Общие сведения о балках, схема расчета

Наиболее часто применяют сварные балки двутаврового и ко­робчатого (рис. 9.1) профилей. Двутавровые балки хорошо со­противляются изгибу в плоскости своей наибольшей жесткости, коробчатые - изгибу в разных плоскостях и кручению.

Рис. 9.1. Типы поперечных сечений сварных коробчатых балок

Поперечные сечения балок иногда изменяются по длине. В не­которых случаях изменяют толщину или ширину горизонтальных листов (рис. 9.2 а). Это более целесообразно, нежели изменять толщину вертикальных листов. Применяют балки с переменной высотой вертикальных листов (рис. 9.2 б). Иногда горизонтальные пояса делают составными по тол­щине, если толщина пояса s >30-35 мм; при этом в менее нагружен­ных участках число листов уменьша­ют (рис. 9.2 в).

Рис. 9.2. Примеры балок с изменяющимся поперечным сечением:

а – по толщине листов; б – по высоте; в – по числу листов в поясах

Балки переменного сечения позво­ляют лучше использовать несущую способность металла по всей их дли­не. Они дают экономию металла в сравнении с балками постоянного про­филя, значительная часть которых ра­ботает при напряжениях, значительно меньших допускаемых. В технологи­ческом отношении балки переменного профиля несколько сложнее. Вопрос выбора конструкций решается с эко­номических позиций, а иногда и с уче­том общей компоновки и эстетики. Большинство типовых балок имеют профиль, постоянный по длине.

При расчете балок встречаются с тремя видами задач.

1. Заданы размеры балки, извест­ны расчетные усилия - изгибающие моменты и поперечные силы. Требуется проверить прочность бал­ки. В этом случае определяют нормальные и касательные напря­жения.

2.Заданы балка и допускаемые напряжения. Требуется определить допускаемую нагрузку на балку. Эта задача также легко решается с использованием общеизвестных формул из курса «Со­противление материалов».

3. Требуется спроектировать балку, обеспечивающую требуемую грузоподъемность. Эта задача решается следующим образом: от заданной нагрузки определяют опорные реакции, строят эпюры поперечных сил Q, изгибающих моментов М по длине и крутящих моментов, если последние имеют место.

При наличии подвижных нагрузок строят линии влияния опор­ных реакций, затем Q и М для сечений х=0, х=0,1L; x=0,2L и т. д. до X=0,5L, где L - длина балки. В указанных сечениях вычис­ляют максимальные значения усилий при самом опасном для них положении подвижных нагрузок. После этого подбирают размеры поперечных сечений балки, обеспечивающие прочность. Из условия прочности расчетные напряжения не должны превышать 1,05[σ]_р. При экономном подходе к расходу металла расчетное напряжение должно быть больше 0,95[σ]_р, где [σ]_р- допускаемое растяги­вающее напряжение для основного металла.