Прокатные балки

Применяются двутавры по ГОСТ 8239-89, нормальные двутавры по ГОСТ 26020-83 тип Б, широкополочные тип Ш, и для прокатных прогонов скатных кровель – швеллеры по ГОСТ 8240-89.

Широко используются, где требуется W£13000 см³.

Из условия прокатки они получаются достаточно толстостенными, что обеспечивает лучшую устойчивость поясов и стенки, так как σ_сr>σ_т и позволяют получать существенный эффект за счет использования упругопластической работы их материала.

а) Подбор сечения и проверка несущей способности (НС).

Расчет на прочность балок, работающих упруго и изгибаемых в одной из главных плоскостей производится по формуле

(8.10)

требуемый момент сопротивления определяется по формуле

(8.11)

Усилия M и Q определяются по нагрузке с соответствующей грузовой площади.

Выбрав тип профиля балки по W_n.треб из сортамента подбирают ближайший больший номер профиля, сечение которого проверяют на прочность от действия τ

(8.12)

для разрезных прокатных балок из стали с R_n<440МПа, несущих статистическую нагрузку и обеспеченных от потери общей устойчивости при ограниченной величине τ, используют упругопластическую работу материала и проверку прочности следует выполнять по формулам:

а) при изгибе в одной плоскости и при τ_х=Q_x/A_w£0.9×R_s

(8.13)

б) при изгибе в двух главных плоскостях и τ_y=Q_y/2A_f£0.5×R_s

. (8.14)

при τ£0.5×R_s, - b=1

при 0,5R_s<τ<0.9×R_s

С_х и С_у – принимаются по таблице 66 СНиП

a=A_f/A_w – соотношение площадей сечения пояса и стенки.

В зоне чистого изгиба в формулах (8.13) и (8.14) вместо С_х и С_у следует принимать С_xm=0,5(1+C_x) и С_уm=0,5(1+C_у) и b=1.

Прочность этих балок в опорном сечении, при М_х=М_у=0, проверяется на действие τ:

и . (8.15)

Подбор сечения, при учете упругопластической работы, можно производить по формуле:

. (8.16)

Общую устойчивость балок можно не проверять при передаче нагрузки через сплошной настил, надежно прикрепленный к верхнему поясу балки и при отношении расчетной длины l_ef между связями к ширине пояса b_f не более определенного значения (см. ниже формулу 8.42).

При недостаточном закреплении сжатого пояса общую устойчивость проверяют по формуле

(8.17)

где γ_с=0,95; W_cx – для сжатого пояса.

Для балок двутаврового сечения с 2-мя осями симметрии φ_b=φ₁ при φ₁£85 и φ_b=0.68+0.21×φ₁, но не >1 при φ₁>0.85.

Здесь (8.18)

Ψ – коэффициент, принимаемый по таблице 77 СНиП.

При двух и более закреплениях сжатого пояса в пролете, любом виде нагрузок, приложенных к любому поясу и при 0,1£a£40 коэффициент ψ=2.25+0.07×a

где (8.19)

J_к – момент инерции при кручении

h – высота балки.

Если при проверке выясняется, что общая устойчивость балки не обеспечена, то следует уменьшить расчетную длину l_ef сжатого пояса, изменив схему связей.

Местная устойчивость поясов и стенки обеспечивается их толщинами и проверять не требуется.

б) Проверка жесткости балки (второе предельное состояние) ведется по величине относительного прогиба (мера жесткости) от нормативных нагрузок по формуле

(8.20)

Для однопролетной балки, при равномерно распределенной нагрузке, прогиба следует проверять по формуле

(8.21)

Если это условие не удовлетворяется, то следует увеличить сечение, взяв менее прочный материал.

в) Учет пластической работы материала в неразрезных и защемленных балках.

Здесь, работу материала можно доводить до образования шарнира пластичности в пролете или на опоре. При этом система сохраняет свою геометрическую неизменяемость и может воспринимать дальнейшее увеличение нагрузки при плавном возрастании прогибов. Но при этом М_пл=const, а в других сечениях моменты постепенно увеличиваются и происходит их выравнивание. Такая работа продолжается до образования трех шарниров в одном пролете балки и система становится изменяемой с недопустимо быстрым ростом деформаций.

Прочность таких балок проверяют по формуле (8.13), а расчетный изгибающий момент вычисляют с учетом перераспределения по формуле

(8.22)

где М_ef – условный изгибающий момент, вычисляют по формулам

(8.23)

где М₁ и М₂ – моменты в крайнем и среднем пролетах, вычисленных как в свободно опертой однопролетной балке;

а – расстояние от крайней опоры до сечения с М₁;

l – длина крайнего пролета.