Изменение сечения балки по длине.

Сечение составной балки, подобранное по максимальному изгибающему моменту, можно уменьшить в местах снижения моментов. Однако каждое изменение сечения, дающее экономию материала, несколько увеличивает трудоёмкость изготовления балки, и поэтому оно экономически целесообразно только для балок пролётов 10-12 м и более. Изменять сечение можно различными способами, но для сварных балок распространено изменение ширины пояса, так как высота балки при этом остаётся постоянной. В разрезных сварных балках пролётом до 30 м обычно принимается только одно изменение сечения (по одну сторону от оси симметрии балки по длине).

Место изменения сечения принимаем на расстоянии 1/6 пролёта от опоры балки. Сечение изменяем уменьшением ширины поясов. Разные сечения поясов соединяем сварным швом встык полуавтоматической сваркой электродами Э42 с применением физических методов контроля, т.е. для растянутого пояса принимаем = = 26 кН/ .

Принимаем место изменения сечения на расстоянии l = 1/6 15,7= 2,617 м от опоры главной балки. Принимаем l = 2700 мм.

1.Определяем расчётный момент и перерезывающую силу в сечении.

Расчётный момент в изменённом сечении:

= = (15,7- 2,7) = 2597,4кН

Расчётная поперечная сила в сечении:

= = 148 ( - 2,7) = 762,2кН;

Рис.11 «Усилия в месте изменения сечения главной балки»

2.Подбор изменённого сечения ведём по упругой стадии работы материала. Геометрические характеристики сечения определяем исходя из условия прочности стыкового шва нижнего пояса балки (шва, работающего на растяжение):

Определяем требуемый момент сопротивления сечения:

= = 9990

Определяем требуемый момент инерции сечения:

= 699300

Момент инерции стенки балки равен: ;

Требуемый момент инерции, приходящийся на пояса балки можно определить как:

–

Момент инерции двух поясных листов определяется по формуле:

где: – искомая площадь сечения пояса;

137,5 см – расстояние между центрами тяжести сечений поясов.

Примечание: в данной формуле моментами инерции поясов относительно их собственных нейтральных осей ввиду их малости пренебрегаем.

Отсюда получаем требуемую площадь сечения поясов балки:

= 48

Исходя из принятого значения толщины пояса = 2,5 см, ширину пояса можно определить:

= 19,2 см;

Принимаем минимально возможные по ГОСТ 82-70* пояса из универсальной стали 200х25 мм, при этом площадь пояса будет составлять:

= 200х2,5 = 50 ;

Проверяем, удовлетворяет ли принятое сечение рекомендациям по проектированию балок:

200

200 = = 140 мм.

3.Определяем геометрические характеристики полученного сечения.

Момент инерции изменённого сечения:

246038 + 2 = 246038 + = 718694,25

Момент сопротивления изменённого сечения:

= =10267 ;

4.Проводим проверку изменённого сечения.

По наибольшим нормальным напряжениям (по прочности металла шва в месте изменения сечения).

= = 25 кН/ = 26

Запас прочности составляет:

100% = 3,8

Ширина поясов была принята минимальной в соответствии с ГОСТ и запас по прочности незначительно не превышает нормативные значения. Поэтому оставляем данное сечение без изменения.

По наибольшим касательным напряжениям (проверка прочности опорного сечения балки на срез).

= =