Вся электронная библиотека >>>

 Строительные конструкции >>>

    

 

Строительные конструкции


Раздел: Строительство

   

§ 3. СОСТАВНЫЕ БАЛКИ

  

 

1. Генеральные размеры балки: пролет балки, расстояние между балками (шаг балок) и высота балки. Пролет балки обычно задается технологическими условиями. Расстояние между балками (шаг балок) определяется длиной стандартных железобетонных (или других) плит, которые применяются для настила по балкам. При других типах настила оптимальное расстояние между балками выявляется сравнением вариантов (см. пример 8.5).

Строительная высота — размер, в пределах которого должна находиться высота балки. Если по условиям технологии заданы отметки верха и низа балки, то строительная высота равна разности этих отметок. Такие случаи встречаются при проектировании подкрановых балок и мостов. В гражданских зданиях строительная высота определяется толщиной междуэтажного перекрытия, которая обычно задается в архитектурной части проекта ( 8.3).

Таким образом, строительная высота ЬСтр — габаритный1 размер, который задается конструктору.

Минимальная высота — наименьшая высота балки, при которой ее прогиб еще не превосходит допустимого и при этом напряжения используются полностью. Для разрезной балки ЛМИн определяют по формуле (8.1). Можно запроектировать балку, прогиб которой не превосходит предельного, а высота меньше минимальной. Но в такой балке нормальные напряжения обязательно получатся меньше расчетного сопротивления и вследствие недонапряжения неизбежен перерасход металла. Однако на это иногда идут, например, если заданная строительная высота меньше минимальной высоты.

Оптимальная высота балки h0„т. Вес балки может быть разбит на вес поясов и вес стенки. Если запроектировать несколько вариантов составной балки с одинаковым моментом сопротивления, но разной высоты, то окажется, что вес стенки пропорционален высоте, а вес поясов уменьшается с ее увеличением. Оптимальной называется высота, при которой балка с заданным моментом сопротивления получается при наименьшем расходе металла.

Они используются при предварительном подборе сечения составной балки, для контроля правильности вычислений, незаменимы при беглых расчетах на стройплощадке, когда под рукой нет таблиц сортамента.

3.         Предварительный подбор поперечного сечения сварной балки. При проектировании балок всегда следует попытаться использовать цельный прокатный двутавр или гнутый профиль. При больших пролетах и нагрузках может оказаться, что требуемый момент сопротивления больше момента сопротивления самого мощного из этих профилей, имеющихся в наличии. В этом случае будет обосновано применение более дорогой и трудоемкой балки составного профиля.

Подбор сечения сварной балки ведут в следующей последовательности.

1.         Подсчитывают нормативные и расчетные нагрузки, устанавливают расчетную схему и определяют максимальный расчетный изгибающий момент.

2.         Вычисляют требуемый момент сопротивления WTV—M/R (подбор сечения производят в предположении упругой работы материала).

Выбор высоты балок, входящих в состав балочной клетки, должен производиться одновременно с решением вопроса о типе сопряжения балок (при ограниченной строительной высоте применение этажного сопряжения заставит понизить главную балку; см. пример 8.3).

Расчет начинается с того, что по точным формулам сопротивления материалов определяют важнейшие геометрические характеристики поперечного сечения балки — момент инерции /, момент сопротивления W и др. Для балок, имеющих ослабления поперечного сечения, кроме характеристики брутто вычисляют еще характеристики нетто. Студентам, не имеющим большого опыта работы на Логарифмической линейке, для выявления грубых ошибок рекомендуется полученную ими величину W сопоставить с приближенным значением этой характеристики, вычисленной по формуле (в.б") (разница обычно не должна превосходить 5%).

Затем уточняют нагрузки (учитывают собственную массу), после чего выполняют проверки, указанные в § 3 гл. 6. В ряде случаев часть проверок можно опустить (например, для балок постоянного сечения, нагруженных равномерно распределенной нагрузкой, не надо производить проверку по приведенным напряжениям; для балок, по сжатому поясу которых уложена сплошная железобетонная плита, не надо проверять общую устойчивость и т. д.). Не следует думать, что в хорошо запроектированной балке все расчетные проверки должны выполняться на пределе. Это требование обязательно только для проверки по нормальным напряжениям, где не допускается перенапряжение, а недонапряжений более 5% избегают (но в балках, сечение которых подобрано по жесткости, недонапряжения неизбежны). При остальных проверках запасы могут быть любыми, если это обосновано конструктивными соображениями1 и не ведет к утяжелению конструкции. Последовательность расчетов указана в примере 8.4.

В сечениях, где изменяется ширина поясов, одновременно действуют большие о и существенные т, поэтому необходима проверка приведенных напряжений сгприв по формуле (6.19).

В неразрезных балках места изменения сечения лучше всего определять графически ([2], с. 167).

6. Стыки составных балок. Стыки балок бывают заводские и монтажные. Первые приходится устраивать на заводе из-за недостаточной длины прокатных профилей по сравнению с длиной балки. Размещение этих стыков обусловлено длиной имеющегося проката (кроме того, стыки не должны совпадать с местом присоединения поперечной балки, с ребрами жесткости и т. д.). Стык — уязвимое место конструкции, поэтому заводские стыки устраивают вразбежку (т. е. не в одном сечении). Для упрощения изготовления заводские стыки желательно располагать симметрично относительно середины балки (это создает большую повторяемость элементов). Монтажные стыки делают при невозможности транспортирования элементов в целом виде. Монтажные стыки для удобства сборки устраивают универсальными: все прокатные элементы балки соединяют в одном сечении (или в непосредственной близости от него). Желательно, чтобы в монтажном стыке не было тонких выступающих элементов, которые могут быть погнуты при перевозке. Следует стремиться так проектировать монтажные стыки, чтобы монтажный элемент мог быть присоединен к уже собранной конструкции только вертикальным опусканием без горизонтального перемещения вдоль продольной оси элемента.

Монтажные стыки делят конструкцию на отдельные части, которые называются отправочными элементами, или отправочными марками. Число монтажных марок должно быть минимальным, поэтому их вес и длина должны быть наибольшими для данных условии. Желательно, чтобы вес и длина всех марок были примерно одинаковыми. При перевозке железнодорожным транспортом высота отправочных марок может достигать 3,8 м, ширина — 3,2 м, длина 13 м (при перевозке на одной четырехосной платформе) и 27 м (при перевозке на сцепе из двух платформ). Грузоподъемность железнодорожной платформы 50—60 т, желательно полнее использовать ее. Известны случаи перевозки по железной дороге конструкций длиной до 45 м. Предельный вес отправочной марки определяется грузоподъемностью двух платформ и может достигать 120 т.

На заводах сварку обычно выполняют автоматом. Расчетные сопротивления таких швов встык и основного металла одинаковы на сжатие и растяжение. Поэтому заводские стыки в стенке и поясах осуществляются прямыми встык и могут располагаться даже в самых напряженных сечениях балки.

Монтажные стыки тоже лучше устраивать прямыми. Но на монтаже сварка обычно производится вручную без использования так называемых физических методов контроля качества швов.

Для снижения усадочных напряжений при сварке монтажного стыка балки необходим определенный порядок наложения швов (показан цифрами на  8.4). Последними накладывают поясные швы 4 и 5, которые на заводе оставляют незаваренными на длине 500 мм с каждой стороны стыка (иначе в швах 2 и 3 могут возникнуть усадочные трещины).

 

 

СОДЕРЖАНИЕ: Металлические, каменные, армокаменные и деревянные конструкции

 

Смотрите также:

 

Стыки прокатных и составных балок. узлы...

Увеличение надежности стыка в прокатных и составных балках при действии значительных моментов и поперечных сил может быть достигнуто с помощью горизонтальных накладок...

 

ДЕРЕВЯННЫЕ КОНСТРУКЦИИ. Элементы деревянных...

Составные балки индустриального изготовления выполняются в виде брусчатых или клееных балок.
Пролет балок на пластинчатых нагелях ограничен длиной лесоматериала (обычно 6 м), так как устройство стыков в них недопустимо.

 

МЕТАЛЛОКОНСТРУКЦИИ. Металлические конструкции...

Глава 3. БАЛКИ. Типы балок и их статические схемы. Стыки прокатных и составных балок.
Конструкция оголовков, стыки и детали колонн. Глава 5. ФЕРМЫ.

 

Крепления столярных соединений. Деревянные конструкции

Составные балки из двух-трех брусьев с деревянными шпонками.
Выступающие концы шпонок зачищают рубанком. Шпонки в середине пролета составных балок из-за слабой нагрузки не ставят.

 

...балки. Перфорированные балки. Сварные составные...

Сварные составные балки могут быть сплошностенчатыми или со стенкой с круглыми, овальными или многоугольными отверстиями, которые используют для прокладки инженерных коммуникаций и других целей ( 35,а, б)...