Швеллер

В швеллере касательные напряжения образуют неуравновешенный поток, который может вызвать скручивание балки (рис. 7.11, а). Чтобы компенсировать скручивающее действие касательных напряжений внешнюю силу рекомендуется прикладывать не в центре тяжести швеллера, а сместить так, чтобы момент силы относительно продольной оси уравновешивал поток касательных напряжений

(рис. 7.11, б).

Точка, в которую надо сместить силу, чтобы она уравновешивала скручивающее действие потока касательных напряжений называется центром изгиба.

в)

Рис. 7.11. Поток касательных напряжений в швеллере при изгибе

Теоретически положение центра изгиба определяется в теории расчета тонкостенных стержней открытого профиля. На практике не рекомендуется использовать один швеллер. Желательно, чтобы сечение балки было симметричным и, если нужно использовать швеллер, сделайте симметричное сечение из двух швеллеров

(рис. 7.11, в).

7.2.2. Проверка прочности по касательным напряжениям

Для длинных балок максимальные касательные напряжения, как правило значительно меньше максимальных нормальных напряжений. Так для балки круглого поперечного сечения, размеры которого подобраны из условия прочности по нормальным напряжениям при σmax =100 Мпа величина τmax ≈ 2 МПа, то есть

пренебрежимо мала.

Необходимо также учесть, что нормальные напряжения максимальны на поверхности балки и равны нулю на уровне нейтральной оси, а касательные напряжения равны нулю на поверхности и максимальны на уровне нейтральной оси. Нет точки, в которой одновременно действовали бы максимальные нормальные и максимальные касательные напряжения.

Как правило, проверка прочности балки по касательным напряжениям не производится. Однако в некоторых случаях все-таки приходится делать такую проверку.

Проверка прочности балки по касательным напряжениям производится в следующих случаях:

Для коротких балок,

Если силы приложены вблизи опор балки

Объяснение для обоих случаев одно. Рассмотрим две балки (рис. 7.12). Одна нагружена силой F посередине (рис. 7.12, а), другая двумя силами F2 , приложенными на сравнительно малом расстоянии a от опор (рис. 7.12, б). Для первой балки Mmax значительно больше, чем для второй. Максимальная поперечная сила Qmax для обеих балок одинакова. Размеры поперечного сечения подбираются по условию прочности