Умова перевірки стійкості стінки при дії нормальних напружень

.

У приопорних відсіках діють великі дотичні напруження .

Значення критичних дотичних напружень обчислюють за формулою

,

де ‑ відношення більшої сторони відсіку до меншої; ; ‑ менша сторона відсіку ( або ).

Умова, за якої стійкість забезпечена

.

Якщо у відсіку одночасно діють як згинальні моменти, так і поперечні сили, то перевірка стійкості має вигляд

.

При завантаженні стиснутого пояса балки зосередженими силами на межі стінки з’являються місцеві напруження , які погіршують стійкість відсіку.

Перевірка виконується за формулою

.

Втрата стійкості від дії місцевих напружень схожа на дію нормальних напружень. Значення критичних напружень при місцевому навантаженні залежить від відстані між ребрами жорсткості та співвідношення

при , де .

залежить від , , значення . У випадках, коли умова стійкості стінки від нормальних напружень не задовольняється, необхідно передбачати поздовжнє ребро у зоні можливої втрати стійкості стінкою. Пластини, на які поділяє поздовжнє ребро відсік, розраховуються роздільно за вимогами п.7.7-7.8 СНиП.

Співвідношення розмірів перерізу прокатних балок таке, що не треба перевіряти стійкість стиснутої полички або стінки. Виняток для стінки – це можливі великі значення місцевих напружень. Іноді це потребує постановки під ці навантаження ребер жорсткості.

Опорні ребра

Для передачі значних опорних реакцій на нижче розміщені конструкції в балках влаштовують опорні ребра.

Найчастіше використовують два конструктивні рішення.

Рис. 5.18. Опорні частини балок: варіант - з торцевим опорним ребром; варіант - з внутрішнім опорним ребром

Опорна реакція передається через торці ребер, які фрезерують або простругують. Це забезпечує щільне прилягання на всій поверхні контакту ребра з опорою.

Розмір опорного ребра знаходиться з умов роботи металу на зминання

.

Ширину опорного ребра приймають рівною ширині поличок. Товщина ребра повинна .

Необхідно перевірити загальну стійкість опорного ребра на поздовжній згин у площині, перпендикулярній площині стінки балки. Перевірка виконується, як для центрово-стиснутого стержня.

,

де ‑ для варіанта ;

‑ для варіанта .

Розрахункову висоту опорної стійки приймають рівною висоті стінки.

; ; ,

де ‑ знаходять залежно від за таблицею 72 СНиП.

Якщо балка опирається збоку, то це схоже на варіант :

Рис. 5.19. Опирання балки на колону збоку

Шви кріплення опорних ребер до стінки розраховують як кутові на дію опорної реакції балки. Розрахункову довжину швів приймають рівною висоті стінки, але не більше

.

Те ж саме стосується і швів, що прикріплюють опорний столик.

Стики балок

Розрізняють два типи стиків:

- заводські, які виконують, якщо довжина металопрокату недостатня;

- монтажні виконують в умовах будівельного майданчику, якщо довжина або маса балки не дозволяють перевезти її одним елементом (однією відправочною маркою).

Заводські стики —виконують з допомогою зварювання.

Стикове з’єднання найбільш просте.

	Порядок виконування швів: 1) Стінки 2) Полички
Рис. 5.20. Стикове з'єднання балок

Недоліки: 1) ручне зварювання не дозволяє досягати міцності основного металу – .

2) у місцях спряжень поличок зі стінкою має місце непровар.

За допомогою накладок:

При розрахунку вважають, що згинальний момент у місці стику передається накладками на полички, а поперечна сила накладками на стінки.

Рис. 5.21. З'єднання балок за допомогою накладок

‑ товщина найменшої стінки або накладки. Сумарна площа перерізу накладок не повинна бути меншою за переріз основних елементів. Розмір накладок поличок: , . Якщо стик повинен бути рівноміцним основному металу, то . Накладки на стінку приймають шириною , товщиною, близькою до товщини стінки. Шви кріплення накладок, розміщені збоку від стику, проектують рівноміцними накладкам. . Недолік:Великі концентрації напружень.

У балках складного перерізу заводські стики стінки та поличок виконують стиковими швами, рівноміцними основному металу. Ці шви виконуються ще до того, як з’єднуються полички та стінки.

Ребра жорсткості зварних балок повинні розташовуватись від стику стінки на відстані розміром . В місцях перетину стикових швів стінки з поздовжнім ребром жорсткості шви, ребра слід не доводити до стику на .

Рис. 5.22. Монтажні стики балок

Для прокатних профілів конструкція монтажних стиків аналогічна заводським. У балках складного перерізу монтажні стики стінки та поличок виконують за допомогою зварювання та високоміцних болтів. На монтажі стиснуту поличку та стінку з’єднують у стик, а розтягнуту—косим швом, під кутом . Для зменшення залишкових напружень заводські шви, що з’єднують стінку з поличками, не доводять до місця стику на . Важливим є порядок зварювання. У стиках з використанням болтів кожен елемент перерізу перекривають двосторонніми накладками. Відстань між болтами приймають 2,5¸3,0 d (тобто—найменшу).

Вважається, що вся перерізуюча сила передається через накладки на стінці, а загальний момент розподіляють між елементами перерізу пропорційно їх моментам інерції.

Згинальний момент, який припадає на накладки поличок:

,

де ‑ згинальний момент у місці стику.

,

де ‑ розрахункова висота поясів.

Кількість болтів для приєднання накладок на поличках з одного боку:

,

де ‑ несуча здатність високоміцного болта (найчастіше у стиках використовують високоміцні болти).

Довжину накладок встановлюють з умов розміщення потрібної кількості болтів.

Момент, що передається через накладки стінки:

.

Зусилля у болтах , які виникають від дії згинального моменту, розподіляються між болтами пропорційно відстані від нейтральної осі перерізу до болтів:

,

де ‑ кількість вертикальних рядів на півнакладці.

, .

.

Найбільше зусилля від згинального моменту, який діє на крайні болти:

.

Зусилля , що виникають від перерізуючої сили, розподіляється між болтами рівномірно:

,

де —кількість болтів з одного боку стику.

Найбільша рівнодійна зусиль:

.

Спряження балок

З’єднання балок настилу з головною може бути двох типів:

1. Спирання зверху (поверхове розміщення балок рос. “этажное”)

Другорядні балки встановлюють на верхній пояс нижче розміщених конструкцій. Такий тип з’єднань зручний під час монтажу, але потребує великої конструктивної висоти перекриття.

Рис. 5.23. Поверхове розміщення балок

Можливий діаметр отворів та відстані між ними вміщені у сортамент (наприклад, у “Справочник конструктора металлических конструкций” під ред. Васильченко В.Т.)

2. Приєднання збоку

	Розрахунок пов’язано з визначенням розмірів зварних швів або кількості болтів. Розрахункова сила—це опорна реакція допоміжної балки, підвищена на 20%. Це враховує позацентрову передачу зусилля на стінку головної балки.
Рис. 5.24. Приєднання балок збоку