2.5. Зміна перерізу головної балки по її довжині

Переріз балки підбирають за максимальним згинальним моментом М_мах. В розрізній балці ближче до опор момент значно менший, тому її переріз можна також зменшити. З економічного погляду раціонально змінювати переріз балки, якщо її проліт 10 і більше метрів. Змінюють переріз без урахування пластичних деформацій.

Конструктивно в зварних балках зменшують ширину пояса, не змінюючи його товщину. Змінюючи переріз, враховують такі вимоги:

а) зменшена ширина пояса не повинна бути меншою, ніж 0,5∙b_f; 180 мм і 1/10h.

б) необхідно забезпечити міцність розтягнутого стикового шва, який найчастіше виконується прямим і при ручному зварюванню без використання фізичних методів контролю якості шва нерівноміцний основному металу.

Тому у формулу М' ≤ R_ωy∙W'_Х необхідно підставити розрахунковий опір зварного шва R_ωy =0,85R_у. Для зменшення концентрації в широкій частині пояса виконується скіс з нахилом, не більшим за 1:5.

Стикуємо розтягнутий пояс прямим стиковим швом з візуальним контролем якості. Приймаємо ширину зменшеного перерізу пояса b_f^’ = 200 мм, що більше за 0,5b_f, більше за 180 мм і відповідає стандартній ширині універсальної сталі за ГОСТ 81-70. Геометричні характеристики зменшеного перерізу:

площа пояса А_f' = 200∙10^-3 ∙20∙10^-3 = 40∙10^-4 м²;

момент інерції І_х' = І_ω + І_f^’ = 409600∙10^-8 + 2∙20∙2,0∙81²∙10^-8 = 934480∙10^-8 м⁴;

момент опору

Рис.2.5.1. Розрахункова схема перерізу головної балки

Граничний згинальний момент, який сприймає змінений переріз:

Значення згинального моменту в довільному перерізі:

Прирівнявши M_lim = M^’, отримаємо:

Розв'язуючи квадратне рівняння, знаходимо:

Перевірка міцності зміненого перерізу. Максимальні розтягуючі напруження в точці А (для матеріалу стикового шва) на віддалі х=1 м від опори:

Приймаємо, що стиковий шов виконується електродами Е46 з повним проваром товщини полички і використанням вивідних планок.

У місці зміни перерізу поличок зведені напруження у стінці на рівні поясних швів (місцеві напруження відсутні σ_loc= 0):

- статичний момент площі перерізу поясу відповідно нейтральної осі;

- перерізуюча сила у перерізі з абсцисою х=1 м;

- дотичні напруження;

- нормальні напруження;

Отже,

Міцність на дію максимальних дотичних напружень перевіряємо в опорному перерізі:

-статичний момент площі половини перерізу;

80 – половина висоти стінки.

Перевірка місцевих напружень у стінці від тиску балок настилу має вигляд:

місцеве навантаження, зумовлене балками настилу;

ширина розподілу місцевого тиску;

ширина балки настилу

Потребує перевірки за зведеними напруженнями міцність стінки зменшеного перерізу на відстані x=1 м від опори (тобто під другою від опори балкою настилу), де наявні значні нормальні, дотичні, а також місцеві напруження. У цьому перерізі діє згинальний момент М_x=1, поперечна сила Q_x=1 та місцеве навантаження F. Обчислюємо згинальний момент та поперечну силу.

Знаходимо нормальні σ_х=1 і дотичні τ_х=1 напруження на рівні верхньої грані стінки:

Таким чином, міцність прийнятого зменшеного перерізу головної балки забезпечена.