Проектирование сварных балок составного сечения, страница 4

Сечение балки  является наиболее напряженным по длине ослабленного участка, оно находится недалеко от опоры и наряду с большими нормальными напряжениями (из-за уменьшения сечения) в нем действуют достаточно большие касательные напряжения. Совместимость этих напряжений приводит к сложному напряженному состоянию и требует проверки приведенных напряжений (1, п.4.12). Наибольшими они будут в крайних волокнах стенки, в точке Д (рис.9), а проверяется по формуле

Где - местные, сминающие стенку балки, напряжения при опирании на верхний пояс в сечении  вспомогательных или второстепенных балок.

В нашем случае =0, поэтому

Определим поперечную силу в сечении

и вычислим нормальные напряжения

и касательные

Тогда

Как видим, приведенные напряжения оказались в пределах нормы. В противном случае изменение сечения, в частности , пришлось бы сместить ближе к опоре и заново выполнить неудавшуюся проверку.

Для сравнения просмотрим и второй способ.

Примем .

Определим

и вычислим ;

                      ;

          ;

          .

Уточним

.

Казалось бы, надо принять =16, но так как =18 , то мы вынуждены принять эту последнюю (минимально допустимую) ширину пояса и фактически продублировать вариант решения, найденного первым способом.

РЕБРА ЖЕСТКОСТИ

В конструктивное оформление составной балки входит размещение ребер жесткости и решение сопряжения примыкающих к ней балок, назначение опорных ребер.

Для рассмотрения конкретного примера примем условный вариант клетки, в котором сечения главных балок приняты по предыдущему пункту. Пусть для них  753 , а заполнение ячейки предполагается выполнить по схеме вида рис. 2,а. При этом балки настила находятся на уровне с главными, а второстепенные примыкают к ним понижено.

Размещение ребер жесткости зависит от «гибкости» стенки  (1,п.6.8) и увязывается с шагом примыкающих балок. Для принятых главных балок

=,

а привязка примыкающих второстепенных балок-4 . Согласно (1) и фактической гибкости стенки шаг поперечных ребер не должен превышать =232 . Для обеспечения кратности пролету и увязки с шагом примыкающих балок примем его равным 2 . Минимальная ширина ребра определяется по эмпирической формуле (1),

.

Толщина ребра из условия обеспечения его местной устойчивости как сжатого листового свеса, должна быть не менее

.

Так как фактически в сварных конструкциях листы тоньше 6  не применяется, (вообще =4 - из условия коррозии), то предварительно примем ребра жесткости сечением  . Их уточнение понадобится произвести при конструировании в увязке с примыкающими балками. В частности, при этажном сопряжении, целесообразно развить ребра по ширине, чтобы избежать местного изгиба полки (рис.10, с.20), увеличив его толщину до необходимой величины  для обеспечения местной устойчивости. В нашем случае, когда к главной балке примыкают пониженно только второстепенные, возможны различные варианты их сопряжения. Наиболее распространенные из них показаны на рис.11. Решения “а”и”б” внешне отличны друг от друга, в ”б” ребра жесткости заменены крепежным уголком «шпальником». Однако, по существу, они схожи – оба шарниры (как и остальные), для чего в них не рекомендуется применять более 3-х болтов, опорная реакция второстепенной балки воспринимается болтами, работающими в многоболтовом соединении на одиночный срез.

                                неверно                                             верно

Рис. 10

Если несущей способности такого соединения недостаточно, можно перейти к решению “в”, в котором болты являются двурезными. Дополнительная планка приваривается к стенке на монтаже.

Следующими, по несущей способности, идут решения “г” и “д”, также широко применяемые в строительной практике. В рассмотренных решениях используется замена ребра жесткости другими конструктивными элементами. Они также способствуют местному усилению стенки балки и закрепляют ее от потери устойчивости. Опорная реакция второстепенной балки, определение которой необходимо для расчета конструкции сопряжения, находится общим способом по грузовой площади (рис.3, а, 4, а и т. п.). Здесь же, учитывая некоторую условность изложения, примем , для вспомогательной балки – І 24, а для второстепенной – І 40.