Страница 8: СНиП РК 1.01-01-2001. Пособие по проектированию стальных конструкций (32561)

Методика расчета балок с учетом ограниченных пластических деформаций открывает новые воз можности для их дальнейшей оптимизации. Для этого в п. 5.18 СНиП РК 5.04-23-2002 указано, что допуска ется принимать меньшие значения коэффициентов сi соответствующие меньшим значениям пласти ческих деформаций. Это позволяет рассчитывать балки при различных значениях огра ниченных де формаций, что практически важно для получения оптимальных сечений с учетом наз начения элемен та, условий эксплуатации, конструктивного ре шения, формы сечения и соотношений его размеров и т. д. При этом проверку прочности сечения, мест ной устойчивости пластинок этого сечения, общей устойчивости балки и ее жесткости следует выпол нять в зависимости от значения принимаемой дефор мации, правильный выбор которой обеспечит ми нимум площади сечения. Таким образом, основной задачей расчета с учетом ограниченных деформаций является проектирование балок минимальной массы ????????.

В стальных балках двутаврового сечения с плоской стенкой повышение несущей способности при развитии пластических деформаций достигается за счет увеличения нормальных напряжений в стенке. Учитывая, что поперечно-гофрированные стенки двутавровых балок, практически, не вос принимают изгибающий момент, то при статической нагрузке увеличение их несущей способности не произойдет. Поэтому двутавры с поперечно-гофрированной стенкой в этом случае следует рас читывать в упругой стадии.

При кратковременной знакопеременной нагрузке с очень редкой повторяемостью (например, сейсмической) двутавры с поперечно-гофрированной стенкой допускается рассчитывать на поперечный изгиб с учетом развития ограниченных пластических деформаций в поясах, принимая в качестве расчетных увеличенный предел текучести стали ??т = 1,2-1,4 Ry.

При этом необходимо производить расчет малоцикловой прочности поясов и соблюдать принципы конструирования таких балок, регламентированные нормативными документами. Поперечно-гофрированные стенки балок двутаврового сечения рассчитываются на прочность и устойчивость только в упругой стадии.

Возможное развитие пластических деформаций в продольных краях гофрированной стенки балки учитывается коэффициентом условий работы ??wc = 0,9.

5.2.8 (7.5) Методика расчета стенок балок на устойчивость с учетом пластических деформаций ос нована на результатах решения задачи об устойчи вости пластинки при совместном действии нормаль ных и касательных напряжений. Проверка устойчи вости стенки заключается в сравнении изгибающего момента М для расчетного отсека, вычисленного в соответствии с указаниями п. 7.2 СНиП РК 5.04-23-2002, с критическим Мcr при известных касательных напряжениях [22]. В качестве критического прини мается момент, соответствующий потере устойчи вости стенки при определенном напряженно-дефор мированном состоянии и условии, что устойчивость поясных листов обеспечена. При этом предполага лось, что с увеличением пластических деформаций степень защемления стенки в поясах уменьшается. При значительном развитии пластических деформа ций, соответствующих критической гибкости стенки = 2,2, эффект защемления стенки в поясах не учитывается. Зак репление поперечных сторон рас четного отсека стенки принимается шарнирным не зависимо от степени развития пластических дефор маций.

Расчет на устойчивость стенок балок двутаврово го поперечного сечения с двумя осями симметрии, укрепленных только поперечными ребрами жест кости, следует выполнять по формуле (82) СНиП РК 5.04-23-2002, которая устанавливает значение критического момента Мсr для всей балки. При этом в формуле (82) СНиП РК 5.04-23-2002 первое слагае мое выражает часть кри тического момента, воспри нимаемого поясами балки M f,cr = Ry Af hef ??c а второе - часть критического момента, воспринимае мого стенкой M w,cr = Ry h2ef t ?? ??c. При отсутствии касательных напряжений (?? = 0) максимальное значение M w,cr = 0,24 Ry h2ef t ??c при = 2,2.

В табл. 18 приведены значения коэффициента ??, вычисленные для различных значений и ?? / Rs .

Таблица 18

Для балок двухстенчатого сечения с двумя осями симметрии значение критического момента, по лучаемого по формуле (82) СНиП РК 5.04-23-2002 необ ходимо умножать на коэффициент 2,0 и принять в этой формуле Аw = 2 h ef t.

5.2.9 (7.5) Стенки балок асимметричного сечения (с более развитым сжатым поясом), укрепленные только поперечными ребрами жесткости, работают в условиях совместного действия внецентренного растяжения и сдвига. Исследование работы таких стенок за пределом упругости [ 22] показали, что при проверке их устойчивости расчетную высоту можно принимать равной удвоенной высоте сжатой зоны, так как влияние остальной растянутой зоны стенки на ее устойчивость незначительно. Если в сжатой зоне стенки не возникает пластических деформаций (выполняются условия (28), (29), (31) СНиП РК 5.04-23-2002), то ее устойчивость можно проверять по формуле (78) СНиП РК 5.04-23-2002, прини мая hef = 2 h1 (где h1 - высота сжатой зоны). Необходимо отметить, что появление пластических деформаций в растянутой зоне (?? = M / Wmin ?? Ry ) нарушает линейный закон распределения нап ряже ний в сечении. С учетом этого фактора высоту сжатой зоны h1 и напряжения на кромке стенки следует определять из уравнений, соответствующих напряженно-деформированному состоянию в расчет ном отсеке. Если напряжения в поясах балки асим метричного сечения равны Ry, то устойчивость ее стенки при ограничениях, указанных в п. 7.5 СНиП РК 5.04-23-2002, можно проверить по формуле

M ?? Ry ??c , (46)

где А1 и А2 - соответственно площади сжатого и растянутого поясов;

- принимается по формуле

; (47)

?? - коэффициент, определяемый по формуле (82) СНиП РК 5.04-23-2002 или при нимаемый по табл. 18 настоящего Пособия.

Для балок двухстенчатого сечения значение кри тического момента, получаемое в правой части фор мулы (46), необходимо умножать на коэффициент 2,0 и принять в этой формуле Аw = 2 hef t.

5.2.10 (7.24) Расчет на устойчивость поясных ли стов (полок) балок с учетом развития пластических деформаций рекомендуется выполнять в предполо жении их шарнирного опирания по линии соедине ния поясов со стенкой при условии, что длина полу волны пластинки равна 3 bef (где bef - расчетная ширина свеса пояса). Наибольшие значения отношения bef / t, приведенные в табл. 31 СНиП РК 5.04-23-2002 получены из условия равноустойчивости стенки и сжато го пояса балки при чистом изгибе, так как в этом случае деформации сжатого пояса достигают мак симальных значений.

При действии касательных напряжений в расчет ном отсеке балки отношения bef / t могут быть уве личены и приняты по табл. 19 настоящего Посо бия, в которой учитывается уменьшение деформа ций в поясе за счет касательных напряжений в стенке.

Минимальные значения условной гибкости для свесов при чистом изгибе = 0,3 соответствуют значительному развитию пластиче ских деформаций; максимальные ?? = 0,5 с неко торым запасом соответствуют такому уровню на грузки, при котором в поясах балки сжимающие напряжения достигают значения Ry.

Расчет на местную устойчивость полок балок двутаврового сечения с поперечно-гофрированной стенкой должен выполняться по той же методике, что и для двутавров с плоской стенкой. При этом расчетная ширина свеса пояса принимается равной bef = 0,5 (bf +), где bf ширина пояса, f - высота гофра стенки.

5.2.11 (5.20) Для балок, изгибаемых в плоскости наибольшей жесткости и рассчитываемых с учетом развития пластических деформаций, необходимо обеспечить их общую устойчивость из плоскости изгиба. При этом более высокий уровень развития пластических деформаций в балках (что связано с увеличением коэффициентов сi), требует более частой развязки сжатого пояса в горизонтальной плоскости вплоть до непрерывного его закрепления жестким настилом. При максимальных значениях коэффициентов сi, равных значениям с по табл. 66 СНиП РК 5.04-23-2002, следует уменьшать значения отно шений lef / b по табл. 16 умножением на коэффици ент ?? = 0,3 или применять непрерывное закрепление пояса; при сi = 1,0, что соответствует работе балки в пределах упругости, значения отношений lef / b сле дует принимать по табл. 16. Для промежуточных случаев в СНиП РК 5.04-23-2002 допускается линейная интерполяция.

Указанные в п. 5.20 СНиП РК 5.04-23-2002 требования относятся к случаю чистого изгиба и соответствуют принятому значению ограничения пластических де формаций в сечении.

При действии, например, сосредоточенной силы в середине балки значения отношений lef / b могут быть увеличены на 25 % по сравнению с их значения ми при чистом изгибе.

Таблица 19