Металеві конструкції

ВИЗНАЧЕННЯ ПОПЕРЕЧНОГО ПЕРЕРІЗУ БАЛОК

У цьому підручнику розглядатимемо лише най­поширеніші зварні балки. При проектуванні ба­лок на заклепках, болтах та інших видах з'єд­нань необхідно звертатися до спеціальної літе­ратури.

У першу чергу визначають висоту стінки бал­ки hw. При цьому керуються значенням висоти перерізу, отриманим раніше.

З достатньою точністю можна прийняти

Hw = h.

Водночас величина hw обов'язково повинна відповідати значенням, передбаченим сортамен­том. Це дає змогу уникнути непродуктивних вит­рат праці та матеріалів на різання металу та його подальшу обробку. Необхідно також пам'я­тати, що ходова ширина металевого листового прокату не перевищує 2000...2400 мм. При більшій висоті стінки передбачають стикове з'єднання.

Товщину стінки визначають з умов міцності та стійкості. Найменша товщина з умови міцності становить

Uin = 1.5 . Qm;'X ■

^w R* Yc

Отримане значення заокруглюють до най­ближчої більшої величини згідно з сортаментом.

Далі оцінюють місцеву стійкість стінки за ве­личиною умовної гнучкості:

При відсутності рухомого навантаження най­більшим значенням умовної гнучкості, за якого стінка стійка, є X < 3,2; при рухомому характері навантаження Л < 2,2.

Але якщо за основу взяти ці значення, то стін­ку доведеться виконувати дуже товстою, тобто неекономно витрачатиметься метал. Тому стінки проектують переважно більш гнучкими, зміцню­ючи їх поперечними ребрами жорсткості. Однак при дуже високих значеннях гнучкостей виникає потреба ще й у додаткових поздовжніх ребрах. Це різко збільшує обсяг зварювальних робіт, їх трудомісткість, а відповідно й вартість. Тому поз­довжніх ребер уникають. Потреба у поздовжніх ребрах найчастіше виникає при значеннях умов­ної гнучкості /. > 4,8.

Виходячи з вимог забезпечення місцевої стій­кості стінки, задовільні результати отримують та­кож за формулою (5.23).

Загалом доцільно приймати стінку якнайтон - шою. Це дає змогу економити метал за рахунок раціональнішого його розподілу у перерізі, а саме вищої концентрації у поличках.

Визначивши розміри стінки, добирають полич­ки. При цьому виходять з потрібного моменту опору перерізу балки:

Розміри полички, які забезпечували б потрібну площу, приймають, керуючись сортаментом. Але при цьому, як і у випадку зі стінкою, необхідно врахувати вимоги загальної стійкості балки та місцевої стійкості стисненої полички.

Для забезпечення загальної стійкості балки полички повинні бути достатньо широкими. Нор­мами встановлено граничне значення співвідно-

Шення -=— (де ief — розрахункова довжина балки; bf

Bf — ширина полички), при якому гарантована загальна стійкість балки і зникає потреба у її перевірці.

У дуже широких балках напруження нерів­номірно розподіляються по ширині полички. Вузь­кі балки потребують частого розкріплення. Тому в будівельній практиці найчастіше приймають

(5.41)

З метою забезпечення місцевої стійкості стис­неної полички обмежується величина її звису b,,f. В умовах пружних деформацій

Ье1 <0,5 • t

М„

(5.35)

RyYc

Оскільки найчастіше переріз приймають симет­ричним, то можливе обчислення потрібного мо­менту інерції перерізу

Де tf — товщина полички.

Технологічні особливості зварювання поличок і стінки також зумовлюють певні обмеження. З метою зменшення залишкових напружень від термічної дії зварювання доцільно дотримуватися умови

(5.36)

Водночас момент інерції всього перерізу І скла­дається з моментів інерції поличок If та стінки /,„:

I = if + iu!, (5.37)

T ■ tiA

X Lu: 'Ни r • т.

Де Iu, = ——— можна обчислити за відомими h,.„ t„,. Звідси потрібний момент інерції поличок

I,= i-iw.

(5.38)

Нехтуючи складовою моменту інерції поличок відносно власних центральних осей симетрії, мо­жемо записати

'ІЛ2

(5.39)

Або де h = h1(„

T/< 3-t,,,.

(5.43)

Таким чином, зазначені вимоги дають змогу наближено запроектувати потрібний складений переріз балки (рис. 5 8). Приєднання балок насти­лу чи другорядних балок до основних переважно виконують за допомогою болтів нормальної або грубої точності. Найчастіше застосовують болти М12...М20, для яких у верхніх поличках головних балок передбачають отвори відповідно 15...23 мм. Добір прийнятого перерізу балки завершують перевірками міцності загальної стійкості та жорсткості.

Перевірки міцності:

М

Lri max. .,

На дно згинального моменту с = — < ry ■ у,;

СС * * S

На дію поперечної сили т =---------------- —7------ < rs • у,-,

' ' Чи

Де а — а/(а — d) враховує ослаблення перерізу отворами; aid — відповідно крок і діаметр от­ворів;

На дію місцевих - пісків ст(,г =

І r-t ^

' с| [1] w

На дію зведених напружень у місці прикладення

Зосереджених сил

Vr, d = V о'ї + 0f0C - ах • о1()С + Зт[2].у < 1,15 - R, j-yc.

М

Перевірка загальної стійкості: < ф(, • Ru - ус І, І

(п не виконують, якщо не перевищує гранич­них значень згідно з нормами).

Перевірка жорсткості: / < /и (перевірку не ви­конують, якщо h > hmin).

Умовні позначення, їх зміст та особливості об­числень наведені у главі 3 та 5.3.1.