Мал. 18

2.7 Розрахунок змінення перерізу головної балки по довжині

Близько від опор моменти значно менше максимальних і тому немає необхідності мати по всій довжині балки постійний переріз, підібраний по максимальному моменту.

Є два способи зменшення перерізу.

Перший спосіб, найбільш розповсюджений, полягає в зменшені перерізу поясів зварних балок за рахунок зменшення ширини (чи товщини) поясу

Другий спосіб полягає в зменшені висоти вертикальної стінки, в результаті чого балка отримує трапецеїдальну форму (див. Мал.19)

Мал.19 Зміна перерізу по довжині балки

Враховуючи збільшення трудомісткості виготовлення, рекомендується зменшувати переріз поясів в балках прольотам 10.12 м та більше. При рівномірному навантажені найбільше вигідне місце зменшення перерізу поясів находиться на відстані приблизно прольоту балки від опори. Діючий в цьому місці згинальний момент може бути знайден по формулі

(2.44)

По найденому моменту визначають необхідний момент опору та підбирають звичайним способом новий переріз поясів. В місці зменшення перерізу листи поясу з’єднуються прямим стиком, а тому напруження в балці не повинно перевищувати розрахункового опору зварного шва розтяганню

Розрахунок зміни перерізу балки по довжині виконується у такому порядку:

2.7.1 Приймаємо місце зміни перерізу на відстані Х від опори, де

2.7.2 Назначаємо ширину зміненого поясу балки , яка повинна бути не менше ( мм) та не менше . Крім того, повинно додержуватися відношення .

Висновок:

2.7.3 Визначаємо розрахунковий момент та поперечну силу в перерізі на відстані Х від опор

(2.45)

2.7.4 Перевіряємо міцність зміненого перерізу

2.7.4.1 По нормальним напруженням

де - момент опору зміненого перерізу

де - момент інерції зміненого перерізу

Висновок

2.7.4.2 По дотичним напруженням

де - статичний момент площі перерізу поясу відносно нейтральної вісі

Висновок:

2.7.4.3 По приведеним напруженням

(2.46)

де - коефіцієнт враховуючий розвиток в стінці пластичних деформацій

Висновок:

2.7.4.4 Розрахунок економії металу

Визначаємо:

а) масу балки зміненого перерізу

[кГ] (2.47)

б) масу балки постійного перерізу

[кГ]

де

звідсіля економія металу буде

(2.48)

Висновок:

2.8 Розрахунок кріплення балок настилу до головної балки

Мал. 20 Кріплення балки настилу до головної балки

а – деталь кріплення; б – розрахункова схема опорного столику

(1 – головна балка; 2 – балка настилу; 3 – болт Æ16, отвір Æ19; 4 – вісь балки настилу; 5 – балка; ребро жорсткості опорного столика)

Кріплення балок настилу до головної балки виконується за допомогою опорних столиків. Столик сприймає весь опорний тиск балки , який передається на головну балку. Торець балки настилу кріпиться до стінки головної балки на болтах кутниками або безпосередньо до її поперечних ребер жорсткості. Такий вузол - шарнірний внаслідок податливості всього з’єднання (див. Мал.20)

Розрахунок вузла кріплення балок настилу виконується у такій послідовності:

2.8.1 Розраховуємо опорну реакцію на столик, від дії балки настилу

[кН]

2.8.2 Розрахункову довжину зварного шва з одного боку столика обчислюють від зусилля 2/3 у зв’язку можливого перенавантаження однієї сторони при неминучих неточностях під час виготовлення та монтажу

[см] (2.49)

де - катет шва

2.8.3 Конструктивно приймаємо рівнобокі кутники 100х8 мм з обрізкою на половину ширини опорної полиці , де мм, мм. Довжина кутника дорівнюється ширині полиці двотавра балки настилу плюс 80 мм

[мм] (2.50)

Для запобігання згинання укороченої полиці кутника ставимо по вісі ребро жорсткості товщиною мм

2.8.4 На стінці балки настилу установлюємо вертикально такий же кутник як і на головній балці. Його довжину визначаємо з умови розміщення двох монтажних болтів. При використанні болтів діаметром 16 мм мінімальна довжина кутника на стінці буде

(2.51)

де мм - діаметр отвору під болт;

- мінімальна відстань до краю елементу;

- мінімальна відстань між центрами болтів

Приймаємо =

2.8.5 Перевіряємо міцність верхньої полиці кутника від діяння згинального моменту; ураховуємо, що опорна реакція при прогину балки діє на зовнішню кромку полиці опорного столика з ексцентрістетом а по відношенню до внутрішньої грані кутника з ексцентрістетом

[см], (2.52)

тоді:

- згинальний момент відносно зовнішньої кромки опорного столика (2.49)

- згинальний момент відносно внутрішньої грані кутника. Потрібний момент опору опорного столика

[см³],

Для полки, яка посилена ребром жорсткості мм, момент опору розраховують, визначая послідовно площу таврового перерізу з полицею зверху

[см²]

де - висота ребра жорсткості

[см]

Статичний момент перерізу ребра жорсткості відносно вісі, яка проходить через центр ваги полиці

[см³],

- відстань від вісі полиці до центру ваги перерізу.

Момент інерції перерізу

(2.53)

де - площа ребра жорсткості

- відстань центру ваги ребра до вісі

- довжина опорного столику

- площа горизонтальної полиці опорної столика

Момент опору перерізу:

верхньої частини

де

нижньої частини

де

та порівнюємо з - потрібним моментом опорного столика, якщо вони більше то умови міцності виконуються

2.8.6 Перевіряємо міцність зварних швів опорного столика на діяння опорної реакції та моменту

Розраховуємо по металу шва від опорної реакції

де см

Перевіряємо міцність шва від діяння згинального моменту

де - момент опору зварного шва

1 см

Сумарне напруження в швах складає

(2.54)

Висновки:

2.9 Розрахунок опирання головної балки на колону

Сполуки балок з колонами розподіляють по конструктивної ознаці на опирання зверху та примикання збоку (шарнірне чи жорстке). Примикання збоку може здійснюватися або у вигляді фланцевого з’єднання, або за допомогою столика (див. Мал.21,22,23)