39. Изменение сечения балок по длине.

Сечение составной балки, подобранное по максимальному изгибающему моменту, можно уменьшить в местах снижения моментов (в разрезных балках - у опор). Однако каждое изменение сечения, дающее экономию материала, несколько увеличивает трудоемкость изготовления балки, и потому оно экономически целесообразно только для балок пролетом 10 - 12 м и более.

Рис. 7. Изменение сечения балок по длине

а - изменением высоты балки

б - изменением ширины поясов

в - изменением толщины поясов

г - изменением количества горизонтальных листов

д - непрерывным изменением ширины поясов

Изменить сечение балки можно, уменьшив ее высоту или сечение поясов (рис. 7). Изменение сечения уменьшением высоты стенки балки (см. рис. 7, а) более сложно, может потребовать увеличения толщины стенки для восприятия касательных напряжений, а потому применяется редко.

Сечение балки можно изменить уменьшением ширины или толщины пояса. В сварных балках распространено изменение ширины пояса (см. рис. 7, б), высота балки при этом сохраняется постоянной (верхний пояс гладкий и возможны как поэтажное опирание балок, поддерживающих настил, так и укладка рельса подкрановой балки); менее удобно изменять толщину пояса, так как балка оказывается неодинаковой высоты (см. рис. 7, в), при этом усложняется и заказ стали.

В клепаных балках и балках с поясными соединениями на высокопрочных болтах сечения изменяют уменьшением или увеличением числа горизонтальных листов (см. рис. 7, г).

В разрезных сварных балках пролетом до 30 м принимается одно изменение сечения пояса (по одну сторону от оси симметрии балки по длине). Введение второго изменения сечения поясов экономически нецелесообразно, так как дает дополнительную экономию материала лишь на 3 - 4 %. Более значительной экономии стали можно достигнуть путем непрерывного изменения ширины поясов (см. рис. 7, д), получаемого диагональным раскроем широкополосной стали кислородной резкой. Однако оно связано с увеличением трудоемкости изготовления балки и применяется редко.

Стык различных сечений пояса может быть прямым или косым. Прямой шов удобнее, но он будет равнопрочен основному металлу в растянутом поясе только при обязательном выводе концов шва на подкладки и автоматической сварке или при ручной сварке с применением физических методов контроля. Иногда, желая упростить стык растянутого пояса балки, делают его прямым с ручной или полуавтоматической сваркой без применения сложных методов контроля шва. В этом случае уменьшенное сечение пояса балки принимают из условия прочности стыкового шва на растяжение.

В балках с поясными соединениями на заклепках или болтах сечения изменяют количеством поясных листов

40. Работа и расчёт сварных соединений поясов балки со стенкой.

Соединение поясов составной балки со стенкой осуществляют в сварных балках поясными швами, в клепаных и болтовых - поясными заклепками или болтами (см. рис. 11).

При изгибе балки это соединение предотвращает сдвиг поясов относительно стенки балки (см. рис. 11, а), который был бы при раздельной самостоятельной работе элементов балки на изгиб. Такое соединение поясов со стенкой превращает все сечение в монолитно работающее. В сварных балках, работающих без учета пластических деформаций, при хорошей обеспеченности местной устойчивости стенки не превышают , возможно применение односторонних поясных швов. В балках, работающих с учетом пластических деформаций, применение односторонних поясных швов не допускается.

Рис 11. Работа поясных швов, заклепок и болтов

а - сдвиг незакрепленных поясов относительно стенки

б - работа поясных швов, заклепок и болтов

в - поясные швы, поясные заклепки и болты

 

Расчет соединений ведется на силу сдвига пояса относительно стенки (см. рис. 11, б). В сварных балках сдвигающую силу Т, приходящуюся на 1 см длины балки, определяют через касательные напряжения

                                        (7.43)

Сдвигающая сила стремится срезать поясные швы, а потому сопротивление этих швов срезу должно быть не меньше силы Т:

                                                (7.44)