Місцева стійкість стінки

У стінці діють нормальні та дотичні напруження. При високих рівнях напружень стінка може втрачати свою первинну плоску форму і вигинатись із площини балки, тобто втрачати стійкість.

Стінка закріплена поясами з протилежних сторін. Розподіл напружень в ній нерівномірний. Нижня частина стінки розтягнута і тому стійка. Верхня стиснута частина стінки може втрачати стійкість, тобто вигинатись вздовж балки. Щоб цього не трапилось стінку підкріплюють поперечними ребрами жорсткості (рис. 5.7).

Рис. 5.7. До визначення місцевої стійкості стінки: 1- поперечні ребра

жорсткості; 2 - вигин стисненої частини стінки; 3- поздовжні

ребра жорсткості; 4 – місцеві (проміжні) ребра жорсткості

За наявності ребер, стінка може втратити стійкість лише поміж ребрами (місцево). При втраті стінкою стійкості ребра залишаються прямими і ділять стінку на відсіки. При цьому, стінка за своєю статичною роботою розглядається як прямокутна пластинка, частково пружньо защімлена поличками і ребрами.

Стійкість стінки головним чином залежить від її власних розмірів, тобто від її умовної гнучкості:

(5.21)

Стійкість стінки не треба перевіряти, якщо не перевищує значень:

- при відсутності місцевих напружень з двосторонніми поличковими

швами;

- теж, в балках з односторонніми поличковими швами;

- якщо є місцеві напруження в балках з двосторонніми поличковими

швами.

Стінку слід підкріплювати поперечними ребрами жорсткості, якщо

- при відсутності рухомого навантаження, або при

- якщо воно є.

Влаштування повздовжніх ребер необхідне, якщо .

Зазначимо, що улаштування повздовжніх ребер дуже трудомістке через зростання кількості швів. Тому їх застосовують лише у виняткових випадках. Доцільніше дещо збільшити товщину стінки.

Поперечні ребра жорсткості бажано встановлювати в місцях, де діють зосереджені навантаження [1,п.7.10], щоб запобігти впливу місцевих напружень в стінці. З досвіду проектування маємо, що ширина кожного з парних симетрично розташованих поперечних ребер жорсткості повинна становити:

. (5.22)

При цьому, товщина ребер повинна бути:

. (5.23)

Відстань між поперечними ребрами а (рис. 5.7, 5.8) залежить від умовної гнучкості стінки:

, якщо ;

, якщо .

Якщо значення перебільшують відстань між зосередженими навантаженнями, в цих місцях встановлюють місцеві (проміжні) неповні поперечні ребра жорсткості (щоб запобігти впливу місцевих напружень).

У відсіках стінки, де діють згинаючі моменти, близькі до максимальних , та дотичні напруження незначні, місцева стійкість стінки перевіряється шляхом порівняння діючих нормальних напружень  на рівні з’єднання полиці зі стінкою та критичних напружень _cr , тобто умова місцевої стійкості стінки при 0 має вид:

Діючі нормальні напруження в стінці визначають за формулою:

(5.24)

де

- висота стінки;

- висота балки;

М - середнє значення згинаючого моменту в межах відсіку (рис. 5.7.).

Якщо , або - значення моменту приймають посередині відсіку;

якщо - посередині умовного квадрату з сторонами . Цей умовний квадрат приймають для найбільш напруженої ділянки стінки по її довжині (рис. 5.8).

Відповідні критичні нормальні напруження визначають за формулою:

. (5.25)

Тут

- умовна гнучкість стінки, визначається за формулою (5.21);

- коефіцієнт, який враховує вплив величини пружнього защімлення

поясами стінки на її стійкість; приймається за табл. 5.1 в залежності

від коефіцієнта :

(5.26)

де

та - відповідно ширина та товщина стиснутого поясу балки;

- коефіцієнт, який приймається за [1, табл.22].

Рис. 5.8. До визначення місця в межах відсіку, де згинаючий момент

має середнє значення. Навхрест позначені відповідні ділянки

стінки, серединами яких є розрахункові перерізи

Таблиця 5.1

Значення коефіцієнта

		1,0	2,0	4,0	6,0	10,0
	30,0	31,5	33,3	34,6	34,8	35,1	35,5

Біля опор в балці діють перерізуючі сили, близькі до максимальних, та невеликі згинаючі моменти. Впливом незначних нормальних напружень в цьому випадку нехтують і стійкість стінки перевіряють шляхом порівняння діючих середніх дотичних напружень  в стінці та критичних дотичних напружень _cr:

. (5.27)

Значення середніх дотичних напружень  обчислюють за формулою:

, (5.28)

де

- середнє значення перерізуючої сили в межах відсіку;

та - відповідно висота і товщина стінки.

Місце, де визначається середнє значення в межах відсіку приймають за правилами як для середнього значення .

Значення визначається за формулою:

, (5.29)

тут

- розрахунковий опір сталі зрізу;

- відношення більшого розміру відсіку до меншого.

У формулі (5.29):

, (5.30)

де

- розмір меншого боку відсіку ( або ).

Якщо одночасно діють нормальні та дотичні напруження, перевірку місцевої стійкості стінки балок симетричного перерізу, підкріплених тільки поперечними ребрами жорсткості, при відсутності місцевого напруження , належить виконувати за формулою:

, (5.31)

де

- слід приймати за [1, табл.6*].

Якщо мають місце місцеві (локальні) напруження , перевірку місцевої стійкості стінки належить виконувати за формулою:

(5.32)

Місцеві нормальні напруження, що входять до (5.32), обчислюють за формулою:

, (5.33)

де

- ділянка стінки, на якій діють локальні нормальні на

пруження в поперечному до осі балки напрямі ;

- розрахункове значення місцевого зосередженого

навантаження.

Рис. 5.9. До визначення локальних напружень:

- межа розповсюдження місцевих (локальних)

напружень

У формулі (5.32) значення і визначають відповідно до [1, п.7.6* і табл.24, 25].

За вимогою [1, п.7.2*], якщо в межах відсіку або змінюють знак (плюс на мінус або навпаки), їх середні значення слід обчислювати на ділянці відсіку з одним знаком.

В усіх випадках належить обчислювати за дійсними розмірами відсіку.