42.Определение мест изменения сечения составных балок. Проверка напряжений в месте изменения сечений балки.

Изменение сечения выполняют при пролете балок более 12 м, в целях экономии металла. При больших пролетах изменение сечения возможнов 2 раза.

Способы изменения сечения:

1) Изменение высоты балки.

2)Изменение толщины пояса.

3) Изменение ширины пояса.

в _f’= ≥180мм

≥0,5 в_f

≥0,1 h_ef

ГОСТ

Если разность ∆=в_f -в_f’≈40…60мм, то изменение сечения можно не делать.

При действии на балку равномерно распределенной нагрузки наиболее рациональное место изменения сечения находится на расстоянии 1/6 пролета балки от опоры x≈L/6, при этом окончательный размер назначается кратный 100. Место изменения сечения не должно совпадать с местом примыкания поперечных ребер (балок настила), при этом расстояние от места стыка поясных листов до ближайшего поперечного ребра должно быть ˃10t_w

В месте измененения сечения балки действуют поперечная сила и изгибающий момент:

М_х=q_гб *х*(L-x)/2

Q_x = q_гб *(L/2-x)

Проверка прочности измененного сечения проводится по нормальным и касательным напряжениям:

Ϭ_х’= М_х/W_x’≤ R_y^f· γ_c

τ_x^’ = Q_max*S_x/(I_x^’ ·t_ω) ≤ R_s^w· γ_c

Так как в месте изменения сечения балки действуют как нормальные, так и касательные напряжения, то необходимо также провести проверку прочности по приведенным напряжениям:

Ϭ_прив= √(Ϭ_х,w’²+3 τ_x,w^’2 ) ≤ R_y^w· γ_c

Ϭ_х,w’= Ϭ_х’*h_ef/h– нормальное напряжение в месте соединения полки со стенкой на уровне поясных сварных швов

τ_x,w^’ = Q_max/(h_ef ·t_ω) - касательное напряжение на уровне поясных сварных швов

В месте уменьшения ширины пояса проводится проверка общей устойчивости балки

λ_в=l_ef/в_f^’ ·√( R_y^f/E)≤ λ_uв

λ_uв=[0,41+0,0032· в_f^’/t_f+(0,73-0,016· в_f^’/t_f) · в_f^’/h₀]

При в_f^’/t_f ≤15 следует принимать в_f^’/t_f =15

55. Конструкция и расчет оголовка центрально-сжатых колонн.

Оголовок состоит из опорной плиты и ребер, поддерживающих плиту и передающих нагрузку на стержень колонны. Толщина плиты принимается t_пл = 20…30 мм. Свес плиты принимают 15…20 мм.

Толщину ребра (вертикального) определяют из условия смятия.

t_р ≥ N/( l_см · R_р ), ГОСТ

l_см = в_f^гб(в_f^’)+2 t_пл – длина сминаемой поверхности

R_р = R_un / γ_m – расчетное сопротивление стали смятию торцевой поверхности.

R_un-временное сопротивление стали (т.В5 СП16)

γ_m – коэффициент надежности по материалу

(т.3 СП16)

Определяем высоту вертикального ребра

Высоту ребра определяем из условия размещения сварных швов.

h_р =>: 1) ≥ N/(n· β_{f (z)} ·k_f · R_{ωf (ωz)}·γ_c) +1…2см,

2) ≤ h_р^max =85 · β_{f (z)} · k_f , кр. 10 мм

n – число сварных швов n=4

Проверка ребра на срез

τ=N/2h_р·t_р ≤R_s · γ_c

R_s=0,58 R_y- расчетное сопротивление стали сдвигу

R_y – расчетное сопротивление

Если условие не выполняется необходимо сначала увеличить h_р, а затем при необходимости t_р.

43. Местная устойчивость элементов составной балки. Проверки местной устойчивости стенки и полки балки. Принципы расстановки ребер жесткости.

Местное выпучивание отдельных элементов конструкции называют потерей местной устойчивости.

В балках потерять устойчивость могут: сжатый пояс от действия нормальных напряжений и стенка от действия нормальных, касательных и местных напряжений или от их совместного действия.

Проверка местной устойчивости полки

Условная гибкость для бистального сечения.

λ_f=в_ef/t_f ·√( R_y^f/E)≤ λ_uf=0,5√( R_y^f/Ϭ_c

Проверка местной устойчивости стенки

Проверка МУ стенки не требуется, если выполняется следующем условие:

λ_ω= h_ef /t_ω ·√(R_y^ω/ E) ≤ λ_uω

λ_ω - условная гибкость стенки

λ_uω- предельная гибкость

Если условие не выполняется, то необходима проверка местной устойчивости стенки.

Основные мероприятия по обеспечению местной устойчивости

1)увеличить толщину стенки

2) постановка поперечных и продольных ребер жесткости

Принципы расстановки поперечных ребер жесткости.

Поперечные ребера жесткости устанавливаются в соответствии с п.8.5.9 СП16

1) если λ_ω ≤ 3.2, то a_max =2,5 h_ef ,

если λ_ω > 3.2, то a_max =2 h_ef

2) a_max ≤3 м,

3) a_min ≥0.8 h_ef

Ребра жесткости рекомендуется устанавливать на опорах и по длине балки в местах действия сосредоточенных нагрузок для устранения локальных напряжений, с шагом кратным шагу балок настила. Ребра жесткости не устанавливают в месте монтажных стыков.

Если λ_ω > 5.5, то кроме поперечных устанавливают продольные ребра жесткости

Ребра жесткости делят стенку балки на отдельные отсеки.

Местную устойчивость стенки проверяют в расчетных отсеках.

Для проверки местной устойчивости стенки в отсеках определяют M и Q, по следующим правилам:

1. Если длина отсека меньше его высоты a_i ≤ h_ef, то M и Q определяют по середине отсека.

2. Если a_i > h_ef , то M и Q определяют по середине наиболее напряженного условного участка с длиной равной высоте отсека.

Проверка местной устойчивости стенки в отсеках выполняется по формулам:

1) при отсутствии локальных напряжений

(σ_loc=0)

√ ((σ/σ_cr)² +(τ/τ_cr)²)≤ γ_c =1

γ_c – коэффициент условий работы

σ=M_i/W_i · h_ef /h – нормальное сжимающие напряжение в отсеке у верхней границы стенки

τ = Q_i/(h_ef ·t_ω) – среднее касательное напряжение в отсеке

σ_cr=с_cr*Ry/ λ_ω^{2 -} критическое нормальное напряжение при отсутствии местного напряжения в отсеке

τ _cr= 10,3·(1+0,76/μ²) ·R_s^w / λ_d² критическое касательное напряжение

μ=d_max/d; λ_d=d/t_w·√( R_s^w/E)

с_cr в зависимости от σ=β· в_f/h_ef·(t_f/t_w)²

β (CП 16 т.13)

M_i и Q_i - усилия в расчетном отсеке

2) при наличии локальных напряжений в отсеке

(σ_loc≠0)

√ ((σ/σ_cr+ σ_loc/σ_loc,cr)² +(τ/τ_cr)²)≤ γ_c =1

σ_loc = E/(t_ω · l_ω )

Если проверка не выполняется, то устанавливают дополнительные ребра жесткости и проверяют вновь поученные отсеки.

47. Стыки балок. Заводские и монтажные стыки балок. Конструкция и расчет сварных стыков балок без накладок.

Виды:

- Заводские стыки выполняют на заводе при недостаточной длине проката.

- Монтажные стыки выполняют, когда масса и длина балок не позволяет привести ее целиком. Балки делят на отправочные элементы, желательно взаимозаменяемые. Заводские стыки выполняют на сварке. Монтажные стыки – на сварке или болтах.

Стыки прокатных балок (выполняют как правило сварными)

1. Встык

M_ст^св = M_max·( R_ωy / R_y ) ≈0,85M_max

2. Встык с усилением полок накладками

M = R_ωy ·W+N_H·h_H ,

Усилия в поясах: N_H=( M- R_ωy ·W ) · h_H

Требуемая площадь

A_н^тр = N_Н/R_wy

3. Только с накладками

A_н = N_Н /R_y

N_Н=М /h_H

τ=Q/(2β_f(z) ·k_f·l_w)≤R_wf(wz) ·γ_c

Стыки составных прокатных балок

1)Заводской

2)Монтажный

3)Монтажный стык на высокопрочных болтах

4)Фланцевые стыки.