Проверка общей устойчивости балки

Общая устойчивость балки считается обеспеченной при передаче нагрузки через сплошной жесткий настил, непрерывно опирающийся на сжатый пояс балки и надежно с ним связанный, а также, если соблюдается условие: отношение расчетной длины участка балки l_ef между связями, препятствующими поперечным смещениям сжатого пояса балки, к его ширине b_f не превышает критическое значение, определяемое по формуле

где l_ef = 3 м – расстояние между точками закрепления сжатого пояса от поперечных смещений, равное шагу балок настила a₁.

Проверяем:

Общая устойчивость балки обеспечена.

В случае невыполнения условий необходимо проверить устойчивость балки по формуле

где φ_b – коэффициент устойчивости при изгибе

W_c – момент сопротивления сечения относительно оси x-x, вычисленный для сжатого пояса;

g_с = 0,95 – коэффициент условий работы при расчетах на общую устойчивость при j_b < 1

 

Проверка прочности и прогиба балки Проверка прочности сводится к проверке наибольших нормальных, ка-сательных напряжений, их совместного действия и при упругопластической ра-боте материала балки к устойчивой ра-боте стенки в области пластических деформаций по формуле :     В разрезных балках места наиболь-ших нормальных и касательных напря-жений обычно не совпадают, их проверяют раздельно по форму­лам   Однако по всей длине балки (за ис-ключением особых сечений, в ко­то-рых М или Qравны нулю) изгибающие моменты и поперечная силадей-ствуют совместно. Поэтому в дополнение к раздельным проверкам или внутренних рисок поясных заклепок или болтов по высоте. ' > < Приведенные напряжения определяют по формуле (1) где —расчетные нормальные и каса-тельные напряжения в краевом участке стенки балки на уровне поясных швов (или заклепок).По формуле (1) прове-ряют переход материала в данной точке в пластичное состояние от сов-местного действия нормальных и каса-тель­ных напряжений. При опирании на верхний пояс балки конструкции, пере-дающей не­подвижнуюсосредоточенную нагрузку, необходима дополнительная проверка стенки балки на местные сминающие стенку напряжения (рис. 7.15):     Если эта проверка не выполняется, то стенку балки необходимо ук­репить ре-бром жесткости, верхний конец которого пригоняется к на­груженному поясу бал-ки. Это ребро через свой пригранный то-рец вос­принимает сосредоточенное дав-ление и прикрепленное к стенке балки сварными швами или заклепками плав-но распределяет его на всю высоту стенки балки. При наличии таких ребер стенки балок на действие местных напряжений не проверяют прогиб балок определяют от действия нор­мативной нагрузки методами строительной ме-ханики; прогиб не должен превышать значений, указанных в СНиП. Прогиб составных балок можно не проверять, если фактическая высота балки больше минимальной

12.Поняттие о местной устойчивости элементов стальных балок. Обеспечение местной устойчивости элементов составных балок. Укрепление балок ребрами жесткости.

Стальные балки, особенно составные, выполняются из нескольких относительно тонких пластинок, соединенных в единое целое уже при прокате с помощью сварки или болтов. При загружении отдельные зоны сечения могут оказаться сжатыми и выпучиться из плоскости пластинки. Это явление называется потерей местной устойчивости.

Потерявшие местную устойчивость зоны перестают воспринимать приходящуюся на них долю нагрузки и перераспределяют ее на сохранившие местную устойчивость участки сечения. Кроме того, потеря местной устойчивости носит случайный характер, делает сечение несимметричным, может вызывать косой изгиб вместо плоского и закручивание. Перегрузка и ухудшение условий работы сечения быстро приводят к потере общей устойчивости и разрушению конструкций.

Сжатие в поясе балки создается нормальными напряжениями в стенке – нормальными касательными местными (от сосредоточенной нагрузки) напряжениями Обозначим соответствующие критические напряжения, способные, действуя отдельно, вызвать потерю местной устойчивости . Условия сохранения местной устойчивости будут иметь вид

, , .Потеря местной устойчивости не опасна, если критические напряжения будут выше соответствующих расчетных сопротивлений:

, , ,

 

так как вначале будут достигнуты расчетные сопротивления и исчерпана прочность.

Местные критические напряжения все зависят от гибкости пластинки (размер/толщина) в степени –2. Повышение местных критических напряжений требует увеличения толщины пластинок. Это и есть первый способ обеспечения местной устойчивости элементов балок.

Вторым способом повышения местной устойчивости является введение в конструкцию балок элементов, направленных перпендикулярно к самой большой пластине балки – стенке. Эти элементы, связанные со стенкой и называемые ребрами жесткости, делят стенку на отдельные отсеки, стесняют ее поперечные деформации, улучшают условия закрепления и местную устойчивость. Система ребер жесткости балки приведена на рис. 9.1.

 

 

Рис. 9.1. Ребра жесткости составных стальных балок: 1 – горизонтальные;

2 – дополнительные; 3 – основные поперечные; 4 – опорные

 

Горизонтальные ребра жесткости обеспечивают местную устойчивость сжатой зоны стенки; дополнительные – ставятся под местные нагрузки; основные поперечные, – кроме того, обеспечивают местную устойчивость стенки от действия касательных напряжений. Опорные ребра жесткости передают опорную реакцию на всю высоту балки. В местах постановки дополнительных, основных поперечных и опорных ребер жесткости местные напряжения от сосредоточенных нагрузок не учитываются.

 

13.ЦЕНТРАЛЬНО-СЖАТЫЕ СТАЛЬНЫЕ КОЛОННЫ. Классификация. Устойчивость сжатых элементов.

Колоннами называют элементы конструктивных комплексов, передающие нагрузку от вышележащих конструкций на фундаменты и работающие при этом на сжатие. В их состав входят оголовок, стержень, база. Оголовок воспринимает нагрузку от вышележащих конструкций и распределяет ее по сечению стержня.

Стержень передает нагрузку на базу. База распределяет нагрузку на необходимую площадь фундамента и позволяет прикрепить колонну к нему.

Концы колонн могут быть закреплены жестко, шарнирно или быть свободны. Крепление базы к массивному фундаменту осуществляется с помощью анкерных болтов.

Стержни колонн могут быть прокатными и составными. Прокатные стержни центрально-сжатых стальных колонн могут выполняться из двутавров обыкновенных и с параллельными гранями полок типов Б, Ш, К и труб. Обыкновенные двутавры, а такжетипы Б и Ш имеют небольшой радиус инерции относительно оси у и ограниченнуюплощадь поперечного сечения, что сужает область их применения. В двутаврах типа К этинедостатки в значительной мере устранены, тем не менее их размеры и сеченияограничены стандартом, и сечение это неравноустойчивое в разных направлениях. По

геометрическим характеристикам трубчатое сечение близко к идеалу при равных расчетных длинах в разных направлениях, но примыкание балок к колоннам сбоку усложняет конструкцию. Составные сечения стержней центрально-сжатых колонн могут сплошными и сквозными.

 

В сквозных стержнях колонн связь между отдельными частями сечения – ветвями – осуществляется в отдельных точках, с использованием раскосной или безраскосной решеток. Сквозные сечения позволяют при небольшой площади иметь большие его габариты и значительные радиусы инерции. Жесткость связей в отдельных точках меньше, чем сплошной связи.