в случае какого усилия целесообразно применение стальных балок замкнутого сечения

В случае какого усилия целесообразно применение стальных балок замкнутого сечения

Завод металлоконструкций предлагает своим клиентам металлические конструкции, легкие конструкции, сварную балку и другие металлоизделия и металлоконструкции. читать полностьюв случае какого усилия целесообразно применение стальных балок замкнутого сечения. Смотреть фото в случае какого усилия целесообразно применение стальных балок замкнутого сечения. Смотреть картинку в случае какого усилия целесообразно применение стальных балок замкнутого сечения. Картинка про в случае какого усилия целесообразно применение стальных балок замкнутого сечения. Фото в случае какого усилия целесообразно применение стальных балок замкнутого сечения

Балки и балочные конструкции

Одним из наиболее распространенных элементов стальных конструкций является балка или элемент, работающий на изгиб.

Область применения балок в строительстве чрезвычайно широка: от небольших элементов рабочих площадок, междуэтажных перекрытий производственных или гражданских зданий до большепролетных балок покрытий, мостов, тяжело нагруженных подкрановых балок и так называемых «хребтовых» балок для подвески котлов в современных тепловых электростанциях. Пролеты мостовых балок достигают 150. 200 м, а нагрузка на одну хребтовую балку котельного отделения ГРЭС при пролете до 45 м составляет

Классификация балок

По статической схеме различают однопролетные (разрезные), многопролетные (неразрезные) и консольные балки. Разрезные балки проще неразрезных в изготовлении и монтаже, нечувствительны к различным осадкам опор, но уступают последним по расходу металла на 10. 12%. Неразрезные балки разумно применять при надежных основаниях, когда нет опасности перегрузки балок вследствие резкой разницы в осадке опор. Консольные балки могут быть как разрезными, так и многопролетными. Консоли разгружают пролетные сечения балок и тем самым повышают экономические показате ли последних.

По типу сечения балки могут быть прокатными либо составными: сварными, клепаными или болтовыми. В строительстве наиболее часто применяют балки двутаврового сечения. Они удобны в компоновке, технологичны и экономичны по расходу металла.

Экономическая эффективность сечений, таким образом, тесно связана с их тонкостенностью. Предельно возможная тонкостенность прокатных балок определяется не только требованиями местной устойчивости стенок, но и возможностями заводской технологии прокатки профилей. Местная устойчивость стенок составных сечений может быть повышена конструктивными мерами (постановкой ребер жесткости, гофрированием стенок и т.п.).

Прокатные балки

Прокатные балки применяют для перекрытия небольших пространств конструктивными элементами ограниченной несущей способности, что связано с имеющейся номенклатурой выпускаемых прокатных профилей. Их используют в балочных клетках; для перекрытия индивидуальных подвалов, гаражей, складских помещений; в качестве прогонов покрытий производственных зданий; в конструкциях эстакад, виадуков, мостов и многих других инженерных сооружениях.

В сравнении с составными прокатные балки более металлоемки за счет увеличенной толщины стенки, но менее трудоемки в изготовлении и более надежны в эксплуатации. За исключением опорных зон и зон приложения значительных сосредоточенных сил, стенки прокатных балок не требуется укреплять ребрами жесткости. Отсутствие сварных швов в областях контакта полок со стенкой существенно уменьшает концентрацию напряжений и снижает уровень начальной дефектности.

Составные балки


Бистальные балки

Авторы норм рекомендуют при расчетах прочности таких балок руководствоваться одним из двух критериев.

— Предельных пластических деформаций: пластические деформации допускаются не только в стенке, но и в поясах; вводится ограничение на величину интенсивности пластических деформаций в стенке εip,w ≤ >εip,lim.

— Предельных напряжений в поясах балки: пластические деформации допускаются лишь в стенке; работа поясов ограничена упругой стадией σƒ ≤ > Ry1.

В зависимости от нормы предельной интенсивности пластических деформаций и расчетного критерия, бистальные балки классифицируют по четырем группам.

Источник

Балки и балочные конструкции. Общая характеристика

Одним из наиболее распространенных элементов стальных конструкций является балка или элемент, работающий на изгиб.

Область применения балок в строительстве чрезвычайно широка: от небольших элементов рабочих площадок, междуэтажных перекрытий производственных или гражданских зданий до большепролетных балок покрытий, мостов, тяжело нагруженных подкрановых балок и так называемых «хребтовых» балок для подвески котлов в тепловых электростанциях. Пролеты мостовых балок достигают 150. 200 м, а нагрузка на одну хребтовую балку котельного отделения ГРЭС при пролете до 45 м составляет

Классификация балок

По статической схеме различают:

1. однопролетные (разрезные);

2. многопролетные (неразрезные);

3. консольные балки.

Разрезные балки проще неразрезных в изготовлении и монтаже, нечувствительны к различным осадкам опор, но уступают последним по расходу металла на 10. 12%. Неразрезные балки разумно применять при надежных основаниях, когда нет опасности перегрузки балок вследствие резкой разницы в осадке опор. Консольные балки могут быть как разрезными, так и многопролетными. Консоли разгружают пролетные сечения балок и тем самым повышают экономические показатели последних.

По типу сечения балки могут быть (рис.31):

2. составными: сварными, клепаными или болтовыми.

В строительстве наиболее часто применяют балки двутаврового сечения. Они удобны в компоновке, технологичны и экономичны по расходу металла.

в случае какого усилия целесообразно применение стальных балок замкнутого сечения. Смотреть фото в случае какого усилия целесообразно применение стальных балок замкнутого сечения. Смотреть картинку в случае какого усилия целесообразно применение стальных балок замкнутого сечения. Картинка про в случае какого усилия целесообразно применение стальных балок замкнутого сечения. Фото в случае какого усилия целесообразно применение стальных балок замкнутого сеченияв случае какого усилия целесообразно применение стальных балок замкнутого сечения. Смотреть фото в случае какого усилия целесообразно применение стальных балок замкнутого сечения. Смотреть картинку в случае какого усилия целесообразно применение стальных балок замкнутого сечения. Картинка про в случае какого усилия целесообразно применение стальных балок замкнутого сечения. Фото в случае какого усилия целесообразно применение стальных балок замкнутого сечения

Экономическая эффективность сечений, таким образом, тесно связана с их тонкостенностью. Предельно возможная тонкостенность прокатных балок определяется не только требованиями местной устойчивости стенок, но и возможностями заводской технологии прокатки профилей. Местная устойчивость стенок составных сечений может быть повышена конструктивными мерами (постановкой ребер жесткости, гофрированием стенок и т.п.).

в случае какого усилия целесообразно применение стальных балок замкнутого сечения. Смотреть фото в случае какого усилия целесообразно применение стальных балок замкнутого сечения. Смотреть картинку в случае какого усилия целесообразно применение стальных балок замкнутого сечения. Картинка про в случае какого усилия целесообразно применение стальных балок замкнутого сечения. Фото в случае какого усилия целесообразно применение стальных балок замкнутого сеченияв случае какого усилия целесообразно применение стальных балок замкнутого сечения. Смотреть фото в случае какого усилия целесообразно применение стальных балок замкнутого сечения. Смотреть картинку в случае какого усилия целесообразно применение стальных балок замкнутого сечения. Картинка про в случае какого усилия целесообразно применение стальных балок замкнутого сечения. Фото в случае какого усилия целесообразно применение стальных балок замкнутого сечения

При проектировании конструкций балочного перекрытия, рабочей площадки цеха, проезжей части моста или другой аналогичной конструкции необходимо выбрать систему несущих балок, обычно называемую балочной клеткой (рис.33).

в случае какого усилия целесообразно применение стальных балок замкнутого сечения. Смотреть фото в случае какого усилия целесообразно применение стальных балок замкнутого сечения. Смотреть картинку в случае какого усилия целесообразно применение стальных балок замкнутого сечения. Картинка про в случае какого усилия целесообразно применение стальных балок замкнутого сечения. Фото в случае какого усилия целесообразно применение стальных балок замкнутого сеченияв случае какого усилия целесообразно применение стальных балок замкнутого сечения. Смотреть фото в случае какого усилия целесообразно применение стальных балок замкнутого сечения. Смотреть картинку в случае какого усилия целесообразно применение стальных балок замкнутого сечения. Картинка про в случае какого усилия целесообразно применение стальных балок замкнутого сечения. Фото в случае какого усилия целесообразно применение стальных балок замкнутого сечения

Весьма широкое распространение балочных конструкций привело к появлению ряда конструктивных форм, которые в отдельных случаях более эффективны и экономичны, чем традиционные прокатные или составные балки. К таким конструктивным формам можно отнести:

1. балки с перфорированной стенкой;

2. бистальные балки;

3. предварительно напряженные балки;

4. балки с гибкой стенкой;

5. балки с гофрированной стенкой.

Прокатные балки

Прокатные балки применяют для перекрытия небольших пространств конструктивными элементами ограниченной несущей способности, что связано с имеющейся номенклатурой выпускаемых прокатных профилей. Их используют:

— в балочных клетках;

— для перекрытия индивидуальных подвалов, гаражей, складских

— в качестве прогонов покрытий производственных зданий;

— в конструкциях эстакад, виадуков, мостов и многих других инженерных сооружениях.

в случае какого усилия целесообразно применение стальных балок замкнутого сечения. Смотреть фото в случае какого усилия целесообразно применение стальных балок замкнутого сечения. Смотреть картинку в случае какого усилия целесообразно применение стальных балок замкнутого сечения. Картинка про в случае какого усилия целесообразно применение стальных балок замкнутого сечения. Фото в случае какого усилия целесообразно применение стальных балок замкнутого сеченияв случае какого усилия целесообразно применение стальных балок замкнутого сечения. Смотреть фото в случае какого усилия целесообразно применение стальных балок замкнутого сечения. Смотреть картинку в случае какого усилия целесообразно применение стальных балок замкнутого сечения. Картинка про в случае какого усилия целесообразно применение стальных балок замкнутого сечения. Фото в случае какого усилия целесообразно применение стальных балок замкнутого сечения

а) равнобокий уголок; б) неравнобокий уголок; в) швеллер;

г,д) двутавр; е) круглая; ж) квадратная; з) полосовая;

и) шпунтовая свая; к) листовая; л) рифленая; м) волнистая.

В сравнении с составными прокатные балки более металлоемки за счет увеличенной толщины стенки, но менее трудоемки в изготовлении и более надежны в эксплуатации. За исключением опорных зон и зон приложения значительных сосредоточенных сил, стенки прокатных балок не требуется укреплять ребрами жесткости. Отсутствие сварных швов в областях контакта полок со стенкой существенно уменьшает концентрацию напряжений и снижает уровень начальной дефектности.

Составные балки

Бистальные балки

Нормы рекомендуют при расчетах прочности таких балок руководствоваться одним из двух критериев:

— предельных пластических деформаций: пластические деформации допускаются не только в стенке, но и в поясах; вводится ограничение на величину интенсивности пластических деформаций в стенке.

— предельных напряжений в поясах балки: пластические деформации допускаются лишь в стенке; работа поясов ограничена упругой стадией.

В зависимости от нормы предельной интенсивности пластических деформаций и расчетного критерия, бистальные балки классифицируют по четырем группам.

1. Подкрановые балки под краны.

2. Балки, воспринимающие подвижные и вибрационные нагрузки.

3. Балки, работающие на статические нагрузки (балки перекрытий и покрытий; ригели рам, фахверка и другие изгибаемые, растянуто-изгибаемые и сжато-изгибаемые балочные элементы).

4. Балки группы 3, но не подверженные локальным воздействиям, не имеющие продольных ребер жесткости, обладающие повышенной общей и местной устойчивостью.

В группы 2. 4 объединены балки, для которых расчеты на прочность выполняют по критерию ограниченных пластических деформаций.

Балки замкнутого сечения

Балки замкнутого сечения обладают рядом преимуществ по сравнению с открытыми. К ним относятся:

— более высокая несущая способность конструкций или их элементов при работе на изгиб в двух плоскостях и на кручение. Материал в замкнутых сечениях располагается в основном в периферийных зонах по отношению к центру тяжести, это обуславливает увеличение моментов инерции и сопротивления относительно оси у (из плоскости элемента) и

в случае какого усилия целесообразно применение стальных балок замкнутого сечения. Смотреть фото в случае какого усилия целесообразно применение стальных балок замкнутого сечения. Смотреть картинку в случае какого усилия целесообразно применение стальных балок замкнутого сечения. Картинка про в случае какого усилия целесообразно применение стальных балок замкнутого сечения. Фото в случае какого усилия целесообразно применение стальных балок замкнутого сеченияв случае какого усилия целесообразно применение стальных балок замкнутого сечения. Смотреть фото в случае какого усилия целесообразно применение стальных балок замкнутого сечения. Смотреть картинку в случае какого усилия целесообразно применение стальных балок замкнутого сечения. Картинка про в случае какого усилия целесообразно применение стальных балок замкнутого сечения. Фото в случае какого усилия целесообразно применение стальных балок замкнутого сечения

момента инерции на кручение;

— ввиду существенного увеличения (в десятки раз) момента инерции на кручение в элементах с замкнутыми сечениями, как правило, исключается изгибно-крутильная форма потери устойчивости;

— элементы с замкнутыми сечениями более устойчивы при монтаже, менее подвержены механическим повреждениям во время транспортировки и монтажа.

Несмотря на названные достоинства, конструктивные элементы с замкнутыми сечениями не нашли в настоящее время широкого применения. И объясняется это, прежде всего, низкой технологичностью и, как следствие, большей трудоемкостью изготовления.

Конструктивные решения

Замкнутые, в частности коробчатые, сечения применяют при необходимости увеличения жесткости балок в поперечном направлении, при отсутствии поперечных связей, изгибе в двух плоскостях наличии крутящих моментов, при ограниченной строительной высоте и больших поперечных силах. Подобным силовым воздействиям при названных конструктивных ограничениях подвергаются балочные конструкции мостов, силовых элементов промышленных сооружений, кранов и др. Наличие двух стенок делает особенно актуальной задачу уменьшения их толщины при обеспечении местной устойчивости. Конструктивно это достигается либо искривлением стенки, либо постановкой различного типа связей между стенками в форме диафрагм, стяжных болтов и др.

Балки с гибкой стенкой

Особенности работы конструкции балок

На первой стадии работы балки ее гибкая стенка остается плоской, как и в обычной балке. Но по протяженности эта стадия работы коротка и заканчивается потерей устойчивости стенки, т.е. переходом в закритическую стадию работы с появлением «хлопунов».

В закритической стадии работы уже не соблюдается линейная зависимость между деформациями стенки и нагрузкой. Развиваются зоны выпучивания стенки с образованием растянутых складок, натяжение которых вызывает местный изгиб поясов балки, а также сжатие поперечных ребер жесткости и изгиб опорных ребер в плоскости стенок. Эта стадия завершается достижением напряжениями предела текучести σy либо в отдельных точках стенки, либо в поясах (или одновременно).

Пояса в балках с гибкими стенками (рис. 36) работают не только на сжатие, но и на изгиб от натяжения стенки, поэтому целесообразно применять сечения поясов с повышенной жесткостью на изгиб и кручение. По технологичности более предпочтительны сечения с поясами из полосовой стали и широкополочных тавров; при значительных нагрузках возможно применение поясов из прокатных или гнутых швеллеров либо из широкополочных двутавров. Сечения балок с повышенным объемом сварки уступают остальным по трудоемкости изготовления.

в случае какого усилия целесообразно применение стальных балок замкнутого сечения. Смотреть фото в случае какого усилия целесообразно применение стальных балок замкнутого сечения. Смотреть картинку в случае какого усилия целесообразно применение стальных балок замкнутого сечения. Картинка про в случае какого усилия целесообразно применение стальных балок замкнутого сечения. Фото в случае какого усилия целесообразно применение стальных балок замкнутого сеченияв случае какого усилия целесообразно применение стальных балок замкнутого сечения. Смотреть фото в случае какого усилия целесообразно применение стальных балок замкнутого сечения. Смотреть картинку в случае какого усилия целесообразно применение стальных балок замкнутого сечения. Картинка про в случае какого усилия целесообразно применение стальных балок замкнутого сечения. Фото в случае какого усилия целесообразно применение стальных балок замкнутого сечения

Балки с гофрированной стенкой

Одним из путей снижения металлоемкости балок является гофрирование их стенок. В обычных балках толщина стенок, как правило, определяется не условием прочности, а требованиями местной устойчивости. Постановка поперечных ребер смягчает ситуацию, позволяя уменьшить толщину стенок и одновременно повышая крутильную жесткость балок, так как ребра играют роль диафрагм и обеспечивают неизменяемость контура поперечного сечения. Еще в середине 3-го десятилетия XX в. появилась идея гофрирования стенок балок, которое еще более эффективно обеспечит желаемые результаты. Гибкость таких стенок можно повысить до 300. 600, к тому же чем тоньше стенка, тем легче выполнить ее гофрирование.

Изготовление балок с гофрированной стенкой целесообразно вести на заводах металлоконструкций, организуя там специальные участки с прессами или иными установками для гофрирования и стендами для сварки поясных швов. Сварочные автоматы должны быть приспособлены для перемещения по ломаным и волнистым линиям примыкания гофрированной стенки к поясу. Плоский лист подается между двумя валками, вращающимися навстречу друг другу. На поверхности валков предусмотрены устройства для закрепления съемных пластин, осуществляющих перегибы плоского листа при повороте валков. Использование съемных пластин различных размеров дает возможность варьировать параметры гофров. Для создания криволинейных гофров требуются более сложные съемные элементы. Волнистые гофры можно получить и прессованием пластин между двумя матрицами, но для варьирования параметров гофров в этом случае требуется довольно большой набор матриц.

Особенности работы и конструкции балок

Уже первые испытания балок с гофрированными стенками выявили особенности напряженного состояния стенок и поясов:

— нормальные напряжения развиваются в стенках лишь у поясов и быстро падают практически до нуля, поскольку жесткость тонкой стенки поперек гофров очень мала;

— касательные напряжения распределяются по высоте стенки почти равномерно.

Жестко связанные с поясом гофры передают на него усилия, вызывая в поясе переменный по величине и направлению изгиб в его плоскости.

Балки с гофрированной стенкой (рис.37) дольше работают в упругой стадии, чем балки с гибкой стенкой той же толщины, вплоть до потери устойчивости стенки как ортотропной пластинки. Пояса балок с гофрированной стенкой также работают в лучших условиях, поскольку они не испытывают изгиба в плоскости стенки. Деформативность балок с гофрированной стенкой на 15. 20 % ниже, чем у балок с гибкой стенкой с теми же параметрами.

в случае какого усилия целесообразно применение стальных балок замкнутого сечения. Смотреть фото в случае какого усилия целесообразно применение стальных балок замкнутого сечения. Смотреть картинку в случае какого усилия целесообразно применение стальных балок замкнутого сечения. Картинка про в случае какого усилия целесообразно применение стальных балок замкнутого сечения. Фото в случае какого усилия целесообразно применение стальных балок замкнутого сечения

Балки с гофрированными стенками проектируют обычно двутаврового сечения с поясами из листов, причем здесь не требуется повышенная жесткость поясов на изгиб и кручение (в отличие от балок с гибкой стенкой); сечение поясов может быть достаточно развитым по ширине и переменным в соответствии с очертанием эпюры изгибающих моментов, что обеспечивает дополнительную экономию металла. Область применения балок с гофрированной стенкой шире, чем балок с гибкой стенкой: они применимы в подкрановых конструкциях и во всех других случаях, когда требуется повышенная жесткость балок на кручение.

Балки с перфорированной стенкой

Особенности работы и конструкции балок

Это решение может также оказаться высокоэффективным при значительных пролетах и относительно небольшой нагрузке, особенно в тех случаях, когда требуется повышенная изгибная жесткость по условию предельного прогиба. Отверстия, снижающие концентрацию напряжений, удается получить при криволинейных наклонных резах. Разрезку выполняют в этом случае с небольшими отходами металла. Известно также много других вариантов разрезки стенок, имеющих те или иные частные преимущества.

Предварительно напряженные балки

Предварительное напряжение – это один из способов увеличения эффективности использования материала конструкций. С его помощью удается уменьшить расход металла на 5-12%, понизить строительную высоту балки, добиться более рационального распределения материала по длине балки и т.п.

в случае какого усилия целесообразно применение стальных балок замкнутого сечения. Смотреть фото в случае какого усилия целесообразно применение стальных балок замкнутого сечения. Смотреть картинку в случае какого усилия целесообразно применение стальных балок замкнутого сечения. Картинка про в случае какого усилия целесообразно применение стальных балок замкнутого сечения. Фото в случае какого усилия целесообразно применение стальных балок замкнутого сечения

Рис.38 Балка с перфорированной стенкой: а) роспуск исходного двутавра; б) сварка сквозного двутавра; в) к расчету сквозного двутавра.

в случае какого усилия целесообразно применение стальных балок замкнутого сечения. Смотреть фото в случае какого усилия целесообразно применение стальных балок замкнутого сечения. Смотреть картинку в случае какого усилия целесообразно применение стальных балок замкнутого сечения. Картинка про в случае какого усилия целесообразно применение стальных балок замкнутого сечения. Фото в случае какого усилия целесообразно применение стальных балок замкнутого сечения

в случае какого усилия целесообразно применение стальных балок замкнутого сечения. Смотреть фото в случае какого усилия целесообразно применение стальных балок замкнутого сечения. Смотреть картинку в случае какого усилия целесообразно применение стальных балок замкнутого сечения. Картинка про в случае какого усилия целесообразно применение стальных балок замкнутого сечения. Фото в случае какого усилия целесообразно применение стальных балок замкнутого сечения

Рис.39 а) предварительное напряжение изгибом элементов с их последующей сваркой в изогнутом состоянии; б) пример балки, напряженной высокопрочной затяжкой; в) работа балки при ее предварительном напряжении (I) при нагружении внешней нагрузкой (II), 1 – напрягающий стержень.

Эффективность предварительного напряжения объясняется тем, что в конструкции во время ее возведения создаются предварительные напряжения, обратные по знаку напряжениям от нагрузки.

1.5.2 Колонны и элементы стержневых конструкций

Колонна является древнейшей строительной конструкцией. Более 3000 лет тому назад египтяне вытесывали из камня колонны для надгробных памятников, а в V в. до н.э. колонна заняла центральное место в колоннадах общественных зданий у древних греков и римлян. Такие колонны воздвигались исключительно по эмпирическим правилам, заимствованным из окружающего мира.

Научный подход к изучению проблемы работы сжатых конструкций был начат в XVIII в., когда Петрус Ван-Мусшенбрук построил установку для испытаний на сжатие, а Леонард Эйлер получил свою знаменитую формулу, к которой мы будем неоднократно обращаться. Было установлено, что несущая способность центрально-сжатого стержня обратно пропорциональна квадрату его длины, т.е. в два раза более длинный стержень несет в четыре раза меньшую нагрузку. К сожалению, формула Эйлера, содержащая произвольное целое число, которому в то время не могли найти объяснения, а также слабое соответствие этой формулы экспериментальным данным (как мы сегодня знаем, плохо обоснованным) привели к ее забвению почти на 200 лет.

Колонны, стойки, стрелы кранов и другие продольно сжатые конструкции с точки зрения их расчета имеют общие черты с отдельными элементами, входящими в состав других конструкций или стержневых систем, например со стержнями ферм, элементами связей и т.п. Конструкция состоит из собственно стержня и опорных устройств, технические решения которых зависят от назначения конструкции и особенностей, узловых сопряжений. По форме силуэта конструкции могут быть постоянного сечения, переменного сечения и ступенчатыми. Изменение сечения по длине позволяет снизить металлоемкость, но незначительно, поэтому такие стержни проектируют из архитектурных соображений либо, когда снижение массы приводит к дополнительным эффектам, например, в подвижных конструкциях типа крановых стрел.

Мощные стержни типа колонн, стоек, элементов тяжелых ферм выполняют из одиночных широкополочных двутавров или составляют их из нескольких прокатных профилей. Составные стержни могут быть сплошностенчатыми, сплошными и сквозными.

Сквозные в свою очередь делят на стержни с безраскосной решеткой, решетчатые и перфорированные. Ветви (пояса) безраскосных стержней объединяют планками из листовой стали, жесткими вставками или перфорированными листами. Перфорированные стержни могут быть выполнены также гнутосварными из зигзагообразно разрезанных листов или из прокатных профилей, которые после предварительной фигурной резки объединяют в крестообразное сечение. При всей своей привлекательности перфорированные стержни находят ограниченное применение, что связано с дополнительными операциями и необходимостью иметь оборудование для фигурной резки и гибки заготовок в форме гнутых швеллеров или уголков. При изготовлении стоек из перфорированных прокатных профилей необходимы операции правки, так как после резки исходного профиля, полученные заготовки изгибаются в разные стороны вследствие наличия в исходном металлопрокате остаточных напряжений.

Элементы стержневых конструкций небольших поперечных размеров проектируют из круглых или прямоугольных труб, одиночных либо спаренных уголков. По виду напряженного состояния стержни делят на центрально-сжатые, внецентренно сжатые и сжато-изгибаемые. Аналогичную классификацию используют для наименования растянутых элементов.

Колонны передают нагрузку от вышележащей конструкции на фундаменты и состоят из трех частей:

— оголовка, на который опирается вышележащая конструкция, нагружающая колонну;

— стержня – основного конструктивного элемента, передающего нагрузку от оголовка к базе;

— базы, передающей нагрузку от стержня на фундамент.

в случае какого усилия целесообразно применение стальных балок замкнутого сечения. Смотреть фото в случае какого усилия целесообразно применение стальных балок замкнутого сечения. Смотреть картинку в случае какого усилия целесообразно применение стальных балок замкнутого сечения. Картинка про в случае какого усилия целесообразно применение стальных балок замкнутого сечения. Фото в случае какого усилия целесообразно применение стальных балок замкнутого сечения

Рис.40 Схемы стержней, работающих на центральное сжатие:

б) сжатый стержень тяжелой фермы,

1- фундамент, 2- база, 3- стержень, 4-оголовок.

Источник

Расчет стальных однопролетных балок с шарнирными опорами при изгибе согласно СП 16.13330.2011

В связи с этим при расчете стальных балок, работающих на изгиб, помимо обычного и вполне понятного требования к изгибаемым элементам:

Примерный текст свода правил дан курсивом. При этом конечно же рассчитывать стальные балки следует, руководствуясь именно нормативными документами, а данная статья, не более чем мое понимание изложенного в нормативных документах.

Общие положения

Расчет балок (изгибаемых элементов) в зависимости от условий эксплуатации и назначения конструкций выполняется без учета или с учетом пластических деформаций.

При этом классификация элементов конструкций, рассматриваемых в СП 16.13330.2011 в зависимости от напряженно-деформированного состояния (НДС) поперечного сечения выглядит следующим образом:

|σ| Расчет на прочность изгибаемых элементов сплошного сечения

Расчет балок 1-го класса на прочность выполняется по следующим формулам:

1. При действии изгибающего момента в одной из главных плоскостей (относительно одной из главных осей инерции)

К сожалению ни в СНиП II-23-81* «Стальные конструкции», ни в СП 20.13330.2011, являющегося актуализированной редакцией данного СНиПа, не даются пояснения по поводу приведенных в формуле буквенных обозначений различных величин. Кроме того, не указывается, что таким образом определяются именно нормальные напряжения σ в рассматриваемом сечении (в связи с этим формула (514.4) отличается от приводимых в СНиП и в СП. А кроме того, все формулы в СП отличаются от приведенных в СНиП тем, что обе части уравнения делятся на значение правой части и поэтому в правой части остается единица).

Впрочем для человека, знакомого с основами теории сопротивления материалов, этот смысл примерно понятен.

Как мы уже говорили данная формула основана на общем требовании к изгибаемым элементам (см. формулу (507.10.8) в начале статьи. Таким образом

2. При действии в сечении поперечной силы:

В данном случае пояснения к буквенным обозначениям, использованным в формуле (519.5) также не даются, но по-прежнему человеку знакомому с основами теории сопротивления материалов, общий смысл понятен:

Значения момента сопротивления, момента инерции, статического момента отсеченной части сечения определяются по сортаментам прокатных профилей.

2.а) Если стенка ослаблена отверстиями (например, при креплении полок к стенке болтами через уголки), то значение tw дополнительно делится на коэффициент α, определяемый по формуле:

Не смотря на то, что в малоэтажном частном строительстве подобная ситуация маловероятна, тем не менее общий смысл данной рекомендации, думаю, понятен: любое ослабление сечения отверстиями приводит к увеличению касательных напряжений в стенке.

3. При действии местного напряжения σloc в опорных сечениях, а также в местах приложения нагрузки к верхнему поясу балки, не укрепленной ребрами жесткости, выполняется расчет на прочность стенки балки

В случае, показанном на рисунке 519.2:

в случае какого усилия целесообразно применение стальных балок замкнутого сечения. Смотреть фото в случае какого усилия целесообразно применение стальных балок замкнутого сечения. Смотреть картинку в случае какого усилия целесообразно применение стальных балок замкнутого сечения. Картинка про в случае какого усилия целесообразно применение стальных балок замкнутого сечения. Фото в случае какого усилия целесообразно применение стальных балок замкнутого сечения

Рисунок 519.2. Схема для определения длины распределения нагрузки на а) сварную балку б) прокатную балку.

условная длина распределения нагрузки определяется по формуле:

lef = b + 2h (519.8)

В СНиПе для сварных балок размер h соответствовал толщине верхнего пояса балки, т.е. дополнительное перераспределение напряжений в зоне сварных швов не учитывалось. На мой взгляд это вполне разумное требование, обеспечивающее дополнительный запас прочности. Теперь же требования в этом пункте стали менее жесткими, впрочем сварные балки в малоэтажном строительстве, которому посвящен данный сайт, применяются крайне редко.

И еще, при определении местных напряжений в опорных сечениях однопролетных балок с шарнирными опорами следует учитывать неравномерность распределения этих напряжений из-за имеющегося угла поворота поперечного сечения на опоре. Больше подробностей смотрите в статье «Расчет опорного участка балки на смятие».

3. При действии в стенке балки нормальных и касательных напряжений:

Вот только согласно четвертой теории прочности приведенное напряжение σпр на одной из главных площадок напряжений будет в 1.15 раза больше. Другими словами значение нормального напряжения, полученное согласно четвертой теории прочности, в данном случае умножается на 0.87, т.е. действующие нормативные документы в случае плоского напряженного состояния допускают расчет по завышенному расчетному сопротивлению (в СНиПе формула (519.8) и выглядела соответствующим образом).

А чтобы сомнений в этом не возникало, в нормативных документах даются следующие пояснения:

Изгибающий момент при этом действует относительно оси z, но вдоль оси х, поэтому напряжения имеют соответствующий индекс. Это все тот же изгибающий момент М, определяемый по эпюре моментов.

Честно сказать, мне трудно представить себе ситуацию, когда на площадку, параллельную нейтральной оси балки будут действовать еще какие-либо нормальные напряжения, кроме σloc. Тем не менее я, как и авторы нормативных документов допускаю такую возможность.

Ну и последнее по этому пункту, согласно нормативных документов:

Напряжения σх, σу с учетом знаков, а также тху определяются для одной рассматриваемой точки балки.

Что вроде бы тоже должно быть понятным по умолчанию при рассмотрении плоского напряженного состояния, но еще раз напомнить об этом не помешает.

Приводимое ниже требование содержится только в СП, в СНиПе такого требования не было.

4. При действии изгибающих моментов в двух главных плоскостях (и наличии бимомента):

Смысл данного уравнения сводится к тому, что рассматривается косой изгиб и потому при действии моментов в двух главных плоскостях (относительно осей z и у) необходимо не только суммировать нормальные напряжения, возникающие при действии моментов относительно двух главных осей с учетом знака (в данном случае эти напряжения описываются первыми двумя членами уравнения), но также учитывать возможное появление бимомента, приводящего к появлению дополнительных нормальных напряжений из-за депланации рассматриваемых сечений при стесненном кручении. Но при этом все эти напряжения следует рассматривать как σх.

В целом тема возникновения бимомента в рассматриваемых сечениях довольно сложна и обширна, но как правило в малоэтажном частном строительстве ситуация, когда изгибающие моменты действуют относительно двух главных осей инерции, а значит и велика вероятность возникновения бимомента в стержнях открытого профиля возникает очень редко. При этом балки далеко не всегда имеют открытый профиль, чувствительный к бимоменту. Поэтому подробно останавливаться на этом пункте требований в данной статье не будем. Отметим лишь, что

В балках, рассчитываемых по формуле (519.10) т.е. при косом изгибе, значения напряжений в стенке балки следует проверить по формуле (510.8) в двух главных плоскостях изгиба.

Доступ к полной версии этой статьи и всех остальных статей на данном сайте стоит всего 30 рублей. После успешного завершения перевода откроется страница с благодарностью, адресом электронной почты и продолжением статьи. Если вы хотите задать вопрос по расчету конструкций, пожалуйста, воспользуйтесь этим адресом. Зараннее большое спасибо.)). Если страница не открылась, то скорее всего вы осуществили перевод с другого Яндекс-кошелька, но в любом случае волноваться не надо. Главное, при оформлении перевода точно указать свой e-mail и я обязательно с вами свяжусь. К тому же вы всегда можете добавить свой комментарий. Больше подробностей в статье «Записаться на прием к доктору»

Для терминалов номер Яндекс Кошелька 410012390761783

Номер карты Ymoney 4048 4150 0452 9638 SERGEI GUTOV

Примечание: Возможно ваш вопрос, особенно если он касается расчета конструкций, так и не появится в общем списке или останется без ответа, даже если вы задатите его 20 раз подряд. Почему, достаточно подробно объясняется в статье «Записаться на прием к доктору» (ссылка в шапке сайта).

Источник

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *