2.1.3. Изменение сечения по длине балки.

В целях экономии стали, в соответствии с эпюрой изгибающих моментов, произведём изменение сечения главной балки за счёт изменения ширины поясов. Оптимальное место изменения сечения поясов однопролётной сварной балки при равномерной нагрузке находится на расстоянии примерно 1/6 пролёта балки от опоры. Сечение балки изменяем на расстоянии от опоры 1

Изгибающий момент в месте изменения сечения:

Поперечная сила в месте изменения сечения:

Изменение ширины пояса по длине балки.

Требуемый момент сопротивления изменённого сечения при выполнении стыка полуавтоматической сваркой:

, где

— расчётное сопротивление сварных стыков швов на растяжение;

— коэффициент условия работы.

Найдём требуемый момент инерции сечения:

Зная, что: и найдём требуемую площадь пояса балки:

, где

h_F1 — расстояние между центрами тяжести полочек

Ширина полки будет равна:

Поскольку ширина изменённого сечения пояса балки должна быть больше чем

то по сортаменту на листовую сталь принимаем ширину полок .

Найдём геометрические характеристики изменённого сечения балки:

Момент инерции сечения:

Момент сопротивления сечения:

Статический момент полусечения:

Произведем проверку принятого сечения:

Нормальные напряжения в сварном шве и месте изменения сечения:

Наибольшие касательные напряжения у нейтральной оси сечения на опоре балки:

,

Проверяем приведённые напряжения от совместного действия нормальных и касательных напряжений на границе стенки в месте изменения сечения (примыкание балок настила в один уровень):

2.2. Расчёт местной устойчивости стенки балки.

Местная устойчивость стенки балки зависит от характера её напряжённого состояния, вида нагрузки и условной гибкости стенки:

Так как условная гибкость , то для обеспечения местной устойчивости необходима расстановка рёбер жёсткости. Основные поперечные рёбра жёсткости располагаем с постоянным шагом по длине балки с расстоянием между рёбрами равным 2h_w. ≈ 250 см

Схема расстановки поперечных рёбер жёсткости.

Ширина выступающей части ребра:

Толщина ребра:

По сортаменту на листовую сталь принимаем полосу шириной и толщиной

М естную устойчивость стенки балки проверяем в первом отсеке балки в месте изменения сечения (рис. 14) по формуле:

, где

— краевое сжимающее напряжение у расчётной границы отсека (М — средний изгибающий момент в отсеке; y = 0,5h_w;

I_x = см⁴ (см. пункт 2.1.3));

, где

М₁ — изгибающий момент на расстоянии х₁ = 2500 – 1200 = 1300 мм от начала балки;

М₂ — изгибающий момент в месте изменения сечения (см. пункт 2.1.3) М₂ = kHм.

М₃ — изгибающий момент на расстоянии х₃ = 2500 мм от начала балки

— касательные напряжения, вычисленные по среднему значению поперечной силы.

, где

Q₁ — поперечная сила на расстоянии х₁ = 2500 – 1200 = 1300 мм от начала балки;

Q₂ — поперечная сила в месте изменения сечения (см. пункт 2.1.3) Q₂ = kH.

Q₃ — поперечная сила на расстоянии х₃ = 2500 мм от начала балки

Так как (примыкание балок настила к главной балки в одном уровне) и , то:

, где

, где

— отношение большей стороны пластинки к меньшей