В качестве прокатных балок, работающих на изгиб, применяются двутавры по ГОСТ 8239-72 с изм., двутавры с параллельными гранями полок, тип Б, по ТУ 14-2-24-72 и для прокатных прогонов скатных кровель - швеллеры по ГОСТ 8240 - 72. Разнообразие прокатываемого сортамента достаточно велико, и прокатные балки можно использовать в конструкциях, требующих W>13000 см3.
Расчет на прочность прокатных балок, изгибаемых в одной из главных плоскостей, производится по изгибающему моменту по формуле:
Поэтому требуемый момент сопротивления балки "нетто" можно определить по формуле:
Выбрав тип профиля балки по требуемому моменту сопротивления, по сортаменту подбирают ближайший больший номер балки. Для разрезных балок сплошного сечения из стали с пределом текучести до 580 МПа, находящихся под воздействием статической нагрузки, обеспеченных от потери общей устойчивости и ограниченной величине касательных напряжений в одном сечении с наиболее неблагоприятным сочетанием М и Q, следует использовать упругопластическую работу материала и проверять их прочность по формулам:
- при изгибе в одной из главных плоскостей:
- при изгибе в двух главных плоскостях
Проверка прочности.Нормальные напряжения от расчетного изгибающего момента не должны превышать расчетного сопротивления стали
, или 
Эта проверка автоматически удовлетворяется выбором необходимого значения требуемого момента сопротивления.
Касательные напряжения от расчетной поперечной силы Qмакс не должны превышать расчетного сопротивления стали срезу
Здесь S —статический момент половины сечения балки относительно нейтральной оси; J — момент инерции балки; d — толщина стенки балки.
В прокатных балках, поскольку они имеют относительно толстую стенку, как правило, можно не проверять касательные напряжения. Касательные напряжения могут оказаться решающими в балках малых пролетов, несущих большую нагрузку.
Проверка общей устойчивости.Если верхний сжатый пояс балки недостаточно раскреплен от боковых перемещений, то возможно явление потери общей устойчивости балки. Общую устойчивость балки проверяют по формуле
Указания по определению коэффициента jб будут приведены далее.
В случае передачи распределенной статической нагрузки через сплошной жесткий настил, непрерывно опирающийся на сжатый пояс балки и надежно с ним связанный (железобетонные плиты, волнистые или плоские стальные листы и т. д.), проверять общую устойчивость не надо.
Если не удовлетворяется проверка общей устойчивости балок, то следует стремиться к развязке верхнего пояса балки какими-либо связями, так как увеличение сечения балки для повышения устойчивости неэкономично, приводит к большому расходу металла.
Проверка жесткости.Относительный прогиб балки f/l под нагрузкой не должен превышать нормативного, который зависит от назначения балки (табл. 4, прил. 1). Значение прогиба определяется по правилам строительной механики от нормативных нагрузок (без учета коэффициентов перегрузок). С достаточной для практических расчетов степенью точности относительный прогиб разрезной балки от любых нагрузок может быть определен по формуле:
где Мн — наибольший нормативный изгибающий момент.
Если подобранное сечение балки удовлетворило требованиям прочности, по не удовлетворяет требованиям жесткости, то следует принять больший номер балки по сортаменту (увеличить момент инерции сечения). В этом случае балка будет работать с недонапряжением.
Местную устойчивость поясов и стенки в прокатных балках не проверяют, так как их размеры назначены с учетом устойчивой работы при различных напряженных состояниях.
Вопрос 23. Базы колонн.
Конструкция базы должна соответствовать принятому, в расчетной схеме колонны, способу сопряжения ее с фундаментом: шарнирное - возможность некоторого поворота относительно фундамента, жесткое - не допускающее поворота.
По конструктивному решению бывают: с траверсой, с фрезерованным торцом и с шарнирным устройством в виде центрирующей плиты.
| Типы баз колонн |
| 1 – траверса; 2 – плита; 3 – фрезеровка; 4 – центрирующая плита |
При небольших усилиях в колоннах (до 4000-5000 кН) чаще принимаются базы с траверсами. Для увеличения жесткости плиты и повышения равномерности передачи давления с плиты на фундамент, устраивают между ветвями дополнительные ребра. Роль траверсы, в легких колоннах, могут выполнять прокатные швеллеры и консольные ребра.
| Базы центрально- сжатых колонн |
| 1 – траверса; 2 – консольное ребро; 3 – диафрагма; 4 – анкерная шайба |
В колоннах с усилиями 6000-10000 кН и более применяют базы с фрезерованными торцами, конструкция значительно проще, отсутствуют траверсы и ребра.
Базы с шарнирным устройством большой сложности монтажа применяются редко. Анкерные болты ставятся лишь для фиксации проектного положения и закрепления к фундаменту. При шарнирном узле, анкерные болты прикрепляются непосредственно к опорной плите, при жестком – крепятся через консоли.
Диаметры болтов: при шарнирном сопряжении d=20-30 мм, при жестком – d=24-36 мм. Диаметр отверстий в 1,5-2 раза больше диаметра болта. На болты надевают шайбы с отверстием, которое больше диаметра болта, и после натяжения гайкой шайбу приваривают к базе.
