Материал: Строительные конструкции
высокопрочных болтах. В результате большого усилия натяжения по плоскостям соединения элементов соз даются силы трения, способные воспринять значитель ные сдвигающие усилия. Высокопрочные болты уста навливают в отверстия, диаметр которых может на не сколько миллиметров превышать диаметр болта, что значительно упрощает монтаж.
Расчетное усилие, которое воспринимает каждая по верхность трения (от натяжения одного болта),
N0 = Pfm:,
где / — коэффициент трения, зависящий от способа очистки соеди няемых поверхностей и класса стали (/—0,25—0,55); т — коэффи циент условий работы (m-0,9); Р —осевое усиление натяжения болта,
Р = 0,65 <jBp Рнт>
здесь Овр — временное сопротивление высокопрочного болта (овр=» =8000—13500 кгс/сма, или 800—1350 МПа); Ря?—площадь сече ния болта с учетом ослабления нарезкой.
Все необходимые данные для практических расчетов заклепочных и болтовых соединений приведены в СНиП II-B.3-72.
§ IX.3. КОНСТРУКЦИИ И РАСЧЕТ БАЛОК
Стальные балки выполняют преимущественно из про катных двутавров, которые обладают высокой жест костью при работе на изгиб в плоскости стенки, а иногда из швеллеров. При больших пролетах и нагрузках бал ки выполняют составными, обычно в виде двутавров, сваренных из трех листов — стенки и двух поясов.
По своей статической схеме балки могут быть разрезными, неразрезными и консольными. В большин стве случаев применяют разрезные балки, которые тре буют минимальных трудозатрат при изготовлении и монтаже, хотя по расходу материала они менее выгод ны, чем неразрезные балки.
Систему балок, составляющую несущую основу пе рекрытия (площадки), называют балочной клеткой. Балки, передающие нагрузку от перекрытия на опоры (колонны, стены), называют главными, а опирающиеся на них балки, которые поддерживают настил перекры ти я,— вспомогательными (рис. IX.4). Настил по балкам может быть выполнен в виде монолитной железобетон ной плиты, из сборных железобетонных плит или из
ч
151
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
ми: требуемую прочность и жесткость |
необходимо |
|||||
обеспечить при минимальной стоимости. |
|
|
|
|||
Сопряжение балок по высоте может быть выполнено |
||||||
этажным |
(рис. IX.5, а), |
повышенным |
(рис. |
IX.5, б), |
||
в одном |
уровне |
(рис. IX.5, в) |
и |
пониженным |
||
(рис. IX.5, г). Наиболее |
простое сопряжение |
этажное, |
||||
однако при нем получается наибольшая конструктивная
высота перекрытия. При |
сопряжении в одном уровне |
|||||||
|
|
настил |
может |
опираться |
||||
|
|
по всем |
четырем |
сторо |
||||
|
|
нам, |
пониженное |
сопря |
||||
|
|
жение |
рационально |
при |
||||
|
|
толстом |
настиле. |
|
|
|||
|
|
Балки |
рассчитывают |
|||||
|
|
по прочности, |
по |
дефор |
||||
|
|
мациям |
(по прогибу), а в |
|||||
|
|
отдельных |
случаях и |
по |
||||
|
|
устойчивости. |
|
|
|
|||
|
|
Прочность |
прокатных |
|||||
|
|
балок |
проверяют |
только |
||||
|
|
по нормальным |
напряже |
|||||
|
|
ниям. Прочность по каса |
||||||
|
|
тельным |
и |
главным |
на |
|||
Рис. IX.4. Схемы балочной клетки |
пряжениям |
обеспечивает |
||||||
1 —настил; 2 —главные балки; |
3 — |
ся соответствующим |
рас |
|||||
вспомогательные балки |
|
пределением |
материала |
|||||
Рис. IX.5. Сопряжение балок в балочной клетке
152
для однопролетной балки, загруженной в третях про* лета сосредоточенными силами Р ,
23 |
РР |
/м зкс648 |
EJ |
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:
М |
(IX .7) |
< R . |
|
Фб^ср |
|
Устойчивость балок заведомо обеспечена и расчетом ее не проверяют, если на сжатый пояс опирается жест кий настил (железобетонные плиты, металлические лис
ты, |
волнистая сталь и |
т.д .), |
передающий |
на |
балку |
|
распределенную |
статическую |
нагрузку, а |
для |
свар |
||
ных |
двутавровых |
балок, |
когда |
отношение |
свободной |
|
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
|
M/Wn <.R; |
(IX.8) |
Ш ?=2 |
где 5 — статический |
момент полови |
ны площади сечения относительно оси, проходящей через центр тяжести сечения.
Для прокатных двутавров и швеллеров |
|
Г П=1,12Г; |
(IX.9) |
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