2. Изменение сечения составной балки

Сечение балки подбирают по наибольшим значениям изгибающего момента, который имеет наибольшее значение по средине балки .

Рис. 6.7. Изменение ширины поясов и высоты балки

На участках, где усилия меньше максимальных, прочность металла используется частично, то есть можно уменьшить сечение и тем самым уменьшить расход металла.

Изменение сечения связано с усложнением изготовления балки, то есть увеличивает её стоимость. Необходимо, чтобы стоимость сэкономленного металла была значительно большей, чем повышение стоимости изготовления.

Широко используют изменение сечения полок путем уменьшения их ширины. Такое решение наиболее технологичное и простое.

Уменьшение толщины полки требует механической обработки соединяемых элементов вблизи стыка для плавного их соединения.

Изменение сечения выполняется, как правило, один раз. Такими способами можно получить 10-12% экономию стали. Повторное изменение дает дополнительную экономию стали около 5%, что не окупает затрат труда при изготовлении балки.

Лучше всего изменять сечение на расстоянии около 1/6 пролёта от опоры.

Изгибающий момент в месте изменения сечения:

, (кНм);

а поперечная сила :

. (кН).

Размер полки находят в такой последовательности, как и размер полки в середине балки.

Момент сопротивления: ,

где R_wy – расчетное сопротивление металла шва (R_wy= R_y – для стыковых швов при наявности физических методов контроля качества шва; R_wy=0,85 R_y – в других случаях )

Площадь одной полки уменьшенного сечения :

.

Руководствуясь сортаментом универсальной стали, находят размеры полки.

При этом должны выполняться требования:

Требования общей устойчивости		технологические требования , связанные со сварочным оборудованием

Для уменьшения концентрации напряжений переход от большей ширины полки к меньшей выполняют плавно с технологическими скосами наиболее часто в соотношении 1:5. Обязательно необходима проверка прочности балки в месте изменения сечения. Для этого находят момент инерции и момент сопротивления J_x1, W_x1 уменьшенного сечения балки. Приведенные напряжения от действия нормальных и касательных усилий в месте присоединения полки к стенке.

Рис. 6.8. Нормальные и касательные напряжения в балках

Статический момент площади сечения пояса-полки .

На опоре балки должны выполняться требования по касательным напряжениям:

,

R_s – расчетное сопротивление сдвигу.

Статический момент площади сечения:

.

Если на верхнем поясе балки действует местная сжимающая сила , то необходимо учесть напряжения от этих усилий. (Например, когда вспомогательные балки опираются этажно).

В СНиП-е II-23-81^* п.5.13 приведены формулы для расчета на прочность стенки балки в местах действия сосредоточенной силы по верхнему поясу.

Рис. 6.9. Местные напряжения в балках

,

где F – расчетное значение силы (сумма опорных реакций балок настила); e_ef – расчетная условная длина распределения нагрузки l_ef=в+2t_f ; в – ширина опоры конструкции, которая оперта на ниже лежащую балку; t_f – толщина полки балки, если она сварная, или расстояние от грани полки до места её сопряжения со стенкою, если балка прокатная, ( это значение приведено в сортаменте).

В случае действия местной сжимающей силы проверка приведенных напряжений в месте изменения сечения балки:

.

Если значения _loc велики и проверка не выполняется, то стенку балки необходимо подкрепить ребром жесткости, верхняя часть которого плотно соединяется с верхней полкою балки, тогда местные напряжения можно не учитывать.