Изменение сечения главной балки по длине

Сечение составной балки, подобранное по максимальному изгибающему моменту, можно уменьшить в местах снижения моментов на приопорных участках. Сечение балки можно изменить уменьшением ширины или толщины пояса. Изменение ширины пояса является наиболее приемлемым, т.к. при этом высота балки сохраняется постоянной.

Место изменения сечения (рис. 10) принимают на расстоянии не менее 1/6 пролета главной балки от опоры кратно 50 мм. Разные сечения поясов соединяют сварным швом встык с применением методов физического контроля. Марка электрода подбирается в соответствии с маркой стали главной балки по табл. Г.1 прил. Г СП 16.13330.2011 «Стальные конструкции» или по табл. 6 прил. Б пособия.

Рис.10. Определение места изменения сечения балки

Расчетный изгибающий момент в месте изменения сечения равен, кН*м,

(51)

где М₁ – расчетный изгибающий момент в месте изменения сечения главной балки, кН*м;

q – погонная расчетная равномерно распределенная нагрузка на единицу длины главной балки по формуле (25), кН/м;

х –расстояние от опоры до места изменения сечения главной балки, принимаемое равным х=(1/5 – 1/6) L кратно 50 мм, м;

L – расчетный пролет главной балки, равный расстоянию между осями балочной клетки в продольном направлении, м.

Поперечная сила в месте изменения сечения вычисляется по формуле (52), кН,

(52)

Далее определяется требуемый момент сопротивления сечения исходя из прочности сварного стыкового шва, работающего на растяжение.

, см³, (53)

где М₁ – расчетный изгибающий момент в месте изменения сечения главной балки, кН*см;

R_wy – расчетное сопротивление сварного стыкового шва, работающего на растяжение, принимаемое в соответствии с табл. 4 СП 16.13330.2011 «Стальные конструкции» или по табл. 7 прил. Б пособия.

Момент инерции измененного сечения равен, см⁴,

(54)

Требуемый момент инерции поясов устанавливается с помощью формулы (55), см⁴,

(55)

где –осевой момент инерции стенки балки, см⁴.

Требуемая площадь сечения поясов должна быть подсчитана по формуле (56), см²,

, (56)

где h_f = h_w+t_f, см – расстояние между центрами тяжести поясов балки.

Оставляя принятую ранее толщину поясных листов, принимаем ширину сечения пояса в месте изменения сечения по сортаменту в соответствии с ГОСТ 82-70* по табл. 2 прил. В с соблюдением следующих условий:

1) (57)

2) по технологическим требованиям для удобства автоматической сварки ширина поясного листа должна быть не менее 180 мм;

3) ; а также .

Момент инерции и момент сопротивления измененного сечения определяются с помощью соответствующих формул

(58)

(59)

Размеры пояса балки приняты верно, если соблюдается условие (60)

Вместе с тем производится проверка нормальных напряжений в измененном сечении, кН/см²,

(61)

где M₁ – изгибающий момент в месте изменения сечения главной балки, кН*см;

W_1х – момент сопротивления измененного сечения главной балки, см³;

R_y – расчетное сопротивление стали главной балки, кН/см².

Наибольшие касательные напряжения в стенке на нейтральной оси сечения около опоры балки проверяются по формуле (62), кН/см²,

(62)

где статический момент половины сечения S₁ определяется по формуле (63), см³,

(63)

Кроме того производится проверка совместного действия нормальных и касательных напряжений на уровне поясного шва в уменьшенном сечении балки.

При σ_loc=0, т.е. если примыкание балок запроектировано в одном уровне, приведенные напряжения равны

, (64)

где σ₁ –нормальные напряжения в измененном сечении, определяемые по формуле (61), кН/см²;

τ₁–касательные напряжения в стенке на нейтральной оси сечения около опоры балки, определяемые по формуле (62), кН/см²;

β =1,15 – коэффициент, учитывающий развитие в стенке пластических деформаций;

R_y – расчетное сопротивление стали главной балки, кН/см²;

γ_с – коэффициент условий работы главной балки.

При σ_loc ǂ 0, т.е. при поэтажном опирании балок, приведенные напряжения равны

, кН/см², (65)

где σ_loc - местное напряжение смятия, кН/см², определяемое по формуле (47).