3.2 Задачи испытания

1. Определить расчетную несущую способность балки по нормальным напряжениям в поясах.

2. Определить расчетную несущую способность балки по касательным напряжениям в опорном сечении стенки.

3. Определить расчетную несущую способность балки по местной устойчивости стенки в опорном отсеке.

4. Произвести испытание балки на силовой раме с помощью гидравлического домкрата.

5. Произвести анализ полученных результатов, сопоставить с теоретическими данными, сделать выводы.

3.3 Техническое обеспечение:

1. Исследуемая модель балки;

2. Силовая установка;

3. Гидравлический домкрат;

4. Траверса;

5. Прогибомер (тип ПМ Максимова);

6. Тензодатчики на бумажной основе;

7. Индикатор часо­вого типа.

8. Рабочие тетради, учебные плакаты.

3.4 Характеристика испытываемой балки, приборы и оборудование для испытаний

Испытываемая балка - сварная двутаврового сечения пролетом 2,4 м. Стенка балки укреплена двусторонними ребрами жесткости, расположенными в третях пролета. Испытание балки производится на силовой установке с помощью домкрата и траверсы, усилия на балку передаются в местах установки ребер жесткости (рис.2.).

Рисунок 2 - Схема испытания балки с гибкой стенкой (эпюры M и Q)

В середине пролета на верхнем и нижнем поясах установлены тензодатчики для измерения относительных деформаций, прогибомер для измерения прогиба, а в приопорном отсеке стенки - индикатор часо­вого типа для измерения величины выпучивания стенки. Расчетные сопротивления стали балки растяжению.

R_y = 230 МПа = 23 кН/см² и срезу R_s = 0,58∙R_y = 13,3 кН/см²

3.5 Теоретический расчет балки

Обозначения параметров сечения балки даны на рис.2. Геометрические характеристики сечения:

I_x - t_w∙h_w³/12 + 0,5∙ b_f ∙ t_f ∙(h-t_f)² ; (6) W_x = 2∙I_x/h ; (7)

S_x = 0,125∙t_w ∙ h_w³ + 0,5∙b_f ∙ t_f ∙(h - t_f) (8)

Расчетная несущая способность балки (усилие на домкрате) может быть определена:

- по нормальным напряжениям в поясах;

- по касательным напряжениям в опорном сечении стенки;

- по местной устойчивости стенки в опорном отсеке.

А. Расчетная несущая способность по нормальным напряжениям

Р = 6∙R_y∙W_x/l . (9)

Б. Расчетная несущая способность по касательным напряжениям

Р = 2∙R_s∙I_x∙t_w/S_x (10)

В. Расчетная несущая способность по условию местной устойчивости стенки при совместном действии нормальных и касательных напряжений определяется из формулы:

(σ/σ_cr)² + (τ/τ_cr)² ≤ 1 , (11)

где σ и τ - напряжения в середине квадратного участка опорного отсека (см. рис.2):

σ = P∙l/(8,7∙W_x); (12)

τ = 0,5∙P/(t_w∙h_w) . (13) Критические напряжения:

σ_cr = c_cr∙R_y/λ_w²; (14)

τ_cr = 10,3∙ (1 + 0,76/μ²) ∙R_s/λ_w² , (15)

где μ = а/hw - соотношение сторон отсека;

λ_w = (h_w/t_w) ∙ - условная гибкость стенки:

с_cr ≈ 31,0 для таких размеров стенки и поясов.

Тогда получим:

( Р ∙ 1/ 8,7∙W_x ∙ σ_cr )² + ( P/ 2∙ t_w ∙ h_w ∙ τ_cr )² ≤ 1 (16)

P = (17)

Расчетное усилие на домкрате принимается минимальным ив трех величин: (27), (28) и (35).

Прогиб балки в середине пролета от расчетной нагрузки:

f = 0,01775∙Р∙1³/(Е∙1_х) (18)