Определение размеров поперечного сечения балок

Предварительно задаются высотой стенки

.

Необходимо учитывать, что ходовая ширина металлических листов 2000 – 2400 мм. При большей высоте стенки необходимо предусмотреть стыковое соединение.

Толщину стенки определяют из условия прочности и устойчивости.

Наименьшая толщина из условия прочности

.

Полученное значение округляют до ближайшей толщины стального проката.

Далее оценивают местную устойчивость стенки по величине условной гибкости

.

Значения должны быть меньше 3.2 – при отсутствии движущейся нагрузки, и 2.2 – при изменяющемся характере нагрузки.

Если брать толщину стенки, которая бы удовлетворяла бы этому условию, то это произведет к большому расходу материала. Поэтому стенки проектируют более гибкими, усиливая их поперечными ребрами жесткости.

Следующим этапом является определение размеров полок.

1. Определяют требуемый момент сопротивления

2. Определяют требуемый момент инерции

Момент инерции всего сечения

,

где

Не учитывая собственный момент полок относительно своей оси

, т.е.

.

Размеры полки определяют согласно сортамента. При этом необходимо учитывать требования общей устойчивости балки и местной устойчивости стенки.

Для обеспечения общей устойчивости ширина полки должна быть

.

Из условия обеспечения местной устойчивости сжатой полки ограничивается величина ее свеса. В условиях упругих деформаций

.

С целью уменьшения остаточных сварочных напряжений рекомендуется принимать

.

Рис. 6. Расчетное сечение балки

Правильность подбора сечения балки проверяется:

- по прочности

На действие изгибающего момента

,

На действие поперечной силы

,

Где учитывает ослабление сечения отверстиями, а и d- соответственно шаг и диаметр отверстий,

На действие местных напряжений

,

На действие приведенных напряжений в месте приложения сосредоточенных сил

,

- проверка общей устойчивости балки

Эту проверку не выполняют, если отношение не превышает предельных значений, указанных в нормах.

Проверку жесткости не выполняют, если h>hmin.

5.2 Изменение сечения

Сечение составных балок подбирают по наибольшим значениям усилий. Эти усилия наблюдаются только на ограниченных участках длины (рис. 7). На участках с меньшими усилиями прочность металла используется частично, что и является возможностью уменьшения сечения и соответственно расхода металла.

Изменение высоты балки применяют крайне редко, так как в этом случае увеличивается трудоемкость и стоимость изготовления балки.

Изменение сечения выполняют путем уменьшения ширины полок. Экономия стали при этом достигается 10 – 12%. Сечение изменяют на расстоянии 1/6 l балки от опоры. Соединение полок производится стыковыми швами.

Расчет измененного сечения выполняется в следующей последовательности:

- намечается место изменения сечения

, (5.5)

где размер принимается кратным 10 см;

- определяется момент в сечении

, (5.6)

- определяется поперечная сила в этом сечении

, (5.7)

- определяется необходимый момент сопротивления в этом сечении

, (5.8)

где - расчетное сопротивление сварного стыкового шва, принимается равным при контроле качества шва физическими методами и при визуальном контроле. Если стыковой шов делается косым, то ;

- по формулам (5.9 ¸ 5.12) определяется необходимая площадь пояса ,

, (5.9)

- определяется момент инерции стенки балки:

, (5.10)

- требуемый момент инерции пояса:

, (5.11)

- требуемая площадь любого из двух поясов:

. (5.12)

Соответственно величине , подбираются размеры пояса измененного сечения балки согласно сортаменту универсальной листовой стали, а также руководствуясь ниже перечисленными требованиями.

(5.13)

,

Далее, определив геометрические характеристики измененного сечения, выполняется проверка прочности этого сечения по нормальным напряжением. Кроме того, необходимо сделать проверку прочности измененного сечения по приведенным напряжением: