деформаций балки. Развитие пластическрх деформаций в предварительно напряженных балках ограничивается теми же условиями, что и в обычных балках. Предварительное напряжение балок из алюминиевых сплавов стальными затяжками дает значительно больипчг эффект, чем в стальных балках, благодаря большему модулю упругости и меньшей стоимости стальной затяжки по сравнению с материалом алюминиевой балки. Однако в этом случае надо учитывать менее благоприятную местную устойчивость балки из алюминиевого сплава и температурные напряжения, возникающие вследствие различных коэффициентов линейного расширения алюминия и стали.

4. Балки с гибкой стенкой*

Известно, что если в балке двутаврового сечения, работающей на изгиб, уменьшать толщину стенки (увеличивать ее гибкость), то суммарная площадь сечения поясов и стенки, найденная из условия прочности, также будет уменьшаться. Препятствием значительному увеличению гибкости стенки служат потеря местной устойчивости стенкой п нежелание усложнять конструкцию балки устройством продольных ребер жесткости. Однако наблюдения за работой тонкой стенки в балке, имеющей вертикальные ребра жесткости, показывают, что стенка, потеряв устойчивость, образует складки между ребрами, направленные вдоль главных растягивающих напряжений («закритнческая» работа стенки), и балка продолжает нести действующую на нее нагрузку (см. рис. 7.17). При этом балка как бы превращается в раскосную ферму, в которой роль растянутых раскосов выполняют растянутые участки стенки, а роль сжатых стоек - ребра жесткости (см. рис. 7.36).

Таким образом, используя закритическую работу стенки, можно делать балки более тонкостенными, в результате получить экономию металла.

Работа и расчет таких балок, имеющих 6<>.ст<13, существенно отличаются от традиционных балок с устойчивой стенкой. В тонкостенной балке ребра жесткости рекомендуется ставить на расстояниях (1 - 1,5)/гст и каждый отсек проверять на воздействие М и Q. При действии на отсек сдвига и изгиба внешний изгибающий момент, вызывающий силу Лп (см. рис. 7.37), воспринимается поясами и работающей совместно с ними припоясной частью стенки. Поперечная сила воспринимается, как и при чистом сдвиге стенкой и поясами, вызывая в стенке растяжение, а в поясах местный изгиб УИп- Поэтому проверка несущей способности пояса ведется по внецентренному сжатию от действия сил Лп и Мп, а стенки - по приведенным напряжениям от действия растягивающих, сжимающих и касательных напряжений.

Полное исчерпание несущей способности огсека может произойти в результате развития пластической деформации в диагональной полосе стенки с образованием пластических шарниров в пролетно.м и надопор-ном сечениях пояса, потери устойчивости сжато-изогнутым поясом в плоскости или перпендикулярно плоскости стенки балки, местной устойчивости свеса сжато-изогнутого пояса.

Промежуточные ребра жесткости работают и проверяются на действие внешней местной нагрузки и сжимающих пли растягивающих сил, вызванных диагональными растягивающими и сжимающими напряжениями в примыкающих к ребру участках стенки.

Опорные ребра работают и проверяются как внецентренно сжатые элементы, в которых изгибающий момент вызван диагональными растягивающими напряжениями в прилегающей к ребру стенке.

Вследствие большой специфики работы балки с гибкой стенкой ре-

* Погадаев И. К. К проверке предельны. состояний гонкостеннык стальных реберных балок прн сдвиге и сдвиге с изгибом -Строит механика и расчет сооружений, 1982, № 2.

1 I

Рис. 7.36. Тонкостенная балка

Рис. 7.37. Работа "отсека тонкостенной балки на Q и л1

Рис. 7.38. Балка с перфорированной стенкой а - роспуск исходного двутавра; б - сварка сквозного двутавра; s - к расчету сквозного двутавра

комендуется применять при статической работе, из стали с пределом текучести не более 430 МПа и не рекомендуется применять при приложении сосредоточенных нагрузок к поясам в местах, где нет ребер жесткости, и если значение временной нагрузки на балку более чем в 2 раза превышает значение постоянной нагрузки.

5. Балки с перфорированной стенкой*

Одним из прогрессивных направлений повышения эффективности двутавровых профилей проката является создание балок с перфорированной стенкой (рис. 7.38). Такие балки образуются путем разрезки стенки двутавра по зигзагообразной линии с последующей раздвижкой и сваркой встык частей двутавров по выступам стенки (рис. 7.38, а). Несущая способность сквозных двутавров в 1,3-1,5 раза выше несущей способности исходного, что определяется их большей высотой, чем высота исходного двутавра. Эти качества в сочетании с их компактностью, хорошей транспортабельностью и приспособленностью к автоматизированному изготовлению делают их в ряде случаев конкурентоспособными с решетчатыми конструкциями и обеспечили им достаточно широкое применение в качестве балок перекрытий и стропильных балок. Компоновка сквозных двутавров имеет свои особенности. С целью полного использования исходного двутавра при его роспуске (см. рис. 7.38, а) желательно соблюдать следующие зависимости:

hi = (0,6 -0,75) А; а > 90 мм, k> 250 мм; « = 40 - 70°.

В случае действия на балку сосредоточенных, регулярно расположенных грузов необходимо, чтобы положение сплошных участков стенки сквозного двутавра совпадало с положением этих грузов. Исследования показывают, что для однопролетных балок более экономично применять сквозные двутавры из двух марок сталей: верхнюю часть из двутавра обычной малоуглеродистой стали с более толстой стенкой, а нижнюю часть из двутавра более прочной стали с более тонкой стенкой. Действительная работа сквозного двутавра на поперечный изгиб достаточно сложна, так каксистема многократно статически неопределима, а жесткость элементов по длине переменна. В качестве первого приближения ее рассматривают как безраскосную систему Виренделя, принимая, что в середине сплошных участков стенки и в середине участков поясов в местах вырезов стенки расположены шарниры - точки нулевых моментов, в которых действуют только поперечные и продольные силы (см. рис. 7.38, в). Более точный расчет и необходимые проверки сечений балки приведены в СНиП 11-23-81.

Глава 8. КОЛОННЫ И СТЕРЖНИ, РАБОТАЮЩИЕ НА ЦЕНТРАЛЬНОЕ СЖАТИЕ

§ 1. общая характеристика

В металлических конструкциях широко применяются работающие на центральное сжатие колонны или стержни, входящие в состав конструктивных комплексов.

Центрально-сжатые колонны (рис. 8.1, а) применяются для поддержания междуэтажных перекрытий и покрытий зданий, в рабочих площадках, путепроводах, эстакадах и т. п. Центрально-сжатые стержни работают в составе конструктивных элементов и комплексов тяжелых решетчатых ферм и рам (рис. 8.1,6), сжатых элементов вантовых систем и т. п.

" Каплун Я. А. Стальные конструкции из широкополочных двутавров и тавров.- М.: Стройиздат, 1981,