«Основы расчета стальных конструкций» (окончание). Изгибаемые элементы. Элементы подверженные действию осевой силы с изгибом. Опорные части. Типы соединений. Уникальные сооружения.

4.2.7 Элементы конструкций, рассматриваемые в настоящих нормах, подразделяются на три класса в зависимости от напряженно-деформированного состояния (НДС) расчетного сечения:

1-й класс - НДС, при котором напряжения по всей площади сечения не превышают расчетного сопротивления стали (упругое состояние сечения);

2-й класс - НДС, при котором в одной части сечения , а в другой (упругопластическое состояние сечения);

3-й класс - НДС, при котором по всей площади сечения (пластическое состояние сечения, условный пластический шарнир).

8 Расчет элементов стальных конструкций при изгибе

8.1 Общие положения расчета

В зависимости от назначения и условий эксплуатации конструкций расчет изгибаемых элементов (балок) следует выполнять без учета или с учетом пластических деформаций в соответствии с подразделением элементов на три класса согласно 4.2.7.

Балки 1-го класса следует применять для всех видов нагрузок и рассчитывать в пределах упругих деформаций; балки 2-го и 3-го классов следует применять для статических нагрузок и рассчитывать с учетом развития пластических деформаций.

Балки крановых путей под краны групп режимов работы 1К-8К по ГОСТ 25546 при расчете на прочность следует относить к 1-му классу.

Бистальные балки следует относить ко 2-му классу и рассчитывать с учетом ограниченных пластических деформаций в стенке, значения которых следует определять при достижении расчетного сопротивления в поясах, выполненных из более прочной стали.

8.2 Расчет на прочность изгибаемых элементов сплошного сечения

8.2.1 Расчет на прочность балок 1-го класса следует выполнять по формулам:

при действии момента в одной из главных плоскостей

         (41)

при действии в сечении поперечной силы

;                   (42)

при действии моментов в двух главных плоскостях (и наличии бимомента)

,             (43)

где и - расстояния от главных осей до рассматриваемой точки сечения;

Нормальные σ и касательные τ на­пряжения при работе элемента в упру­гой стадии проверяются по формулам:

σ =М/W_n,min^≤ R_yγ_c, τ=QS/It ^≤ R_sγ_c

где М и Q — расчетные изгибающий момент и поперечная сила; W_n,min — минимальный момент сопротивления се­чения с учетом ослабления; S — стати­ческий момент сдвигаемой части сече­ния относительно нейтральной оси; I— момент инерции сечения брутто от­носительно нейтральной оси; t — тол­щина стенки поперечного сечения эле­мента; R_s— расчетное сопротивление металла сдвигу.

При одновременном изгибе элемен­та относительно двух главных осей сечения расчет на прочность по нор­мальному сечению производится по формуле

М_х /W_хn + М_у /W_уn ^≤ R_yγ_c,

где М_х , М_у , W_хn и W_уn — изгибающие моменты и моменты сопротивления сече­ния относительно осей изгиба х — х и у — у; х и у — координаты рассматрива­емой точки сечения относительно проти­воположных осей.

Расчет изгибаемых элементов с уче­том развития пластических деформа­ций:

σ =М/ c₁W_n,min^≤ R_yγ_c, τ=QS/th ^≤ Rγ_c

где с— коэффициент, учитывающий развитие пластических деформаций, определяемый по формулам (42) и (43) СНиП 11-23 — 81; h — высота стенки се­чения элемента.

Внецентренное сжатие и внецентренное растяжение возникают при одновременном действии в расчетном се­чении стержня продольной сжимающей или растягивающей силы N и изгибаю­щего момента М.

При упругой работе материала рас­чет на прочность выполняется по фор­муле

N/A+ M_x/ W_xn + M_y/ W_yn ≤ R_yγ_c

Потеря устойчивости внецентренно сжатых и сжато-изгибаемых стержней в зависимости от величин гибкости λ_x и λ _у может произойти как в плоско­сти действия изгибающего момента (например, М_x) , так и из плоскости действия момента, если λ _у <. λ_x с учетом величин расчетных длин стержня l_x,ef и l_y,ef.

Расчет на устойчивость в плоскости действия момента выполняется по фор­муле

N/ φ_e A ≤ R_y γ_с

где φ_e — коэффициент снижения рас­четных сопротивлений при внецентренном сжатии, определяемый для сплошнoстенчатых стержней в зависимости от ус­ловной гибкости и приведен­ного относительного эксцентриситета т _ef = η т, где η — коэффициент влия­ния формы сечения (табл. 73 СНиП П-23— 81); т = еА/W_с — относитель­ный эксцентриситет; е = М/N — экс-дентриситет; W_с — момент сопротивле­ния сечения для наиболее сжатого волокна.

Расчет на устойчивость из плоско­сти действия момента производится по формуле

N/c φ_y A ≤ R_y γ_с

где с и φ_y — определяются в соответ­ствии с указаниями п.- 5.30 СНиП Н-23— 81.

При значениях m _ef ≤20 расчет на прочность внецентренно сжатых и сжа­то-изгибаемых элементов не требуется, а при m _ef >20 для сплошностенчатых стержней и при т> 20 для сквозных стержней не требуется расчет на устойчивость.