РАСЧЕТ СВАРНЫХ БАЛОК

План

6.1 Общие положения

6.2 Определение высоты балки из условий жесткости

6.3 Определение высоты балки из условий прочности и экономичности

Общие положения

Балками называют элементы конструкций, предназначенные для работы на поперечный изгиб и, реже, на косой изгиб, кручение,

сжатие. Балки воспринимают нагрузку в пролете и передают ее на опоры. В мостах при больших нагрузках в пролете и сравнительно малых пролетах балки выгоднее ферм.

Исходя из назначения, при проектировании балок надо стремиться к минимальной площади сечения А при максимальном моменте инерции J и моменте сопротивления W.

Сечения балок, удовлетворяющие этим требованиям при разных видах нагрузки, приведены на рис. 6.1. Так как основной вид нагрузки – поперечный изгиб в одной плоскости, то наиболее распространенным является простое и экономичное сечение в виде симметричного двутавра. Соотношение в таком сечении можно варьировать в больших пределах. Для сварных двутавров можно получить любое соотношение , находящееся в пределах 20 – 70.

Рисунок 6.1 – Виды сечений балок

Проектируя сварную балку заданной длины l (рис. 6.2) на заданную нагрузку, необходимо рассчитать или назначить размеры всех ее элементов: действительную длину l_д; размер в свету l₀; высоту балки h; толщину и высоту вертикальной стенки ( и ); толщину и ширину пояса ( и ). Если материал балки не задан, то необходимо его выбрать, обосновав выбор технико-экономическими расчетами (сравнивая вес, стоимость, трудозатраты на изготовление и т. п.).

Проектирование начинают с определения силовых факторов (М и Q) во всех сечениях балки. Если нагрузки статические, то для этого достаточно построить соответствующие эпюры изгибающих моментов и поперечных сил.

При подвижных нагрузках пользуются методом линий влияния (см. лекцию 9). Линии влияния строят для характерных сечений, например l = 0, 0,1l, 0,2l и т. д. Находят М_max и Q_max и для выбранных сечений и строят объединенные диаграммы максимальных усилий и для балки. По эпюрам или объединенным диаграммам находят наиболее нагруженные сечения. По нагрузкам в этих сечениях рассчитывают размеры сечения балки, поясные швы и другие сварные соединения. Нагрузки в других сечениях учитывают при расстановке вертикальных и продольных ребер, горизонтальных связей.

Рисунок 6.2 – Схема балки и её основные размеры

При проектировании балки необходимо обеспечить:

1. Жесткость не ниже заданной, которая зависит от назначения балки и задается проектанту в виде отношения , где f -максимальный прогиб; l – длина балки.

2. Прочность и экономичность, т. е. при минимальных затратах материала и минимальной стоимости. Это достигается правильным выбором материала, правильным распределением его по сечению.

3. Устойчивость общую, т. е. всей сжатой части сечения балки, и местную (отдельных сжатых элементов балки – ребер, полок, поясов, стенки).

4. Технологичность, т. е. удобство и простота изготовления, обеспечивающие снижение затрат при изготовлении балки и надежность ее в эксплуатации.

5. Компонование – возможность сочетания с другими частями конструкций. Отчасти это обеспечивается тем, что высота балок нормализована и для высоких балок принимается кратной 50 мм.