Рекомендуемые соотношения высоты балки и толщины стенки

h, м		1.5
tw, мм	8 – 10	10 – 12	12 – 14	16 – 18
λ = h / tw	100 – 125	125 – 150	145 – 165	165 – 185

П р и м е ч а н и е. Большие значения t_w и меньшие λ характерны для сталей

повышенной прочности.

Так как функция массы балки в области своего минимума (определяющего h_opt) меняется мало, допускается отклонение оптимальной высоты балки в меньшую или большую сторону на 10 – 15%.

Максимально возможная высота балки определяется строительной высотой перекрытия H (разницей в отметках верха настила рабочей площадки и верха габарита помещения, расположенного под площадкой) и зависит от сопряжения балок между собой по высоте.

Сопряжение балок может быть поэтажное, в одном уровне и пониженное (рис. 5.3).

При поэтажном сопряжении балки 3, непосредственно поддерживающие настил 4, укладывают на главные 1 или вспомогательные балки 2 сверху. Это наиболее простой и удобный в монтажном отношении способ сопряжения балок, но он требует большой строительной высоты. Чтобы увеличить строительную высоту главной балки, необходимо применять сопряжение балок в одном уровне, при котором верхние полки балок настила 3 и главных балок 1 располагаются на одной отметке.

Пониженное сопряжение применяется в балочных клетках усложненного типа. В нем вспомогательные балки 2 примыкают к главной балке 1 ниже верхнего пояса главной, на них поэтажно укладывают балки настила 3, сам настил 4 укладывается на вспомогательные и главные балки сверху.

Рис. 5.3. Сопряжения балок:

а – поэтажное; б – в одном уровне; в – пониженное

Строительная высота балки

h_стр = H – (t_н + h_бн + Δ) = (1300 – 1000) – (12 + 40 + 10) = 238 см,

где Δ = f_u + (30 – 100 мм) = 4,5 + 5,5 = 10 см – размер, учитывающий, пре-

дельный прогиб балки и выступающие части, расположенные ниже нижнего пояса балки (стыковые накладки, болты, элементы связей и т.п.).

Окончательное назначение высоты стенки балки, отвечающей требованиям минимума веса и необходимой жесткости, зависит от соотношения величин h _min, h_opt и h_стр:

Учитывая возможное отклонение h от h_opt в ту и другую сторону на 15%, высота балки принимается:

– h @0,85 h_opt при h_min £0,85 h_opt;

– h @ h_min при 0,85 h_opt < h_min £1,15 h_opt;

– h @ h_min при h_min >1,15 h_opt (обычно имеет место при использовании стали повышенной прочности, а принять класс стали с более низким расчетное сопротивление R_y не представляется возможным; например, для конструкций «северного исполнения» применяется низколегированная сталь);

– h @ h_стр при h_min > h_стр (вспомогательная и балка настила примыкают в одном уровне; набор необходимой жесткости балки обеспечивается за счет остальных параметров сечения – в основном b_f и t_f, что не рационально).

Высота стенки h_w приблизительно равна высоте балки h, ее размеры рекомендуется увязать со стандартными размерами выпускаемых заводами листов (табл. 5.3 и 5.4). Сравнивая полученные данные, назначаем стенку высотой h_w = 1500 мм и толщиной t_w = 12 мм (минимальная толщина стенки принимается 8 мм, при отсутствии локальных напряжений ее можно принять 6 мм). Толщина стенки должна быть согласована с имеющимися толщинами проката листовой стали (при толщине до 12 мм кратной 1 мм, с 12 по 22 мм –2 мм, далее по ГОСТ).

Толщиной поясов задаются в пределах от 10 до 40 мм, но не менее толщины стенки t_w и не более 3 t_w = 36 мм (в поясных швах при приварке толстых поясных листов к тонкой стенке развиваются значительные усадочные растягивающие напряжения). Не рекомендуется применять поясные листы толщиной более 30 мм, так как толстые листы имеют пониженное расчетное сопротивление. Приняв предварительно толщину поясов t_f = 25 мм (в дальнейшем она должна быть увязана с шириной b_f, исходя из требуемой площади пояса), назначаем высоту балки h = 1550 мм. При высоте балки менее 1100 мм рекомендуется принимать стенку из широкополосной универсальной стали по ГОСТ 82-70*.

Определяем требуемую толщину стенки из условия прочности на срез в опорном сечении:

t_w = kQ _max/(h_wR_sγ_c) = 1,5 · 1042,3 / (150 · 13,92 · 1) = 0,75 см = 7,5 мм,

что меньше предварительно принятой толщины t_w = 12 мм (здесь k = 1,5 – для разрезных балок, опирающихся на колонну с помощью опорного ребра, приваренного к торцу балки). Считается, что в опорном сечении балки на касательные напряжения от поперечной силы работает только стенка. При передаче давления на колонну через опорные ребра, торцы которых совмещаются с осью полок сплошной колонны или стенок ветвей сквозной колонны, включаются в работу и пояса балки, коэффициент принимается k = 1,2.

Таблица 5.2

Сортамент горячекатаных полос по ГОСТ 103-76*

Ширина, мм	40; 45; 50; 55; 60; 63; 65; 70; 75; 80; 85; 90; 95; 100; 105; 110; 120; 125; 130; 140; 150; 160; 170; 180; 190; 200
Толщина, мм	4; 5; 6; 7; 8; 9; 10; 11; 12; 14; 16; 18; 20; 22; 25; 28; 30; 32; 36; 40

Таблица 5.3

Сталь листовая горячекатаная (выборка из ГОСТ 19903-74*)

Ширина, мм	500; 510; 600; 650; 670; 700; 710; 750; 800; 850; 900; 950; 1000; 1100; 1250; 1400; 1420; 1500 и далее до 3000 мм кратно 100 мм
Толщина, мм	6; 7; 8; 9; 10; 11; 12; 14; 16; 18; 20; 22; 25; 28; 30; 32; 36; 40

Таблица 5.4

Сталь широкополосная универсальная по (по ГОСТ 82-70*)

Ширина, мм	180 (по заказу); 200; 210; 220; 240; 250; 260; 280; 300; 320; 340; 360; 380; 400; 420; 450; 460; 480; 500; 520; 530; 560; 600; 630; 650; 670; 700; 750; 800; 850; 900; 950; 1000; 1050
Толщина, мм	6; 7; 8; 9; 10; 11; 12; 14; 16; 18; 20; 22; 25; 28; 30; 32; 36; 40

Если толщина стенки t_w будет изменена и принята из условия прочности на срез, при этом будет отличаться на 2 мм и более от предварительно принятой толщины (при определении оптимальной высоты балки), следует произвести перерасчет h_opt с вновь принятой толщиной стенки.

Проверяем необходимость постановки продольных ребер жесткости для исключения образования волн выпучивания в верхней сжатой части стенки от нормальных напряжений. Постановка продольных ребер жесткости усложняет конструкцию балки и поэтому они целесообразны только в высоких балках (более двух метров), имеющих тонкую стенку с гибкостью

Условная гибкость стенки

Оставляем без изменений принятую толщину стенки t_w = 12 мм, так как она удовлетворяет условиям прочности на действие касательных напряжений

и не требует укрепления ее продольным ребром жесткости.

Находим требуемую площадь одного пояса по формуле

Требуемая ширина пояса

Таблица 5.5

Наибольшие значения отношения ширины свеса сжатого пояса b_ef

к толщине t_f

Расчет изгибаемых элементов	Характеристика свеса	Наибольшие значения отношения
В пределах упругих деформаций	Неокаймленный
Окаймленный ребром
С учетом развития пластических деформаций^1	Неокаймленный	но не более
Окаймленный ребром	но не более

¹При наибольшее значение отношения следует принимать:

для неокаймленного свеса

для окаймленного ребром свеса

Обозначения, принятые в табл. 5.5:

h_ef – расчетная высота стенки;

t_w – толщина стенки балки.

Ширину поясных листов обычно принимают равной b_f = (1/3 – 1/5) h из условия обеспечения общей устойчивости балки и равномерного распределения продольных напряжений по ширине листа, а по конструктивным соображениям не меньше 180 мм или h /10.

Если требуемая ширина пояса получается относительно небольшой, то ранее принятая толщина поясов t_f может быть изменена в сторону уменьшения, а ширина b_f в сторону увеличения с учетом требуемой площади A_f.

По сортаменту (см. табл. 5.4) принимаем пояса из горячекатаного широкополочного универсального проката сечением 450×25 мм, для которых ширина b_f находится в рекомендуемых пределах. Необходимо проверить местную устойчивость сжатого пояса, для чего отношение свеса пояса = (450 – 12) / 2 = 219 мм к его толщине t_f должно быть не более предельного, определяемого по табл. 5.5.

Проверяем:

Условие выполняется.

---

Дата добавления: 2015-07-10