21.06.2017
Гидроизоляция в комнате, где будет устанавливаться ванна или душ, должна быть качественной, ведь именно здесь возможны постоянные...


21.06.2017
Мрамор появляется в результате соединения известняка и доломита под воздействием перекристаллизации различных осадочных пород в...


21.06.2017
Трактор - это техника, без которой сложно представить выполнение дорожно-строительных, землеройных и других работ. Именно поэтому...


20.06.2017
При монтаже пластиковых окон немаловажным пунктом является оформление ее откосов. Для отделки проемов используется материал, из...


20.06.2017
Первые недели жизни малышу требуется на сон не менее 18 часов в сутки. Поэтому очень важно правильно организовать место для сна....


20.06.2017
Утепление или же преобразование лоджии собственными силами, как и при работе профессионалов, всегда начинается с робот по ее...


Изменение сечения балки по ее длине

08.07.2016

Величина изгибающих моментов в балках не постоянна; например в однопролетных балках без консолей моменты на опорах равны нулю; в многопролетных балках моменты на опорах больше, чем в пролетах. Поэтому сечение балки, подобранное по максимальному моменту, будет избыточно на значительной части ее длины.
Для экономии материала и облегчения веса целесообразно сечение длинных составных балок менять в соответствии с изменением величины моментов. Сечение меняют или уменьшением площади поясов, или уменьшением высоты балки (рис. IV—7). В сварных балках, кроме того, можно менять и толщину стенки.
В сварных балках из трех листов меняют ширину или толщину поясов. Изменение ширины (рис. IV—7, в, г) удобнее, чем изменение толщины, так как при этом сохраняется постоянная высота балок, что важно при расположении нагрузки по верхнему поясу (крановые и подкрановые балки) или при укладке стальной обшивки (настила) по поясам балок (например, в затворах), при этажном расположении балок и т. п. Плавное изменение ширины поясов (см. рис. IV—7, г) позволяет получить большую экономию стали, чем скачкообразное изменение их ширины или толщины. На рисунке IV—8 показаны два способа раскроя листов для поясов с постепенно меняющейся шириной. Ширину поясов на опорах назначают не менее 1/2-1/3 полной ширины их и не менее 1/10 высоты балки.
Изменение сечения балки по ее длине

В сварных балках с поясами из нескольких листов и в клепаных балках сечение изменяют за счет последовательного обрыва наружных листов (рис. IV—7,6 и IV—10). Первое скачкообразное изменение сечения пояса дает экономию веса около 10—12%; второе изменение добавляет всего 3—4%. Плавное изменение ширины поясов (рис. IV—7, г) доводит экономию стали до 20%. Первое изменение сечения поясов проводят на участке от 1/6 до 1/4 пролета балки.
Изменение сечения балок путем уменьшения их высоты (см. рис. IV—7, а) легко осуществимо в сварных и значительно труднее в клепаных балках.
Сечение двустенчатых балок обычно изменяют за счет уменьшения высоты их. В однопролетных балках с равномерно распределенной нагрузкой начинают уменьшать высоту на расстоянии примерно 1/4 пролета от опор. Высоту одностенчатых балок на опоре назначают от 0,4 до 0,6 полной высоты, а двустенчатых (0,33-0,5) h. В случае больших поперечных сил и относительно малых изгибающих моментов можно увеличить толщину стенок сварных балок на опорных участках. В месте изменения направления растянутого пояса развиваются значительные силы, прижимающие пояс к стенке. В этом месте необходимо поставить ребро жесткости, пристрогав его к растянутому поясу. Второе изменение направления растянутого пояса (рис. IV—9, точка А) не следует делать. Оно трудоемко. Кроме того, в этом месте образуется входящий угол, который концентрирует напряжения и создает значительное усилие, стремящееся выправить поясной лист и отрывающее пояс от стенки. Ребро жесткости, приваренное в этом месте к поясу, при статических нагрузках несколько улучшает положение. При динамических нагрузках приваривать ребро к растянутому поясу нежелательно, хотя пояс в рассматриваемом месте и слабо нагружен.
Изменение сечения балки по ее длине

Теоретическое место обрыва листов или место перехода к менее мощному листу можно определить аналитически или графически из условия, что расчетный момент сопротивления W' балки меньшего сечения, умноженный на расчетное сопротивление, равен действующему в этом сечении изгибающему моменту внешних сил M':
W'R = M'.

При нескольких переменах сечения балки по ее пролету это требование должно быть выполнено соответственно в каждом случае.
Для аналитического определения теоретических мест изменения сечения балки составляют уравнение изгибающих моментов; например, при равномерно распределенной сплошной нагрузке q и пролете l:
Изменение сечения балки по ее длине

где z — расстояние от опоры до исследуемого сечения.
Приравняв правую часть произведению W'R
Изменение сечения балки по ее длине

получим квадратное уравнение:
Изменение сечения балки по ее длине

из которого и найдем два значения z1 и z2, расстояния от опоры до теоретических мест возможного изменения сечения.
В случае изменения сечения растянутого пояса и устройства прямого стыкового шва в формулу IV—13 взамен R подставляют Rр св, если Rр св<R.
Аналитический метод удобен тогда, когда сечение балки изменяется ка полупролете один раз.
Для графического определения теоретических мест изменения сечения балки строят эпюру изгибающих моментов (рис. IV—10), а при подвижной нагрузке — обертывающую значений наибольших моментов. По горизонтальной оси соблюдают масштабы длин, а по вертикальной — масштабы моментов. Полное значение ординат одного знака следует откладывать в одну сторону от горизонтальной оси.
Затем на вертикальной оси откладывают в том же масштабе значения изгибающих моментов, которые могут быть допущены в балке каждого ее сечения, то есть произведения WR, W'R, W"R... . Каждый отрезок откладывают от нуля (рис. IV—10). Горизонтальные прямые, проведенные через концы этих отрезков, дважды пересекают кривую моментов в тех местах, в которых момент внешних сил равен моменту, допускаемому на балку с меньшим сечением. Таким образом определяют теоретические места возможного изменения сечения.
Изменение сечения балки по ее длине

Действительное изменение сечения балки проводят на таком расстоянии от найденных теоретических мест (в сторону меньших моментов), которое необходимо для размещения связей, способных обеспечить вовлечение в работу обрываемого листа за местом теоретического обрыва. Связи (сварные швы или заклепки) условно, в соответствии со СНиП, рассчитывают на половину того усилия, которое может быть допущено в обрываемом листе.
Изменение сечения балки по ее длине

Мощность связей, размещенных на участке между действительными местами обрыва соседних листов, должна соответствовать полкой несущей способности внутреннего (второго) обрываемого листа. Пример крепления обрываемых листов приведен на рисунке IV—10. Действительная длина листа равна расстоянию между точками теоретического обрыва этого листа, увеличенному на длину двух участков размещения связей — 2а.
Изменение ширины или толщины поясов начинают у места «теоретического обрыва». Скосы более широкого (толстого) листа делают пологими (1:5), а у растянутых поясов из высокопрочной стали даже (1:8).