Підбір перерізу

зварні балки

Знаючи необхідний момент опору W_Тp і визначивши оптимальну висоту перетину і товщину стінки, підбираємо раціональне перетин двотаврової зварної балки.

У разі симетричною відносно нейтральної осі балки (з однаковими верхнім і нижнім поясами) підбір перерізу зводиться до визначення таких розмірів поясів, щоб загальний момент опору балки дорівнював необхідному W_Тp. Загальний момент опору балки може бути наближено виражений через моменти опору стінки і поясів [дивіться формулу (20.VI)].

Звідси визначається мінімальна необхідна площа перерізу одного пояса (при alpha- = 0,5)

Позначимо ширину пояса через b і товщину його через delta-_п, тоді

Співвідношення між шириною і товщиною пояса, що забезпечує необхідну площу, має задовольняти деяким конструктивним і виробничим вимогам. При занадто великій ширині і, отже, малій товщині край стиснутого пояса балки може втратити місцеву стійкість в результаті дії нормальних напружень.

залежність

Залежність ширини верхнього пояса балки від товщини полки.

Місцева стійкість виступаючої частини пояса буде забезпечена, якщо остання не перевищує 15 товщини для стали марки Ст. 3 і 12,5 товщини для стали НЛ.

Звідси випливає конструктивне вимога, щоб повна ширина пояса задовольняла співвідношенням:

Для забезпечення загальної стійкості балки проти вигину її в горизонтальній площині також необхідна мінімальна ширина пояса, при якій стійкість забезпечена і не вимагає введення в розрахункову формулу коефіцієнта phi-_б (Дивіться Загальна стійкість). Ця мінімальна ширина визначається відношенням вільної довжини пояса між горизонтальними закріпленнями (зв`язками) до його ширини, який мав би перевищувати значень, наведених у таблиці.

Найбільші відносини вільної довжини стиснутого пояса до його ширини, при яких немає необхідності в перевірці загальної стійкості балок двотаврового перетину

Ширину пояса менше 180 мм по конструктивних міркувань приймати не слід.

Товщину пояса призначають в межах від 8 до 40 мм, але не менше товщини стінки. Приварка товстих листів (товщиною більше 30 мм) викликає іноді виробничі труднощі внаслідок великої опірності таких листів поперечної усадки швів (фігура Деформація елементів при зварюванні, а), через що в швах розвиваються значні внутрішні напруження розтягу. Приварка товстих листів повинна проводитися електродами марки Е42А, які дають більш пластичний наплавлений метал при цьому товщина шва призначається мінімально необхідною.

До підбору перетину зварної балки

Ширину пояса слід призначати кратною 10 мм, а товщину - кратної 2 мм.

Після підбору перетину обчислюється його фактичний момент опору W і проводиться перевірка міцності балки і стінки за формулами:

і

Тут М і Q - максимальні розрахункові момент і поперечна сила-

W = J / h / 2 - момент опору балкі-

h - висота всієї балкі-

J_б - момент інерції всієї балки відносно нейтральної осі х - х-

де J_ст - момент інерції стінки відносно нейтральної осі-

J_п - момент інерції поясів відносної нейтральної осі х - х-

J₀ - момент інерції одного пояса щодо власної осі х₀ - х₀, яким зазвичай пренебрегают-

h_ст - висота стінки-

alpha- - відстань від центра ваги пояса до нейтральної осі-

- статичний момент полусеченія щодо нейтральної осі. Зварні розрізні балки постійного перетину, закріплені від втрати загальної стійкості і несучі статичне навантаження, розраховуються з урахуванням розвитку в них пластичних деформацій відповідно до вказівок, наведених у розділі Робота стали при вигині і крученні, за умови, що відношення ширини стиснутого пояса до його товщині b / delta-_п le- 20.

Приклад 5. Потрібно підібрати переріз зварної балки за даними прикладу 4 проліт l = 12 м і навантаження q = 21,13 т. Розрахунковий момент М = 382 тм.

Максимальна розрахункова поперечна сила Q = ql / 2 = (21.13 * 12) / 2 = 127 m.

Необхідний момент опору

У прикладі 4 розміри балки прийняті: h = 1500 мм і delta-ст = 12 мм.

Рішення. Визначаємо необхідну площу перерізу пояса за формулою (27. VI), вважаючи h_сг = 146 см і товщину поясів по 2 см:

Приймаються перетин пояса 480 X 20 мм з F_п = 96 см². Виробляємо перевірку перетину на міцність.

перетин пояса

Для цього попередньо визначаємо момент інерції балки за формулою (30. VI)

момент опору

напруга

Перевіряємо міцність стінки на зріз у опори, для чого попередньо визначаємо статичний момент полусеченія

дотичне напруження

При несиметричному перерізі балок попередньо визначають центр тяжіння наміченого перетину, через який проходить нейтральна вісь. Координата центра ваги від середини листа нижнього пояса alpha-₂ визначається за формулою

Всі позначення показані на фігурі.

До підбору перетину несиметричною зварної балки

Момент інерції такої балки дорівнює

а моменти опору для верхнього і нижнього волокон

Перевірка напружень в крайніх волокнах перерізу виконується за формулами

Крім перевірки на міцність балки і стінки, проводиться перевірка на стійкість стінки і загальну стійкість балки (дивіться Загальна і місцева стійкість балок).

«Проектування сталевих конструкцій»,
К.К.Муханов