27 Проверка и обеспечение местной устойчивости поясов изгибаемых элементов

Вследсвие высокой прочности металла требуемая площадь поперечного осечения конструкции мала. Для более эффективного (для высоих моментов сопротивле-ния и инерции) необходимо увеличивать габаритные раз­меры сечений, что приводит к уменьшению толщин эле­ментов. К тому же, элементы всегда имеют некоторую случайную кривизну.

У тонкостенных балок исчерпание несущей спо­собности может наступить раньше, чем при потере устойчивости балки в целом, из-за выпучивания стенки или полки. Потеря устойчивости каким-либо элементом поперечного сечения (местная потеря устойчивости) ис­кажает форму последнего и ослабляет балку, часто прев­ращая симметричное сечение в несимметричное и сме­щая центр изгиба сечения. Это может привести к закру­чиванию балки и прежевременной общей потере ее ус­тойчивости. Основной предпосылкой теоретических оце­нок местной устойчивости является положение о воз­можности рассмотрения элементов, составляющих стер­жень, как отдельных пластинок с различными условиями опирания, более или менее близко отражающими истин­ные условия сопряжения элементов. Потеря устойчи­вости при этом предполагается возможной как в упру­гой, так и в упруго-пластической стадиях.

Соотношение размеров сечения полки, при кото­ром заведомо обеспечена местная устойчивость, может быть найдено из условия полного использования проч­ности материала. На практике приходится учитывать возможные начальные несовершенства элементов (пог­нутости, изгиб под поперечной нагрузкой) и другие неб­лагоприятные факторы, поэтому предельное соот­ношение b_ef / t_f, рекомендованное нормами, несколько ниже, чем найденное на основе идеализированной рас­четной схемы.

Условие устойчивости выглядит следующим образом:

b_ef / t_f = 0,5 sqrt(E / R_y)

27 Проверка и обеспечение местной устойчивости стенок балок

Вследсвие высокой прочности металла требуемая площадь поперечного осечения конструкции мала. Для более эффективного (для высоих моментов сопротивле-ния и инерции) необходимо увеличивать габаритные раз­меры сечений, что приводит к уменьшению толщин эле­ментов. К тому же, элементы всегда имеют некоторую случайную кривизну.

У тонкостенных балок исчерпание несущей спо­собности может наступить раньше, чем при потере устойчивости балки в целом, из-за выпучивания стенки или полки. Потеря устойчивости каким-либо элементом поперечного сечения (местная потеря устойчивости) ис­кажает форму последнего и ослабляет балку, часто прев­ращая симметричное сечение в несимметричное и сме­щая центр изгиба сечения. Это может привести к закру­чиванию балки и прежевременной общей потере ее ус­тойчивости. Основной предпосылкой теоретических оце­нок местной устойчивости является положение о воз­можности рассмотрения элементов, составляющих стер­жень, как отдельных пластинок с различными условиями опирания, более или менее близко отражающими истин­ные условия сопряжения элементов. Потеря устойчи­вости при этом предполагается возможной как в упру­гой, так и в упруго-пластической стадиях.

Толщина стенки балки, найденная по условиям прочности, обычно мала по сравнению с толщиной, необходимой по условию местной устойчивости. Увели­чение толщины стенки для обеспечения ее местной ус­тойчивости привело бы к неоправданно высокому рас­ходу металла. Чтобы повысить устойчивость стенки, ме­няют условия ее опирания, устанавливая ребра жест­кости, разбивающие стенку на отдельные отсеки. В пре­делах отсека, ограниченного поясами балки и ребрами жесткости, пластинка загружена нормальными напря­жениями общего изгиба _x, касательными напряжениями _xy и при наличии давления на стенку между ребрами местными напряжениями _loc.

Стенку укрепляют ребрами, если ее условная гиб­кость больше значения 3,2.

λ_w = (h_w / t_w) sqrt(R_y / E)

Расстояние между основными поперечными реб­рами не должно превышать 2 h_w.

Для упрощения теоретической оценки устойчи­вости пластинки касательные напряжения принимают равномерно распределенными по сечению и длине балки в пределах отсека. Значение нормальных напряжений _x принимают средним и условно постоянным на длине отсека.

Расчет ведут по СНиП п. 7.1. – 7.21.

Условие:

sqrt((σ_x / σ_x,cr + σ_loc / σ_loc,cr)² + (τ_xy / τ_xy,cr)²) <= 1