Вопрос 14. Подбор сечения прокатной балки.

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.

Расчет на прочность прокатных балок, изгибаемых в одной из главных плоскостей, производится по изгибающему моменту по формуле:

Поэтому требуемый момент сопротивления балки "нетто" можно определить по формуле:

Выбрав тип профиля балки по требуемому моменту сопротивления, по сортаменту подбирают ближайший больший номер балки. Для разрезных балок сплошного сечения из стали с пределом текучести до 580 МПа, находящихся под воздействием статической нагрузки, обеспеченных от потери общей устойчивости и ограниченной величине касательных напряжений в одном сечении с наиболее неблагоприятным сочетанием М и Q, следует использовать упругопластическую работу материала и проверять их прочность по формулам:

- при изгибе в одной из главных плоскостей:

- при изгибе в двух главных плоскостях

Проверка прочности.Нормальные напряжения от расчетного изгибающего момента не должны превышать расчетного сопро­тивления стали

, или

Эта проверка автоматически удовлетворяется выбором необхо­димого значения требуемого момента сопротивления.

Касательные напряжения от расчетной поперечной силы Q_макс не должны превышать расчетного сопротивления стали срезу

Здесь S—статический момент половины сечения балки относи­тельно нейтральной оси; J — момент инерции балки; d — толщи­на стенки балки.

В прокатных балках, поскольку они имеют относительно тол­стую стенку, как правило, можно не проверять касательные на­пряжения. Касательные напряжения могут оказаться решающи­ми в балках малых пролетов, несущих большую нагрузку.

Проверка общей устойчивости.Если верхний сжатый пояс балки недостаточно раскреплен от боковых перемещений, то воз­можно явление потери общей устойчивости балки. Общую устой­чивость балки проверяют по формуле

Указания по определению коэффициента j_б будут приведены далее.

В случае передачи распределенной статической нагрузки через сплошной жесткий настил, непрерывно опирающийся на сжатый пояс балки и надежно с ним связанный (железобетонные плиты, волнистые или плоские стальные листы и т. д.), проверять общую устойчивость не надо.

Если не удовлетворяется проверка общей устойчивости балок, то следует стремиться к развязке верхнего пояса балки какими-либо связями, так как увеличение сечения балки для повышения устойчивости неэкономично, приводит к большому расходу ме­талла.

Проверка жесткости.Относительный прогиб балки f/l под нагрузкой не должен превышать нормативного, который зависит от назначения балки (табл. 4, прил. 1). Значение прогиба опреде­ляется по правилам строительной механики от нормативных на­грузок (без учета коэффициентов перегрузок). С достаточной для практических расчетов степенью точности относительный прогиб разрезной балки от любых нагрузок может быть определен по формуле:

где М^н — наибольший нормативный изгибающий момент.

Если подобранное сечение балки удовлетворило требованиям прочно­сти, по не удовлетворяет требованиям жесткости, то следует при­нять больший номер балки по сортаменту (увеличить момент инерции сечения). В этом случае балка будет работать с недонапряжением.

Местную устойчивость поясов и стенки в прокатных балках не проверяют, так как их размеры назначены с учетом устойчи­вой работы при различных напряженных состояниях.

Вопрос 23. Базы колонн.

Конструкция базы должна соответствовать принятому, в расчетной схеме колонны, способу сопряжения ее с фундаментом: шарнирное - возможность некоторого поворота относительно фундамента, жесткое - не допускающее поворота.

По конструктивному решению бывают: с траверсой, с фрезерованным торцом и с шарнирным устройством в виде центрирующей плиты.

Типы баз колонн

1 – траверса; 2 – плита; 3 – фрезеровка; 4 – центрирующая плита

При небольших усилиях в колоннах (до 4000-5000 кН) чаще принимаются базы с траверсами. Для увеличения жесткости плиты и повышения равномерности передачи давления с плиты на фундамент, устраивают между ветвями дополнительные ребра. Роль траверсы, в легких колоннах, могут выполнять прокатные швеллеры и консольные ребра.

Базы центрально- сжатых колонн

1 – траверса; 2 – консольное ребро; 3 – диафрагма; 4 – анкерная шайба

В колоннах с усилиями 6000-10000 кН и более применяют базы с фрезерованными торцами, конструкция значительно проще, отсутствуют траверсы и ребра.

Базы с шарнирным устройством большой сложности монтажа применяются редко. Анкерные болты ставятся лишь для фиксации проектного положения и закрепления к фундаменту. При шарнирном узле, анкерные болты прикрепляются непосредственно к опорной плите, при жестком – крепятся через консоли.

Диаметры болтов: при шарнирном сопряжении d=20-30 мм, при жестком – d=24-36 мм. Диаметр отверстий в 1,5-2 раза больше диаметра болта. На болты надевают шайбы с отверстием, которое больше диаметра болта, и после натяжения гайкой шайбу приваривают к базе.