3.2.Конструирование балки переменного сечения. Эпюра материалов

В целях экономии стали для сварных балок широко применяют изменение сечения балки по длине за счет сужения поясов на приопорных участках (рис. б ) согласно эпюре изгибающих моментов.

Ширину пояса на приопорных участках принимают в пределах (0,5-0,6), но не менее 100 мм.

Сечение главной балки:

а)полное б) уменьшенное

Для определения мест изменения сечения и оценки несущей способности балки строим эпюру материалов и план балки.

Для построения эпюры материалов для полного и уменьшенного сечений вычисляем максимальный изгибающий момент, который сечение может выдержать:

– максимальный момент для сечения с полкой шириной

;

– максимальный момент для сечения с полкой шириной

,

где –момент инерции относительно оси x-x сечения с полкой шириной .

Значения моментов иоткладываем на эпюре изгибающих моментов. Точки 1 и 2 – места теоретического изменения сечения (точки пересеченияс изгибающим моментом). На участке между точками 1 и 2 сечение балки принимается с полной шириной.

Переход от широкой полки к узкой делается плавным, уклон скоса не более 1:5. Положение точек ипо отношению к точкам 1 и 2 будет определяться величиной

.

Построение эпюры материалов

а

F

F

l_o.г.б

F

a+L_z/2

a

a

а-h_k/2

) главная балка

схема нагрузок

б) план

балки





в) эпюры моментов

и материалов

1

1¹

2

г)эпюра

Эпюра Q

перерезывающих

сил

3.3. Проверка прочности балки по касательным и приведенным напряжениям

Проверка проводится в наиболее опасных сечениях – в местах изменения сечения и неблагоприятных сочетаний изгибающих моментов и перерезывающих сил.

Наибольшие касательные напряжения возникают в середине стенки, в сечении с максимальной поперечной силой .

,

где – статический момент полсечения на опоре

.

Если условие прочности не выполняется, необходимо увеличить и заново провести расчет.

Проверка по приведенным напряжениям выполняется на уровне поясных швов.

,

где напряжения вычисляются по формулам

; ;

где и– соответственно изгибающий момент и поперечная сила, принимаемые по эпюрам для сечений с точкамии.

–статический момент отсеченной части сечения

.

3.4. Расчет сварных швов, прикрепляющих пояса к стенке

Расчетное усилие, приходящееся на поясной шов длиной см (или сдвигающая сила пояса относительно стенки)

.

Минимальный катет одностороннего шва из условия среза по металлу шва (1)

.

Из условия среза по металлу границы сплавления (2)

,

где ,– коэффициенты, учитывающие вид сварки и положение шва, определяются по п. 34^* [1]; ,– коэффициенты условия работы шва по п. 11.2^* [1]; – расчетное сопротивление металла шва сварных соединений с угловыми швами по табл. 56(электрод Э 42);– расчетное сопротивление угловых швов срезу по металлу границы сплавления по табл. 3 [1].

При двусторонних швах размер катета уменьшается вдвое.

За расчетный катет шва принимается больший из двух полученных при выполнении следующих конструктивных требований:

,

где – минимальный катет шва, принимаемый по табл. 38^* .

После установки вида шва (односторонний или двусторонний) и размера катета указать вид сварки, электроды, положение шва при сварке.