Подбор сечения составных балок. Требуемая площадь одного пояса. Предельное отношение свеса поясного листа, страница 3

В балках, работающих без учета пластических деформаций, при надежной обеспеченности местной устойчивости стенки возможно применение односторонних поясных швов. В балках, рассчитанных по упруго-пластической стадии работы, односторонние поясные швы недопустимы.

Поскольку при изгибе балки поясные швы препятствуют взаимному сдвигу поясов и стенки (рис. 11.5,а,б), расчет их ведется на сдвигающее усилие.

Величину сдвигающего усилия, приходящуюся на 1 см длины шва, можно определить через касательные напряжения

                                        ,                                              (11.13)

где Q - расчетная поперечная сила,  - статический момент пояса относительно нейтральной оси сечения балки, J - момент инерции сечения балки.

Рис. 11.5. Работа поясных швов:

а – сдвиг незакрепленных поясов; б – работа поясных швов; в – поясные швы

Сопротивление поясных швов срезу должно быть не меньше сдвигающего усилия

                                        .                                  (11.14)

В этой формуле - катет углового шва, n - число поясных швов;  - меньшее из двух произведений -  и , где первое произведение характеризует прочность соединения по условному срезу шва, а второе - по срезу металла на границе сплавления (см. лекцию 8).

Обычно поясные швы назначают сплошными с наименьшим допустимым катетом, величина которого установлена в нормах проектирования в зависимости от толщины соединяемых элементов, после чего выполняется проверка несущей способности шва по (11.14).

Если в месте действия сосредоточенной силы на пояс балки отсутствует поперечное ребро жесткости, поясные швы испытывают дополнительное местное давление и проверка прочности их производится на равнодействующую сдвига и местного давления по формуле:

                              ,             (11.15)

Р и l_ef  см. в пояснениях к (11.10).

Опорные части балок

Конструктивные решения опорных частей балок зависят от материала и конструктивного решения нижележащих конструкций, а также от величины опорной реакции.

При небольших опорных реакциях (в прокатных балках небольшой высоты) участки балки над опорой могут воспринимать опорную реакцию без укрепления их опорными ребрами. В этом случае достаточно проверить на устойчивость стенку балки над опорой:

                                        ,                                                 (11.16)

где R - опорная реакция балки; t_w - толщина стенки; B - условная длина участка стенки, включаемого в работу при проверке устойчивости опорной части балки;  - коэффициент продольного изгиба, принимаемый по нормам проектирования в зависимости от гибкости условной стойки высотой 0,7h, где h - полная высота балки.

Гибкость условной стойки сечением Bt_w определяется по формуле

                                        .                                (11.17)

Условную длину участка стенки  В определяют в зависимости от схемы опирания балки (рис. 11.6). При разрезной балке В = а + h/4, для средних опор неразрезной балки В = а + h/2, где а - длина опирания.

Рис. 11.6. К расчету опирания балок:

а – без укрепления ребрами; б – с торцевым опорным ребром;

в – с внутренним опорным ребром

Минимальная длина опирания, необходимая для обеспечения прочности неподкрепленной стенки, а = R_Б /R_y t_w.

Если условие (11.16) не выполняется, участки стенки балки над опорами укрепляются опорными ребрами, схемы устройства которых приведены на рис. 11.6, б,в.

               Нижний торец торцевого опорного ребра должен быть отстроган, а торцы внутренних ребер (рис. 11.6, в) плотно пригнаны и приварены к нижнему поясу балки.

Если величина части торцевого ребра, выступающей за пределы нижней полки, не превышает полторы толщины, то прочность ребра определяется работой его на смятие торцевой поверхности и проверяется по формуле: