Подбор и проверка сечений прокатных балок

Подбор сечений прокатных балок

Целью конструктивного расчета является подбор нужного сечения балки, колонны или листа.

Применение прокатных балок в металлических конструкциях очень широко. Гораздо удобнее использовать уже готовую конструкцию, чем разрабатывать составную балку и рассчитывать каждый ее элемент по отдельности, оценивать возможности изменения сечения и дополнительные ребра жесткости. Но, к сожалению, для блок с большим пролетом прокатных профилей найти не удастся. Причиной является перерасход металла в прокате больших номеров, их металлоемкость становиться вше, чем у составных балок и экономическая эффективность решения падает. Поэтому в большинстве случаев второстепенные балки и балки настила выполняют из проката, а главные балки выполняют составными.

Подбирая сечение прокатной балки, следует помнить о том, что можно применять разные профили, которые бывают:

• квадратные;
• круглые;
• прямоугольные;
• угловые равнополочные и неравнополочные;
• двутавровые;
• швеллерные;
• тавровые.

Также сортовой прокат включает железнодорожные рельсы, трамвайные рельсы, полосы для гусениц тракторов, полосы для ободьев колес и турбинные лопатки. К специальным видам проката относятся кольца, шары, шестерни, колеса и периодический прокат.

Рисунок 1. Подбор сечения и проверка сечения прокатных балок. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Проверка сечений прокатных балок

При подборе сечения важны силовые и геометрические параметры. Под геометрическими параметрами понимаются схема расположения балок, размер пролета и размер шага. Под силовыми параметрами понимается интенсивность постоянных и временных нагрузок. Также рассматриваются дополнительные факторы, такие как условия эксплуатации, виды опорных связей, места приложения нагрузки.

Подбор и проверка выполняются в следующей последовательности:

• в первую очередь выполняют расчетную схему, на которой условно будет показан элемент, тип и характер нагрузки;
• затем находят расчетные усилия и изгибающий момент, который возникает из-за приложения нагрузки;
• определяют сечения, в которых изгибающий момент и поперечная сила будут максимальными;
• на основании найденных значений определяют требуемый момент сопротивления, используя расчетное сопротивление стали;
• по сортаменту подбирают элемент, который наиболее полно соответствует требуемому сопротивлению, его момент сопротивления должен быть больше требуемого;
• затем выполняют проверку подобранного сечения по несущей способности по первой и второй группам предельных состояний. В формулах используются геометрические характеристики сечения из сортамента;
• проверяют сечения в которые максимальные величины нормальных или касательных напряжений;
• далее проверяют величину прогибов и выполняют проверку на общую устойчивость.

Рисунок 2. Методика проверки несущей способности прокатных балок. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

В общем виде проверка прочности балки включают определение геометрических характеристик, оценку нагрузки, проверку нормальных напряжений с учетом развития пластических деформаций, проверку местных напряжений в стенке. Прогибы балки не должны превышать предельных значений. Запас прочности выбранного сечения должен быть не более 5 процентов.

В тех случаях, когда сортамент не может предложить прокат, удовлетворяющий условиям прочности жесткости или общей устойчивости, рассчитывают составную балку. Составная балка состоит из полок и стенки, самое распространенное сечение имеет форму швеллера или двутавра. В этом случае начинают с компоновки сечения, задают высоту сечения, толщину элементов и проверяют их на действие усилий. Расчет металлических конструкций в рамках обучения ведется вручную, далее в ходе рабочего проектирования используются программные комплексы, которые позволяют быстро и точно подобрать нужное сечение исходя из условий работы сечения, расчетной схемы. Проектирование и строительство ведется согласно действующим СП, в которых приведены необходимые для ведения расчетов коэффициенты и расчетные сопротивления разных классов стали.