3. Местная устойчивость

Помимо проверки общей устойчивости необходимо про верить отдельные элементы балки на местную устойчивость. В сжатых поясах потеря устойчивости происходит, когда напряжения сжатия превышают критические значения.

(7.0)

Устойчивость вертикального листа в балках из низко углеродистой стали обеспечена, если при отсутствии сосредоточенных сил, перемещающихся по балке,

а при наличии сосредоточенных сил, перемещающихся по балке,

(7.0)

(σ_Твыражено в МПа).

В вертикальных листах балок потеря устойчивости может быть вызвана нормальными сжимающими напряжения ми и комбинацией нормальных и касательных напряжений. Касательные напряжения вызывают в диагональных сечениях нормальные сжимающие растягивающие напряжения.

Для повышения местной устойчивости вертикального листа, т. е. для увеличения , при заданной высоте балки следует уменьшитьа,устанавливая ребра жесткости. Постановка ребер жесткости необходима, если не соблюдены условия ( 7 .0) и ( 7 .0). Обычно вертикальные ребра жесткости конструируют из полос, реже — из профильного материала (Рис. 7 .63, в).

Ширину ребра (мм) принимают bр=40мм+hв/30; толщину . Расстояние между ребрами жесткости определяется значением напряжений и размерами балки, но не менее1,2hв.

Помимо основных ребер жесткости, устанавливаемых по всей высоте вертикального листа балки, в интервалах между ними иногда ставят укороченные ребра жесткости треугольного очертания. Их высота составляет примерно hв/3. Укороченные ребра (треугольники жесткости) иногда ставят при воздействии на пояс балки сосредоточенных грузов большой массы. Как правило, наличие таких ребер нежелательно, так как осесимметричное их расположение относительно оси вызывает при сварке искривление балки в вертикальной плоскости.

В балках большой высоты иногда ставят горизонтальные ребра жесткости. Их располагают на расстоянии с=(1/4…1/5)h_Bот верхнего горизонтального листа (Рис. 7 .63,в).

При отсутствии в балке подвижных нагрузок рекомендуется постановка ребер жесткости с одной стороны. Это дает экономию металла, но способствует образованию достаточного деформирования от несимметрично уложенных швов.

В коробчатых балках устанавливаются диафрагмы жесткости. диафрагмы допускается приваривать односторонними швами, растянутый пояс допускается не приваривать, при обеспечении плотной пригонки к полке.

4. Работа на кручение

В тех случаях, когда балки работают на кручение, применение балок двутаврового профиля становится нецелесообразным.

Напряжение от кручения в незамкнутых профилях (двутавровых, уголковых и т. д.) равно (Рис. 7 .64,а)

( 7.0)

где Vi— коэффициент, приближенно равный 0,33.

α=1 для уголка;α=1,3 для двутаврового профиля;

Рис. 7.64 К расчету балки на кручение: а) двутаврового открытого профиля; б) трубчатого закрытого профиля

a_i —наибольший размер стороны прямоугольника (вертикального или горизонтального листа);

s_i—наименьший размер стороны того же прямоугольника;

s_max—наибольшая толщина профиля.

Так как момент сопротивления оказывается, как правило, малым, то напряжение τзначительно.

При кручении целесообразно применение сварных балок коробчатого поперечного сечения. Напряжение от крутящего момента с достаточной степенью точности может быть найдено по формуле

Рис. 7.65. К расчету поясных швов сварных балок: а)швы без подготовки кромок,б)связующие напряжения от изгиба,в), г)примеры сварных соединений в различных профилях балок,д)образование в швах рабочих напряжений τpпод сосредоточенной силой

где F—площадь сечения прямоугольника (Рис. 7 .64, б), ограниченного штрихпунктирными линиями;

s_min— наименьшая толщина вертикального или горизонтального листа.

Так как Fвелико, то напряжениеτоказывается незначительным.