96. Изгиб с осевым растяжением

При изгибе с осевым растяжением должно удовлетворяться следующее условие

(y_t,0,d/f_t,0,d)+ (y_m,y,d/f_m,y,d)+ (y_m,z,d/f_m,z,d) ≤1, где f_t,0,d — расчетное сопротивление растяжению; ס_t,0,d — расчетное напряжение растяжения, определяемое по формуле

ס_t,0,d = N_d/A_inf , ס_m,y,d , ס_m,z,d — расчетные напряжения изгиба, определяемые по формуле.

51. Сечение меняют иди уменьшением высоты балки или уменьшением площади поясов(рис.6.6)

Изменение сечения балок путем уменьшения их высоты (рис. 6) легко осуществимо в сварных и значительно сложнее в клепаных балках. В однопролетных балках с равномерно распределенной нагрузкой начинают уменьшать высоту на расстоянии не более 1/4 пролета от опор. Высоту балок на опоре назначают 0,4-0,6 полной высоты. Изменение сечения балки за счет уменьшения ее высоты часто применяют для ригелей поверхностных затворов. В сварных балках с поясами из нескольких листов и в клепаных балках сечение изменяют за счет последовательного обрыва наружных листов(рис. 6.6 б).

В сварных балках из трех листов меняют ширину или толщину поясов. Изменение ширины (рис 6.6, в, г)удобнее, чем изменение толщины, т.к. при этом сохраняется постоянная высота балок.

При конструировании составной балки с изменением сечения по длине обычно предварительно назначают координату x от опоры до места фактического изменения сечения. Действующий в этом месте момент М₁ находят графически по эпюре моментов или по ф-легдеq−равномерно распределенная нагрузка.

По моменту М₁ подбирают необходимый момент сопротивления и затем подбирают новое сечение поясов. Ширина поясов при этом должна отвечать условиям b₁ ≥h/10 ; b₁ ≥180мм; b₁ ≥b/2 (1)

В другом случае задают ширину поясного листа уменьшенного сечения, определяют момент сопротивления нового сечения и затем вычисляют изгибающий момент, кот. может воспринять это сечение: М₁ =W₁ R (2), где W₁− момент сопротивления уменьшенного сечения.

Чтобы найти теоретическое место изменения сечения балки приравнивают правые части уравнений (1) и (2). В рез-те получим квадратное ур-ние из которого и найдем два значения x₁ и x₂ –расстояние от опоры до мест изменения сечения пояса.

52. Общую устойчивость составных балок проверяют по ф-ле М/φ_б W_c ≤ R_y , где φ_б для двутавровых составных балок, имеющих две оси симметрии, так же каак в прокатных балках вычисляют по

Необходимый для определения ψ параметр α зависящий от сопротивления балки кручению, для составных балок вычисляют по ф-ле:α=8(l₀ t_п /h₀ b_п )² (1 + at³_ст / b_п t_п ³), где l₀ – расчетная длина сжатого пояса балки, закрепленного от поперечных смещений; а=0,5h₀ ; h₀ – расстояние (высота) м/у осями поясных листов; b_п и t_п – соответственно ширина и толщина сжатого пояса; t_ст – толщина стенки балки. Для составных главных балок, нах-ся в системе балочной площадки и связанных м/у собой поперечными балками на которых лежит настил за расчетную длину сжатого пояса l₀ следует принимать расстояние м/у поперечными балками.

Проверка второго предельного состояния (обеспечение условий для нормальной эксплуатации сооружения) ведется путем определения прогиба балки от действия нормативных нагрузок при допущении упругой рнаботы мат-ла. Полученный относительный прогиб является мерой жесткости балки и не должен превышать нормативного, зависящего от назначения балки. f/l≤[ f/l] (1)

Для однопролетной балки нагруженной равномерно распределенной нагрузкой проверка деформативности производится по ф-ле f= (5/384)ql⁴ /Еl. Если проверка по ф-ле (1) не удовлетворяется то следует увеличить сечение балки взяв менее прочный материал или допустить недоиспользование прочности балки что менее выгодно.

53. Местная устойчивость составных балок не производится если условная гибкость стенки рассчитывается по ф-ле не превышающей предельных значений τ≤R_c γ_c

h_ef – расчетная высота стенки ; [λ_w]−предельное значение условной гибкости стенок; [λ_w] 3,2 – при отсутствии местных напряжений ; [λ_w] 2,5 – при наличии местных напряжений с двухсторонними поясными швами.

Стенки балок для обеспечения их устойчивости следует укреплять:

1. поперечными основными ребрами жесткости поставленных на всю высоту стенки 2. поперечными основными и продольными ребрами

3. поперечными основными продольными и поперечными короткими. Шаг основных ребер жесткости а ≤ 2,5 h_ef

Первое ребро жесткости может нах-ся на расст. а ≤ 3 h_ef при условии обеспечения местной устойчивости. При условной гибкости

необх.установка дополнит. продольных ребер жесткости, кот. ставятся на расст. x=(0,25….0,3)he от сжатого пояса.

54. Сопряжение балок со стальными колоннами осущ-ся путем их опирания сверху или примыканием сбоку к колонне. Такое соединение м.б. или шарнирным, передающим опорную реакцию балки или жестким передающим на колонну кроме опорной реакции еще и момент защемления балки в колонне. Шарнирное соединение широко применяется в большинстве балочных конструкций, жесткое – в каркасах многоэтажных зданий. Размер опорных ребер жесткости определяют обычно из расчета на смятие торца ребра σ_р =F/А_р ≤ R_{см т} γ , где F – опорная реакция балки, А_р – площадь смятия опорного ребра, в сварных балках принимается равной всей пристроганной части площади ребра; R_{см т} - расчетное сопротивление стали смятию торцовой поверхности. Ширина выступающей части ребра из условий его местной устойчивости не должна превышать

Выступающая вниз часть опорного ребра не должна превышать α≤1,5t_ор и обычно принимается 15-20 мм.

Помимо проверки на смятие торца опорного ребра производится также проверка опорного участка балки на устойчивость из плоскости балки как условного опорного стержня, включающего в площадь расчетного сечения опорные ребра и часть стенки балки шириной по

в каждую сторону и длиной, равной высоте стенки балки: σ=F/φА≤Rγ

где φ- коэф. продольного изгиба стойки с гибкостью( λ=h_ст /i), определенной относительно оси z, совпадающей с профильной осью балки.

67. Фермами называют геометрически неизменяемые решетчатые конструкции, работающие преимущественно на изгиб. Стальные фермы широко применяются в покрытиях промышленных и гражданских зданий, ангаров, вокзалов и т.д.Большепролётные мосты, радиобашни и мачты, опоры линий электропередач и многие другие констр. выполняют в виде стальных ферм. Фермы по сравнению со сплошными балками экономичны по затрате метала, им легко придают любые очертания, требуе-ые условиями технологии, работы под нагрузкой или архитектуры, они просты в изготовлении. Фермы применяют при самых разнообразных нагрузках: в зависимости от назначения им придают самую разнообразную конструктивную форму от лёгких прутковых до тяжёлых ферм, стержни которых могут компоноваться из нескольких элементов крупных профилей или листов. В общем область применения ферм в ИК очень разнообразна. В промышленном и гражданском строительстве их используют в качестве ригеля в рамках каркасов зданий, широко применяют фермы в мостах, для опор линий электропередач, во всевозможных кранах, для затворов ГТС и т.д.

68. Класиф. ферм в зависимости от назначения и нагрузок: – по статической схеме: 1) балочные разрезные,2) балочные неразрезные,3) арочные фермы, 4) комбинированные, 5) рамные. – по очертанию поясов:1)с парал­лельными поясами- имеют преимущества: равные длины стержней поясов и решётки, одинаковая схема узлов и минимальное кол-во стыков поясов обес­печивают наибольшую повторяемость деталей и возможность унификации конструктивных схем, что способствует индустриализации их изготовле­ния,2) трапецеидальные - пришло на смену треугольному благодаря появле­нию кровельных материалов, не требующих больших уклонов кровли,3)треугольные- треугольное очертание придаётся стропильным фер­мам, консольным, а также к мачтам и башням,4)полигональное- наиболее приемлемы для конструирования тяжёлых ферм больших пролё­тов,5)арогенная,6)сегментная. – по сис-ме решётки:1)с треугольной решёт­кой, 2) треугольные с допол­нит. стойками, 3) полураскосная, 4) перекрёстная,5) ромбическая,6) крестовая,7) шпренгельная

71. Вся нагрузка, действующая на ферму, обычно приложена к узлам фермы ,к кот-ым прикрепляются элементы поперечной конструкции. Если нагрузка приложена в панели, то в расчётной схеме она также распределяется между ближайшими узлами, но при этом учит-ся местный изгиб пояса от расположеной на нём нагрузки; на опоре(в узле)-как на опре неразрезной балки; в пролёте - как в пролёте неразрезной балки с умножением величин моментов на коэффициент. В стропильных фермах надо составлять расчётные схемы для отдельных нагрузок:1) постоянной - в кот-ую входит собственный вес ферм и вес всей поддерживаемой конструкции (кровли с утеплением, фонарей), 2) временной - нагрузки от подвесного подъёмно-транспортного оборудования, нагрузки полезной, действующей на подвешенное к ферме чердачного перекрытия,3) кратковременной, атмосферной - снег, ветер. Расчётная постоянная нагрузка, действующая на любой узел стропильной фермы опред-ся:F=(g_ф+g_кр/cosα)*b*d₁+d₂/2*n, где g_ф- собственный вес фермы кН на 1м² горизонтальной проекции кровли; g_кр- собственный вес кровли кН/м²; α-угол наклона верхнего пояса к горизонту; b -расстояние между фермами; d₁,d₂-длины примыкающих к узлу панелей; n -коэф. перегрузки для постоянных нагрузок. Снег-нагрузка временная, кот-ая загружает ферму лишь частично. Расчётная узловая нагрузка от снега опред-ся: F_с=P_с*b*d₁+d₂/2*n_с где: P_с -вес снегового покрова на 1м² горизонтальной проекции кровли, n_с -коэф. перегрузки от снеговой нагрузки. Давление ветра учи-ся только на вертикальные поверхности с углом наклона к горизонту более 30°,что бывает в мачтах, башнях. Ветровая нагрузка также приводится к узловой. Горизонтальная нагрузка от ветра на фонарь при расчёте стропильной фермы не учит-ся, т.к.её влияние на работу ферм незначительно.