39. Изменение сечения балок по длине

Наилучшим решением экономии стали будет обладать балка, момент сопротивления которой повторяет очертание эпюры изгибающих моментов. Однако криволинейное очертание балки или ее поясов приведет к повышению трудоемкости изготовления и не всегда удобно с конструктивной точки зрения. Поэтому на практике используют дискретную форму изменения сечения, разбивая пролет на несколько участков и подбирая для каждого из них свои размеры балки по максимальному в пределах этого участка изгибающему моменту. В сварных конструкциях используют два варианта изменения сечений: за счет изменения ширины пояса или высоты стенки Наибольший эффект дает изменение сечения на расстоянии 1/6 пролета от опоры. Определив изгибающий момент М₁ в этом сечении, можно найти требуемый момент сопротивления и подобрать новую ширину пояса. Если предполагается стыковать растянутый пояс прямым швом с выводом концов шва на подкладки с применением автоматической или ручной сварки с физическими методами контроля либо выполнять косой равнопрочный стык, то при определении требуемого момента сопротивления следует ориентироваться на расчетное сопротивление стали. В противном случае взамен R_y следует использовать R_wy=0.85R_y и определять момент сопротивления по формуле W_req=M₁/(R_wy_c). Алгоритм компоновки сечения следующий: определение требуемой площади пояса: A_f1=W_req/h_w-t_wh_w/6; определение ширины пояса: b_f1=A_f1/t_f; проверка прочности. Проверку прочности в измененном сечении нужно делать иначе, чем в середине пролета. В месте изменения сечения присутствуют как нормальные, так и касательные напряжения, причем наиболее неблагоприятным будет их совместное действие на уровне поясных швов, поэтому нужно производить проверку прочности по приведенным напряжениям, определяя нормальное напряжение в месте соединения полки со стенкой: где . Возможен другой путь расчета, который полезен, когда ширина полки получается меньше конструктивно допустимого значения. bf<180 мм. Задавшись размерами поперечного сечения, например шириной полки 180 мм, можно определить момент сопротивления и далее несущую способность этого сечения: М(х)=WR_y_c. Место изменения сечения можно найти из уравнения: M(x)=qx(l-x)/2 Следует обратить внимание еще на одно обстоятельство: уменьшение ширины пояса приводит к снижению общей устойчивости и повышению прогиба.

42. Стыки прокатных балок Стыки элементов балок выполняют в заводских условиях при изготовлении отправочных элементов и в условиях строительной площадки при объединении отправочных элементов в единую конструкцию. В первом случае используют заводские стыки, во втором монтажные.

Монтажные стыки выполняют на листовых накладках. С целью уменьшения влияния сварочных напряжений сварные швы не доводят до оси стыка на 25 мм с каждой стороны.

Изгибающий момент в сечении стыка в основном трансформируется в продольные усилия, действующие в срединных плоскостях поясных накладок. Требуемую площадь сечения накладок находят из условия восприятия этих усилий

, где h – расстояние между осями накладок.

Ширину накладок по конструктивным соображениям принимают на 18... 20 мм больше или меньше ширины полки двутавра b_f. Длину полунакладки можно найти из условия размещения двух угловых швов, рассчитанных на передачу действующего в накладке силия N_nf или определенных по несущей способности накладки.

Поперечную силу в сечении стыка воспринимают накладки на стенке и вертикальные угловые швы. Параметры накладок можно назначать конструктивно. Суммарная толщина накладок должна быть не менее толщины стенки, ширина b_nw=150...200 мм. В качестве проверки несущей способности накладок следует использовать уравнение среза Q/2A_nwR_s_c<=1.

Заводские соединения осуществляют встык с полным проваром, заводское же соединение можно рекомендовать для монтажных условий, где предусмотрена разделка кромок. Однако при ручной сварке и обычных способах контроля растянутый пояс балки в стыке будет иметь меньшую прочность, чем вне стыка, поэтому стык нужно располагать в сечении, где изгибающий момент не превышает значения 0,85М_max, или проверять на прочность: M/(WR_wy_c)<=1. При необходимости устройства стыка в сечении, где действует больший момент или не выполняется условие прочности, делают прямое соединение встык, а полки усиливают накладками.