4. Горизонтальные листы поясов

В сварных балках пояса обычно принимают из одиночных листов универсальной стали. Изготовлять пояса из двух и более листов в свар­ных балках нерационально, так как, скрепляя между собой листы по краям фланговыми швами, мы увеличиваем неравномерность работы листов из-за роста длины передачи усилий от стенки к наружным лис­там (рис. 7.11). Резко увеличивается при этом и число сварных швов. Кроме того, неизбежно образование щелей между свариваемыми толь­ко по краям листами.

Т олщину горизонтального поясного ли­ста сварной балки обычно принимают не более 2 — 3 толщин стенки, так как в пояс­ных швах при приваривании толстых пояс­ных листов к стенке развиваются значитель­ные усадочные растягивающие напряже­ния. Применение поясных листов толщиной более 30 мм нерационально еще и потому, что толстые листы имеют пониженные зна­чения предела текучести и, следовательно, пониженные расчетные сопротивления (см. гл. 2).

В клепаных балках и в балках на высокопроч­ных болтах в отличие от сварных часто применя­ют пакеты из двух-трех горизонтальных листов, так как в многолистовом пакете, стянутом по всей ширине заклепками или болтами, листы работают достаточно слитно. Толщину отдельных горизонтальных листов из условия удобства конструирования монтажного стыка обычно принимают равной толщине поясных уголков.

Ширину горизонтальных листов обычно принимают равной 1/2 — 1/5 высоты балки из условия обеспечения ее общей устойчивости.

По конструктивным соображениям ширину пояса не следует прини­мать меньше 180 мм или h/10.

Для клепаных балок и балок на болтах желательно также, чтобы горизонтальные листы несколько выступали за наружные грани поясных уголков

bгл ≥ t_ст + 2b_уг + 10 мм.

Наибольшую ширину горизонтальных листов определяют их местной устойчивостью и равномерностью работы по ширине.

В балках отношение ширины свеса сжатого пояса (см. гл. 7 § 4 п. 3) bсв к его толщине t_пне должно превышать:

в сечениях, работающих упруго

(7.27)

в сечениях, работающих с учетом развития пластических деформа­ций,

но не более

, но не более 

(7.27а)

где h_о — расчетная высота балки; t_cт — толщина стенки балки.

Для растянутых поясов балок не рекомендуется принимать ширину поясов более 30 толщин пояса из условия равномерного распределения напряжений по ширине полки.

5. Изменение сечения белки по длине

Сечение составной балки, подобранное по максимальному изгибаю­щему моменту, можно уменьшить в местах снижения моментов (в разрезных балках – у опор). Однако каждое изменение сечения, дающее экономию материала, несколько увеличивает трудоемкость изготовления балки, и потому оно экономически целесообразно только для балок пролетом 10—12 м и более.

Изменить сечение балки можно, уменьшив ее высоту или сечение поясов (рис. 7.13). Изменение сечения уменьшением высоты стенки балки (см. рис. 7.13, а)более сложно, может потребовать увеличения толщины стенки для восприятия касательных напряжений, а потому применяется редко.

Сечение балки можно изменить уменьшением ширины или толщины пояса. В сварных балках распространено изменение ширины пояса (см. рис. 7.13, б), высота балки при этом сохраняется постоянной (верхний пояс гладкий и возможны как поэтажное опирание балок, поддержива­ющих настил, так и укладка рельса подкрановой балки); менее удобно изменять толщину пояса, так как балка оказывается неодинаковой вы­соты (см. рис. 7.13, в), при этом усложняется и заказ стали.

В клепаных балках и балках с поясными соединениями на высоко­прочных болтах сечения изменяют уменьшением или увеличением числа горизонтальных листов (см. рис. 7.13, г).

В разрезных сварных балках пролетом до 30 м принимается одно изменение сечения пояса (по одну сторону от оси симметрии балки по длине). Введение второго изменения сечения поясов экономически не­целесообразно, так как дает дополнительную экономию материала лишь на 3—4 %. Более значительной экономии стали можно достигнуть путем непрерывного изменения ширины поясов (см. рис. 7.13, д), полу­чаемого диагональным раскроем широкополосной стали кислородной резкой. Однако оно связано с увеличением трудоемкости изготовления балки и применяется редко.

При равномерной нагрузке наивыгоднейшее по расходу стали место изменения сечения поясов однопролетной сварной балки находится на расстоянии примерно 1/6 пролета балки от опоры. Действующий в этом месте момент может быть найден графически по эпюре моментов или по формуле

М₁(х)=qх(l-х)/2.                       (7.28)

В балках переменного сечения развитие пластических деформаций следует учитывать только в одном сечении с наиболее неблагоприятным сочетанием М и Q, в остальных сечениях развитие пластических дефор­маций не допускается.

По моменту М₁ (х) определяют необходимый момент сопротивления сечения балки исходя из упругой работы материала и подбирают новое сечение поясов. Ширина поясов при этом должна отвечать следующим условиям:

bп1≥h/10;    bп1≥ 180мм;    bп1≥b/2.                                                            (7.29)

Возможен и другой подход. Задают ширину поясного листа уменьшен­ного сечения и определяют изгибающий момент, который может вос­принять сечение:

I­₁ = Iст + 2b₁tп (hст/2 + tп/2)²;

W₁=2I₁/h; M₁ = W₁Rγ

при М(x)=M₁ находят расстояние х от опоры, где изменяется сечение пояса.

Стык различных сечений пояса может быть прямым или косым. Прямой шов удобнее, но он будет равнопрочен основному металлу в растянутом поясе только при обязательном выводе концов шва на под­кладки и автоматической сварке или при ручной сварке с применением физических методов контроля. Иногда, желая упростить стык растяну­того пояса балки, делают его прямым с ручной или полуавтоматической сваркой без применения сложных методов контроля шва. В этом случае уменьшенное сечение пояса балки принимают из условия прочности стыкового шва на растяжение.

Определение высоты главной балки сварного сечения.

Главные балки требуется запроектировать сварного составного сечения. Порядок расчета главных балок следующий: – статический расчет; – конструктивный расчет. 3.1. Статический расчет главной балки  Статический расчет выполняется в следующей последовательности: – составление расчетной схемы главной балки с указанием условий опирания, пролета балки, параметров нагрузок, действующих на балку); – определение максимальных усилий в главной балке (изгибающего момента и поперечной силы). Конструктивный расчет главной балки выполняют в следующем порядке: – подбор и компоновка основного сечения главной балки; – подбор и компоновка уменьшенного сечения главной балки; – проверка главной балки по I группе предельных состояний.

Проверка прочности составных балок. Проверка жесткости и устойчивости составных балок. (2 листа)

В качестве прокатных балок, работающих на изгиб, применяются двутавры по ГОСТ 8239—72 с изм., двутавры с параллельными гранями полок, тип Б, по ТУ 14-2-24-72 и для прокатных прогонов скатных кро­вель— швеллеры по ГОСТ 8240—72. Разнообразие прокатываемого сор­тамента достаточно велико, и прокатные балки можно использовать в конструкциях, требующих W≤13000 см³.