Балки составного сечения

6.1.4.1. Подбор сечений составной балки

Используются, если невозможно использовать прокатные балки (большие пролёт и (или) нагрузки).

Подбирая сечение балки, в первую очередь необходимо определить её высоту.

1) Оптимальная высота балки

Каждая конструкция составной балки должна удовлетворять требованиям прочности, жесткости и экономичности.

Расход металла на балку G состоит из суммы затрат на стенку G_w и полки G_f

G=G_w=G_f

Рис. 6.5. К определению оптимальной высоты балки: зависимость расхода металла от высоты.

Оптимальная высота: ,

где W – статический момент сопоротивления сечения балки; t_w – толщина стенки, которая из опыта проектирования , де в первом приближении ; k – коэффициент, который принимается для сварных балок 1,15¸1,20, для прокатных 1,20¸1,25.

Момент сопротивления сечения, необходимый для касательные несущей способности балки, находят из условия прочности по нормальным напряжениям:

.

В оптимально запроектированной балке масса двух полок и стенки должны быть одинаковыми. Отклонение высоты балки от h_опт не должно превышать 15%.

2) Минимальная высота

Минимальная высота сечения балки обусловлена требованием касательные необходимой жёсткости.

Относительный прогиб балки составляет:

;

; ;

;

;

.

.

Окончательно высоту балки принимают (в пределах строительной высоты) равной или большей чем h_min и как можно более близкой к h_опт.

После высоты балки толщина стенки является другим основным параметром, который очень сильно влияет на экономичность сечения балки.

Для определения наименьшей толщины стенки из условия её работы на касательные напряжения можно воспользоваться формулой Н.Г. Журавского:

Рис. 6.6. К определению оптимальной высоты балки - схема сечения

- Если на касательные напряжения работает только стенка.

Для обеспечения местной устойчивости стенки без использования продольных ребер жёсткости нужно:

- относительная гибкость стенки; .

Не обходимо принимать стенку как можно тоньше. Это дает возможность рационально распределять металл по сечению.

h_w – должна отвечать значениям, приведенням в сортаменте.

Установив размеры стенки, подбирают сечения полок.

Момент инерции всего сечения J складывается из моментов инерции J_f и стенки J_w.

; ; ; ; ;

;

- площадь одной полки.

Размеры полки, которые обеспечивали бы необходимую площадь, принимают, руководствуясь сортаментом универсальной стали.

При этом должны выполняться требования:

1) - для обеспечения общей устойчивости;

2) - для обеспечения местной устойчивости сжатой полки;

3) - с целью уменьшения остаточних напряжений при сварке;

4) мм –из условия применения автоматической сварки;

- для обеспечения равномерного распределения напряжений по ширине растянутого пояса балки.

5)

Дата добавления: 2014-01-07