7. Проверка устойчивости стенок и поясных листов изгибаемых и сжатых элементов
Стенки балок
7.1. Стенки балок для обеспечения их устойчивости следует укреплять:
поперечными основными ребрами, поставленными на всю высоту стенки;
поперечными основными и продольными ребрами;
поперечными основными и промежуточными короткими ребрами и продольным ребром (при этом промежуточные короткие ребра следует располагать между сжатым поясом и продольным ребром).
Прямоугольные отсеки стенки (пластинки), заключенные между поясами и соседними поперечными основными ребрами жесткости, следует рассчитывать на устойчивость. При этом расчетными размерами проверяемой пластинки являются:
a - расстояние между осями поперечных основных ребер;
hef - расчетная высота стенки (рис. 10), равная в сварных балках полной высоте стенки, в балках с поясными соединениями на высокопрочных болтах - расстоянию между ближайшими к оси балки краями поясных уголков, в балках, составленных из прокатных профилей, - расстоянию между началами внутренних закруглений, в гнутых профилях (рис. 11) - расстоянию между краями выкружек;
t - толщина стенки.
Рис. 10. Расчетная высота стенки составной балки
а - сварной из листов; б - на высокопрочных болтах; в - сварной с таврами
Рис. 11. Схемы поперечных сечений гнутых профилей
7.2*. Расчет на устойчивость стенок балок следует выполнять с учетом всех компонентов напряженного состояния (??, ?? и ??loc).
Напряжение ??, ?? и ??loc следует вычислять в предположении упругой работы материала по сечению брутто без учета коэффициента ??b.
Сжимающее напряжение ?? у расчетной границы стенки, принимаемое со знаком «плюс», и среднее касательное напряжение ?? следует вычислять по формулам:
;(72)
,(73)
где h - полная высота стенки;
M и Q - средние значения соответственно момента и поперечной силы в пределах отсека; если длина отсека больше его расчетной высоты, то M и Q следует вычислять для более напряженного участка с длиной, равной высоте отсека; если в пределах отсека момент или поперечная сила меняют знак, то их средние значения следует вычислять на участке отсека с одним знаком.
Местное напряжение ??loc в стенке под сосредоточенной нагрузкой следует определять согласно требованиям пп. 5.13 и 13.34* (при ??f1 = 1,1) настоящих норм.
В отсеках, где сосредоточенная нагрузка приложена к растянутому поясу, одновременно должны быть учтены только два компонента напряженного состояния: ?? и ?? или ??loc и ??.
Односторонние поясные швы следует применять в балках, в которых при проверке устойчивости стенок значения левой части формулы (74) не превышают 0,9??c при ??w ?? 3,8 и ??c при ??w ?? 3,8.
7.3. Устойчивость стенок балок не требуется проверять, если при выполнении условий (33) условная гибкость стенки не превышает значений:
3,5 - при отсутствии местного напряжения в балках с двусторонними поясными швами;
3,2 - то же, в балках с односторонними поясными швами;
2,5 - при наличии местного напряжения в балках с двусторонними поясными швами.
При этом следует устанавливать поперечные основные ребра жесткости согласно требованиям пп. 7.10, 7.12 и 7.13 настоящих норм.
7.4*. Расчет на устойчивость стенок балок симметричного сечения, укрепленных только поперечными основными ребрами жесткости, при отсутствии местного напряжения (??loc = 0) и условной гибкости стенки ??w ?? 6 следует выполнять по формуле
,(74)
где ??c - коэффициент, принимаемый по табл. 6* настоящих норм;
;(75)
.(76)
В формуле (75) коэффициент ccr следует принимать:
для сварных балок - по табл. 21 в зависимости от значения коэффициента ??:
Таблица 21
|
?? |
?? 0,8 |
1,0 |
2,0 |
4,0 |
6,0 |
10,0 |
?? 30 |
|
ccr |
30,0 |
31,5 |
33,3 |
34,6 |
34,6 |
35,1 |
35,5 |
,(77)
где bf и tf - соответственно ширина и толщина сжатого пояса балки;
?? – коэффициент, принимаемый по табл. 22;
для балок на высокопрочных болтах ccr = 35,2.
Таблица 22
|
Балки |
Условия работы сжатого пояса |
?? |
|
Подкрановые |
Крановые рельсы не приварены |
2 |
|
|
Крановые рельсы приварены |
?? |
|
Прочие |
При непрерывном опирании плит |
?? |
|
|
В прочих случаях |
0,8 |
Примечание. Для отсеков подкрановых балок, где сосредоточенная нагрузка приложена к растянутому поясу, при вычислении коэффициента ?? следует принимать ?? = 0,8.
В формуле (76) ,
где d - меньшая из сторон пластинки (hef или a);
?? - отношение большей стороны пластинки к меньшей.
7.5. Расчет на устойчивость стенок балок симметричного сечения с учетом развития пластических деформаций при отсутствии местного напряжения (??loc = 0) и при ?? ?? 0,9Rs, Af/Aw ?? 0,25, 2,2 ?? ?? 6 следует выполнять по формуле
M ?? Ry??ch2eft(Af/Aw + ??),(78)
где ?? = 0,24 - 0,15(??/Rs)2 - 8,5 ?? ( - 2,2)2;
здесь ??c следует принимать по табл. 6*, а ?? - определять по формуле (73).
7.6*. Расчет на устойчивость стенок балок симметричного сечения, укрепленных только поперечными основными ребрами жесткости (рис. 12), при наличии местного напряжения (??loc ?? 0) следует выполнять по формуле
,(79)
где ??c - следует принимать по табл. 6* настоящих норм;
??; ??loc; ?? - определять согласно требованиям п. 7.2*;
??cr - определять по формуле (76).
Значения ??cr и ??loc,cr в формуле (79) следует определять:
а) при a/hef ?? 0,8
??cr - по формуле (75);
,(80)
где c1 - коэффициент, принимаемый для сварных балок по табл. 23 в зависимости от отношения a/hef и значения ?? вычисляемого по формуле (77), а для балок на высокопрочных болтах - по табл. 23, а;
.
Рис. 12. Схема балки, укрепленной поперечными основными ребрами жесткости (1)
а - сосредоточенная нагрузка F приложена к сжатому поясу; б - то же, к растянутому поясу
Если нагружен растянутый пояс, то при расчете стенки с учетом только ??loc и ?? при определении коэффициента ?? по формуле (77) за bf и tf следует принимать соответственно ширину и толщину нагруженного растянутого пояса;
б) при a/hef ?? 0,8 и отношении ??loc???? больше значений, указанных в табл. 24,
??cr - по формуле ,(81)
где c2 - коэффициент, определяемый по табл. 25;
??loc,cr - по формуле (80), в которой при a/hef ?? 2 следует принимать a = 2hef;
в) при a/hef ?? 0,8 и отношении ??loc,cr/?? не более значений, указанных в табл. 24:
??cr - по формуле (75);
??loc,cr - по формуле (80), но с подстановкой 0,5а вместо а при вычислении ??a в формуле (80) и в табл. 23.
Во всех случаях ??cr следует вычислять по действительным размерам отсека.
Таблица 23
|
?? |
Значение c1 для сварных балок при a/hef, равном |
||||||||
|
|
?? 0,5 |
0,6 |
0,8 |
1,0 |
1,2 |
1,4 |
1,6 |
1,8 |
?? 2,0 |
|
?? 1 |
11,5 |
12,4 |
14,8 |
18,0 |
22,1 |
27,1 |
32,6 |
38,9 |
45,6 |
|
2 |
12,0 |
13,0 |
16,1 |
20,4 |
25,7 |
32,1 |
39,2 |
46,5 |
55,7 |
|
4 |
12,3 |
13,3 |
16,6 |
21,6 |
28,1 |
36,3 |
45,2 |
54,9 |
65,1 |
|
6 |
12,4 |
13,5 |
16,8 |
22,1 |
29,1 |
38,3 |
48,7 |
59,4 |
70,4 |
|
10 |
12,4 |
13,6 |
16,9 |
22,5 |
30,0 |
39,7 |
51,0 |
63,3 |
76,5 |
|
?? 30 |
12,5 |
13,7 |
17,0 |
22,9 |
31,0 |
41,6 |
53,8 |
68,2 |
83,6 |
Таблица 23, а
|
a/hef |
0,5 |
0,6 |
0,8 |
1,0 |
1,2 |
1,4 |
1,6 |
1,8 |
2,0 |
|
c1 |
13,7 |
15,9 |
20,8 |
28,4 |
38,7 |
51,0 |
64,2 |
79,8 |
94,9 |
Таблица 24
|
Балки |
?? |
Предельные значения ??loc???? при a/hef , равном |
|||||||
|
|
|
0,8 |
0,9 |
1,0 |
1,2 |
1,4 |
1,6 |
1,8 |
?? 2,0 |
|
Сварные |
?? 1 |
0 |
0,146 |
0,183 |
0,267 |
0,359 |
0,445 |
0,540 |
0,618 |
|
|
2 |
0 |
0,109 |
0,169 |
0,277 |
0,406 |
0,543 |
0,652 |
0,799 |
|
|
4 |
0 |
0,072 |
0,129 |
0,281 |
0,479 |
0,711 |
0,930 |
1,132 |
|
|
6 |
0 |
0,066 |
0,127 |
0,288 |
0,536 |
0,874 |
1,192 |
1,468 |
|
|
10 |
0 |
0,059 |
0,122 |
0,296 |
0,574 |
1,002 |
1,539 |
2,154 |
|
|
?? 30 |
0 |
0,047 |
0,112 |
0,300 |
0,633 |
1,283 |
2,249 |
3,939 |
|
На высокопрочных болтах |
- |
0 |
0,121 |
0,184 |
0,378 |
0,643 |
1,131 |
1,614 |
2,347 |
Таблица 25
|
hef |
?? 0,8 |
0,9 |
1,0 |
1,2 |
1,4 |
1,6 |
1,8 |
?? 2,0 |
|
c2 |
По табл. 21, т. е. c2 = ccr |
37,0 |
39,2 |
45,2 |
52,8 |
62,0 |
72,6 |
84,7 |
7.7. В стенке балки симметричного сечения, укрепленной кроме поперечных основных ребер одним продольным ребром жесткости, расположенным на расстоянии h1 от расчетной (сжатой) границы отсека (рис. 13), обе пластинки, на которые это ребро разделяет отсек, следует рассчитывать отдельно:
Рис. 13. Схема балки, укрепленной поперечными основными ребрами и продольным ребром жесткости
а - сосредоточенная нагрузка F приложена к сжатому поясу; б - то же к растянутому; 1 - поперечное основание ребро жесткости; 2 - продольное ребро жесткости; 3 - пластинка у сжатого пояса; 4 - пластинка у растянутого пояса
а) пластинку 3, расположенную между сжатым поясом и продольным ребром по формуле
??????cr1 ?? ??loc????loc,cr1 ?? ????????cr1??2 ?? ??c,(82)
где ??с следует принимать по табл. 6* настоящих норм, а ??, ??loc и ?? - определять согласно требованиям п. 7.2*.
Значения ??cr1 и ??loc,cr1 следует определять по формулам:
при ??loc = 0
,(83)
где ;
при ??loc ?? ?? и ?? = a/h1 ?? 2
;(84)
??loc,cr?? = (1,24 + 0,476????),(85)
где (86)
Если a/h1 ?? 2, то при вычислении ??cr1 и ??loc,cr1 следует принимать a = 2h1; ??cr1 необходимо определять по формуле (76) с подстановкой в нее размеров проверяемой пластинки;
б) пластинку 4, расположенную между продольным ребром и растянутым поясом, - по формуле
,(87)
где ;(88)
??loc,cr2 - следует определять по формуле (80) и табл. 23 при ?? = 0,8, заменяя значение отношения a/hef значением а/(hef - h1);
??cr2 - следует определять по формуле (76) с подстановкой в нее размеров проверяемой пластинки;
??loc?? ?? ????????loc - при приложении нагрузки к сжатому поясу (рис. 13, а);
??loc?? ?? ??loc - при приложении нагрузки к растянутому поясу (рис. 13, б).
Коэффициент ??c следует определять по табл. 6* настоящих норм.
7.8. При укреплении пластинки 3 дополнительными короткими поперечными ребрами их следует доводить до продольного ребра (рис. 14).
Рис. 14. Схема балки, укрепленной поперечными основными ребрами жесткости (1), продольным ребром жесткости (2), разделяющим отсек стенки на пластинку (3) у сжатого пояса и пластинку (4) у растянутого пояса, а также короткими ребрами жесткости (5)
В этом случае расчет пластинки 3 следует выполнять по формулам (82) - (86), в которых величину а следует заменять величиной а1, где а1 - расстояние между осями соседних коротких ребер (рис. 14); расчет пластинки 4 следует выполнять согласно требованиям п. 7.7, б.
7.9. Расчет на устойчивость стенок балок асимметричного сечения (с более развитым сжатым поясом) следует выполнять по формулам пп. 7.4*, 7.6*-7.8 с учетом следующих изменений:
для стенок, укрепленных только поперечными ребрами жесткости, в формулах (75) и (81) и табл. 25 значение hef следует принимать равным удвоенному расстоянию от нейтральной оси до расчетной (сжатой) границы отсека. При a/hef ?? 0,8 и ??loc ?? ?? следует выполнять оба расчета, указанные в пп. 7.6*, б и 7.6*, в, независимо от значения ??loc/??;
