Рабочая программа

Ниже приводятся наименования тем и содержание программы, даются ссылки на рекомендуемую литературу с указанием страниц.

1. Введение. (1-с.4-24; 2-с.6-30; 5-с.5-28)

Краткий обзор развития металлических конструкций (МК). Общая характеристика МК: области применения, достоинства и недостатки, принципы проектирования. Цели и методы изучения дисциплины.

2. Свойства и работа строительных сталей.

(1-с.25-49; 85-89; 2-с.31-82; 5-с.29-58; 102-108)

Строительные стали и алюминиевые сплавы: химический состав, микроструктура, свойства. Влияние различных факторов на свойства и характер разрушения (времени, скорости нагружения, температуры и агрессивности среды). Виды разрушения.

Работа металла под нагрузкой: однократное статическое растяжение и сжатие, сложное напряженное состояние (приведенные напряжения). Хрупкое разрушение; факторы, способствующие хрупкому разрушению. Многократное непрерывное нагружение, усталость металлов. Учет особенностей работы металла при проектировании.

Понятие о сортаменте первичных элементов из стали и алюминиевых сплавов.

3. Работа элементов металлических конструкций и основы

расчета их надежности. (1-с.50-84; 2-с.83-126; 5-с.59-101)

Основы метода расчета по предельным состояниям: цель расчета, группы и виды предельных состояний, предельные неравенства, система коэффициентов надежности: учет изменчивости нагрузок, сопротивление металла и размеров сечений. Условий работы конструкций, последствий предельных состояний, ответственности зданий и сооружений.

Напряжение и деформирование состояние центрально, внецентренно нагруженных, изгибаемых металлических стержней в упругой и упругопластической стадиях. Устойчивость центрально, внецентренно сжатых, сжатоизогнутых и изгибаемых элементов; критические напряжения, расчетная длина, гибкость, устойчивость тонких пластин.

4. Соединения металлических конструкций.

(1-с.90-125; 2-с.127-184; 5-с.109-166)

Общая характеристика соединений.

Сварные соединения, стыковые и с угловыми швами. Конструирование, работа под нагрузкой, расчет стыковых и угловых швов.

Болтовые соединения, болты повышенной, грубой и нормальной точности, высокопрочные болты. Конструирование, работа под нагрузкой, расчет болтовых соединений.

5. Балки, балочные конструкции.

(1-с.126-179; 2-с.185-246; 5-с.174-231)

Области применения, классификация балок.

Компоновка балочных перекрытий: основные схемы, их достоинства и недостатки, оптимизация компоновки.

Проектирование настилов и прокатных балок: расчетные схемы, определение нагрузок и усилий, подбор сечения, проверка прочности и жесткости.

Проектирование составных балок: расчетные схемы, определение нагрузок и усилий, назначение высоты балки и компоновка рационального сечения, проверка прочности сечений, обеспечение жесткости, общей и местной устойчивости. Конструирование и расчет деталей, стыков и сопряжений балок.

Особенности бистальных, тонкостенных, перфорированных балок, балок с гофрированной стенкой, предварительно напряженных балок

6. Центрально сжатые колонны.

(1-с.179-205; 2-с. 304-354; 382-389; 5-с.232-260)

Области применения, классификация колонн.

Особенности работы сквозных колонн, приведенная гибкость. Выбор типа сечения колонны.

Проектирование сплошных колонн: расчетная схема, расчетная длина, определение нагрузок и усилий, компоновка рационального сечения, проверка прочности. Общей и местной устойчивости.

Особенности проектирования сквозных колонн: определение ветвей колонн и расстояние между ветвями из условия равно устойчивости. Проверка устойчивости ветвей и колонны в целом, расчет решетки.

Конструирование, особенности работы и расчета оголовка и базы колонн.

7. Фермы. (1-с.206-230; 2-с.402-439; 5-с.261-301)

Области применения, классификация ферм, определение генеральных размеров, унификация геометрических схем. Определение нагрузок и усилий в стержнях.

Проектирование легких ферм покрытий: обеспечение общей устойчивости ферм в системе покрытия, расчетные длины стержней, выбор типа сечения, подбор и проверка сечений стержней, предельная гибкость стержней. Конструирование, работа и расчет узлов заводских и монтажных стыков ферм. Особенности конструирования и расчета тяжелых ферм.

8. Основы проектирования каркаса здания.

(1-с.255-280; 3-с.9-22; 66-80; 121-126; 5-с.302-335)

Общая характеристика каркасов, конструктивные схемы.

Учет при проектировании требований эксплуатации, надежности и долговечности, изготовления и монтажа конструкций.

Состав каркаса, продольные и поперечные конструкции, функции и взаимодействие элементов. Оптимизация конструктивных решений. Выбор сетки колонн.

Компоновка поперечной рамы. Выбор конструктивной схемы, определение основных размеров. Компоновка покрытия. Состав и схема покрытия. Схемы и функции связей покрытия при монтаже и эксплуатации.

Компоновка продольных конструкций каркаса. Схемы и функции связей по колоннам при монтаже и эксплуатации.

9. Особенности работы и расчета каркаса.

(1-с.282-308; 3-с.81-120; 5-с.336-366)

Действительная работа стального каркаса, обоснование расчетной схемы поперечных рам и каркаса в целом. Определение нагрузок, действующих на каркас.

Основы расчета каркаса. Особенности пространственной работы каркаса и ее учет. Определение расчетных усилий в основных сечениях.

10. Элементы покрытия. (1-с.309-336; 3-с.127-146; 5-с.367-390)

Особенности работы стропильной фермы как ригеля поперечной рамы, определение расчетных усилий в элементах фермы.

Конструирование, особенности работы и расчета шарнирного и жесткого сопряжений фермы с колонной. Особенности конструкций опирания стропильной фермы на подстропильную, подстропильной фермы на колонну.

Особенности конструирования и расчета подстропильной фермы, каркаса фонаря. Конструкция, особенности работы и расчета сплошных и сквозных прогонов

11. Колонны каркаса. (1-с.337-368; 3-с.147-162; 5-с.391-424)

Конструктивные схемы колонн, типы сечений, возможные формы потери устойчивости и расчетные длины колонн.

Проектирование сплошных колонн: выбор расчетных комбинаций усилий, подбор сечения, проверка прочности, общей и местной устойчивости.

Проектирование сквозных колонн: выбор расчетных комбинаций усилий, определение расчетных усилий в ветвях и решетке, подбор сечений, проверка устойчивости ветвей, решетки и всей колонны в плоскости действия момента как единого стержня.

Конструирование, особенности работы и расчета сопряжения надкрановой и подкрановой частей колонны, базы сплошной и сквозной колонн.

12. Подкрановые конструкции. (1-с.369-391; 3-с.163-195; 5-с.425-451)

Состав подкрановых конструкций, типы подкрановых балок и тормозных конструкций, нагрузки. Особенности работы и расчета разрезных и неразрезных балок сплошного и сквозного сечений.

Проектирование подкрановых балок: компоновка сечения, определение расчетных усилий, проверка прочности и выносливости.

Конструирование, особенности работы и расчета опорных узлов подкрановых балок и тормозных конструкций. Упоры, крановые рельсы и их крепление.

13. Реконструкция производственных зданий.

(1-с.394-400; 3-с.426-464; 5-с.452-469)

Понятие о реконструкции предприятий, зданий. Состав работ. Обследование конструкций, дефекты и повреждения МК, выявление резервов несущей способности МК, проверочные расчеты. Оценка технического состояния МК эксплуатируемых зданий.

Методы и способы усиления МК. Особенности конструирования, работы и расчета элементов и соединений при усилении под нагрузкой.

14. Листовые металлические конструкции.

(1-с.463-500; 4-с.5-72; 5-с.548-599)

Области применения, классификация. Общая характеристика листовых МК. Нагрузки и воздействия, особенности напряженного состояния и основы расчета тонких металлических оболочек и пластинок на прочность и устойчивость.

Резервуары: классификация, основы компоновки, оптимизация. Проектирование вертикальных цилиндрических, горизонтальных цилиндрических и шаровых резервуаров.

Особенности конструирования и расчета газгольдеров, бункеров и силосов.

15. Металлические конструкции большепролетных конструкций покрытий.

(1-с.401-445; 3-с.251-425; 5-с.481-532)

Области применения, особенности, классификация большепролетных покрытий. Общая характеристика плоскостных систем покрытий, основы компоновки, особенности работы, конструирования и расчета стержневых плит (перекрестных ферм, структур), оболочек и куполов (ребристых, ребристо-кольцевых и сетчатых).

Висячие системы покрытий: классификация, особенности работы и расчета. Особенности компоновки и расчета однопоясных, двухпоясных и седловидных систем покрытий, схемы опорных конструкций. Металлические оболочки-мембраны.

16. Металлические конструкции многоэтажных зданий

и высотных сооружений.

(1-с.448-462; 3-с.217-250; 5-с.533-547; 600-631)

Область применения, классификация, особенности работы и компоновки несущих систем многоэтажных зданий: рамных, связевых, рамно-связевых. Особенности определения нагрузок и воздействий. Определение расчетных усилий в элементах каркаса. Конструирование и расчет элементов и узлов каркаса.

Область применения, классификация, особенности работы высотных сооружений. Основы компоновки и расчета башен мачт, опор линий электропередач.

Лабораторные занятия

1. Анализ макро и микро структуры малоуглеродистых и низкоуглеродистых сталей.

2. Испытание металлических образцов на растяжение.

3. Определение остаточных сварочных деформаций элементов таврового сечения.

4. Испытание сварных соединений.

5. Устойчивость центрально и внецентренно сжатых стержней сплошного сечения.

6. Общая устойчивость изгибаемых элементов.

Практические занятия.

1. Конструирование и расчет сварных соединений стыковыми и угловыми швами.

2. Конструирование и расчет болтовых соединений различного типа.

3. Подбор и проверка сечений прокатных и сварных балок в упругой и упругопластической стадиях.

4. Проверка местной устойчивости элементов сечения составных балок.

5. Конструирование и расчет деталей, стыков и сопряжений балок.

6. Подбор и проверка сечения центрально сжатой сплошной и сквозной колонн.

7. Конструирование и расчет оголовка и база центрально сжатой колонны.

8. Компоновка поперечной рамы производственного здания.

9. Выбор схемы, особенности конструирования и расчет связей покрытия и связей по колоннам производственного здания.

10. Определение нагрузок, действующих на поперечную раму каркаса.

11. Подбор и проверка сечений стержней стропильной фермы.

12. Конструирование и расчет узлов и стыков стропильной фермы.

13. Подбор и проверка сечения внецентренно сжатой сплошной и сквозной колонн.

14. Конструирование и расчет узла сопряжения подкрановой и надкрановой частей колонны, базы внецентренно сжатой сплошной и сквозной колонны.

15. Подбор и проверка сечения подкрановой балки.

Самостоятельная работа.

Качественное изучение курса и закрепление полученных теоретических знаний невозможно без постоянной самостоятельной проработки изучаемого материала. С этой целью, а также для возможности практической реализации полученных знаний студентами выполняются курсовые проекты. Необходимые данные для выполнения курсового проекта определяются консультантами и выдаются студентам в виде индивидуальных заданий.

Состав и оформление курсового проекта «Балочная клетка».

Содержание: разработка вариантов компоновки балочного перекрытия с расчетом настила и прокатных балок, конструирование и расчет главной балки, колонны и основных узлов. Объем работы: чертежи на 1 листе формата А1, пояснительная записка с эскизами, расчетами и обоснованием принятых решений.

Состав и оформление курсового проекта «Стальной каркас одноэтажного производственного здания».

Содержание: выбор схемы каркаса, компоновка и расчет (с использованием ЭВМ) поперечной рамы каркаса, конструирование и расчет стропильной фермы, колонны, подкрановой балки, основных узлов каркаса. Объем проекта: чертежи на двух листах формата А1, пояснительная записка с эскизами, расчетами и обоснованием принятых решений.

Учебная литература.

Основная

1. Металлические конструкции: Учебник для вузов/Под ред. Е.И. Беленя. – 6-е изд., М., Стройиздат, 1986-560с.

2. Металлические конструкции В3т.Т.1. Элементы стальных конструкций: Учебное пособие для строит. вузов/ В.В. Горев и др.: Под ред. В.В. Горева – М., Высш. шк., 1997.-527с.: ил.

3. Металлические конструкции В3т.Т.2. Конструкции зданий: Учебное пособие для строит. вузов/ В.В. Горев и др.: Под ред. В.В. Горева – М., Высш. шк., 1999.-528с.: ил.

4. Металлические конструкции В3т.Т.3. Специальные конструкции и сооружения: Учебное пособие для строит. вузов/ В.В. Горев и др.: Под ред. В.В. Горева – М., Высш. шк., 1999.-544с.: ил.

5. Металлические конструкции: учебник для студентов высших учебных заведений/ Ю.И. Кудишин, Е.И. Беленя и др.; под ред. Ю.И. Кудишина. – 9 изд. – М.: Издательский центр «Академия», 2007.-688с.

Дополнительная

6. СНиП 2.01.07-85*. Нагрузки и воздействия. Госстрой России – М.: ГУП ЦПП, 2003.-44с.

7. СНиП II-23-81*. Стальные конструкции. М.: ФГУП ЦПП, 2005-90с.

8. Пособие по расчету и конструированию сварных соединений стальных конструкций (к главе СНиП II-23-81) ЦНИИСК им. Курченко.- М., Стройиздат, 1984 – 40с.

9. Пособие по расчету и проектированию усиления стальных конструкций (к СНиП II-23-81*) Укрниипроект-стальконструкция.- М: Стройиздат, 1989-159с.

10. Легкие конструкции одноэтажных производственных зданий /Е.Г. Кутухтин, В.М. Спиридонов, Ю.Н. Хромец.- 2-е изд., перераб. и доп.- М.: Стройиздат, 1988.-263с.: (Справочник проектировщика).

11. СП 53-102-2004. Свод правил по проектированию и строительству. Общие правила проектирования стальных конструкций. Введен в действие с 01.01.2005г. М.: ФГУП ЦПП, 2005-164с.

12. Металлические конструкции. В 3 т. (Справочник проектировщика)/ под общ. ред. В.В. Кузнецова (ЦНИИ Проектстальконструкция им. Н.П. Мельникова) – М.: издательство АСВ, 1998-1999.

Курсовой проект №1

1.Компоновка балочной клетки.

Главные балки располагаются вдоль больших расстояний. Пролёт главных балок обычно составляет м. Шаг главных балок м. Шаг балок настила зависит от типа настила. При стальном плоском настиле принимается м. Шаг вспомогательных балок назначается в пределах м и должен быть кратным пролету главной балки.

Рис. 1 Типы балочных клеток:

а) нормального типа; б) усложненного типа

1-главные балки; 2-балки настила; 3-вспомогательные балки.

2.Расчет несущего настила.

Для стального плоского настила применяются листы толщиной 6÷ 14 мм из стали С235 по ГОСТ 27772-88. Настил рассчитывается в следующем порядке:

-устанавливается предельный относительный прогиб настила от нормативной нагрузки , ();

- определяется отношение пролета настила к его толщине

,

где

, кН/cм²;

=0.3 - коэффициент Пуассона для стали;

- модуль упругости стали;

- нормативная равномерно распределенная нагрузка на настил, кН/cм²;

- нормативная временная нагрузка;

- нормативная постоянная нагрузка;

- расчетный пролет настила, см;

- толщина настила, см.

Толщина настила назначается в зависимости от нормативной нагрузки , табл. 1.

Таблица 1.

Нагрузка на настил, , кН/м2	10	11 20	21 30	30
Рекомендуемая толщина настила, , мм.	6 8	8 10	10 12	12 14

Затем подсчитывается пролет настила l_н и шаг балок настила

, см; , см.

Растягивающую силу , на действие которой надо проверить сварные швы, прикрепляющие настил, можно определить по приближенной формуле

, кН/cм

где =1, 2 - коэффициент надежности по нагрузке.

Расчетное значение катета углового шва, прикрепляющего настил к балкам

, см

где ()_min -минимальное значение произведений:

- (при расчете по металлу шва), кН/см², или

- (при расчете по металлу границы сплавления), кН/см²;

– расчетное сопротивление условному срезу по металлу шва, определяемое по таблице 56[7];

, – коэффициенты, принимаемые при сварке элементов из стали с пределом текучести до 580 МПа по таблице 34[7]; = 0, 7; =1 – для случаев сварки стали с пределом текучести свыше 580МПа;

– катет шва;

– расчетное сопротивление условному срезу по металлу границы сплавления; = 0, 45 ( – временное сопротивление стали разрыву);

Значение приведены в таблице 51[7], а – в таблице 3 приложения 1[8]; при сварке элементов, выполненных из стали разной прочности, учитываются меньшие значения .

При выборе электродов или сварочной проволоки должны учитываться группы конструкций и климатические районы, приведенные в таблице 55[7]. Для угловых швов в элементах из сталей с пределом текучести до 285МПа применяются электродные материалы, обеспечивающие выполнение условия

,

а в элементах из сталей с пределом текучести свыше 285МПа –

.

Прочность одного из расчетных сечений будет меньше прочности другого, поэтому достаточно выполнить расчет по менее прочному сечению. Установить расчетное сечение можно по таблице 2[8] или путем сравнения значений и :

- при расчетным является сечение по металлу шва;

- при расчетным является сечение по металлу границы сплавления.

3.Расчет балок настила.

В качестве балок настила и вспомогательных балок применяются двутавры ГОСТ 8239-89, двутавры с параллельными гранями полок (тип Б и Ш) по ГОСТ 26020-83 или швеллеры по ГОСТ 8240-93 из стали С235 С345 по ГОСТ 27772-88.

Нормативная погонная нагрузка на балки настила

, кН/м

Расчетная погонная нагрузка:

, кН/м

где =1, 2 и =1, 05- коэффициенты надежности по нагрузке.

Максимальное значение расчетного изгибающего момента и поперечной силы

, ; , .

Номер прокатного профиля определяется по требуемому моменту сопротивления

, ,

где - коэффициент, учитывающий развитие пластических деформаций по сечению, определяемый по табл.66[7]. Для прокатных балок можно принять ;

– расчетное сопротивление стали (табл.51[7]), кН/см².

Подбирается сечение с ближайшим большим значением . По сортаменту устанавливаются геометрические характеристики () сечения балки.

Производится проверка прочности от действия касательных напряжений в опорном сечении балки

, кН/см²,

где - расчетное сопротивление стали срезу.

Если проверка на поперечную силу не удовлетворяет условиям прочности, принимается следующий больший профиль.

Проверка местной устойчивости сжатого пояса и стенки прокатных балок не требуется, поскольку она обеспечивается их толщинами. Проверка общей устойчивости балок настила не требуется, т.к. на них непрерывно опирается настил.

Проверка жесткости балок выполняется по формуле

,

где - предельный относительный прогиб балок [6].

Вспомогательные балки рассчитываются аналогично.

4. Расчет и конструирование главных балок.

Нагрузка на главную балку передается от вспомогательных балок или балок настила. Для главной балки ширина грузовой площади равна шагу главных балок.

Нагрузка на главную балку в балочной клетке усложненного типа принимается в виде системы сосредоточенных сил. Нагрузку на главную балку в балочной клетке нормального типа можно считать равномерно распределенной, в связи с частым расположением балок настила.

Нормативная и расчетная нагрузка на главную балку

, кН/м;

, кН/м,

где - шаг главных балок, м;

1, 02 - коэффициент учитывающий собственный вес главной балки ( % от нагрузки, приходящейся на балку).

Расчетный изгибающий момент в середине пролета и поперечная сила на опоре

, ;

, кН.

Требуемый момент сопротивления главной балки

, см³.

Оптимальная высота главной балки из условия наименьшего расхода материала

, см,

где - коэффициент, зависящий от конструктивного оформления (для сварных балок ).

Для балок высотой 1-2 м значение толщины стенки можно предварительно определить по формуле

, мм,

где , мм.

Наименьшая допустимая высота балки определяется из условия жесткости

, см,

где - предельное отношение прогиба главных балок к пролету см.[6]. Рекомендуемые отношения высоты балки к толщине

стенки приведены в таблице 2.

Таблица 2

м		1, 5
мм	8 – 10	10 - 12	12 – 14	16 - 18
	100 - 125	125 - 150	145 – 165	165 - 185

Окончательно высота балки назначается с учетом следующих требований

; ; .

Высоту составной балки рационально принимать кратно 100 мм, если для стенки не использовалась универсальная сталь. При выборе высоты балки возможны отступления от на %, что приводит к изменению массы балки на %.

Для определения толщины стенки из условия работы на срез для балок оптимального сечения с , можно воспользоваться формулой:

, см,

где , см - высота стенки балки.

Из условия обеспечения местной устойчивости стенки балки без дополнительного укрепления ее продольными ребрами жесткости

, см.

Толщина стенки должна быть согласована с имеющимися толщинами проката листовой стали. В сварных балках пояса рационально принимать из листов универсальной стали.

Требуемая площадь сечения пояса балки, исходя из условия прочности, может быть определена по приближенной формуле:

, см²

Толщина поясного листа принимается с учетом следующих условий: и мм.

Ширина поясных листов принимается из условия обеспечения общей устойчивости балок в пределах .

По конструктивным соображениям

и .

Окончательно принимается .

Коэффициент уточняется и выполняется проверка прочности по нормальным напряжениям.

Характеристики принятого сечения

, см³;

, см⁴,

где .

Наибольшее нормальное напряжение в балке

, кН/см².

Недонапряжение для подобранного сечения балки должно составлять не более 5%. Прогиб составных балок можно не проверять, если принятая высота балки больше минимальной.

С целью экономии стали рационально предусмотреть изменение сечения балки, например за счет изменения ширины пояса. При равномерной нагрузке наиболее выгодное по расходу стали место изменения сечения однопролетной балки находится на расстоянии от опоры (рис.2). Место изменения сечения не должно совпадать с местом установки балок настила.

По моменту в указанном сечении определяется требуемый момент сопротивления измененного сечения балки исходя из прочности сварного стыкового шва, работающего на растяжение

см³

где - расчетное сопротивление металла стыковых сварных соединений растяжению, сжатию, изгибу. Затем компонуется измененное сечение

где

Ширина поясов при этом должна отвечать следующим условиям

; ; .

Проверяется максимальное касательное напряжение в стенке на опоре балки

, кН/см²

где , см³ - статический момент полусечения балки.

, см⁴ - момент инерции уменьшенного сечения.

Проверка совместного действия нормальных и касательных напряжений (приведенных напряжений) производится в месте изменения сечения на уровне поясных швов

, кН/см²

где , кН/см² - расчетное нормальное напряжение;

, см³

, кН/см² - расчетное касательное напряжение в краевом участке стенки балки на уровне поясных швов;

, см³ - статический момент сечения пояса балки.

При воздействии на верхний пояс балки сосредоточенной нагрузки необходима проверка местных напряжений в сечениях, не укрепленных поперечными ребрами жесткости

, кН/см² ,

где - опорная реакция двух балок настила, кН;

, см - расчётная длина распределения нагрузки;

- ширина полки балки настила (вспомогательной балки).

Приведенные напряжения, в этом случае, проверяются с учетом местных напряжений

Общая устойчивость составных балок проверяется согласно требованиям п.п. 5.15 [7]

, кН/см².

Устойчивость балок не требуется проверять, если выполняются условия п.п. 5.16^*[7]:

а) при передаче нагрузки через сплошной жесткий настил, непрерывно опирающийся на сжатый пояс балки и надежно с ним связанный;

б) при выполнении условия

где - расчетная длина балки ( или , см. рис.1);

c – коэффициент, принимаемый по табл.66[7].

Проверка, указанная в п. “б”, выполняется в середине балки, где материал работает в упруго-пластической стадии, с учетом коэффициента , и в месте уменьшенного сечения балки, где материал работает в упругой стадии и коэффициент .

Местная устойчивость сжатого пояса балки проверяется согласно п.7.24[7]. В пределах упругих деформаций

.

С учётом развития пластических деформаций при :

и ;

С учётом развития пластических деформаций при :

, где .

Если указанные проверки не выполняются, рекомендуется уменьшить свес пояса и увеличить его толщину не изменяя существенно A_f.

Устойчивость стенки балки, обеспечивается за счет укрепления ее парными поперечными ребрами жесткости. В балках, несущих статическую нагрузку, поперечные ребра привариваются к стенке и поясам. При этом торцы ребер должны иметь скосы с размером мм или мм для снижения концентрации сварочных напряжений и пропуска поясных швов.

Размеры ребер жесткости

мм;

мм; мм.

Ребра жесткости рекомендуется устанавливать с шагом a =(2¸ 2, 5)× h_w. Меньшие значения a назначаются в приопорных зонах балки. В местах приложения сосредоточенных грузов в зоне развития упругопластических деформаций, поперечные ребра жесткости устанавливаются под каждым грузом.

Длина участка, на котором развиваются упругопластические деформации, может быть подсчитана по формуле

.

Местную устойчивость стенок балок не требуется проверять, если условная гибкость стенки не превышает значений:

3, 5 – при в балках с двусторонними поясными швами;

3, 2 – то же, в балках с односторонними поясными швами;

2, 5 – при в балках с двусторонними поясными швами.

Проверка местной устойчивости производится в каждом из отсеков, на которые ребра жесткости разделяют стенку балки. Напряжения s и t подсчитываются по средним значениям M и Q в пределах коротких отсеков или в пределах наиболее напряженного участка отсека длиной равной . Если в пределах расчетного участка M или Q меняют знак, то их средние значения вычисляются на участке отсека с одним знаком.

; .

Проверка устойчивости стенок балок выполняется по формуле

,

где .

- отношение большей стороны пластинки (отсека) к меньшей;

;

- меньшая из сторон пластинки ( или ).

При определении и возможны следующие случаи:

а) при

; (1)

, (2)

где - коэффициент, принимаемый для сварных балок по табл. 3 в зависимости от значения коэффициента

; ;

- коэффициент, принимаемый по табл.4;

- коэффициент, принимаемый для сварных балок по табл.5.

Таблица 3.

Таблица 4.

Таблица 5.

	Значения для сварных балок при , равном
0, 5	0, 6	0, 8	1, 0	1, 2	1, 4	1, 6	1, 8	2, 0
1	11, 5	12, 4	14, 8	18, 0	22, 1	27, 1	32, 6	38, 9	45, 6
	12, 0	13, 0	16, 1	20, 4	25, 7	32, 1	39, 2	46, 5	55, 7
	12, 3	13, 3	16, 6	21, 6	28, 1	36, 3	45, 2	54, 9	65, 1
	12, 4	13, 5	16, 8	22, 1	29, 1	38, 3	48, 7	59, 4	70, 4
	12, 4	13, 6	16, 9	22, 5	30, 0	39, 7	51, 0	63, 3	76, 5
30	12, 5	13, 7	17, 0	22, 9	31, 0	41, 6	53, 8	68, 2	83, 6

б) при и отношении больше значений, указанных в табл. 6:

- по формуле (2), в которой при принимают ;

,

где - коэффициент, определяемый по табл. 7.

в) при и отношении не более значений, указанных в табл. 6:

- по формуле (1);

- по формуле (2), но с подстановкой вместо при вычислении в формуле (2) и табл. 5.

Таблица 6.

	Предельные значения при , равном
0, 8	0, 9	1, 0	1, 2	1, 4	1, 6	1, 8	2, 0
1		0, 146	0, 183	0, 267	0, 359	0, 445	0, 540	0, 618
		0, 109	0, 169	0, 277	0, 406	0, 543	0, 652	0, 799
		0, 072	0, 129	0, 281	0, 479	0, 711	0, 930	1, 132
		0, 066	0, 127	0, 288	0, 536	0, 874	1, 192	1, 468
		0, 059	0, 122	0, 296	0, 574	1, 002	1, 539	2, 154
30		0, 047	0, 112	0, 300	0, 633	1, 283	2, 249	3, 939

Таблица 7.

	0, 8	0, 9	1, 0	1, 2	1, 4	1, 6	1, 8	2, 0
	По табл. 3, т.е.	37, 0	39, 2	45, 2	52, 8	62, 0	72, 6	84, 7

Расчет на устойчивость стенок балок симметричного сечения с учетом развития пластических деформаций при , , и выполняется согласно п.п. 7.5 [7]

,

Рис. 2. Главная балка.

где ;

,

- расчетные значения усилий в рассматриваемом сечении.

Требуемый катет швов, соединяющих пояса балки со стенкой подсчитывается по формуле

, см

где - при односторонних швах (в сварных балках работающих в пределах упругих деформаций);

- при двусторонних швах;

- расчетная поперечная сила в рассматриваемом сечении (под первой от опоры балкой настила).

Поясные швы рекомендуется делать одинаковой наименьшей допустимой толщины (табл. 38^*[7]) по всей длине балки.

Монтажные стыки балок делают сварными или болтовыми. Стык стенки не должен совпадать с местом примыкания вспомогательных балок и ребер жесткости. В сварном стыке сжатый пояс и стенка соединяется прямым швом встык, а растянутый нижний пояс – косым швом под углом . В стыках балок на высокопрочных болтах пояса балки перекрывают тремя накладками, а стенку – двумя вертикальными накладками.

Расчет каждого элемента балки ведется раздельно, а изгибающий момент в сечении распределяется между поясами и стенкой пропорционально их жесткости.

Расчетное усилие, которое может быть воспринято каждой поверхностью трения под одним высокопрочным болтом

, кН

где , кН/см² - расчетное сопротивление растяжению высокопрочных болтов;

- наименьшее временное сопротивление болта разрыву, табл. 61^*[7], кН/см²;

- коэффициент трения, принимаемый в зависимости от способа обработки поверхностей и от способа регулирования натяжения болтов, табл. 36^* [7];

- коэффициент надежности, табл. 36^*[7];

- коэффициент условий работы соединения, зависящий от количества болтов: при ; при ;

- площадь сечения болта нетто, табл. 62^* [7].

Количество болтов в стыке поясов

, шт.

, кН - усилие в поясе;

, ;

- момент инерции двух поясов балки, см⁴;

- количество поверхностей трения соединяемых элементов (в рассматриваемых случаях ).

Болты размещаются на минимальных расстояниях друг от друга (табл. 39[7]). Проверка ослабленных сечений накладок в середине стыка и поясов по краям стыка производится по условной площади при , где - площадь сечения элементов “нетто”. При ослабление элементов можно не учитывать.

Изгибающий момент, приходящийся на стенку

, .

Расстояние между крайними по высоте рядами болтов

, см,

где - максимальное расстояние от центра болта до края элемента (табл. 39[7]); , мм – диаметр отверстий;

- диаметр болта.

Коэффициент стыка ,

где - число вертикальных рядов болтов на полунакладке (принимается не менее двух).

Из табл. 8 определяется количество горизонтальных рядов болтов .

Таблица 8.

	1, 40	1, 55	1, 71	1, 87	2, 04	2, 20	2, 36	2, 52	2, 69	2, 86

При расположении стыка в середине пролета балки, где Q =0, Принимается четное количество рядов с шагом , затем уточняется .

Максимальное горизонтальное усилие от изгибающего момента, действующее на каждый крайний, наиболее нагруженный болт

, кН,

где , см.

Рис. 3. Монтажный стык балки на высокопрочных болтах.

Размер опорных ребер балки или торцевых диафрагм определяется из расчета на смятие

, см²

где - расчетное сопротивление стали смятию торцевой поверхности, кН/см².

Ширина опорных ребер должна быть не менее 90мм, а торцевых диафрагм – не менее 180мм. Проверка местной устойчивости ребра производится аналогично проверке сжатого пояса.

Условная стойка, в сечение которой входят опорные ребра (или торцевая диафрагма) и примыкающие участки стенки длиной s, проверяется на общую устойчивость

, кН/см²,

где - коэффициент продольного изгиба, определяемый исходя из гибкости по таблице 72[7];