7.Составные балки. Оптимальная высота составной балки.

Балки составного сечения применяют в случаях, когда прокатные балки не удовлетворяют условиям прочности, жесткости, общей устой­чивости, т. е. при больших пролетах и больших изгибающих моментах, а также если они экономичнее. Основные типы сечений составных ба­лок показаны на рис. 7.2, в, г.

Составные балки применяют, как правило, сварными. Сварные бал­ки экономичнее клепаных. Их сечение обычно состоит из трех листов: вертикального — стенки и двух горизонтальных — полок, которые сва­ривают на заводе автоматической сваркой. Клепаные балки тяжелее свар­ных и более трудоемки в изготовлении, но их применение оправдывают благоприятная работа под большими динамическими и вибрационными нагрузками, а также относительная легкость образования мощных поясов.

Высота балки определяется экономическими соображениями, мак­симально допустимым прогибом. Наибольшая высота h_onT в большинстве случаев диктуется экономическими соображениями.

8.Составные балки. Минимальная высоты составной балки.

Балки составного сечения применяют в случаях, когда прокатные балки не удовлетворяют условиям прочности, жесткости, общей устой­чивости, т. е. при больших пролетах и больших изгибающих моментах, а также если они экономичнее. Основные типы сечений составных ба­лок показаны на рис. 7.2, в, г.

Составные балки применяют, как правило, сварными. Сварные бал­ки экономичнее клепаных. Их сечение обычно состоит из трех листов: вертикального — стенки и двух горизонтальных — полок, которые сва­ривают на заводе автоматической сваркой. Клепаные балки тяжелее свар­ных и более трудоемки в изготовлении, но их применение оправдывают благоприятная работа под большими динамическими и вибрационными нагрузками, а также относительная легкость образования мощных поясов.

Наименьшая рекомендуемая высота балки h_mi_n определяется жесткостью балки — ее предельным прогибом (второе предельное состоя­ние).

Отношение прогиба балок к их пролету [///] регламентируется нор­мами в зависимости от назначения балки. Используя это, получаем для балки, равномерно нагруженной по длине, Для балок, использующих упругопластическую работу материала, ми­нимальная высота будет

9. Назначение толщины стенки составной балки.

После высоты балки толщина стенки является вторым основным па­раметром сечения, так как она сильно влияет на экономичность сечения составной балки. Для балок высотой 1—2 м рациональное значение толщины стенки можно определить по эмпирической формуле Толщина стенки должна быть согласована с имеющимися толщина­ми проката листовой стали. Обычно минимальную толщину стенки при­нимают не менее 8 мм (очень редко 6 мм) и назначают при толщине до 12 мм кратной 1 мм, а более 12 мм кратной 2 мм.

10 Подбор сечения составной балки. Подбор сечения состоит в определении размеров поясов и стенки балки, исходя из заданных технологических заданием условий , экономичности и прочности, устойчивости и технологичности изготовления.

11.Изменение сечения составной балки по длине. Сечение составной балки, подобранное по максимальному изгибаю­щему моменту, можно уменьшить в местах снижения моментов Изменить сечение балки можно, уменьшив ее высоту или сечение поясов (рис. 7.13). Изменение сечения уменьшением высоты стенки балки (см. рис. 7.13, а) более сложно, может потребовать увеличения толщины стенки для восприятия касательных напряжений, а потому применяется редко.

Сечение балки можно изменить уменьшением ширины или толщины пояса. В сварных балках распространено изменение ширины пояса (см. рис. 7.13, б), высота балки при этом сохраняется постоянной (верхний пояс гладкий и возможны как поэтажное опирание балок, поддержива­ющих настил, так и укладка рельса подкрановой балки); менее удобно изменять толщину пояса, так как балка оказывается неодинаковой вы­соты (см. рис. 7.13,0), при этом усложняется и заказ стали. При равномерной нагрузке наивыгоднейшее по расходу стали место изменения сечения поясов однопролетной сварной балки находится на расстоянии примерно 1/6 пролета балки от опоры. По моменту Mj (x) определяют необходимый момент сопротивления сечения балки исходя из упругой работы материала и подбирают новое сечение поясов. Ширина поясов при этом должна отвечать следующим условиям:

12.Система проверок составной балки. Проверка прочности сводится к проверке наибольших нормальных, касательных напряжений, их совместного действия. Однако по всей длине балки (за исключением особых сечений, в⁵ко­торых М или Q равны нулю) изгибающие моменты и поперечная сила действуют совместно. Поэтому в дополнение к раздельным проверкам о и т необходима проверка совместного действия нормальных и каса­тельных напряжений, при которой определяются приведенные напря­жения. Эту проверку делают в сечениях наиболее неблагоприятного сочетания изгибающих моментов и поперечных сил: на опоре неразрезной балки, в месте изменения сечения разрезной составной балки и т. п., ; Приведенные напряжения определяют по формуле Прогиб балок определяют от действия нор­мативной нагрузки; прогиб не должен превышать значений, указанных в СНиП. Прогиб составных балок можно не проверять, если фактическая высота балки больше минимальной.

13. Проверка стенки составной балки на местную устойчивость. Местное выпучивание отдельных элементов конструкций под дейст­вием сжимающих нормальных или касательных напряжений называет­ся потерей местной устойчивости.

В балках потерять устойчивость могут сжатый пояс от действия нор­мальных напряжений и стенка от действия касательных или нормальных напряжений, а также и от их совместного действия. Потеря устойчивости одним из элементов балки полностью или частично выводит его из ра­боты, рабочее сечение балки уменьшается, часто становится несиммет­ричным, центр изгиба смещается, и это может привести к преждевре­менной потере несущей способности всей балки.

14. Назначение, установка и размеры вертикальных ребер жесткости составной балки.

15. Расчёт поясных швов составной балки.

16. Стыки балок. Монтажный стык на сварке.

Различают два типа стыков балок: заводские и монтажные (укруп-нительные). Монтажные стыки выполняются при монтаже, они необходимы тог­да, когда масса или размеры балки не позволяют перевезти и смонти­ровать ее целиком. Расположение их должно предусматривать членение балки на отдельные отправочные элементы, по возможности одинаковые (в разрезной балке стык располагают в середине пролета или симмет­рично относительно середины балки), удовлетворяющие требованиям транспортирования и монтажа наиболее распространенными средст­вами. Наиболее просто и удобно непосредственное соединение балок встык (рис. 7.24,а). Угловые швы, прикрепляющие накладку к балке, должны быть рас­считаны на усилие в накладке. Чтобы уменьшить сварочные напряже­ния, эти швы не доводят до оси стыка на 25 мм с каждой стороны. Накладки на стенку конструктивно принимают шириной 100—150 мм, толщиной, приблизительно равной толщине стенки, и высотой, равной высоте прямолинейного участка стенки (до закруглений около полок). Угловые швы, прикрепляющие накладки к стенке, следует проверять на действие поперечной силы