книги / Строительные конструкции

стальных листов, приваренных к балкам. Схема балоч­ ной клетки обусловлена принятой сеткой колонн, расположением проемов в перекрытии, габаритами обо­ рудования, предельно допустимой конструктивной высо­ той перекрытия, а также экономическими соображения­

однако при нем получается наибольшая конструктивная

Рис. IX.5. Сопряжение балок в балочной клетке

152

для однопролетной балки, загруженной в третях про* лета сосредоточенными силами Р ,

Нормами установлены предельные значения относи­ тельных прогибов: отношения прогиба f к пролету бал­ ки I. Так, например, для главных балок междуэтажных перекрытий ///^ 1 /4 0 0 , для вспомогательных балок f/lsS, 1/250.

Если сжатый пояс балки по длине пролета не закреп­ лен, то еще до того, как будет исчерпана несущая спо­ собность, она может потерять устойчивость, т. е. начнет закручиваться и выходить из плоскости изгиба (см. рис. IX.6, б). Снижение несущей способности балки вслед­ ствие потери устойчивости учитывают при расчете, вво­ дя в расчетную формулу (IX.6) коэффициент ф б< 1, который зависит от высоты сечения, размера пролета, характера приложения нагрузки и определяется по дан­ ным, приведенным в СНиП II-B.3-72.

Местные ослабления не влияют на критическую на­ грузку, вызывающую потерю устойчивости, поэтому в расчетной формуле принимают момент сопротивления сечения брутто Н7бр (без учета ослаблений). С учетом сказанного расчетную формулу записывают в следую­ щем виде:

Устойчивость балок заведомо обеспечена и расчетом ее не проверяют, если на сжатый пояс опирается жест­ кий настил (железобетонные плиты, металлические лис­

длины сжатого пояса /о к его ширине в„ не превышает 13— 17 (при нагрузке, приложенной к верхнему поясу).

Указанные условия в большинстве случаев оказы­ ваются выполненными, поэтому расчетом на устойчи­ вость определяется сечение балок, сжатый пояс которых не закреплен на большой длине: монорельсы, подкрано­ вые балки и т. д.

Балки, загруженные статической нагрузкой и закрепленные от потери устойчивости, могут быть рас­

154

считаны на прочность с учетом образования пластичес­ кого шарнира: после того как напряжения в крайних волокнах достигнут предельных, балка еще может вос­ принимать некоторую дополнительную нагрузку вслед­ ствие возможного роста напряжений в волокнах, уда­ ленных от края. Несущая способность балки будет ис­ черпана, когда во всем сечении напряжения достигнут предельного значения (см. рис. IX.6, s ) .

Пластический момент сопротивления, соответствую­ щий рассмотренному напряженному состоянию, называ­ ю т ^ ”. Тогда формула IX.6 принимает вид

ны площади сечения относительно оси, проходящей через центр тяжести сечения.

для сварного двутавра симметричного сечения из трех листов (рис. IX.6, г)

i r « л ^ пбя + - ^ р | . ах.ю )

Сечения прокатных балок подбирают в такой после­ довательности: подсчитывают изгибающий момент М, определяют требуемый момент сопротивления из форму­ лы (IX.6), а если балка может быть рассчитана с уче­ том образования пластического шарнира, то из форму­ лы (IX.8). Затем по сортаменту подбирают соответст­ вующий профиль. Для принятого профиля по сортаменту находят величину /, определяют прогиб и сопоставляют его с допустимым значением.

Сечения составной балки в виде двутавра, сваренно­ го из трех листов, подбирают в такой последовательнос­ ти: по формуле (IX.6) вычисляют требуемый момент сопротивления №, затем устанавливают оптимальную высоту балки

As? 1,15]Л17/6СТ, (IX,И)

где бет — толщина стенки, см.

При определении h толщину стенки следует принять равной 8— 10 мм, а затем проверить ее из условия проч­ ности на срез от воздействия поперечной силы (без

155

сти

Требуемый момент инерции всего сечения балки

Момент инерции поясов относительно центральной оси сечения балки (без учета моментов инерции относи­ тельно собственных осей, которыми можно пренебречь)

следующими соображениями: ширина пояса Ап= (1 /3 - ь -г-1/5) А; толщина 8 a = F n/ba.

По полученным данным компонуют сечение балки, вычисляют для него момент инерции / и момент сопро­ тивления W, а затем проверяют прочность по формуле (IX.6) и определяют прогиб.

А/бет 100.

Толщина ребер бр должна быть не менее 1/15 их ши­ рины Ьр7аЬи/2. Опорные ребра с примыкающими участ-

1 Если к поясу балки приложена подвижная нагрузка, то ребра жесткости необходимы при Л/бет>70 У 2100//?.

156

ками стенки длиной 15бст в каждую сторону должны быть дополнительно проверенырасчетом как сжатые стойки, загруженные опорной реакцией.

Устойчивость стенок в составных балках можно не

проверять, когда ^ /б ст^ 110 )/2100//?, а при наличии местного напряжения (от груза, приложенного между

ребрами жесткости), когда Л/6СТ^ 8 0 V 2100//?.

Сварные швы, соединяющие стенку и пояса состав­ ных балок, должны воспринимать сдвигающую силу Т, возникающую при изгибе балки:

щади пояса относительно нейтральной оси балки; / — момент инер­ ции всего сечения балки.

Эту сдвигающую силу должны воспринять два угло­ вых шва, т. е.

ширины свеса сжатого пояса к его толщине не должно

быть больше 10 1/2100//?, отношение высоты стенки к ее толщине (при наличии только поперечных ребер жест­

кости) не больше, чем 70 }/2100//?.

Пример IX.2. Требуется рассчитать стальную балку рабочей площадки из прокатного двутавра по следую­ щим данным: пролет 1= 4,6 м, расстояние между балка­

157

/см2. Балка загружена равномерно распределенной ста­ тической нагрузкой, ее верхняя сжатая полка закрепле­ на от потери устойчивости жестким настилом, поэтому балку рассчитываем с учетом образования пластическо­ го шарнира. Из формулы (IX.8) требуемый пластичес­ кий момент сопротивления сечения

ру теплрпровода), загруженную в середине пролета рас­

158

По сортаменту (прил. XI) приняты два швеллера № 18: Wx= 2-121=242 см3> 2 2 8 см3.

§ IX.4. КОНСТРУКЦИИ И РАСЧЕТ КОЛОНН

Центрально-сжатые колонны

Стальные колонны могут быть сплошными — из лис­ тов, прокатных профилей, труб (рис. IX.7, а) или сквоз­ ными, состоящими из отдельных ветвей, соединенных между собой прямоугольными планками или решеткой из легких уголков (рис. IX.7,б, в). Сквозные колонны экономичнее сплошных по расходу стали, однако их из­ готовление более трудоемко.

Рис. IX.7. Конструкция центрально-сжатых стальных колонн

а —сечения сплошных колонн; б—то же, сквозных; в —типы соединительной решетки сквозных колонн; г —к расчету планок; 1 —соединительная решет­ ка; 2 —четвь

159

В верхней части колонна имеет оголовок, конструК"

или из опорной плиты и вертикальных листов — траверс»

те устраивают отверстия, в которые проходят анкерное болты, выпущенные из фундамента.

Прочность колонны проверяют в ослабленном сече­

где N— расчетная нагрузка; F„T— площадь поперечного сечения с учетом ослаблений отверстиями; Я —расчетное сопротивление стали.

Размеры поперечного сечения колонн малы по срав­ нению с их длиной, поэтому они могут потерять устой-

Рис. IX.8. Конструкция оголовка и базы колонн

160