Изменение сечения балки по длине.

Поскольку составное сечение главной разрезной балки подбирается по максимальному изгибающему моменту М_max (в середине пролета), то его можно уменьшить у опор. Изменение сечения производится за счет уменьшения ширины поясных листов, при этом их толщина остается неизменной.

Сопряжение поясных листов осуществляется посредством прямого стыкового шва и уменьшенное сечение поясов принимается из условия прочности этого шва на растяжение, R_wy=0,85×R_y. Место изменениясечения следует делать на расстоянии x = (L/6…L/7) от опоры.

Ширина измененного сечения пояса должна отвечать условиям:

Пример.

Изменение сечения в соответствии с п. 5.19^* выполняется без учета пластических деформаций за счет уменьшения ширины поясных листов на расстоянии около 1/6 пролета от опоры:

х = L/6 = 15/6 =2,5 м.

Определяется усилия в балке на расстоянии 2,5 м от опоры (рис. 7):

Рис.7. Изменение сечения балки по длине.

Подбирается уменьшенное сечение балки, исходя из прочности стыкового шва нижнего пояса. Расчетное сопротивление сварного соединения встык на растяжение (ручная сварка) R_wy = 0,85R_y. = 0,85×240 = 204 Мпа.

Требуемый момент сопротивления:

Для определения требуемой площади поперечного сечения поясов производятся следующие вычисления:

I_f¹_.тр. = I_x¹ - I_w = 1273800 -491300 = 782500 см⁴.

Требуемая площадь поперечного сечения поясов в измененном сечении:

Ширина поясного листа:

Принимается поясной лист 280 ´ 20 мм из широкополосной универсальной стали по ГОСТ 82-70^*. b_f¹ = 280 > b_f.min = 180 мм; b_f¹ =280 мм > b_f / 2 = 500 / 2 = 250 мм; b_f¹ = 280 мм > h / 10 = 174/ 10 = 17,4 мм.

Геометрические характеристики измененного сечения балки:

Статический момент пояса относительно нейтральной оси:

Проверяется прочность измененного сечения балки по касательным напряжениям на опоре:

,

где R_y = 240МПа – расчетное сопротивление стали С245 для проката толщиной от 10 до 20мм (t_w =

12 мм).

Проверяется прочность измененного сечения балки по приведенным напряжениям на грани стенки (точка А, рис. 7) по п. 5.14^*. При этом:

нормальные напряжения в точке А:

касательные напряжения в точке А:

Так как одна из балок настила попадает на место измененного сечения, то определяются местные напряжения под балкой настила:

где F = Q_max1 = 92,4 кН – расчетное значение силы (см. п. 1.2.);

l_l.f = b_f + 2×t_f = 14 + 2×2,2 = 18,4 см – условная длина распределения нагрузки, п.5.13 [3];

b_f = 14 см – ширина пояса I 33.

Приведенные напряжения:

Таким образом, прочность принятого уменьшенного сечения главной балки обеспечена.

Расчет поясных швов.

В сварных балках составного сечения соединение поясов со стенкой осуществляется поясными швами. Поясные швы исключают при изгибе балки сдвиг поясов относительно стенки и превращают все сечение в едино работающее. Это соединение передает на стенку балки местную нагрузку, приложенную к поясам между поперечными ребрами жесткости. Поясные швы принимаются двусторонними. Однако в сварных двутавровых балках, несущих статическую нагрузку Нормы допускаются применение односторонних поясных швов. В этом случае расчетная нагрузка должна быть приложена симметрично относительно поперечного сечения балки, а в местах приложения к поясу балки сосредоточенных нагрузок должны быть установлены поперечные ребра жесткости. Поясные швы следует выполнять автоматической сваркой, сплошными, наименьшей допускаемой толщины.

Расчет поясных швов ведется на сдвигающее усилие, возникающее между поясами и стенкой, и местного давления от внешней нагрузки, приложенной к поясу балки.

Пример.

Поясные швы выполняются автоматической сваркой в положении "в лодочку" сварочной проволокой Св-08ГА под слоем флюса АН-60. Катет шва k_f = 6 мм – минимально допустимая толщина сварного шва по табл. 38^*. Для этих условий и стали С255 по табл. 56: R_wf = 200 МПа; R_wz =0,45×R_un =0,45×370 =166,5МПа; b_f = 1,1; b_z = 1,15 (R_un = 370 МПа, табл.51^* – для наиболее толстого из свариваемых листов).

Расчет поясных швов выполняется с учетом местных напряжений под балками настила (см. п. 2.4.).

Расчетные усилия на единицу длины шва:

Проверяется прочность шва:

по металлу шва:

по металлу границы сплавления:

Таким образом, минимально допустимая толщина шва достаточна по прочности.