Контакты 244851268 Телефон 8(067)6446674
Логин: Пароль: Код проверки: captcha >>Забыли пароль?

Поиск

>>Расширенный

Категории

Новости

Вы здесь: Начало > Новости

Зварна балка змінного перерізу. Металоконструкції з балок змінного перерізу

  1. Прогин балки з лінійно зменшується шириною перетину при зосередженому навантаженні посередині прольоту
  2. Прогин балки з лінійно зменшується шириною перетину при рівномірно розподіленому навантаженні
  3. Прогин балки з лінійно зменшується висотою при зосередженому навантаженні посередині балки
  4. Прогин балки з лінійно зменшується висотою перетину при рівномірно розподіленому навантаженні
  5. Прогин балки з висотою перетину, зменшується пропорційно вигинає моменту

Балки двотаврові широко застосовуються в сучасному будівництві. Двотавр використовується в якості несучої конструкції в цивільному, промисловому і сільськогосподарському будівництві, при будівництві метро, ​​поїздів, а також для побудови бистровизводмих будівель, ангарів, складських приміщень і армування стін котлованів. Зварений двутавр може служити підтримує елементом для покрівлі, працювати в якості перекриттів між поверхами або виконувати функцію колон. Така популярність експлуатації балок двотаврового типу пояснюється їх високою надійністю як матеріалу, простотою будови і нескладним виробництвом.

Двотавр відрізняється від інших несучих металоконструкцією високу міцність, зносостійкість, відсутністю прогинів та інших деформацій. Двотаврова балка в 7 разів міцніше і в 30 разів жорсткіше, ніж несуча конструкція з квадратним профілем і такою ж площею перетину. На неї не діє іржа, температурні коливання, тому даний тип балки можна встановлювати в будь-яких кліматичних зонах. Якщо необхідно захистити балку від агресивних хімікатів, в якості матеріалу її виробництва вибирається низколегированная сталь. При невеликій площі і відносній легкості в порівнянні з іншими металоконструкціями, балка двотаврова здатна витримувати досить значну вагу.

Двотавр за формою перетину профілю схожий на букву «Н». Проводиться зварений двутавр аналогом перетину по СТО АСЧМ 20-93 і ГОСТ 26020-83:

(Б) Нормальні
(К) Колонні
(Ш) широкополковий
(М) Монорейкові

Також існує можливість виробництва нестандартних балок.
Наприклад, з перфорацією (для полегшення конструкції), додатковими ребрами (для посилення конструкції), змінним видом перетину або різними полками.

двотавр широкополковий

Широкополковий двутавр - основа міцного будівництва!

Двотавр широкополковий є що несе балочную конструкцію зі сталевим профілем, довгими паралельними гранями полиць і перетином, схожим за формою на літеру «Н». Він є одним з типів двотаврових балок , Що застосовуються в сучасному будівництві, і позначається буквою «Ш».

Цінність широкополковий двутавра в багатоповерховому будівництві перші зрозуміли американці. Перший раз такий профіль був застосований в 1882 році при зведенні 10-поверхової будівлі в США. Зараз двутавр широкополковий знайшов своє повсюдне застосування в цивільному, комерційному та промисловому будівництві в якості колон, балок і перекриттів. Залежно від числа прольотів будівлі, на які встановлюють широкополочні двотаврові балки, виділяють:

Розрізні двутаври - монтуються на один проліт;
Нерозрізні двутаври - монтуються на кілька прольотів.

Двотавр виготовляється і товстих листів прокатної сталі, зварених між собою. Велика ширина полиць забезпечує підвищену стійкість даного типу двутавров. Тому двутавр широкополковий можна монтувати як самостійний елемент, що не вимагають додаткових деталей і обробки. У першому випадку використовується полегшений варіант, де співвідношення висота: ширина становить 1: 1. А в другому це ж співвідношення складе 1: 2,5 - 1: 1,16. Такий сортамент забезпечує зменшення обсягу необхідних робіт і скорочення витрат на них. До того ж при поздовжньому розрізі широкополковий балки можна отримати дві таврові балки.

Випустимо для вас якісний двутавр з широкими полицями довжиною від 4 до 12 метрів з будь-якою товщиною стінок. Дані параметри регламентують ГОСТи, на які ми орієнтуємося в своєму виробництві.

колонний двутавр

Колонний двутавр - запорука надійності будь-якої будівлі!

Колонний двутавр є металоконструкцією з перетином у вигляді літери «Н», що має велику товщину полиць, що дозволяє її використовувати в якості несучого елемента будівлі, що будується. Вироблена з міцної сталі методом прокату, така колонна стане міцною опорою, яка просяде і не скривився. Колони такого типу, як правило, ставлять на прольотах великих розмірів, а також при високих кранових навантаженнях. При позначенні даного виду двотаврових балок використовується буква «К».

Колонний двутавр використовується у всіх видах будівництва. Він підійде як для житлових, комерційних будівель, так і для виробничих і складських будівель. Даний тип балок лідирує за популярністю застосування завдяки високій міцності, але в окремих випадках його часто замінюють широкополковий. Колонний двутавр майже в 7 разів міцніше аналогічної балки квадратної конструкції і в 30 разів перевершують її за рівнем жорсткості. А в порівнянні зі своїми двотавровими «братами», цей тип балок є найважчим і зносостійким.

Сортамент двотавру колонного типу позначається шляхом додавання цифр до марки «К». Наприклад, 20К1 або 25К3, де 20 і 25 - це округлена висота стінки балки в см, а 1 і 3 - нумерація виду балки. Такі значення ставляться при обліку, що висота стінки дорівнює двотавру дорівнює ширині полиці, згідно ГОСТ 26020-83 на колонний двутавр.

балки змінного перерізу

Балкові конструкції широко застосовуються в сучасному будівництві. Вони грають роль несучих опор даху, перекриттів, сходових прольотів, мостів і кранів. У зв'язку з цим часто виникає потреба в полегшенні цих конструкцій.

Балка з перемінним перетином

Балка змінного перерізу є підвидом зварного двутавра , Який найчастіше використовують для економічних швидкомонтованих будівель. Виготовимо балки даного типу за індивідуальною заявкою зі зміною висоти стінки щодо довжини. Раціональне поєднання розмірних параметрів горизонтальних поясів і вертикалі скорочують витрати металу, а значить і сукупна вага металоконструкції.

Такий двутавр дозволяє регулювати нерівномірний розподіл навантажень на опору, залишаючись міцним і надійним. Саме тому балка змінного перерізу настільки популярна при будівництві великопрольотних будівель будь-якого призначення. Як правило, вона застосовується в будівлях, де висота прольотів становить не менше 20 метрів. Але вона ніколи не замінить стандартні металоконструкції в будинках невеликої поверховості і ширини.

Балка перфорована

Іншим найбільш експлуатованим полегшеним типом двотаврових балок є балка перфорована. У ній збережені всі механічні параметри класичної металоконструкції, але в стінках зроблені отвори - так звані «вікна». Балки даного типу виробляються розрізанням горячетканного двотавру уздовж ламаної лінією. Обидві частини з'єднують впритул, а гребені зварюють. У таких балках можна варіювати висоту профілю і розмір отворів в ньому.

Балка з перфорацією забезпечує низьку металоємність всієї конструкції - вона в 1,5 рази менше, ніж у балок без неї. А це означає, що сталь буде використовуватися в 3-5 разів економічніше, а одержуваний профіль стане легким і щодо бюджетним.

зварні балки

Зварні балки - це незамінний матеріал при зведенні перекриттів між поверхами, будівництві невеликих елементів робочих майданчиків, мостів, підкранових балок. Цю міцну конструкційну деталь застосовують як в цивільному, так і в промисловому будівництві, а також для створення швидкомонтованих будівель на зразок складів і ангарів.

Візуально зварна балка являє собою легку сталеву металоконструкцію з Н-образним перетином, яке дозволяє рівномірно розподіляти навантаження на деталь, оберігаючи її від вигину. Балки зварні металеві поділяють за конструкцією граней (косі / паралельні) і за видом двутавра (широкополочні / звичайні / колонні).

Класичні двотаврові балки відрізняються від зварних балок методом виробництва. Розкроєні на смуги листи стали збираються на прихватки, а потім все 4 шва по черзі зварюються автоматичним зварюванням під флюсом. Це дає гарантію високої міцності швів між полицями. Потім всі зайві огріхи полиць правляться і зварна балка готова до транспортування і подальшого застосування.

За рахунок своєї будови зварна балка дозволяє оптимізувати використовувану площу і зменшити навантаження на будівельні конструкції на 10% в порівнянні з горячетканним двотавр завод випускає зварні балки з різною товщиною стінок і довгою профілю. За рахунок цього наші покупці можуть вибрати деталь потрібних розмірів з необхідної їм площеюперетину. Таким чином, мінімізується кількість відходів, а значить і підвищується рентабельність вашого будівництва. При загальних підрахунках, купуючи балки зварні металеві, Ви економите близько 25% коштів, в порівнянні з витратами від придбання горячетканного двутавра.

1.1. Так як ні один з геометричних параметрів, наприклад, ширина шарнірно опертої балки змінюватися від b на початку прольоту, до 0 в середині прольоту не може (така балка зруйнується), то спочатку виконується розрахунок по міцності і виходячи з цього розрахунку визначаються геометричні параметри найбільш навантаженого перетину. Отже таку балку можна розглядати як дві балки: одну з постійною шириною, а другу з шириною змінюється від Δb до 0. При цьому епюра моментів характеризує прогин для балки постійного перетину, а крім того цю епюру можна розглядати, як епюру нормальних напружень для балки постійного перетину.

1.2. Загальна епюра нормальних напружень, що виникають в поперечних перетинах балки, характеризує загальний прогин балки.

1.3 Якщо накласти епюру моментів на епюру напружень балки змінного перерізу, то дотриманні певних умов різниця між цими епюрами покаже зміна прогину для балки змінного перерізу.

Точніше різниця площ цих епюр можна розглядати як якусь фіктивну навантаження і тоді різниця цих епюр покаже зміна фіктивної опорної реакції А, а при розподілі отриманого значення на жорсткість - зміна кута повороту на опорі А. Тоді фіктивний момент (фіктивна опорна реакція, помножена на відстань від точки прикладання фіктивної опорної реакції до розглянутої точки, мінус площа разностной епюри, помножена на відстань від центру ваги разностной епюри до розглянутої точки) покаже зміна прогину.

Примітка: принципи графоаналітичного методу в даній статті на розглядаються.

Наприклад, для балки з лінійно змінюється шириною b разностная епюра буде виглядати так:

малюнок 323.1.1

При цьому на разностную епюру буде впливати не тільки характер навантаження на балку, але також і величина відхилення від мінімально допустимого розміру поперечного перерізу. Так, якщо Δb → 0, то перетин балки прагне до постійного значення. При значному збільшенні Δb в порівнянні з b зменшується ефективність використання матеріалу, хоча при цьому і прогин зменшується. Умова Δb → b не допускається прийнятими в п.1.1 обмеженнями. Тому розрахунок балок з перетином, що зменшується від початку балки до середини, залежить від значення b min. Крім того, від значень b min і Δb залежить характер зміни нормальних напружень.

Прогин балки з лінійно зменшується шириною перетину при зосередженому навантаженні посередині прольоту

1.4. Так як зміна нормальних напружень для балки з зосередженим навантаженням описується залежністю виду:

σ = М / W = 6Ax / bh 2 (323.1.1)

то при постійному значенні h 2/6 = C = 1 формула (323.1.1) набуде вигляду:

σ = Qx / 2C (b - b min y) = Qx / 2 (nb min - b min y) (323.1.2)

Після відповідних перетворень отримаємо наступну залежність:

b min σ = Qx / 2 (n - y) (323.1.3)

Де b min в даному випадку постійна величина і її значення також можна прийняти рівним 1. Тоді наприклад, при Δb = b min = b / 2, n = 2, у = 2х, разностная епюра описується двома лініями, які мають таку залежність:

f 1 (x) = σ п = Qx / 2; f 2 (x) = σ і = Qx / 4 (1 x) (323.2.1)

В даному випадку значення опорної реакції А = Q / 2 - постійна величина і для спрощення розрахунків її можна винести за межі інтегрування. Дані лінії перетинаються в точках 0 і 0.5 (початок балки і середина прольоту або нижня і верхня межа інтегрування), тоді:

ω 2 = (Q / 2) ∫х dx (323.2.2)

ω 1 = (Q / 2) (1/2) ∫ (x / (1-x)) d х = (Q / 4) (- x - ln (1 - x)) = (Q / 4) (0.193147) l 2 = 0.772588Ql 2/16 (323.2.3)

ω р = ω 2 - ω 1 = Ql 2/16 - 0.77288Ql 2/16 = 0.22712Ql 2/16 (323.2.4)

Примітка: В даному випадку нас цікавить разностная епюра тому, що визначити відстань до центра ваги разностной епюри набагато простіше, ніж шукати центр ваги для епюри з площею ω 1. Візуально (ріс.323.1 д) ця відстань складає l / 4. Крім того для візуальної оцінки результатів інтегрування для епюр моментів і напруг на малюнках 323.1 - 323.3 спочатку будувалися графіки функцій (див. Ріс.323.1.2).

M ф = Ql 2/16 (l / 3) - (0.22712Ql 2/16) (l / 4) = Ql 3/48 - 0.17Ql 3/48 = 0.83Ql 3/48 (323.2.5)

f пр = 0.83Ql 3 / 48EI bmin (323.2.6)

У даній випадку I bmin означає, що ми розглядаємо зміну прогину по відношенню до балки з постійним моментом інерції і відповідно постійної шириною перетину b min.

Щоб було ще більш наочно, для розглянутого випадку збільшення матеріалу балки в 1.5 рази призводить до зменшення прогину в 1.184 рази.

Якщо зміна ширини перерізу буде описуватися іншою залежністю, то наближені результати можна отримати інтерполяцією даних малюнка 323.1.2.


2

малюнок 323.1.2

Як видно з даного малюнка, при співвідношенні Δb / b = 1/3 (f (x) = 2x / (3 - 2x)) площа разностной епюри буде приблизно в 2 рази менше, ніж при розглядався співвідношенні 1/2. При співвідношенні 2/3 площа разностной епюри збільшиться приблизно на 1/2.

Прогин балки з лінійно зменшується шириною перетину при рівномірно розподіленому навантаженні

При рівномірно розподіленим навантаженням зміниться і епюра моментів і епюра нормальних напружень


малюнок 323.2

σ = М / W = 6 (qlx - qx 2) / 2bh 2 (323.4.1)

то при постійному значенні h 2/3 = C = 1 формула 323.1.1) набуде вигляду:

σ = (qlx - qx 2) / C (nb min - b min y) (323.4.2)

b min σ = (qlx -x 2) / (n - y) (323.4.3)

При b min; = 1, при Δb = b min = b / 2, n = 2, у = 2х, разностная епюра описується двома лініями, які мають таку залежність:

f 1 (x) = (qlx - qx 2); f 2 (x) = (qlx - qx 2) / 2 (1 x) (323.4.4.1)

Дані лінії перетинаються в точках 0 і 0.5 (початок балки і середина прольоту або нижня і верхня межа інтегрування), тоді:

ω 2 = q∫ (lх - x 2) dx = q (l∫x dx - ∫x 2 dx) = q (l 3/8 - l 3/24) = ql 3/24 (323.4.5.1)

ω 1 = (q / 2) (l∫x / (1-x) - ∫ (x 2 / (1-x)) d х = (ql / 2) (0.193147) l 2 - (q / 2) (0.068147 ) l 3 = ql 3/32 (323.4.6.1)

тоді площа разностной епюри складе:

ω р = ω 2 - ω 1 = ql 3/24 - ql 3/32 = ql 3/96 = 0.25ql 3/24 (323.4.7)

Тоді значення фіктивного згинального моменту складе:

M ф = ql 3/24 (5l / 16) - (ql 3/96) (l / 4) = 5ql 4/384 - ql 4/384 = ql 4/96 = 4ql 4/384 (323.4.8)

f пр = 4ql 4 / 384EI bmin (323.4.9)

У даній випадку I bmin також означає, що ми розглядаємо зміну прогину по відношенню до балки з постійним моментом інерції і відповідно постійної шириною перетину b min.

Щоб було ще більш наочно, при рівномірно розподіленому навантаженні збільшення матеріалу балки в 1.5 рази призводить до зменшення прогину в 1.2 рази.

Якщо довжину балки також прийняти за якусь одиницю, що допустимо при обраних нами межах інтегрування, то рівняння функцій будуть виглядати так:

f 1 (x) = (q / 2) x (1 - x); f 2 (x) = (q / 4) x (1 - x) / (1 x) = qx / 4 (323.4.4.2)

Тобто в даному випадку графік, що описує епюру напружень, має лінійну залежність (ріс.323.2 в).

ω 2 = (q / 2) ∫x (1 - x) dx = (q / 2) (1/12) = q / 24 = ql 3/24 (323.4.5.2)

ω 1 = (q / 4) ∫x d х = (q / 4) (x 2/2) = (q / 4) (1/8) = ql 3/32 (323.4.6.2)

Прогин балки з лінійно зменшується висотою при зосередженому навантаженні посередині балки

Так як момент опору W = bh 2/6 для прямокутного перерізу, то навіть при лінійно зменшується висоті залежність між нормальними напруженнями і епюр моментів буде не лінійною навіть при зосередженому навантаженні, прикладеної посередині балки. При рівномірно розподіленим навантаженням визначення прогину методом інтегрування ще більш ускладниться. Але в цілому вплив зміни висоти на прогин зміниться, так як в даному випадку слід розглядати не змінюється висоту, а квадрат змінюється висоти, а так як момент інерції це I = bh 3/12 для прямокутного перерізу, то епюру моментів слід порівнювати з кубічним зміною висоти перетину.

малюнок 323.3

При Δh = h min = h / 2, n = 2, у = 2х, разностная епюра описується двома лініями, які мають таку залежність:

f 1 (x) = Qx / 2; f 2 (x) = Qx / 16 (1 x) 3 (323.5.1)

ω 2 = (Q / 2) ∫х dx = (Q / 2) (x 2/2) = (Q / 2) (l 2/8) = Ql 2/16 (323.5.2)

ω 1 = (Q / 2) (1/8) ∫ (x / (1-x) 3) d х = (Q / 16) (1/2) = Ql 2/32 (323.5.3)

тоді площа разностной епюри складе:

ω р = ω 2 - ω 1 = Ql 2/16 - Ql 2/32 = Ql 2/32 (323.5.4)

Значення фіктивного згинального моменту складе:

M ф = Ql 2/16 (l / 3) - Ql 2/32 (l / 4) = Ql 3/48 - Ql 3/128 = (1 - 0.375) Ql 3/48 = 0.625Ql 3/48 (323.5 .5)

f пр = 0.625Ql 3 / 48EI bmin (323.5.6)

Примітка: відстань від центру ваги разностной епюри до початку координат визначено візуально за малюнком 323.3.

Прогин балки з лінійно зменшується висотою перетину при рівномірно розподіленому навантаженні

Так як при лінійно зменшується ширині перетину різниця в прогинах при зосередженому навантаженні, прикладеної посередині прольоту і рівномірно розподіленим навантаженням вкрай незначна, то можна припустити, що така ж незначна різниця буде і при лінійно змінюється висоті перетину. Тоді при Δh = h min = h / 2

f пр ≈ 3ql 4 / 384EI bmin (323.6.6)

Прогин балки з висотою перетину, зменшується пропорційно вигинає моменту

Прикладом такої балки є будь-яка шарнірно оперта залізобетонна балка з тріщинами в розтягнутій зоні. В результаті дії нормальних напружень висота стиснутої зони перерізу балки змінюється нелінійно. Цю залежність можна приблизно висловити так:

малюнок 323.4

Залізобетонна балка з арматурою в розтягнутій зоні може розглядатися як балка змінного перерізу. У поперечних перетинах, в яких вигинає момент дорівнює нулю або дуже малий, що стискають напруги викликають пружні деформації бетону, що розтягують напруги викликають пружні деформації і бетону і арматури. При обраної розрахункової схемою сжимаемой буде верхня частина розтину, а розтягується нижня частина перетину. Після того, як розтягують напруги досягнуть межі міцності бетону при розтягуванні, бетон в розтягується зоні почне руйнуватися - почнуть утворюватися тріщини - і тому з збільшенням напруг, що розтягують все більшу частину цих напруг буде сприймати арматура і все меншу частину бетон нижній частині перетину. Таким чином буде зменшуватися висота приведеного перерізу балки. Мінімальною висота приведеного перерізу буде в точці дії максимального згинального моменту.

При цьому збільшення згинального моменту буде приводити до зменшення квадрата висоти стиснутої зони перетину (епюра "h 2"). На епюрі "h 2" також показано вплив нелінійної зміни висоти перетину в порівнянні з лінійним зміною висоти перетину. При подібному нелінійному зміні висоти площа разностной епюри при співвідношенні h min = h / 2 буде в 2 рази менше, ніж при лінійному зміні висоти.

Якщо розглядати тільки пружні деформації стиснутої області поперечних перерізів бетону, то зменшення квадрата висоти в два рази означає зміну висоти Δh від 0 до h min / √2.

Таким чином, використовуючи дані, отримані при розгляді балок з лінійно зменшується шириною і висотою перетину, сумарний вплив нелінійної зміни висоти і зміни співвідношення h min / h можна висловити так:

f пр ≈ 5ql 4 / 384EI hmin - 2ql 4 /(384·2·1.41EI hmin) = (5 - 0.7) ql 4 / 384EI hmin ≈ 4.3ql 4 / 384EI hmin ≈ 0.86 · 5ql 4 / 384EI hmin (323.7. 6.1)

При цьому 0.86 можна розглядати як значення поправочного коефіцієнта, що враховує мінливу висоту балки.

Примітка: Більш точне визначення впливу змінюється висоти стиснутої зони перетину на прогин є досить трудомістким завданням, зокрема слід врахувати що висота перерізу почне змінюватися не відразу від початку балки, так як біля опор при даній розрахунковій схемі будуть ділянки без тріщин. Але навіть якщо в ході логічних міркувань були допущені помилки, то все одно точне значення коефіцієнта не може виходити за межі 0.8-0.9, тому для оціночних розрахунків прогину залізобетонних балок при рівномірно розподілених навантаженнях можна використовувати вказане у формулі (323.7.6) значення. Втім, на визначення прогину залізобетонних балок куди більший вплив можуть надати пластичні деформації в стислій зоні бетону і як наслідок - зменшення початкового модуля пружності бетону на деякій ділянці довжини балки, що можна розглядати і як додаткове зменшення висоти перетину.

Відповідно, якщо з яких-небудь причин зміна висоти перетину складе h / 2, то

З балок змінного перерізу для будівель на основі металокаркасу застосовуються в будівництві досить широко і активно. Оскільки в цілому ряді ситуацій мають економічні переваги перед як металоконструкціями з стандартного прокатного металу, так і перед конструкціями з легких гнутих профілів.

Суть застосування балок змінного перерізу полягає в тому, що навантаження на несучі конструкції металлокаркасов аж ніяк не рівномірно на всій протяжності елементів цих конструкцій. І якщо перетин стандартного металопрокату (постійного перетину) при проектуванні вибирається виходячи з максимальних навантажень на всьому протязі кожного конкретного елемента - наприклад, при виборі перетину балки при проектуванні колони - то застосування балок змінного перерізу дозволяє сконструювати цю колону з перетином, фактично повторює епюру напружень, припадають на цю колону, з максимальним перетином лише там, де на колону припадають максимальні навантаження. Це, в досить великій кількості ситуацій, безумовно, дозволяє істотно зменшити вагу конструкцій, і, відповідно, їх ціну.

Доцільність використання металоконструкцій з балок змінного перерізу найбільш яскраво проявляється при прольотах понад 20 м, висотах колон понад 10 м, а так само при проектуванні в будівлях і менших прольотів вантажопідйомних механізмів - кран-балок і мостових кранів. В окремих випадках різниця в металоємності, в порівнянні з використанням металопрокату постійного перетину, може доходити до півтора разів. Ну а використання легких гнутих оцинкованих профілів (ЛСТК), при наявності в проектований будинок вантажопідйомних механізмів, взагалі утруднено або, як мінімум, сильно обмежена. Так само економічна і технологічна доцільність застосування конструкцій з легких гнутих оцинкованих профілів зводиться нанівець при проектуванні і будівництві односхилих будівель.

Проте, металоконструкції з балок змінного перерізу не в змозі витіснити класичні металоконструкції - в каркасах будівель відносно невеликої висоти і відносно невеликий ширини, нехай і з вантажопідйомним обладнанням. Та й в будівлях, де каркас з балок змінного перерізу ніби як при розрахунку виглядає краще, він не завжди прийнятний з точки зору архітектурних або будь-яких інших вимог. Крім того, класичні конструкції найчастіше незамінні при реконструкції - встройке внутрішніх міжповерхових перекриттів, зведенні прибудов, односхилих будівель.

Таким чином, будь-який із застосовуваних варіантів металоконструкцій, в порівнянні з іншими варіантами, володіє як своїми достоїнствами і перевагами, так і недоліками. І вибір оптимального варіанту найкраще довірити професіоналам в проектуванні і будівництві.

Двотаврова балка являє собою катаний або зварений металевий профіль , Перетин якого нагадує букву Н. Двотавр широко застосовується в промисловому, загальносуспільному, великопанельному будівництві як елемент несучих конструкцій, підвісних шляхів, колонних конструкцій, в складі важких механізмів і в машинобудуванні. Найчастіше двотаврові балки застосовуються при зведенні висотних будівель, шахтних перекриттів, мостів, де служить для перерозподілу вертикальних і горизонтальних навантажень на несучу конструкцію.

Виробляються двотаврові балки з паралельними і похилими гранями полиць, узкополочние, нормальні, широкополочні. Широкополочні двотаврові балки маркуються літерою Ш і згідно ГОСТ 19425-74 відносяться до спеціальних, поряд з колонними (К), балками для армування шахтних стволів (С), балками для підвісних шляхів (М). У маркуванні нормальних балок присутній літера Б.

Двотаврові балки з паралельними гранями випускаються відповідно до вимог ГОСТ 26020-83 з вуглецевої або низьколегованої Сталі методом гарячої прокатки або звареним способом.

Розміри двотаврових гарячекатаних балок обмежені технічні можливості прокатного обладнання. Якщо в проект конструкції закладені навантаження, що перевищують можливості двотавру 60Б, застосовується зварений профіль. Висота зварної двотаврової балки може досягати 1500 мм, допустима довжина - до 15 000 мм, ширина полиці - до 8000 мм. Ширина полки не повинна бути більше 1,5 висоти стінки двутавра, а гранично допустиме відношення товщини полиць до товщини стінки не перевищує 1: 4.

Виробництво зварних двотаврових балок


Зварна технологія виробництва дає можливість широко варіювати властивості профілю за рахунок поєднання різних марок сталі (бістальние балки). При цьому для напружених елементів профілю застосовується сталь підвищеної міцності, менш напруженішою виготовляються з листової маловуглецевої сталі. Такий підхід дозволяє зменшити собівартість профілю без втрат його несучої здатності . Виготовлення бістальних балок відповідно до вимог конкретного проекту на виході дає економію близько 5% в порівнянні з застосуванням гарячекатаного профілю з високоміцних марок сталі.

Звареним способом виробляються тонкостінні, посилені, разнополочние, перфоровані, а також балки змінного перерізу. При виготовленні перфорованих двотаврових балок стінку готового профілю зигзагоподібно розрізають, половинки зміщують, поєднуючи виступи стінки, і зварюють.

Зварна технологія дозволяє зменшувати металоємність будівництва за рахунок зменшення кількості відходів. Зварений профіль виготовляється під конкретний проект з точним дотриманням розмірів, відмінних від загальноприйнятого стандарту. Перетин зварного профілю порівняно легко піддається оптимізації, що дозволяє зменшити вагу металоконструкції.

Двотаврові зварні профілі виготовляються на автоматизованих лініях. Технологічний процес включає різання заготовок, складання двотаврового профілю , Зварювання під флюсом. В процесі виготовлення балки неминучі теплові деформації її елементів, що призводять до формування грибовидного профілю. Після зварювання профіль проходить додаткову обробку для редагування геометрії полиць. З цією метою готовий двутавр піддається прокатці. Після прокатки через систему роликів поверхню профілю очищають і наносять на неї захисне покриття. При виконанні стикових швів проводиться повний проварена з обробленням фасок, згідно з вимогами ГОСТ 23118-99. Особливості швів типу С встановлені по ГОСТ 8713-79. При виготовленні посилених і кранових балок накладаються шви типу Т8 з подальшою зачисткою кореня шва.

Застосування двотаврових балок

Зварна балка двотаврова застосовується для зведення несучих підкранових і каркасних конструкцій, а також великопрольотних перекриттів. Вибір типу двотаврового профілю проводиться на стадії розробки проекту. При цьому обов'язково проводиться розрахунок балок по стійкості і несучої здатності, заснований на попередньо встановлених розмірах профілю. Вибір параметрів балки частково залежить від типу опори, який передбачений проектом для конкретного елемента конструкції. Один з ключових параметрів для вибору розмірів балки є ширина опорного елемента.

При розрахунку загального навантаження на балку враховуються навантаження на перекриття, постійні і тимчасові навантаження. Отримане значення розрахункового навантаження на погонний метр множать на табличне значення коефіцієнта надійності. Ця величина використовується для обчислення необхідного моменту опору. На підставі розрахункових даних робиться аргументований вибір на користь гарячекатаного або зварного профілю, підбір номера профілю і марки стали для виготовлення складеного двутавра.

У розрахунку балки обов'язково враховується допустимий прогин, величина якого для несучих балок встановлена ​​в межах 1/400 довжини. Допустимий прогин другорядних елементів складає близько 1/200 довжини. Після остаточного вибору профілю обов'язково проводяться розрахунки фактичного прогину, який не повинен перевищувати встановлені норми.

Адміністрація Загальна оцінка статті: Опубліковано: 2015.04.25

Лекція № 30. Розрахунок балок змінного перерізу.

Підбір перерізів балок рівного опору.

Всі попередні розрахунки ставилися до балок постійного перерізу. На практиці ми маємо часто справа з балками, поперечні розміри яких змінюються по довжині або поступово, або різко.

Нижче розглянуто кілька прикладів підбору перетину і визначення деформацій балок змінного профілю.

Так як згинальні моменти зазвичай змінюються по довжині балки то, підбираючи її перетин по найбільшому вигинає моменту, ми отримуємо зайвий запас матеріалу у всіх перетинах балки, крім того, якому відповідав би. Для економії матеріалу, а також для збільшення в потрібних випадках гнучкості балок застосовують балки рівного опору. Під цією назвою розуміють балки, у яких у всіх перетинах найбільше нормальне напруження однаково і має дорівнювати допустимому.

Умова, що визначає форму такої балки, має вигляд

Тут М (х) і W (x) - згинальний момент і момент опору в будь-якому перетині балки; W (х) для кожного перетину балки повинен змінюватися пропорційно вигинає моменту.

Ці умови справедливі і для перетину з найбільшим изгибающим моментом; якщо позначити - момент опору балки в перерізі з найбільшим изгибающим моментом, то можна написати:

Ці умови справедливі і для перетину з найбільшим изгибающим моментом;  якщо позначити - момент опору балки в перерізі з найбільшим изгибающим моментом, то можна написати:

Покажемо хід обчислень на прикладі. Розглянемо балку прольотом l, защемлення кінцем А і навантажену на іншому кінці силою Р (Рис.1). Виберемо перетин цієї балки у вигляді прямокутника; задачу про належному зміні моменту опору можна вирішувати, змінюючи висоту або ширину балки або той і інший розмір разом.


Рис.1. Розрахункова схема балки рівного опору

Нехай висота балки буде постійною, а ширина переменной-. Момент опору в перерізі на відстані х від вільного кінця буде, а згинальний момент; момент опору опорного перетину, a найбільший згинальний момент в опорному перерізі. У розрахунку мають значення лише абсолютні величини М (х) і

За формулою (1) отримуємо:

т. е. ширина змінюється за лінійним законом в залежності від х. При ширина дорівнює.