Тема 4.6.2. Расчет стальных балок

Уроки 63-64

Уроки 61-62

Практические занятия № 7

Уроки 59-60

Расчет кирпичного центрально сжатого неармированного (армированного) столба

Подбор размеров квадратного поперечного сечения (подбор сеток)

РАЗДЕЛ 4.6. ОСНОВЫ РАСЧЁТА СК, РАБОТАЮЩИХ НА ИЗГИБ

Расчёт балок. Общие положения. Работа простых балок под нагрузкой

и предпосылки для расчёта по несущей способности (1 гр.п.с.)

1. Работа балки – восприятие нагрузок от покрытий, перекрытий и других конструкций;

2. Длина балки – до 24 м, при больших пролётах – арки, фермы и др.

3. Материал для балок: сталь (прокатные, сварные), ЖБ (монолитные, сборные),

Д (цельные, клеёные, составные, с фанерой);

4. Названия балок в зависимости от назначения: ригель, прогон, перемычка (над проёмом);

5. Плиты, ростверки и др. горизонтальные конструкции работают как балки

7. Простая балка – балка на двух опорах;

Работа простых балок под нагрузкой и предпосылки для расчёта

1. Балка – брус, работающий на изгиб (простой или сложный).

Прямой изгиб – внешние силы действуют в одной вертикальной плоскости и перпендикулярны оси балки (сосредоточенные, распределённые, изгибающий момент);

2. Одна опора балки – шарнирно-подвижная, другая – шарнирно-неподвижная;

3. Характеристика прямого изгиба: 7.2. с.172

А) с геометрической точки зрения – искривление оси, удлинение нижних волокон, укорочение верхних, нейтральная ось длину не меняет;

Б) с точки зрения статики - в любом сечении по длине балки возникают изгибающие моменты М и поперечные силы Q

7.3. с.173 + 7.4. стр.174,а,б,в. Max значения Мх и Qх - формулы 7.1, и 7.2.с.173

В) с точки зрения напряжённого состояния: поперечный изгиб характеризуется:

- нормальными напряжениями (изменяются линейно по высоте сечения – максимальные растягивающие значения внизу, сжимающие – вверху);

- касательные напряжения – max на нейтральной оси и далее – криволинейно по параболе - с.174 г

4. Нормальные и касательные напряжения в любом сечении балки – формулы 7.3. и 7.4 с.175

5. Учитывая графики, можно установить наиболее рациональное сечение (двутавр);

Расчёт по деформациям балок из упругих материалов – 176 (2 гр.п.с.)

1. Сталь, древесина:

А) абсолютно упругими не являются, но имеют явно выраженную упругую стадию под нагрузкой, поэтому будем называть их упругими.

Б) главный расчёт для них по 2 группе п.с. - расчёт по деформациям (расчёт прогибов);

2. Железобетон - не имеет упругой стадии (считаем не упругим). Для ЖБ балок (плит) допускается появление трещин в бетоне.

а) ЖБ – расчёт по деформациям и раскрытию трещин;

Б) ПН ЖБК – образование, раскрытие и закрытие трещин при уменьшении нагрузки

3. Изгибаемые элементы могут получать чрезмерные прогибы больше нормативных. При расчёте прогибов должно выполняться условие f ≤ f_u (расчётный прогиб меньше предельного по Нормам)

Задача расчёта по деформациям – ограничение прогиба конструкции

4. КК – работают упругопластично;

5. Ограничение прогиба должно быть в соответствии с требованиями:

А) технологические – не должна нарушаться работа оборудования;

Б) конструктивные – не должны нарушаться целостность стыков, уклонов. Учитывают, если изгиб балки приводит к тому, что она упирается в перегородки и нарушает их прочность; растрескивание стяжки или трещины в вышележащих перегородках;

В) физиологические - не должно быть дискомфорта при колебаниях конструкций при движении людей или механизмов;

Г) эстетико-психологическим – не должно быть неблагоприятного впечатления от внешнего вида К, ощущения опасности

6. Прогибы конструкций зависят от жёсткости элемента;

7. При расчёте прогибов используют сервисные нагрузки;

8. Если расчётный прогиб больше предельного, увеличивают сечение изгибаемого элемента

РАСЧЁТ СТАЛЬНЫХ БАЛОК

Область распространения и простейшие конструкции сплошных стальных балок

1. Прокатные балки – при небольших пролётах (6-9м) и небольших нагрузках;

2. Соединения балок между собой: болты, сварка;

3. Сварные балки – при больших пролётах и нагрузках: имеют другие соотношения полок и стенки (в колоннах размеры стенок и полок почти равны), в балках высота стенки значительно выше (чтобы стенка не изгибалась – рёбра жёсткости: продольные и поперечные) – 7.16. стр. 183. рисовать

4. сварные балки редко используются как одиночные конструкции, чаще они образуют систему несущих балок в конструкции перекрытия (покрытия) – балочную клетку;

5. Виды балочных клеток - 7.7. стр. 184. рисовать

6. Другие виды стальных балок: а) предварительно напряжённые б) с разной сталью в полке и стенке

Особенности работы стальных балок под нагрузкой и предпосылки для расчёта

В стальных (как и других) балках возникают касательные и нормальные напряжения. Особенности работы и расчёта балок:

1. Основной расчёт – расчёт прочности по касательным и нормальным напряжениям;

2. В балках может быть потеря общей устойчивости (боковое выпучивание) – см. рис.7.10.с.185

3. В балках может быть потеря местной устойчивости – полки, стенки - см. рис.7.11.с.186

3. В балках может быть прогиб в плоскости действия нагрузки – полки, стенки.

Расчёт стальных балок сплошного сечения

Расчёт ведут по двум группам предельных состояний:

Первая группа – прочность, общая и местная устойчивость;

Вторая группа – по деформациям.

1. Расчёт прочности – формула 7.3.а, 7.4.а – списать

А) при ослаблении стенки болтами касательное напряжение умножают на понижающий коэффициент;

Б) если нет ослаблений или на балку действует только равномерно распределённая нагрузка – проверку касательных напряжений не производят;

2. Расчёт общей устойчивости (боковое выпучивание)

Потеря общей устойчивости не возникает, если передача нагрузки на верхний пояс балки происходит через сплошной жёсткий настил, надёжно связанный с жёстким поясом (ЖБ плиты, профнастил и т.д) - формула 7.8, стр.187 – списать

Если отношение расчётного пролёта к ширине полки не более 1\3, то общую устойчивость можно не проверять

3. Расчёт местной устойчивости - формула 7.9, стр.187 – списать

4. Расчёт по деформациям – прочные и устойчивые балки могут не удовлетворять условиям жёсткости, так как пределы больше допустимых - формула стр.189 – списать

Узлы и детали стальных балок

Рисовать. стр.191 – 192, рис.7.14

Дата добавления: 2017-01-14