Расчет разрезных составных балок. Компоновка сечения балки. Изменение сечения балки по длине. Проверка прочности балки.

1) – стенка, 2) – поперечное ребро жесткости,3) – нижний пояс,4) – верхний пояс.

Пояса воспринимают большую часть М стенка, воспринимает большую часть Q. Ребра жесткости обеспечивают местную устойчивость стенки.

Сечение составной балки должно удовлетворять требованием прочности, жесткости, общей и местной устойчивости и в то же время быть, возможно, более экономичным по затрате металла. Одной из важнейших задач при подборе сечения составной балки является установление рациональной высоты балки h, являющейся главным размером сечения. Обычно составные балки имеют высоту , хотя возможны отступления, как в ту, так и в другую сторону.

Расчет балки производится в такой последовательности:

Предварительный подбор сечения балки.

1) Подчитывают нормативные и расчетные нагрузки.

2) Устанавливают расчетную схему балки и по правилам строительной механики определяют  и  от расчетных нагрузок.

3) Вычисляют требуемый момент сопротивления поперечного сечения

или с учетом развития пластичных деформаций .

4) Устанавливают высоту сечения балки h исходя из 3-х условий:

– наименьшего расхода метала

– требуемой жесткости балки

– ограниченной строительной высоты конструкции перекрытия .

Оптимальная высота сечения балки

или

где ;

- гибкость стенки.

Минимальная высота сечения балки ,где  – коэффициент, учитывающий развития пластичных деформаций.

5) Устанавливают толщину стенки .

Толщина стенки из условия прочности на срез

или .

Толщина стенки из условия обеспечения местной устойчивости стенки без укрепления продольным ребром жесткости. .

Толщина стенки из опыта проектирования                .

6) Устанавливают требуемую площадь сечения поясов.

Требуемый момент инерции площади сечения балки .

Требуемый момент инерции, приходящийся на пояса ,

в то же время , откуда .

Компоновка сечения балки

При окончательной компоновке сечения балки надо руководствоваться следующим:

1) Окончательная высота балки h должна быть близкой к оптимальной .

2) Высоту стенки балки  следует принимать равной ширине прокатного листа. В целях унификации конструкции высота балки h должна быть кратной 100мм.

3) Принятая минимальная из требуемых толщина стенки  должна округлятся до целых значений мм. Обычно минимальную толщину стенки принимают не менее 8мм и назначают при толщине до 12мм кратной 1мм а при более 12мм – кратной 2мм.

4) Оптимальным сечением балки является сечение, у которого площадь сечения стенки равна площади сечения двух поясов.

5) При проектирование балок из низколегированной стали и алюминиевых сплавов  может получиться больше  В этом случае наиболее выгодным будет сечение балки, у которой 75 % материала сконцентрировано в стенке и только 25 % в поясах.

6) Из условия общей устойчивости балки минимальную толщину поясного листа назначают в пределах: . Для удобства автоматической сварки эта ширина должна быть не менее 180мм.

7) Местная устойчивость сжатого поясного листа считается обеспеченной, если отношение расчетной ширины его свеса  к толщине  не превышает следующие значения: В упругой стадии работы материала

При развитии пластических деформаций , но не более .

8) Толщину поясного листа  обычно назначают в пределах 8-40 мм с градацией через 2 мм для толщины до 22 мм и далее 25, 28, 33, 40мм. Во избежание больших осадочных напряжений сварки рекомендуется выдерживать соотношение

Применение в поясах листов малоуглеродистой стали толщиной более 40 мм и из низколегированной стали более 32 мм.невыгодно из-за понижения расчетных сопротивлений.

9) Ширина поясного листа b_f назначается до 420 мм через каждые 20мм и далее 450, 480, 500, 530, 560, 600 и т.д. Назначать  более 600мм. не рекомендуется из-за неравномерного распределения нормальных напряжений.

Проверка прочности балки

1) Определяют геометрические характеристики принятого сечения .

2) По определенной площади определяют вес 1м длины балки, суммируют его с ранее подчитанной нагрузкой и уточняют расчетные усилия  и .

3) Проверяют нормальные напряжения по формуле ,или с учетом развития пластичных деформаций .

4) Если к верхнему поясу балки приложена сосредоточенная нагрузка  кН и при отсутствии ребра жесткости под балкой, уложенный на верхний пояс, то требуется проверка местных напряжений в стенке составной балки

,                         .

При  кН под опираемую балку подводятся ребро жесткости, и проверка местных напряжений  в стенке составной балки не производится.

5) Проверка касательных напряжений

, .