Главная | Обратная связь

Расчёт прокатных балок.

 

Подбор сечения прокатной балки осуществляется в следующей последовательности:

1. Выбор марки стали (табл. 50 и 51 СНиП II-23-81)

2. Определение нормативных и расчётных нагрузок.

3. Определение и .

4. Вычисляют требуемый момент сопротивления

 

W_n.min³M/R_yg_c

5. По сортаменту принимается ближайший профиль.

6. Проверка подобранного сечения из условия жёсткости

Если верхний пояс недостаточно закреплен (отсутствует сплошной жёсткий настил, непрерывно опирающийся на сжатый пояс балки или отношение расчётной длинны балки l_cf к ширине сжатого пояса b превышает значения, рекомендуемые СНиП, выполняется проверка общей устойчивости :

где j_в-коэффициент, определяемый по указаниям прил. 7 СНиП II-23-81;

W_c-следует определять для сжатого пояса.

 

Коэффициент g_с при проверке общей устойчивости балки принимают 0.95

Проверку местной устойчивости поясов и стенки прокатных балок, как правило, не делают, так как она обеспечивается принятыми толщинами элементов из условий проката.

Сравнение вариантов балочной площадки

Выбор варианта зависит: от расхода стали, стоимости, трудозатрат на изготовление и монтаж выбор.

 

Генеральные размеры, компоновка и подбор рационального сечения составных балок, проверка прочности основных сечений.

Расчётная схема главной балки устанавливается в соответствии с выбранным типом (вариантом) балочной клетки.

Главная балка воспринимает нагрузку от собственного веса, балок настила (при нормальном типе балочной клетки) или вспомогательных балок (при усложнённом типе балочной клетки), стального настила и полезной нагрузки на настил. При распределении сосредоточенных сил на балку (более 5) их заменяют равномерно распределённой нагрузкой, эквивалентной по интенсивности сосредоточенным грузам.

Расчётная схема главной балки, эпюры изгибающих моментов и поперечных сил показаны на рис.13.1.

 

Рис.12.1. Расчётные схемы и эпюры M и Q для главной балки

 

Сечение составной балки (рис.6) обычно состоит из трёх листов: стенка и двух поясов. Проектирование включает два этапа: на первом компонуют и подбирают сечение, на втором – проверяют прочность и устойчивость балки в целом и её элементов, а также проверяют по прогибу. Компоновку составного сечения начинают с установления высоты балки.

Оптимальная высота балки при минимальных затратах металла:

,

где k – коэффициент, принимаемый для сварных балок 1.2¸1.15 [1];

t_w – толщина стенки, мм, назначаемая по эмпирической формуле:

t_w=7+3H/1000 (мм.)

где h – предполагаемая высота балки, h»(1/8-1/15)L

L – пролёт главной балки, м;

W =M_max/c₁R_yg_c;

Из условия обеспечения жесткости высота балки должна быть не менее

 

Максимальная высота балки ограничивается заданными габаритами помещения и определяется по формуле (рис. 7):

 

h_max=h_п.в.-(t_d+c₁+c₂),

 

где h_п.в – полная высота балочной клетки или разность отметок пола площадки и верха габарита помещения под площадкой;

t_d – толщина настила;

с₁ – величина зазора между верхом главной балки и низом настила;

с₂ – величина зазора между отметкой низа главной балки и отметкой верха габарита помещения.

 

Величина с₁ зависит от типа сопряжения балок. Так, при сопряжения главных балок и балок настила в одном уровне с₁=0, а при этажном величина с₁ равна высоте балки настила для нормального типа балочной клетки.

Величина с₂ должна быть не менее прогиба главной балки с₂³L/n₀. Обычно принимают с₂=50мм.

Окончательно назначаемая высота балки должна быть близкой к h_opt, не меньше h_min и не выше h_max.

После установления высоты балки определяют минимальную толщину стенки из условия работы её на срез и сравнивают с ранее назначенной [2].

,

где k=1.5 – при работе на срез без учёта поясов и k=1.2 – с учётом работы поясов. Приближённо h_w=h-(2…5см).

 

Рис.12.2. Сечение составной главной балки

 

Рис.12.3. Поэтажное сопряжение балок.

 

 

Назначая окончательно толщину стенки, необходимо учитывать, что местная устойчивость стенки без дополнительного укрепления её продольными рёбрами обеспечивается, если соблюдается условие

.

Обычно минимальную толщину стенки принимают не менее 8 мм (очень редко 6 мм) и назначают при толщине до 12 мм кратной 1мм, а более 12 мм кратной 2 мм.

Сечение поясов балок подбирают по максимальному расчётному изгибающему моменту и требуемой площади полок. Требуемую площадь полки находят по следующей приближённой формуле, не учитывающей момент инерции пояса относительно собственной оси:

,

где J_f=J-J_w – момент инерции поясов относительно центра тяжести сечения;

J=Wh_w/2 – момент инерции балки;

J_w=t_wh_w³/12 – момент инерции стенки балки;

h₀ – расстояние между центрами тяжести полок (h₀=h-t_f).

Чтобы добиться общей устойчивости балки, ширина поясов должна быть в пределах 0.5-0.2 высоты балки, но не менее 180 мм (для удобства сваркой автоматом). Толщину полки назначают в пределах 16…40 мм, но не более трех толщин стенки (t_f/t_w£3). Из условия обеспечения устойчивости отношение свободного свеса полки в_ef к её толщине t_f не должно превышать значений, вычисляемых по формулам табл. 30 /3/.

Для стенки с пределом текучести s_y£380МПа наибольшие отношения в_ef/t_f составляют примерно 12-15. Для растянутых поясов балок отношение в_ef/t_f принимают не более 30 из условия равномерного распределения напряжений по ширине пояса.

Назначив сечения стенки и полок, вычисляют фактическое значение W и проверяют нормальные напряжения

или

При удачном подборе сечения разница между s и R_y должна быть не больше 5%, при этом перенапряжение не допускается. Максимальные касательные напряжения по нейтральной оси сечения у опоры балки не должны быть выше R_s металла стенки

Изменение сечения по длине составных балок. Дополнительные проверки. Поясные швы.