2.1.3 Изменение сечения по длине балки.
В целях экономии стали в соответствии
с эпюрой изгибающих моментов производят
изменение сечения главной балки за счет
изменения ширины поясов. Оптимальное
место изменения сечения поясов
однопролетной сварной балки при
равномерной нагрузке находится на
расстоянии примерно 1/6 пролета балки
опоры (рис.2.4). Сечение балки изменяют
на расстояние от опоры
Рис. 2.4. Изменение ширины пояса по длине балки
Изгибающий момент в месте изменения сечения
(2.19)
где
-
расстояние до места изменения сечения
от опоры;
- расстояние от i-й силы
до места изменения сечения;
- погонный вес балки,
- плотность стали,
- коэффициент надежности по нагрузке.
Требуемый момент сопротивления изменения сечения при выполнении стыка полуавтоматической сваркой
(2.20)
где
- расчетное сопротивление сварных
стыковых швов на расстояние;
- коэффициент условий работы.
Требуемая площадь сечения пояса
(2.21)
Принимают уменьшенное сечение пояса
из широкополосной стали по ГОСТ 82-70 [2,
прил. У1, табл.10]. Должны выполнятся
условия
и
Уменьшенное сечение балки показано на
рис. 2.5.
Рис.2.5. Измененное сечение балки
Геометрические характеристики измененного сечения:
момент инерции
(2.22)
момент сопротивления
(2.23)
статический момент полусечения
(2.24)
нормальное напряжение в сварном шве и месте изменения сечения
(2.25)
Наибольшие касательные напряжения у нейтральной оси сечения на опоре балки
(2.26)
где
- суммарная поперечная сила на опоре от
временной нагрузки и собственного веса
балки.
Проверяют приведенные напряжения от
совместного действия нормальных и
касательных напряжений на границе
стенки в месте изменения сечения
(примыкание балок настила в один уровень):
(2.27)
где
- суммарная поперечная сила в месте
изменения сечения от временной нагрузки
и собственного веса балки
- статический момент пояса.
При этажном опирании балок настила на
главную балку
(2.28)
где F – расчетная
сосредоточенная нагрузка на главную
балку;
- толщина стенки балки;
- условная длина распределения местного
давления, применяется
b – длина нагруженного
участка балки;
- толщина верхнего пояса (рис.2.6).
Проверяют приведенные напряжения:
(2.29)
Рис.2.6. Распределение местного напряжения
2.2. Проверка общей устойчивости балки
Потеря общей устойчивости балки заключается в нарушении плоской формы изгиба и возникновении крутильных деформаций. Наличие связей, препятствующих горизонтальному смещению сжатого пояса балки, а следовательно, появлению крутильных деформаций, повышает общую устойчивость балки.
При работе балки в области упругих деформаций, при изгибе в одной из главных плоскостей общая устойчивость обеспечена и не требует проверки:
А) если нагрузка передается через сплошной жесткий настил, непрерывно опирающийся на сжатый пояс балки и также непрерывно с ним связанный;
Б) если при закреплении сжатого пояса от горизонтальных перемещений в отдельных точках выполняется условие
(2.30)
За расчетную длину балки принимают расстояние между точками закрепления сжатого пояса от поперечных смещений (узлами продольных или поперечных связей, прикрепления вспомогательных балок).
При невыполнении указанных требований общая устойчивость балок, материал которых работает в упругой стадии, проверяется так:
(2.31)
где
- коэффициент, определяемый по [1, прил.7];
- момент сопротивления сжатого пояса.