РЕФЕРАТ
Балки ібалкові конструкції
Введення
балки називаютьсяконструкції суцільного перерізу, довжина яких значно перевищує розміриперетину. Балки працюють на вигин. Їх застосовують в конструкціях будівель, мостах,естакадах тощо Найбільш раціональним є приймати суцільні балки припрольотах до 20 м.
1. Типибалок
Основне перетин балокє двотаврові симетричне. В залежності від навантаження і прольотузастосовують балки двотаврового і швелерного перетину, прокатні і складові -зварні, болтові і клепані.
Рис.1. Прикладинайбільш часто вживаних перерізів балок
Складові балки більштрудомісткі у виготовленні, ніж прокатні. Їх використовують у тому випадку, якщопрокатні або гнуті профілі не задовольняють умовам міцності, жорсткості,стійкості.
За статичної схемоюрозрізняють балки однопрогонові і нерозрізні.
Рис. 2. Статичнісхеми балок
2. Компонування балковихконструкцій
Балки використовують у виглядіокремих несучих конструкцій, або у вигляді перехресних балок.
Рис. 3 Типи балковихклітин
Система несучих балокназивається балочної кліткою. Балкові клітини поділяються на три основнітипу: спрощений, нормальний і ускладнений. Спрощений тип застосовується прималих прольотах. У цьому випадку раціонально використання прокатних балок. Крокбалок визначається конструктивним рішенням настилу. При нормальному типібалочної клітки головні балки, як правило, складеного перерізу, а балки настилу- Прокатні або гнуті. Ускладнений тип балкової клітки застосовується при великихнавантаженнях і відстанях між колонами. Сполучення балок може бути поверхова, водному рівні і знижений. При поверховому сполученні допоміжні балкивстановлюються на верхній пояс головних. Таке сполучення зручно при монтажі івиготовленні, але збільшує висоту перекриття. При сполученні в рівнідопоміжні балки кріпляться до головних збоку. Відстань між балкаминастилу визначається несучою здатністю настилу і зазвичай буває 0.6 - 1.6 м при сталевому і 2-3.5 м при залізобетонному настилі.
Відстань між допоміжнимибалками 2 - 5 м.
Рис.4 Типи сполученьбалок
3. Настили балковихклітин
В якості несучогонастилу найчастіше застосовують плоскі сталеві листи або настил із збірнихзалізобетонних плит.
Корисне навантаження нанастил перекриттів задається рівномірно розподіленим інтенсивністю до 40 кН/м 2 ,граничний відносний прогин не більше [f/l] <1/150.
Сталевий настил. Відстань між балками,підтримуючими настил, визначається його несучою здатністю або жорсткістю.
Для настилів слідприймати листи товщиною:
6-8 мм при навантаженні до 10 кН/м 2 ,
8-10 мм при навантаженні до 20 кН/м 2 ,
10 - 12 мм при навантаженні до 30 кН/м 2 ,
12-14 мм при навантаженні до 40 кН/м 2 .
При приварке настилу вньому виникають розтягуючі зусилля і опорний момент. При розрахунку приймаєтьсяспирання настилу шарнірно нерухомим.
Рис. 5. Розрахункова схеманастилу, епюра моментів, конструкція кріплення настилу до балки
При навантаженні до 50 кН/м 2 і граничному відносному прогині не більше 1/150 міцність настилу завждибуде забезпечена і його треба розраховувати на прогин. Під навантаженням в настилівиникають напруги як від вигину, так і від розтягування. При відносно l/t <50 настил вважається жорстким і напруги від розтягуваннянезначні. При l/t> 300 настил гнучкий інезначні напруги від вигину. У будівництві найчастіше застосовуються настили50
,
де = - відношення прольоту настилудо граничного значення його прогину; -нормативне навантаження; - коефіцієнтПуассона.
Горизонтальна опорнареакція, на яку розраховують шви кріплення настилу балок визначаються поформулою
4. Прокатні балки
Найбільш частозастосовувані профілі для балок - двотаври, швелери. Для профілів,рекомендованих сортаментом, місцева стійкість елементів перетину забезпечена.Винятком є ​​лише гнуті профілі. Загальна стійкість балкизабезпечується настилом, який кріпиться по всій довжині. Тому підбір перерізувиробляють, використовуючи рівняння міцності. Визначивши найбільший згинальниймомент, обчислюють необхідний момент опору
.
За сортаментом вибирають профіль,враховуючи умову
W x > W min .
Визначивши розмір профілю,перевіряють міцність стінки на зріз від дії найбільшою поздовжньої сили
,
де S, I-відповідно статичний момент полусеченія і моментінерції всього перетину відносно нейтральної осі; - товщина стінки.
Якщо умова невиконується, необхідно збільшити номер профілю і повторити перевірку. Длядопоміжних балок в ускладненому типі балочної клітки необхідно виконатиперевірку міцності стінки в місці додатка зосередженої сили
,
де F - сума опорних реакцій балокнастилу, - розрахункова довжина, наяку розподіляється місцеві напруження.
Стінка балки в місціз'єднання з полицею повинна мати достатню міцність для сприйняттянаведених напружень
,
де - середні дотичнінапруги в стінці.
Якщо стиснений пояс балки недостатньозакріплений, перевіряють загальну стійкість балки за формулою:
.
де W c - слід визначати для стиснутого пояса;j b - коефіцієнт, визначений задодатком 7 СНиП. При цьому за розрахункову довжину балки l ef слід приймати відстань міжточками закріплень стиснутого пояса від поперечних зсувів (вузлами поздовжніх іпоперечних зв'язків та ін)
Загальну стійкість балокперевіряти не слід, якщо:
а) навантаження передаєтьсячерез суцільний жорсткий настил, безперервно спирається на стиснений пояс балки інадійно з ним пов'язаний (плити залізобетонні з важкого, легкого та ніздрюватогобетону, плоский і профільований металевий настил, хвилясту сталь і ін
б) при відношеннірозрахункової довжини балки l ef до ширини стиснутого пояса b f , не перевищує значень, що визначаються за табл. 8СНиП.
Для перевірки жорсткостінеобхідно обчислити прогин балки і порівняти його з граничним прогином
f .
Для однопрогоновою балки,навантаженої рівномірно розподіленим навантаженням, прогин визначається за формулою
При великих запасахжорсткості для нерозрізних балок рекомендується допускати роботу балки в пружно-пластичній стадії, тоді
Тим самим, зменшуєтьсявитрата сталі.
5. Складові балки
Балки складеного перерізузастосовуються у випадках, коли прокатні балки не задовольняють умовамміцності, жорсткості і загальної стійкості.
Вони складаються з полиці істінки, з'єднаних між собою в єдине розтин.
Найбільш поширенеперетин - двотавровий.
5.1 Компонування тапідбір перерізу складових балок
Компоновку перерізу балкипочинають з визначення її висоти.
Висота балки визначаєтьсяекономічними міркуваннями, максимально допустимим прог...
