и нагруженную равномерно распределенным по сечению пластины нормальным напряжением, действующим вдоль длинной стороны пластины. Потеря устойчивости такой пластины происходит путем волнообразного выпучивания ее свободного края. Шарнирное закрепление пояса стенкой принимается в запас прочности потому, что гибкая стенка не способна оказать сильное противодействие повороту пояса при потере устойчивости его свободного края (рис. 7.16).
Условие обеспечения устойчивости пояса после подстановки в формулу (2.64) постоянных, соответствующих упругой работе материала пояса, т.е. для уп-ругоработающих балок и бистальных, согласно формуле (2.66) имеет вид
If Ли/, (7.33)
[где] Af-ibef/tflVRy/EM Я uf-0,5 УRy/ё с-
Приравнивая &сг = Ry производя преобразования, получаем
Рис. 7.16. Потеря местной устойчивости поясом балки
bef/tf < 0,5/E/Ry,
(7.34)
где bef - неокаймленный свес пояса (половина ширины пояса); (/ - толщина пояса; i> с - напряжение в сжатом поясе.
Из формулы (7.34) видно, что для обеспечения устойчивости пояса при его упругой работе необходимо соблюдать отношение свеса пояса к его толщине, не превышающее значений, полученных по этой формуле, что для малоуглеродистых сталей составляет около 15.
При работе пояса в балках с учетом развития пластических деформаций, его устойчивость ухудшается, и свес пояса тоже должен удовлетворять условию (7.33), но при 2,2 < /iuw5,5 значение предельной условной гибкости неокаймленного свеса по формуле (2.67)
Auf = 0,17 + 0,06 • Л
(135)
где / U1V - предельная условная гибкость стенки [см. далее табл. 7.8 и формулу (7.49)].
Рекомендуемые из условия устойчивости размеры пояса для малоуглеродистых сталей близки к рекомендуемым размерам из условия его равномерной работы по ширине, а потому специальные конструктивные мероприятия по обеспечению устойчивости свеса нецелесообразны.
Устойчивость стенки. Стенка представляет собой длинную тонкую пластину, испытывающую действие касательных и нормальных напряжений, которые могут вызвать потерю ее устойчивости. Но устойчивости стенки обычно добиваются не увеличением ее толщины (из-за больших размеров стенки этот путь привел бы к большому перерасходу материала), а укреплением ее специальными ребрами жесткости, расположенными нормально к поверхности выпучивания листа и повышающими жесткость стенки.
Рис. 7.17. Вид потери устойчивости стенкой балки
S) 2
а,/г
Рис. 7.18. Потеря местной устойчивости стенкой балки
а - действие касательных напряжений; б - траекпюрии действия главных сжимаюи{их (I) и растягиваюищх (2) напряжений; в - места определения напряжений для проверки
устойчивости стенки
Ребра жесткости делят стенку на отсеки (панели), которые могут потерять устойчивость независимо один от другого (рис. 7.17). Рассмотрим отдельно потерю устойчивости стенки от действия касательных и нормальных напряжений.
Потеря устойчивости стенки от действия касательных напряжений. Вблизи от опоры балки стенка подвергается воздействию значительных касательных напряжений, под влиянием которых она перекашивается (рис. 7.18,а) и по направлению траекторий главных сжимающих напряжений сжимается (рис. 7.18,6). Под влиянием сжатия стенка может выпучиваться.
/пласт - I V 1 - (Mc\)(hlhw)\ (7.39)
где С1 - коэффициент учета пластических деформаций по прил. 6.
Расстояние между поперечными ребрами жесткости не должно превышать Ihef при jiw > 3,2 и 2,5/ге/ при / iv 3,2. Допускается увеличивать указанные расстояния до Zhef при условии проверки общей устойчивости балки и местной устойчивости стенки по соответствующим формулам. Как правило, следует применять односторонние ребра жесткости, шириной не менее Ъг = /iiv/24 + 40 мм, располагая их с одной стороны балки.
Односторонние ребра жесткости, расположенные в месте приложения к верхнему поясу сосредоточенной нагрузки (например, поэтажное сопряжение балок), следует рассчитывать как стойку, сжатую с эксцентриситетом, равным расстоянию от срединной плоскости стенки до центра тяжести расчетного сечения стойки. В расчетное сечение этой стойки необходимо включать сечение ребра жесткости и полосы стенки шириной до 0,65/iv EjRy с каждой стороны ребра. Расчетную длину стойки следует принимать равной высоте стенки. В отдельных случаях допускается применение парных ребер жесткости (например, при примыкании второстепенных балок к главной сбоку). В этом случае стойка рассчитывается как центрально сжатая, и ширина
образуя волны, наклоненные к оси балки под углом, близким к 45° (см. рис. 2.34,6).
Для балки, стенка которой не укреплена ребрами жесткости, критическое касательное напряжение, полученное с учетом упругого защемления стенки в поясах, выражается формулой
-Гсг = IQMRJPw). (7.36)
Изравенства сг = Rs получаем предельную условную гибкость стенки Л W (hef/tw) V RylE = 3,2, при которой потеря устойчивости стенки от действия одних касательных напряжений не может произойти раньше потери прочности. Поэтому СНиП требует укреплять стенку балки поперечными ребрами жесткости при следующих условиях:
а) отсутствие местной нагрузки на пояс балки при
Jw > 3,2; (7.37)
б) действие местной нагрузки на пояс балки при
Jw > 2,2; (7.38)
в) придействии больших сосредоточенных грузов и в области учета пластических деформаций в балке местные напряжения не допускаются, и ребра жесткости надо ставить под каждым грузом.
Длина области пластических деформаций в стенке балки /пласт может быть определена из равенства моментов, которые могут быть восприняты балкой при ее работе с учетом пластических деформаций и при упругой работе стенки по всей ее высоте (см. рис. 2.9). При равномерной нагрузке на балку эта область может быть определена зависимостью
