Рис. 7.17. Потеря местной устойчивости стеикой балки

Траектории главных vku мающих

Траектории главных раст.ягивающих напряжений

нопряже) М П И W 1

Места определения в и t

Рис. 7.18. Потеря местной устойчивости стеикой балки от действия нормальных и касательных

напряжений

а - действие касательных напряжений, б - траектории действия главных напряжений, а - места определения напряжений для проверки устойчивости стенки

допускается применение парных ребер жесткости (например, при примыкании второстепенных балок к главной сбоку). В этом случае ширина каждого из парных симметричных ребер жесткости должна быть не менее 6j> = /io/30 + 40 мм. Толщина ребер должна быть не менее р=

= 2бр/№

Ребра жесткости следует приваривать в стенке сплошными односторонними швами минимальной толщины, не доводя их на 40-50 мм до поясных швов с целью уменьшения воздействия зон термического влияния швов.

Укрепление стенки балки поперечными ребрами жесткости, пересекающими возможные волны выпучивания стенки, увеличивает критическое касательное напряжение, определяемое по формуле

тр= 10,3(1 + 0,76/2)

(7.40)

где ц- отношение большей стороны а или h (рис 7 18, в) к меньшей d, /от - толщина стенки, hyc„{ditc}y RIE.

Постановка поперечных ребер жесткости на максимально допустимых нормами расстояниях amax = 2ho, т. е. р = 2, увеличивает критическое напряжение до гкр= 12,26 /?срДусл , а условную гибкость стенки, при которой потеря устойчивости стенки не опасна, до А,усл = 3,5. Учитывая это, нормами разрешается не проверять устойчивость стенок балок с поперечными ребрами жесткости:

для балок с двусторонними поясными швами при отсутствии местной нагрузки на пояс балки при

ст<:3,5; (7.41)

для таких же балок, но с односторонними поясными швами при

(7.42)

для балок с двусторонними поясными швами и местной нагрузкой на пояс при

?;с1<:2,5. (7.43)

При определении гибкости стенки ho/tcv в балках с поясными соединениями на заклепках или болтах за расчетную высоту стенки hg следует принимать расстояние между внутренними рисками поясных уголков.

Потеря устойчивости стенки балок симметричного сечения от действия нормальных напряжений. Ближе к середине балки влияние касательных напряжений на стенку незначительно, здесь стенка подвергается главным образом воздействию нормальных напряжений от изгиба балки, которые могут вызвать потерю ее устойчивости. Выпучиваясь, стенка образует в сжатой зоне балки волны, перпендикулярные оси балки. Поперечные ребра не могут оказать существенного влияния на выпучивание стенки, так как длина волн выпучивания небольшая (длина полуволны -0,7 h), а их направление параллельно поперечным ребрам жесткости, и стенка все равно будет выпучиваться между ними. Поэтому для борьбы с потерей устойчивости стенки от действия нормальных напряжений рекомендуется ставить продольные ребра жесткости, пересекающие волны выпучивания и увеличивающие критические напряжения. Значение критических нормальных напряжений зависит от закона распределения приложенных к кромкам прямоугольной пластинки-стенки нормальных напряжений (см. гл. 3), характеризуемого коэффициентом а; степени защемления стенки в поясах балки, характеризуемой коэффициентом 6; случайных искривлений стенки

С = {<тах - <min)/<maxj

где Отах - нзибольшее сжимающее напряжение у расчетной границы стеики; Сттш - краевое напряжение на противоположной стороне стенки, взятое со своим знаком.

Влияние «полноты» эпюры сжимающих напряжений, выражаемое коэффициентом а, хорошо видно по изменению коэффициента k в формуле (7.34). Значения коэффициента k для стенки балки приведены в табл. 7.3, из которой видно, что чем больше «полнота» и меньше а, тем меньше критического напряжения.

Степень упруiого защемления стенки в поясах б определяется по формуле

б=Р А./-? (7.44)

ho \ 1

где р -для всех балок, кроме подкрановых, при непрерывном опирании жестких плит на пояс балки Р==оо и прочих случаях =0,8, 6п и in - соответственно ширина и толщина сжатого пояса балки.

В результате после подстановки в формулу (7.34) всех параметров, критическое напряжение в стенке изгибаемой балки Окр будет иметь вид

а„р=, (7.45)

Таблица 7.3. Значения коэффициента k в формуле (7.34) для стенки балки

Схема эпюры а стенки балки упруго защемлеиноЛ в поясах

Сжатие

Сжатие + тги}

Изгиб

Скр - сварные балки (табл. 7.4), 33,3 - клепаные балки и с соединениями на высокопрочных болтах

где Снр для сварных балок симметричного сечения принимается по табл. 7.4, а для балок с поясными соединениями на заклепках и высокопрочных болтах с„р = 33,3.

Приравнивая критическое напряжение с минимальным коэффициентом защемления стенки поясами, определенное по формуле (7.45), расчетному сопротивлению, получим условную гибкость стенки Хст = 5,5, при которой потеря устойчивости стенки от действия только нормальных напряжений (в зоне чистого изгиба балки) будет происходить одновременно с расчетной потерей прочности балки.

.Таким образом, только при соотношениях размеров стенки Ло/ст 5,5v"E ? потеря устойчивости от действия одних нормальных напряжений становится возможной. Стенки таких балок наряду с поперечными ребрами жесткости рекомендуется укреплять дополнительными продольными ребрами жесткости, располагая их в сжатой зоне стенки.

Потеря устойчивости стенки балки от совместного действия нормальных и касательных напряжений. В балках нормальные и касательные напряжения обычно действуют одновременно, и потому потеря устойчивости может произойти от их совместного действия. Очевидно, критические напряжения при совместном действии нормальных и касательных напряжений будут меньше, чем от действия одного из них. Рассмотрим несколько случаев проверки устойчивости стенок балок.

1. Устойчивость стенок балок симметричного сечения, укрепленных только поперечными ребрами жесткости при отсутствии местного сминающего стенку напряжения п А,ст<6. Такая проверка производится при >».ст3,2 в балках с односторонними поясными швами и Х,ст3,5 в балках с двусторонними швами.

Фактические напряжения о и х в целях обеспечения необходимой безопасности не должны превышать критических, т.е. астЗрИ тТкр.

Основываясь на этом, получим формулу (см. гл. 3, § 3) проверки устойчивости стенки

1/ (<1/<7кр) + (т/Ткр)2<:у. (7.46)

где Окр и Тчр - критические нормальные и касательные напряжения, получаемые по формулам (7.45) и (7.40); ст и т - действующие нормальные и касательные напряже-

м her Q

ння, определяемые по формулам о=---и т - . Здесь М и Q - средние

W h hcjfcT

значения соответственно момента и поперечной силы в пределах отсека; если длина Таблица 7.4. Значения коэффициента ср для стенок балок