МК1 лекция 6

1. Металлические конструкций І

Преподаватель:
Танирбергенова Анар Амирхановна,
к.т.н., ассоц. проф.
кафедры «Строительство и строительные материалы»

2. Лекция 6. Балки и балочные конструкции балочной клетки. .

Лекция 6. Балки и балочные конструкции
балочной клетки.
.План лекций:
Статические схемы балок
Прокатные и составные балки
Проверка прочности балок
Проверка жёсткости балок

3. Общие соображения

Балка является простейшим конструктивным элементом,
работающим на изгиб.
Область применения балочных конструкций:
Перекрытия и покрытия промышленных и гражданских
зданий пролётом до 18 м;
Подкрановые балки и пути подвесного транспорта;
Мосты, эстакады.
3

4. Статические схемы балок

Неразрезные балки
Разрезные балки
l
q
ql 2
8
f
[+] Удобство монтажа
Инвестиционные
и страховые
риски для
статически
неопределимых
конструкций
меньше, чем для
статически
определимых
l
q
l
ql 2
8
0,375 l
ql 2
14
ql 2
8
0,5 l
0,375 f
[+] Снижение расхода материалов
[−] Чувствительность к 4осадке опор

5. Типы сечений балок

Для элемента, изгибаемого в одной плоскости, наиболее
эффективным является двутавровое сечение, так как
оно характеризуется наибольшим значением радиуса ядра
сечения x
x
x
Wx
x =
;
A
x
Неправильная
Ядро сечения – это некоторая область вокруг центра
тяжести сечения, внутри которой можно располагать точку
установка
x
приложения продольной силы, не вызывая
в сечении
напряжений разных знаков.
Швеллерное сечение при плоском изгибе является
x
x
менее эффективным. Его целесообразно применять в
балках, работающих на косой изгиб (например, для
прогонов скатных кровель).
5

6. Прокатные и составные балки

(1)
(2)
По способу изготовления балки могут быть
прокатными и составными.
Прокатные балки (1) выполняются из
прокатных профилей сортамента.
Составные балки применяются, когда в
сортаменте не оказывается профиля,
способного воспринять действующую
нагрузку:
(3)
(4)
Сварные балки (2) из трёх листов, соединённых
автоматической сваркой;
Балки из элементов, соединённых болтами или
заклёпками (3), применяются при действии
значительных динамических нагрузок;
Балки с перфорированной стенкой (4), применяются
при больших пролётах и сравнительно
невысоких
6
нагрузках.

7. Балки с перфорированной стенкой

Балки с перфорированной стенкой получают путём разрезания прокатного
двутавра ломаной линией в продольном направлении и последующей сваркой.
линия разреза
h
1,5 h
7
сварка

8. Проверка прочности балок

Проверка прочности
По нормальным
напряжениям
По касательным
напряжениям
По приведённым
напряжениям
(reduced =
приведённый)
Условие проверки
M
=
Ry c ;
c1 Wx
Q Sx
=
Rs c ;
tw J x
red =
2 + 3 2 1,15 Ry c ;
Положение
расчётного
сечения в
однопролётной
балке
Положение расчётной
точки по высоте
сечения
в середине
пролёта
у наружных граней
поясов
(Mmax)
( max)
у опоры
в середине высоты
(Qmax)
( max)
в месте
изменения
сечения
в краевом участке
стенки на уровне
поясных швов
с1 = 1,15 – коэффициенты, учитывающие развитие пластических деформаций; для прокатных
8
балок с1 = 1,12;
проверка по приведённым напряжениям производится только для составных балок.

9. Проверка жёсткости балок (расчёт по прогибам)

Прогиб балки f от действия нормативной нагрузки qn не должен превышать предельно
допустимой величины fult, назначаемой по табл. 19 СНиП 2.01.07-85* Нагрузки и
воздействия:
f f ult ;
Для свободно опёртой балки, загруженной равномерно распределённой
нагрузкой фактический прогиб
5
qn l 4
f =
.
384 E J x
9

10. Обеспечение местной устойчивости элементов составных балок

bf
bef
tf
главные
сжимающие
напряжения
tw
h
hw
hw
h
br w + 40 мм
30
сж.
раст.
max
tf
0,6hw
потеря местной устойчивости стенки
от совместного действия и
hw
max
совместная потеря местной
устойчивости полки и стенки от
действия
60
0,7h
tr
поперечные рёбра
жёсткости
a 2hw
40
br
продольные рёбра
жёсткости
10

11. Обеспечение местной устойчивости элементов составных балок

bef
Потеря местной устойчивости элементов составной балки
проявляется в виде их выпучивания в местах действия
наибольших сжимающих напряжений.
tf
Местная устойчивость полки обеспечена, если соблюдается
условие:
bef
tf
0,5
E
.
Ry
Стенку балки необходимо укреплять поперечными
рёбрами жёсткости, если условная гибкость стенки w > 3,2 (п.
tw
hw
7.10 СНиП II-23-81*);
Местная устойчивость стенки, укреплённой рёбрами
жёсткости, обеспечена, если w 3,5 (п. 7.3 СНиП II-23-81*);
h
w = w
tw
Ry
E
.
bef – свес полки;
tf – толщина полки;
hw – высота стенки;
11
tw – толщина
стенки.

12. Обеспечение местной устойчивости элементов составных балок

Способы повышения местной устойчивости поясов и стенок:
bef
Местную устойчивость полки обеспечивают корректировкой
tf
её геометрических размеров (увеличением толщины и
уменьшением свеса);
Местную устойчивость стенки обеспечивают не увеличением
её толщины, а установкой поперечных и продольных рёбер
жёсткости по направлениям возможных волн выпучивания.
Условие проверки местной устойчивости стенки:
2
hw
tw
2
+
c.
cr
cr
, – напряжения, действующие в расчётной точке;
cr, cr – критические напряжения, зависящие от расчётных сопротивлений
материала, размеров отсека и толщины стенки.
bef – свес полки;
tf – толщина полки;
hw – высота стенки;
tw 12– толщина стенки.

13. Сопряжение балок с колоннами

Сопряжение балок с колоннами
Опирание сверху
Примыкание сбоку
Шарнирное
Жёсткое
Передаёт только вертикальную
опорную реакцию
Передаёт вертикальную опорную
реакцию и изгибающий момент
F=M/h
h
M
F
13

14. Сопряжение балок с колоннами: опирание сверху

Монтажные болты
1
10
Опорное ребро
Монтажные болты
1
1-1
20
1-1
20
20
Торец строгать
1
1
Рёбра жёсткости в
местах передачи
опорных реакций
Вариант 1
14
Вариант 2

15. Сопряжение балок с колоннами: опирание сверху

15

16. Сопряжение балок с колоннами: примыкание сбоку

Шарнирное
Жёсткое
16

17. Сопряжение балок между собой

17

18. Стыки балок

18