Металлические конструкции получили большое распространение из-за целой совокупности достоинств, выгодно отличающих их от других вариантов.
Составные балки
Для того чтобы избежать перерасхода материала и сделать балку под конкретный объект, применяют составные балки, вместо прокатных. Каждый объект уникален, это касается и его архитектурного облика, и контекста (окружения, места, геологический условий), и климатических условий (снеговые и ветровые нагрузки). Таким образом получается, что для каждого конкретного случая набор элементов конструкций будет уникальным. Для типовых зданий, складов, ангаров, небольших объектов, легко подобрать нужные сечения по сортаменту, в этих случаях нет нужды в том, чтобы заказывать изготовление балок по индивидуальным размерам, ведь есть уже готовые решения, способные выполнить поставленные задачи. Но для крупных объектов ситуация иная, во-первых, с увеличением пролетов и этажности увеличиваются нагрузки, а во-вторых увеличиваются расходы на изготовление и монтаж, поэтому составные балки наиболее полно отвечают требованиям проекта:
- они рассчитываются под конкретные условия;
- они экономичней прокатных;
- они могут быть выполнены с изменением сечения;
- они могут быть усилены дополнительными элементами.
Чтобы подобрать по сортаменту нужный элемент, мы вначале определяем требуемую площадь сечения. В составных балках, зная требуемую площадь сечения, мы самостоятельно конструируем элемент, состоящий из двух полок и стенки. Как правило составные балки выполняют в форме двутавра или швеллера, форма этих элементов соответствует распределению усилий, таким образом в работе задействуется весь металл.
Контекст – это конкретные условия в которых будет возводиться объект, в зависимости от проектной задачи. Под контекстом могут пониматься и климатические условия местности, и история места, и социокультурные характеристики, и окружающая застройка, и представления местных сообществ о том, как должны выглядеть город и сооружение.
Рисунок 1. Проверка местной устойчивости стенки и полки, схема потери устойчивости. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Проверка местной устойчивости пояса и стенки составных балок
Так как в отличие от прокатных балок, составная балка собирается из отдельных элементов, то основной задачей конструктора в таком случае является подбор нужных сечений полки и стенки и их проверка.
Одной из проверок является оценка местной устойчивости пояса и стенки составных балок.
Рассмотрим алгоритм выполнения расчета:
- систематизируем исходные данные, к которым относятся пролет балки, шаг балок настила, размеры сечения, нормативная нагрузка от балок настила, коэффициент надежности по ответственности здания;
- выполняем проверку местной устойчивости для элементов сжатого пояса;
- выполняем проверку местной устойчивости стенки, находим гибкости и определяем необходимость установки ребер жесткости. Как правило их ставят с шагом равным шагу балок настила. Проверяем местную устойчивость у опоры и в центре, определяем расчетные усилия и напряжения, критические нормальные напряжения;
- задаем размеры ребер жесткости, толщину из условия свариваемости, ширину исходя из высоты стенки;
- выполняем расчет соединения поясов со стенкой балки по границе сплавления;
- выполняем расчет опорного участка балки, для этого определяем тип примыкания к колонне, задаем ширину опорного ребра, вычисляем толщину и выполняем проверку устойчивости опорной части балки;
- выполняем расчет сварных швов, которыми прикреплено опорное ребро к стенке;
- выполняем расчет опорного столика.
При проверке местной устойчивости удобно показать на эпюрах самые слабые места, в которых поперечная сила и изгибающий момент достигают предельных значений.
После проведения проверки местной устойчивости стенки и пояса выполняют чертежи, на которых будет показана конструкция балки, ее генеральные размеры, а также узлы сопряжения. Графическая часть к разделу «Конструктивные решения» как правило выполняется на листах формат А2, все схемы и изображения выполняются в масштабе. План расположения элементов показывают в масштабе 1:100 - 1:200, а узлы сопряжения в масштабе 1:20 - 1:30.
