книги / Сварные конструкции.-1

Наибольшие отношения -Т -, при которых не Требуется проверка устойчивости

сварных балок и стали марок Ст. 3 и Ст. 4

Л/6„

Момент инерции при свободном кручении JKдля замкнутых двустенчатых (коробчатых) сечений сварных балок (фиг. VIII.9,б) определяется по формуле

^“ 5 -----берется по всей длине замкнутой осевой линии.

Сопоставляя формулы (VIII. 2 2 ) и (VIII. 23), нетрудно убе­ диться в том, что способность балок с равновеликими по площади одностенчатыми и замкнутыми коробчатыми сечениями сопротив­ ляться кручению весьма различна (у коробчатых балок во много раз больше, чем у одностенчатых); поэтому обычно балки с короб­ чатыми сечениями нормальных пропорций на общую устой­ чивость могут не проверяться.

П р и м е р L Проверить общую устойчивость сварной двутавровой балки из

в середине пролета верхний (сжатый) пояс балки закреплен от поворота сечения. На верхний пояс действует равномерно распределенная нагрузка о = 7,5 т с/м = = 75* 102 д а н /м .

Фиг. VIII. 10. К проверке общей устойчивости свар­ ной двутавровой балки.

Из табл. 1 приложения II, интерполируя, находим гр =2,41 (6-й столбец), тогда

Перенапряжение составляет менее 1%, поэтому балку можно считать устой­ чивой при изгибе.

Местная устойчивость. Местное выпучивание отдельных эле­ ментов конструкций под действием нормальных (сжимающих) или касательных напряжений называется потерей местной устой­ чивости.

.Проверка местной устойчивости в балках производится для вертикальных стенок и для сжатых поясов.

Если вырезать из стенки балки пластинку, то по периметру последней будут действовать нормальные и касательные напряже­ ния, представляющие собой действие отброшенной части стенки на рассматриваемую. Потеря устойчивости стенки балки возможна под действием (фиг. VIII. 11):

а) касательных напряжений т от изгиба балки;)б

Фиг. VIII. 11. Поверхности выпучивания при потере устойчивости плас­ тинки: а — при действии касательных напряжений; б — при изгибе; в — при действии сминающих кромку стенки напряжений; г —при равно­ мерном сжатии.

б) нормальных (сжимающих) напряжений в от изгиба балки; в) нормальных (сжимающих) напряжений ом от сосредото­ ченной подвижной нагрузки, приложенной к верхней кромке

стенки (нагрузка от давления ходовых колес); г) совокупности перечисленных выше факторов.

При этом стенка балки выпучивается по поверхностям, завися­ щим от характера силовых воздействий. Для повышения сопро­ тивления стенки выпучиванию необходимо увеличить ее жесткость; для этого надо либо увеличить толщину листа, либо укрепить его ребрами жесткости, которые пересекали бы возможные волны выпучивания. Последнее требует меньшей затраты материала; поэтому обычно балки делают с возможно тонкими стенками, укрепляя их ребрами жесткости.

До проверки устойчивости стенки необходимо сначала раз­ местить ребра жесткости, а.затем вычислить критические напря­ жения и проверить запас устойчивости для полученных таким

образом отсеков, ограниченных поясами балки и ребрами жестко­ сти. Укрепление стенок для обеспечения их устойчивости может производиться (фиг. VIII. 12):

а) поперечными основными ребрами, поставленными на всю высоту стенки;

б) поперечными основными и продольными ребрами; в) поперечными основными и короткими промежуточными,

а также продольным ребром; промежуточные короткие ребра располагаются между сжатым поясом и продольным ребром.

а ) б )

Фиг. VIII. 12. Укрепление стенки двутавровой балки реб­ рами жесткости: а — поперечными основными; б — попереч­ ными основными и продольными; в — поперечными основ­ ными, промежуточными и продольными.

Расчетными размерами проверяемой пластинки являются:

где R — расчетное сопротивление прокатной стали изгибу.

При этом стенки балок следует укреплять поперечными реб­ рами жесткости, если

Расстояние между поперечными основными ребрами не должно

Оcm

Устойчивость стенок балок симметричного сечения, укреплен­ ных только поперечными основными ребрами жесткости, при отсутствии местных напряжений проверяется по формуле

жения в стенке.

Напряжения а и т вычисляются в предположении упругой работы материала по сечению брутто без учета коэффициента фб. Краевое сжимающее напряжение принимается со знаком + и определяется по формуле

где у — расстояние от нейтральной оси балки до расчетной гра­ ницы отсека.

Если длина отсека не превосходит его расчетной высоты, то а определяется по среднему значению изгибающего момента в пределах отсека; если длина отсека превосходит его расчетную высоту, то о вычисляется по среднему значению момента для наи­ более напряженного участка с длиной, равной расчетной высоте отсека.

Критические напряжения <г0 и т0 определяются как для прямо­ угольной пластинки, упруго защемленной в поясах по двум сторонам, по формулам

где d — меньшая из сторон пластинки;

р — отношение большей стороны пластинки к меньшей.

Коэффициент k0 для сварных балок принимается по табл. VIII. 2 в зависимости от величины

укрепляется продольными ребрами жесткости, которые ставятся

ребер или короткого и основного ребра.

В стенке, укрепленной только поперечными ребрами, ширина выступающей части парного симметричного ребра должна быть

Ьр > + 40) мм, (VIII. 31)

где hcm — берется 6 М м, й толщина ребра Должна быть не MeHeè 1/15Ьр, а ширина выступающей части короткого ребра — не ме­ нее 2/3 ширины основного ребра.

В одностенчатых балках все ребра проектируют симметрич­ ными относительно оси балки, располагая их друг против друга. Приварку ребер (кроме опорных) к стенке рекомендуется осуще­

При наличии одного парного продольного ребра необходимый момент инерции поперечного ребра относи­ тельно оси укрепляемой стенки определяет­ ся по формуле

стенке.

Участок стенки составной балки над опорой должен укреп­ ляться ребром жесткости и рассчитываться на продольный изгиб из плоскости стенки как стойка, нагруженная опорной реакцией. В расчетное сечение этой стойки включаются ребра жесткости и полоса стенки шириной до 15 Ьстот оси ребра. Расчетная длина стойки-принимается равной высоте стенки, (фиг. VIII. 13). Нижние торцы опорных ребер должны быть плотно пригнаны или при­ варены к нижнему поясу балки. В последнем случае сварные швы должны быть рассчитаны на восприятие опорной реакции.

Для балок из алюминиевых сплавов, благодаря меньшему значению модуля упругости и большему значению коэффициента Пуассона, критические напряжения по приведенным выше фор­ мулам, определяющим местную устойчивость вертикальной стенки, будут примерно в 3 раза ниже.

При слишком большой ширине и малой толщине сжатого пояса балки края его могут потерять устойчивость в результате действия нормальных напряжений. Поэтому для обеспечения устойчивости

Иеокаймленного сжатие» пояса сварной двутавровой балки ширина его Ьп должна быть

т. е. быть не более 30ô„ для балок из Ст. 3 и не более 24ô„ для балок из низколегированной стали.

Устойчивость сжатого пояса коробчатых (двустенчатых) балок обеспечивается, если ширина его между внутренними гранями вертикальных стенок

6 „ < 6 0 ô „ |/ ^ , (VIII. 35)

т. е. не более 600„ для балок из Ст. 3 и не более 500„ для балок из низколегированной стали.

§ 5. Линии влияния для балок

При расчете балок, подвергающихся действию подвижной нагрузки, иногда приходится определять то положение подвижных грузов, при котором та или другая опорная реакция приобретает свое наибольшее значение. Часто приходится выяснять положение подвижных грузов, при котором в рассматриваемом сечении пере­ резывающая сила или изгибающий момент получают свое наиболь­ шее значение. Эти вопросы проще всего решаются путем построе­ ния соответствующих линий влияния. Линиями влияния поль­ зуются также при определении усилий в стержнях ферм от дей­

сопротивления материалов. Величина и знак перерезывающей силы изменяются в зависимости от положения подвижного груза относительно данного сечения.

Построение линии влияния для изгибающего момента в сече­ нии балки тп показано на фиг. VIII. 14, ж.

Пользуясь принципом сложения действия сил, можно легко вычислить при помощи линий влияния реакции опор, перерезываю­ щую силу или изгибающий момент для системы грузов. Так, например, изгибающий мо­ мент в сечении тп балки будет для системы грузов Рг, Р 2 и Р9, расположенных со­ гласно фиг. VIII. 15, а, равен

номерной нагрузки q, помноженной на площадь £2 , ограниченную линией влияния и пределами загружения (фиг. VIII. 15, б), т. е.

М„ = qQ. (VIII. 42)

§ 6 . Подкрановые балки

Конструкции подкрановых балок. Подкрановые балки пред­ ставляют собой сплошные или решетчатые конструкции, опорами которых обычно служат колонны. На верхних поясах подкрано­ вых балок укреплены рельсы, по которым перемещаются мосто­ вые краны.

Типы сечений сплошных подкрановых балок показаны на фиг. VIII. 16. При малой грузоподъемности кран-балок или мо­ стовых кранов и шаге цеховых колонн до 6 м подкрановые балки обычно проектируются из прокатного двутавра, усиленного листом (фиг. VIII. 16, а). При кранах средней грузоподъемности и шаге колонн 6 — 8 м подкрановые балки делают составного сечения с развитым верхним поясом (фиг. VIII. 16, 6) или же про­