Горизонтальні листи поясів балки
Товщина стінки балки
Найменша товщина стінки з умови її ра-боти на дотичні напруження визначається з формули Н.Г. Журавського:
,
де Q - максимальна поперечна сила;
S - статичний момент полусеченія балки відносно нейтральної осі;
I - момент інерції перерізу балки;
tw - товщина стінки;
Rs- розрахунковий опір матеріалу стінки на зріз.
Для визначення товщини стінки можна також скористатися формулою
.
Щоб забезпечити місцеву стійкість стінки без додаткового зміцнення її поздовжнім ребром, необхідно мати # 955; w <5,5: тогда
.
У високих балках товщина стінки береться меншою і досягає 1/200 - 1/250 висоти, що вимагає зміцнення стінки, здатного забез-печити її стійкість.
Таким чином, завдання визначення товщини стінки виявляється варіантної, що впливає на економічність перетину балки і вимагає дуже уважного до себе ставлення. Для балок висотою 1 - 2 м раціональне значення товщини стінки можна визначити за емпіричною формулою:
Товщина стінки повинна бути узгоджена з наявними товщина-ми прокату листової сталі. Зазвичай мінімальну товщину стінки при-ють не менше 8 мм (дуже рідко 6 мм).
Перевірка міцності, прогинів і стійкості складових балок.
Перевірка і забезпечення загальної стійкості балки
Загальну стійкість складених балок перевіряють за формулою:
Загальну стійкості-с-балок можна не перевіряти при передачі навантаження через суцільний жорсткий настил, безперервно спирається на стиснений пояс балки і надійно з ним пов'язаний, а також при задоволенні умов фор-мули про ставлення розрахункової довжини до ширини стиснутого пояса.
Для складових головних балок, що знаходяться в системі балочной майданчики і пов'язаних між собою поперечними балками, на яких лежить настил, за розрахункову довжину стиснутого пояса слід приймати відстань між поперечними балками.
Розрізняють два типи стиків балок: заводські й монтажні (укруп-вальні).
Заводські стики представляють собою з'єднання окремих частин будь-якого елементу балки (стінки, пояси), що виконуються через недо-тнього довжини наявного прокату. Їх розташування обумовлено довжиною прокату або конструктивними міркуваннями (стик стінки не повинен збігатися з місцем примикання допоміжних балок, з дит-рами жорсткості і т. П.). Щоб ослаблення перетину балки заводським стиком було не дуже велике, стики окремих елементів зазвичай розташовують в різних місцях по довжині балки, т. Е. Вразбежку.
Монтажні стики виконуються при монтажі, вони необхідні тог-да, коли маса або розміри балки не дозволяють перевезти і смонті-ровать її цілком. Розташування їх повинно передбачати членування балки на окремі відправні елементи, по можливості однакові (в розрізної балки стик розташовують в середині прольоту або сіммет-річно щодо середини балки), що задовольняють вимогам транспортування і монтажу найбільш поширеними средст-вами.
Стики прокатних балок (заводські і монтажні) виконують, як правило, звареними.
Обпирання і сполучення балок
Сполучення балок. Сполучення головних і другорядних балок між собою бувають: поверхові, в одному рівні верхніх поясів і з по-ніженіе розташуванням верхніх поясів другорядних балок (рис.).
Мал. Сполучення балок шарнірне
а - поверхове; б - в одному рівні на болтах; в - знижений
Поверхова сполучення (рис. А) є найпростішим, але воно через можливе отгиба пояса головної балки може передавати тільки не-великі опорні реакції. Це поєднання можна посилити, поставивши під допоміжної балкою ребро жорсткості і пригнавши його верхній торець до верхнього поясу головної балки для запобігання отгиба.
Сполучення в одному рівні і знижений сполучення здатні пе-редавать великі опорні реакції. Незручність сполучення в одному рівні (рис. Б) - необхідність вирізу верхньої полиці і частини стінки допоміжної балки. Цей виріз послаблює її перетин і збіль-лічівает трудомісткість сполучення; крім того, число болтів, які можна розмістити на стінці балки, обмежена. Уникнути Цих не-зручностей можна, приварив на заводі до торця допоміжної балки ко-ротиш з куточка, і вже його сполучати на монтажі болтами або зварюванням з ребром жорсткості головної балки (рис. В).
У цих сполученнях опорна реакція зі стінки примикає вспо-могательной балки передається через болти або монтажну зварювання на спеціальне ребро, що зміцнює стінку головної балки. Як ра-бота застосовують болти нормальної точності, а при великих опорних реакціях допоміжних балок - високоміцні болти.
Розрахунок сполучення балок полягає у визначенні розмірів зварних швів або числа болтів, які працюють на зріз і прикріплюю-щих балки один до одного. Розрахункової силою є опорна реакція допоміжної балки, збільшена на 20% внаслідок Позацентрено передачі зусилля на стінку головної балки.
Всі розглянуті сполучення балок працюють як шарнірні. При необхідності жорсткого сполучення балок (рис.) Вводять «рибки» (при однаковій висоті балок) або «рибку» і столик (при різній висоті балок). У такому сполученні виникає не тільки поперечна сила, що передається на болти, що прикріплюють стінку допоміжної балки до ребру головної балки або безпосередньо на столик, а й опорний момент, що передається через спеціальні наклад-ки-рибки або через «рибку» і столик.
Мал. Жорстке сполучення балок
Сполучення балок зі сталевими колонами здійснюється шляхом їх спирання зверху або примиканням збоку до колони. Таке з'єднань-ня може бути або шарнірним, передає тільки опорну реакцію балки, або жорстким, передає на колону крім опорної реакції ще й момент защемлення балки в колоні. Шарнірне з'єднання ши-роко застосовується в більшості балкових конструкцій, жорстке - в каркасах багатоповерхових будівель. Кінець балки в місці обпирання її на опору зміцнюють опорними ребрами, вважаючи при цьому, що вся опорна реакція передається з балки на опору через ці ребра жорсткості. Ребра жорсткості для передачі опорної реакції надійно прикріплюють до стін-ке звареними швами, а торець ребер жорсткості або щільно приганяють до нижнього поясу балки, або стругають для безпосереднього-ної передачі опорного тиску на сталеву колону. Для правильної передачі тиску на колону центр опорної поверхні ребра треба совме-щать з віссю полки колони.
Прикріплення опорних ребер до стінки балки зварними швами дол-жно бути розраховане на повну опорну реакцію балки з урахуванням мак-симально робочої довжини зварного шва. Шарнірне примикання балок збоку за своїм конструктивним оформленням, роботі та розрахунку не відрізняється від того, що спирається балок зверху.
Настили балкових клітин
Настили балкових клітин бувають дуже різними в зависи-мости від призначення і конструктивного рішення перекриття. Дуже часто поверх несучого настилу влаштовують захисний настил, який може бути з дерева, асфальту, цегли та інших матеріалів.
В якості несучого настилу найчастіше застосовують плоскі сталь-ні листи або настил зі збірних залізобетонних плит.
Останнім часом починають використовувати щитової настил, перебуваючи щий з несучого сталевого листа, що має зверху захисний шар і підкріпленого знизу поздовжніми і поперечними ребрами. Щити на-Стіла мають розмір до 3x12 м і укладаються на балки перекриттів. Такий настил індустріальних і значно прискорює монтаж.
Корисне навантаження настилу перекриттів задається рівномірно розбраті-поділеній інтенсивністю до 40 кН / м 2. а граничний відносний про-гинув приймають не більше 1/150.
Сталевий настил. Найпростіша конструкція несучого настилу складається з сталевого листа, покладеного на балки і привареного до них. Відстань між балками, що підтримують настил, визна-ляется його несучу здатність або жорсткістю. Найбільш вигідне рішення по витраті матеріалу виходить при мінімальній товщині настилу, так як в двотаврових балках, що працюють на вигин, матеріал використовується краще, ніж в настилі прямокутного перетину. Однак збіль-личение числа балок при тонкому настилі різко збільшує Трудоем-кістка перекриття, що небажано.
Товщина стінки балки
Найменша товщина стінки з умови її ра-боти на дотичні напруження визначається з формули Н.Г. Журавського:
,
де Q - максимальна поперечна сила;
S - статичний момент полусеченія балки відносно нейтральної осі;
I - момент інерції перерізу балки;
tw - товщина стінки;
Rs- розрахунковий опір матеріалу стінки на зріз.
Для визначення товщини стінки можна також скористатися формулою
.
Щоб забезпечити місцеву стійкість стінки без додаткового зміцнення її поздовжнім ребром, необхідно мати # 955; w <5,5: тогда
.
У високих балках товщина стінки береться меншою і досягає 1/200 - 1/250 висоти, що вимагає зміцнення стінки, здатного забез-печити її стійкість.
Таким чином, завдання визначення товщини стінки виявляється варіантної, що впливає на економічність перетину балки і вимагає дуже уважного до себе ставлення. Для балок висотою 1 - 2 м раціональне значення товщини стінки можна визначити за емпіричною формулою:
Товщина стінки повинна бути узгоджена з наявними товщина-ми прокату листової сталі. Зазвичай мінімальну товщину стінки при-ють не менше 8 мм (дуже рідко 6 мм).
Горизонтальні листи поясів балки
У зварних балках пояса зазвичай приймають з одиночних листів універсальної сталі. Виготовляти пояса з двох і більше листів в сварок-них балках нераціонально, так як, скріплюючи між собою листи по краях фланговими швами, ми збільшуємо нерівномірність роботи листів через зростання довжини передачі зусиль від стінки до зовнішніх лис-там. Різко збільшується при цьому і число зварних швів.
Товщину горизонтального поясного ли-ста зварної балки зазвичай приймають не більше 2 - 3 товщини стінки, так як в пояс-них швах при приварювання товстих пояс-них листів до стінки розвиваються значитель-ні усадкові розтягують напруги-ня. Застосування поясних листів товщиною більше 30 мм нераціонально ще й тому, що товсті листи мають знижені зна-чення межі текучості і, отже, знижені розрахункові опори.
Ширину горизонтальних листів зазвичай приймають рівною 1 / 2-1 / 5 висоти балки з умови забезпечення її загальної стійкості.
По конструктивних міркувань ширину пояса не слід приймати-мати менше 180 мм або h / 10.
Найбільшу ширину горизонтальних листів визначають їх місцевої стійкістю і рівномірністю роботи по ширині.
У балках відношення ширини звису стиснутого пояса bef до його товщині tf не повинно перевищувати:
в перетинах, що працюють пружно
.
в перетинах, що працюють з урахуванням розвитку пластичних деформацій,
де hef - розрахункова висота балки;
tw - товщина стінки балки.
Для розтягнутих поясів балок не рекомендується приймати ширину поясів більше 30 товщини пояса з умови рівномірного розподілу напружень по ширині полиці.