Область применения. Классификация
M, Q, Mкр
l= 3-6 м ÷200-300 м; h =0,2-0,3 м ÷25-20 м
· По типу сечения: сплошные l ≤20 м, h ≤1м; Iсечения; составные (рис.5.1)
· По материалу: стальные, бистальные, из алюминиевых сплавов
· По статическим схемам: разрезные, неразрезные, консольные
M: 100% в неразрезных, 75-100% в неразрезных
f: 100% в неразрезных, 50-70% - в неразрезных, в 9-16р.> в консольных
Рис.5.1. Типы сечений балок: а – прокатный двутавр; б – сварной двутавр; в – клепаный или болтовой двутавр; г – двухстенчатые составные; д – несимметричный сварной двутавр
Теория расчета изгибаемых элементов
А. РАСЧЕТ НА ПРОЧНОСТЬ
· Расчет изгибаемых элементов в пределах упругости
Проверка прочности сечений
, 
- при изгибе в одной плоскости (5.1)
- при изгибе в 2-х главных плоскостях (5.2)
При совместном действии нормальных и касательных напряжений - по приведенным напряжениям
Рис.5.3. Эпюры приведенных напряжений в сечениях балки
(5.3)
· Расчет изгибаемых элементов с учетом развития пластических деформаций
Рис.5.4. Развитие пластических деформаций и эпюры напряжений
; 
. (5.4)
- резерв несущей способности (5.5)
Таблица 5.1
Зависимость коэффициента С от формы поперечного сечения
| Форма сечения | Идеальный I | Прокатный I | 
| 
| 
| 
|
| С=W/Wпл | 1,0 | 1,15-1,17 | 1,27 | 1,5 | 1,7 | 2,0 |
Проверка прочности балки при совместном действии нормальных и касательных напряжений
, (5.6)
При этом: 
, (5.7)
Где: 
- нормальное напряжение общего изгиба; 
- напряжение в стенке от местного вертикального давления.
· Расчет изгибаемых элементов при ограниченном развитии пластических деформаций
, 
, α =3…4.
Расчет по критерию ограниченных пластических деформаций (при α =3) на прочность разрезных балок сплошного сечения из стали с σy ≤580 МПа на статическую нагрузку (на малой длине изгибающего момента):
а) при изгибе в одной из главных плоскостей при τ≤ 0,9 Rs кроме опорных сечений
(5.8)
б) при изгибе в двух главных плоскостях при 
(5.9)
C 1, Cx, Cy – коэффициенты, учитывающие развитие пластических деформаций по сечению; зависят от формы сечения, Af / Aw.
Для I C 1=1,19-1,04 – (табл. 66, СНиП II-23-81*).
в) расчет балок в опорном сечении (M=Mx=My= 0)
(5.10)
t, h – толщина и высота стенки
г) для чистого изгиба (рис.5.5)
(5.11)
C, Cx, Cy - (табл. 66, СНиП II-23-81*).
Рис.5.5. Развитие пластических деформаций в зоне чистого изгиба
Б. РАСЧЕТ ПО ДЕФОРМАЦИЯМ (проверка жесткости)
(5.12)
Определяется от нормативной нагрузки при упруго работе балки
Компоновка балочных конструкций
Система несущих балок
Рис.5.6. Типы балочных клеток: а – упрощенный; б – нормальный; в - усложненный
Основные размеры балочных клеток: шаг колонн; htot – строительная высота перекрытия; h помещения.
Шаг балок настила: а =0,6-1,6 м – при стальном настиле
а =2-2,5 м – при железобетонном настиле
Шаг вспомогательных балок 2-5 м – кратно l; min.
· Сопряжения балок в балочных конструкциях по уровню и условиям опирания
1. Этажное сопряжение (рис.5.7)
2. Сопряжение в одном уровне (рис.5.8)
3. Пониженное сопряжение (рис.5.9)
Настилы балочных клеток
Рис.5.10. Плоский металлический настил: а – опирание настила на балки; б – расчетная схема
Таблица 5.2.
Рекомендуемая толщина стального настила
| Толщина настила, мм | Нагрузка qn, кН/м2 |
| 6-8 | ≤10 |
| 8-10 | 11≤ q ≤20 |
| 10-12 | 21≤ q ≤30 |
| 12-14 | q >30 |
Расчет по деформациям (на жесткость)
II группа ПС
; 
; (5.13)
- модуль упругости при изгибе единичной полоски по цилиндрической поверхности; ν =0,3 – коэффициент Пуассона для стали
а 1=0,6-1,6 м - кратно длине главной или вспомогательной балки.
Расчет на прочность
II группа ПС
; 
; 
для временной нагрузки на перекрытие; 
- табл. 51*, СНиП II-23-81*; 
(табл. 6, СНиП II-23-81*).
Растягивающее усилие в настиле (для расчета сварных швов): 
; 
; 
; b =1 см.
Расчет прокатных балок
Нормативная погонная нагрузка на балку настила: 
- временная нагрузка на перекрытие, gн,n – вес настила
Расчетная нагрузка: 
Проверка прочности:
. γс =1 (табл. 6, СНиП II-23-81*)
. С 1= С 1(Af / Aw) (табл. 66, СНиП II-23-81*)
При изгибе в одной плоскости 
, С 1 ≈ 1,1
При ослаблении опорных сечений: 
Rs =0,58 Ry
Проверка жесткости
(табл. 40, СНиП II-23-81*) 