Эпюра — это вид графика, показывающий распределение нагрузки по стержню. Эпюра необходима, чтобы вычислить максимальные напряжения в стержне и на основе этих данных подобрать сечение для конструкции. Как построить эпюру подробно расписано в курсе сопротивления материалов, мы же остановимся на самых необходимых эпюрах для проектирования балок.

Из эпюры балки нам необходимо будет вычислить максимальный изгибающий момент, поперечную силу, опорные реакции стержня. Эти данные нам понадобятся для подбора сечения и проверочного расчета элемента конструкции.

Рассмотрим самые распространенные эпюры балки:

1) Балка имеет шарнирное закрепление по двум сторонам и равномерно-распределенную нагрузку.

 

Здесь и далее Q — Это поперечная сила, M — изгибающий момент.

Как видим максимальная поперечная нагрузка на балку находится в опорах балки, а максимальный момент в центре балки.

К полезной нагрузке можно прибавить и вес балки т.к. он, как правило, также равномерно распределен по длине балки.

2) Балка имеет шарнирное закрепление по двум сторонам и сосредоточенную нагрузку.

 

Этот вариант загрузки можно применить к подкрановой балке, хотя чаще всего подкрановая балка имеет несколько пролетов.

Максимальная поперечная сила возникает по всей длине участка от точки приложения силы до ближайшей опоры, причем чем ближе к опоре, тем больше поперечная сила. В расчетах этот показатель необходим чтобы рассчитать стенку балки на устойчивость и подобрать ребра жесткости в случае необходимости.

Максимальный момент возникает в точке приложения силы. Чем ближе точка приложения силы к центру балки, тем выше момент, поэтому если точка приложения нагрузки движется по балке, то подбор сечения необходимо сделать для приложения нагрузки по центру балки.

Эта эпюра не учитывает вес балки, но ее вес также необходимо считать. Для этого можно отдельно построить эпюру моментов для веса балки и сложить показатели в одинаковых точках.

3) Балка защемлена в опорах и равномерно-нагружена по всей длине

 

При защемлении в узлах максимальный момент в балке в 2-а раза ниже, чем в балке с равномерно-распределённой, однако необходимо сделать жесткий узел с колонной, что создает некоторые сложности. Кроме того момент от балки будет передаваться на колонны, как и момент с колонн будет передаваться на балку.

В расчетных программах необходимо быть внимательным и контролировать закрепление балок т.к. если расчет балки и подбор сечения будет произведен для жестко закрепленной балки, а в реальности узлы будут шарнирными, то балка будет посчитана не правильно и запас прочности может быть не достаточен.

 4) Двухпролетная балка с шарнирными опорами и равномерно-распределенной нагрузкой

В данной схеме мы видим, что максимальный момент находиться на средней опоре, причем больше растянута верхняя часть балки.

Максимальная поперечная сила также находится в точке «В».

При расчете многопролетных балок необходимо учитывать то, что все пролеты могут быть не загружены равномерно, в этом случае эпюра 2-х пролетной балки выглядит следующим образом:

Как видим момент в пролете увеличился, все остальные параметры уменьшились, поэтому момент в пролете для расчета надо брать по этому варианту загружения.

_____________________________________________________________________

Как подобрать сечение стальной балки читайте в статье Расчет балки

Как правильно закрепить балку на колонне читайте в статье Опорные узлы балки