Проверка местной устойчивости стенок и поясных листов изгибаемых элементов сплошного сечения

⇐ ПредыдущаяСтр 12 из 46Следующая ⇒

1.5.5.1 Местная устойчивость стенок балок 1-го класса считается обеспеченной в случае выполнения тренований п.п. 1.5.5.1, 1.5.5.3 – 1.5.5.5, 1.5.4.1 – 1.5.4.5 и если условная гибкость стенки не превышает значений:

3, 5 – при отсутствии локального напряжения в балках с двусторонними поясними швами;

3, 2 – то же, в балках с односторонними поясными швами;

2, 5 – при наличии локального напряжения в балках с двусторонними поясными швами.

При этом необходимо размещать основные ребра жесткости и опорные ребра согласно требований п.п. 1.5.5.9, 1.5.5.11 и 1.5.5.12.

1.5.5.2 Проверку местной устойчивости стенок балок 1-го класса следует выполнять для расчетных сечений где действуют наибольшие сжимающие напряжения  , средние касательные напряжения  и локальные нормальные напряжения  _loc, обусловленные сосредоточенной нагрузкой, приложенной к поясу балки. При этом, нормальные сжимающие напряжения  необходимо определять в опасных точках сечения стенки и принимать в расчет со знаком «плюс».

Составляющие напряженного состояния  и  следует вычислять по формулам:

; (1.5.37)

, (1.5.38)

где М и Q – средние значения соответственно изгибающего момента и поперечной силы, действующих в пределах отсека; если длина отсека а превышает его расчетную высоту h_ef, то значение внутренних усилий М и Q необходимо вычислять как среднее для более напряженного участка отсека с длиной, равной h_ef; если в пределах отсека изгибающий момент или поперечная сила изменяют свой знак, то их среднее значение следует вычислять для такого участка отсека, где действуют соответствующие внутренние усилия одного знака;

а – расстояние между осями поперечных ребер жесткости;

h_ef– расчетная высота стенки, принимаемая согласно требованиям п. 1.4.3.1;

h_w – полная высота стенки.

Локальные нормальные напряжения  _loc ( _{loc, y}), возникаемые в стенке балки от сосредоточенной нагрузки, приложенной к поясу балки, следует определить согласно п. 1.5.2.2 и п. 1.5.3.3.

Для тех отсеков стенки балки, в которых сосредоточенная нагрузка приложена к растянутому поясу, одновременно следует учитывать лишь компоненты  и  или  _loc и  .

1.5.5.3 Местную устойчивость стенки балок 1-го класса симметричного сечения, укрепленного только основными поперечными ребрами жесткости, при значениях условной гибкости стенки следует считать обеспеченной если выполнено условие

(1.5.39)

где  ,  _loc,  – составляющие напряженого состояния, определяемые согласно п. 1.5.5.2;

 _cr – критическое нормальное напряжение, определяемое по формуле

(1.5.40)

где c_сr – коэффициент, определяемый согласно п.п. 1.5.5.4 – 1.5.5.6;

 _{loc, cr} – критическое локальное нормальное напряжение, определяемое по формуле

, (1.5.41)

где c₁ и c₂ – коэффициенты, определяемые согласно с п. 1.5.5.5;

 _сr – критическое касательное напряжение, определяемое по формуле

(1.5.42)

где  – отношение большей стороны отсека стенки к меньшей;

здесь d – меньшая сторона отсека стенки (h_ef или а).

1.5.5.4 Для стенок балок, местная устойчивость которых проверяется согласно требованиям п. 1.5.5.3 при отсутствии локальних нормальних напряжений ( ) коэффициент с_cr в формуле (1.5.40) следует определять по табл. 1.5.2 в зависимости от вида поясних соединений и значения коэффициента  , определяемого по формуле

, (1.5.43)

где  – коэффициент, принимаемый по табл. 1.5.3;

b_f, t_f – ширина и товщина сжатого пояса балки.

Таблица 1.5.2 Значение коэффициента c_cr при отсутствии местных нормальних напряжений

Поясные соединения балки	Значения c_сr при  , равном
Поясные соединения балки	Ј 0, 8	1, 0	2, 0	4, 0	6, 0	10, 0	і 30, 0
сварные	30, 0	31, 5	33, 3	34, 6	34, 8	35, 1	35, 5
болтовые фрикционные	35, 1

Таблица 1.5.3 Значения коэффициента 

Балки	Условия работы сжатого пояса	
крановых пути	не приваренные крановые рельсы	2, 0
	приваренные крановые рельсы	Ґ
прочие	при непрерывном опирании плит настила	Ґ
	в прочих случаях	0, 8

Примечание

Для отсеков балок кранових путей, где сосредоточенная загрузка приложена к растянутому поясу, коэффициент необходимо принимать равным 0, 8.

1.5.5.5 Для стенок балок, местная устойчивость которых проверяется согласно требованиям п. 1.5.5.3 при наличии локальных нормальных напряжений ( ) (рис. 1.5.3) проверку стенки по формуле (1.5.39) следует выполнять в зависимости от отношения размеров отсека а / h_ef:

а) при отношении а / h_ef Ј 0, 8 значение критических нормальных напряжений s_сr следует определять по формуле (1.5.40) с учетом требований п. 1.5.5.4.

Если сосредоточенная нагрузка приложена к растянутому поясу балки, то при проверке местной устойчивости стенки при одновременном действии локальных нормальных  _loc и касательных  напряжений (рис. 1.5.3, б) при определении коэффициента  по формуле (1.5.43) значение b_f и t_f следует принимать как ширину и толщину растянутого пояс балки;

б) при отношении а / h_ef > 0, 8 проверку местной устойчивости стенки по формуле (1.5.39) следует выполнять дважды:

– при значении  _cr, определенном по формуле (1.5.40) с учетом требований п. 1.5.5.4 и при таком значении  _{loc, cr}, для вычисления которого по формуле (1.5.41) при определении коэффициентов c₁ и c₂ вместо размера а необходимо принять размер а₁ = 0, 5а при 0, 8 Ј а / h_ef Ј 1, 33 и а₁ = 0, 67 h_ef при а / h_ef > 1, 33;

– при значениях  _cr и  _{loc, cr}, вычисленных в зависимости от фактического отношения а / h_ef (если а / h_ef > 2, 0, в расчете следует принимать а / h_ef = 2, 0); при этом коэффициент c_cr в формуле (1.5.40) следует определить по табл. 1.5.4.

а б

Рис. 1.5.3. Схема балки, укрепленная поперечными ребрами жесткости: а – сосредоточенная нагрузка F приложена к сжатому поясу; б – то же, к растянутому

Таблица 1.5.4 Значения коэффициента c_cr при наличии локальных нормальных напряжений

Значения коэффициента c_cr при а / h_ef или а / (2h_с ), равном
Ј 0.8	0, 9	1, 0	1, 2	1, 4	1, 6	1, 8	і 2, 0
по табл. 1.5.2	37, 2	39, 2	45, 2	52, 8	62, 0	72, 6	84, 7

Таблица 1.5.5 Значения коэффициента c₁

r	Значения коэффициента c₁ при отношении а / h_ef (а₁ / h_ef ), равном
r	0, 50	0, 60	0, 67	0, 80	1, 0	1, 2	1, 4	1, 6	1, 8	³ 2, 0
0, 10	56, 7	46, 6	41, 8	34, 9	28, 5	24, 5	21, 7	19, 5	17, 7	16, 2
0, 15	38, 9	31, 3	27, 9	23, 0	18, 6	16, 2	14, 6	13, 6	12, 7	12, 0
0, 20	33, 9	26, 7	23, 5	19, 2	15, 4	13, 3	12, 1	1, 1.3	10.7	10.2
0, 25	30, 6	24, 9	20, 3	16, 2	12, 9	11, 1	10, 0	9, 4	9, 0	8, 7
0, 30	28, 9	21, 6	18, 5	14, 5	11, 3	9, 6	8, 7	8, 1	7, 8	7, 6
0, 35	28, 0	20, 6	18, 1	13, 4	10, 2	8, 6	7, 7	7, 2	6, 9	6, 7
0, 40	27, 4	20, 0	16, 8	12, 7	9, 5	7, 9	7, 0	6, 6	6, 3	6, 1

Таблица 1.5.6 Значения коэффициента c₂

d	Значения коэффициента c₂ при отношении а / h_ef (а₁ / h_ef ), равном
d	0, 50	0, 60	0, 67	0, 80	1, 00	1, 20	1, 40	³ 1, 60
£ 1	1, 56	1, 56	1, 56	1, 56	1, 56	1, 56	1, 56	1, 56
2	1, 64	1, 64	1, 64	1, 67	1, 76	1, 82	1, 84	1, 85
4	1, 66.	1, 67	1, 69	1, 75	1, 88	2, 01	2, 09	2, 12
6	1, 67	1, 68	1, 70	1, 77	1, 92	2, 08	2, 19	2, 26
10	1, 68	1, 69	1, 71	1, 78	1, 96	2, 14	2, 28	2, 38
³ 30	1, 68	1, 70	1, 72	1, 80	1, 99	2, 20	2, 38	2, 52

Значение критических локальных нормальных напряжений  _{loc, cr} следует определять по формуле (1.5.41), где:

c₁ – коэффициент, принимаемый по табл. 1.5.5 в зависимости от отношений а / h_ef (а₁ / h_ef ) и значения (здесь величину l_ef следует определять согласно требованиям п. 1.5. 2.2);

c₂ – коэффициент, принимаемый по табл. 1.5.6 в зависимости от отношений а / h_ef (а₁ / h_ef ) и значения  , определяемое по формуле (1.5.43); для балок с болтовыми фрикционными поясными соединениями следует принимать  = 10.

Значения критических касательных напряжений  _cr, во всех случаях следует вычислять по фактическим геометрическим размерам отсека.

1.5.5.6 Местную устойчивость стенок балок 1-го класса ассимметрического двутаврового сечения (с более развитым сжатым поясом), укрепленных только основными поперечными ребрами жесткости, следует считать обеспеченной, если условие (1.5.39) будет выполнено с учетом следующих изменений:

- при определении значений критических локальных напряжений  _cr в формулах (1.5.40) и (1.5.43) вместо значения h_ef следует принимать удвоенную высоту сжатой зоны стенки 2h_с;

- при отношении а / (2h_с) > 0, 8 и наличия локальных нормальных напряжений ( ) необходимо выполнять две проверки, указанные в п. 1.5.5.5, принимая h_ef = 2h_с при определении c_cr по табл. 1.5.4 и  _cr по формуле (1.5.40).

Значения критических касательных  _cr и критических локальных нормальных напряжений  _{loc, cr} следует определять по фактическим геометрическим размерам отсека стенки.

1.5.5.7 Местную устойчивость стенок балок 1-го класса ассиметрического двутаврового сечения (с более развитым растянутым поясом), укрепленных только основными поперечными ребрами жесткости, при совместном действии нормальных  и касательных напряжений  при отсутствии локальних нормальных напряжений ( ) следует считать обеспеченнной, если выполняется условие

(1.5.44)

где

; ;

здесь  ₁ и  ₂ – нормальные напряжения соответственно сжатию и растяжению в расчетных (опасных) точках сечения стенки, определяемые по формуле (1.5.37) и принимаемые в расчете со своими знаками;

 і  _сr – соответственно касательные и критические касательные напряжения, определяемые по формулам (1.5.38) и (1.5.42);

c_cr – коэффициент, определяемый по табл. 1.5.7 в зависимости от .

Таблица 1.5.7 Значение коэффициента с_cr

a	1, 0	1, 2	1, 4	1, 6	1, 8	2, 0
с_cr	10, 2	12, 7	15, 5	20, 0	25, 0	30, 0

1.5.5.8 Местная устойчивость стенок балок 2-го и 3-го классов двутаврового и коробчатого сечений, симметричных относительно двух главных осей, сечение которых приняты из стали одной марки, и бистальных балок при отсутствии в расчетном сечении локального нормального напряжения ( _loc = 0) следует считать обеспеченной, если значения условной гибкости стенки не превышает значения предельной условной гибкости стенки , определяемой по табл. 1.5.8.

В табл. 1.5.8 значения средних касательных напряжений  следуют принимать равными  = Q / А_w, а значения необходимо определять по формулам:

- для балок, сечения которой выполнены из стали одной марки

, (1.5.45)

где c_1x – коэффициент, определяемый по формуле (1.5.36);

– относительная линейная деформация сжатого пояса балки;

- для бистальных балок

(1.5.46)

где c_1r – коэффициент, определяемый по формулам:

или , (1.5.47)

где  _r і c_rx – коэффициенты, определяемые согласно п. 1.5.2.8.

Таблица 1.5.8 Значение предельной условной гибкости стенки

	Значения при , равном
	1, 0	1, 5	2, 0	2, 5	3, 0	3, 5	4, 0	4, 5	³ 5, 0
0	5, 50	4, 00	3, 42	3, 00	2, 72	2, 52	2, 37	2, 27	2, 20
0, 5	4, 50	3, 70	3, 13	2, 75	2, 51	2, 35	2, 26	2, 20	2, 20
0, 6	4, 25	3, 52	2, 98	2, 64	2, 42	2, 28	2, 20	2, 20	2, 20
0, 7	4, 00	3, 34	2, 84	2, 53	2, 34	2, 20	2, 20	2, 20	2, 20
0, 8	3, 75	3, 04	2, 62	2, 37	2, 26	2, 20	2, 20	2, 20	2, 20
0, 9	3, 50	2, 73	2, 39	2, 20	2, 20	2, 20	2, 20	2, 20	2, 20

1.5.5.9 Стенки балок следует укреплять основными поперечными ребрами жесткости:

– в балках 1-го класса – на участке длины балки, в расчетных сечениях которой значение условной гибкости стенки превышает 3, 2 при отсутствии подвижной нагрузки, приложенной к поясу балки, или 2, 2 – при наличии такой нагрузки;

– в балках 2-го и 3-го классов - за любых значений условной гибкости стенки на участке длины балки, в расчетных сечениях которой учитывается развитие ограниченных пластических деформаций, а на других участках - как для балок 1-го класса.

Поперечные ребра жесткости, как правило, следует устанавливать в местах приложения значительных неподвижных сосредоточенных нагрузок и в опорных сечениях балок.

Расстояние между поперечными ребрами, как правило, не должна превышать 2h_ef при > 3, 2 и 2, 5h_ef при < 3, 2.

Для балок 1-го класса допускается превышать эти расстояния до 3h_ef при условии, если обеспечена местная устойчивость стенки, а общая устойчивость балки является обеспеченной выполнением требований п. 1.5.4.4, а или п. 1.5.4.4, б. В последнем случае значения не должно превышать значение, определенного по формуле (1.5.30).

В стенке балки, укрепленной только основными поперечными ребрами жесткости, ширина их выступающей части b_r должна быть не менее h_w / 30 + 25 мм – для двусторонних ребер жесткости, и не менее h_w /24 + 40 мм – для односторонних; толщина ребра жесткости t_r должна быть не менее .

В случае укрепления стенки балки односторонними поперечными ребрами жесткости, выполненными из одиночных уголков, приваренных к стенке по перу, момент инерции такого ребра, вычисленный относительно оси, совпадающей с ближайшей к ребру гранью стенки, должен быть не менее, чем для двустороннего ребра.

1.5.5.10 Поперечное ребро жесткости, размещенное в месте приложения к верхнему поясу сосредоточенной нагрузки, следует проверять расчетом на устойчивость: двустороннее ребро – как центрально-сжатую стойкую, а одностороннее – как стойкую, сжатую с эксцентриситетом, равным расстоянию от середины плоскости стенки до центра тяжести расчетного сечения стойки. При этом в расчетное сечение стойки следует включать сечение ребра жесткости и полосы стенки шириной с каждой стороны ребра, а расчетную длину стойки принимать равной расчетной высоте стенки h_ef.

1.5.5.11 Если местная устойчивость стенок балок 1-го класса при действии нормальных напряжений  от изгиба не обеспечена, а также при значениях условной гибкости стенки (здесь  – нормальные напряжения в сжатом поясе балки) стенки таких балок допускается укреплять продольным ребром жесткости, установленном дополнительно к основным поперечным ребрам согласно требованиям обязательного Приложению Р, где приведены также требования относительно установления промежуточных поперечных ребер жесткости.

1.5.5.12 При значениях условной гибкости стенки балки симметричного двутаврового сечения допускается проектировать как балки 2-го класса с гибкими (неустойчивыми) стенками.

1.5.5.13 Участок стенки балки в опорном сечении следует рассчитывать на потерю общей устойчивости как центрально-сжатую стойку, нагруженную опорной реакцией.

В случае укрепления стенки балки опорными ребрами с шириной выступающей части b_r в расчетное сечение этой стойки следует включать сечение опорных ребер и полосы стенки шириной не более с каждой стороны ребра.

При отсутствии опорных ребер, как правило, в прокатных балках расчетным сечением стойки является полоса стенки шириной: b – при расчете на прочность; b + 0, 3h – при расчете на общую устойчивость (рис.1.5.4, в).

а б в

Рис. 1.5.4. Схема опорного участка балки: а – с опорным ребром в торце с применением фрезеровки; б – с опорным ребром, смещенным от торца с применением плотной пригонки или приварки; в – без опорного ребра с использованием прокладки

Толщина опорного ребра t_r должна быть не менее , где b_r. - ширина выступающей части.

Расчетную длину стойки следует принимать равной расчетной высоте стенки балки h_ef.

Нижние торцы опорных ребер (рис. 1.5.4) должны быть фрезерованы или плотно подогнаны или приварены к нижнему поясу балки. Напряжение в расчетном сечении опорного ребра при действии опорной реакции не должны превышать расчетного сопротивления прокатной стали в случаях устройства опорного ребра:

– в торце с применением фрезировки (рис.1.5.4, а) – смятию R_p при a Ј 1, 5t и сжатия R_y при a > 1, 5t;

– со смещением от торца с применением плотной пригонки или приваркой (рис.1.5.4, б) – смятию R_p.

Сварные швы, крепящие опорное ребро к нижнему поясу, должны быть рассчитанные на действие опорной реакции.

1.5.5.14 Местную устойчивость сжатых поясов следует считать обеспеченной, если условная гибкость свеса пояса или поясного листа балок 1-го класса, а также бистальных балок 2-го класса при выполнении требований п.п. 1.4.3.1, 1.5.2.1 и 1.5.2.8 не превышает значений предельной условной гибкости , которые определяются по формулам:

- для свесов поясов балок двутаврового сечения, необрамленных ребрами (неусиленные отгибами)

; (1.5.48)

- для поясных листов балок коробчатого сечения

; (1.5.49)

- для бистальных сечений:

или ;

где W_xnc и W_ync – моменты сопротивления поперечного сечения относительно соответствующих осей, вычисленные для сжатых волокон;

– параметр, определяемый по формуле (1.5.46).

1.5.5.15 Местную устойчивость сжатых поясов следует считать обеспеченной, если условная гибкость свеса сжатого пояса или поясного листа балок 2-го и 3-го классов из однородной стали при выполнении требований п.п. 1.4.3.1, 1.5.2.3 и 1.5.5.8 не превышает значений предельной условной гибкости , определяемых при по формулам:

– для необрамленных свесов поясов балок двутаврового сечения

; (1.5.50)

– для поясных листов балок коробчатого сечения

. (1.5.51)

1.5.5.16 В случае обрамления свеса сжатого пояса ребром или усиление свеса отгибом, который имеет размер a_ef і 0, 3 b_ef (рис. 1.4.4) и толщину , значение , определяемые по формулам (1.5.49) и (1.5.51), допускается увеличивать умножением на коэффициент 1, 5.

⇐ Предыдущая 7 8 9 10 111213 14 15 16 Следующая ⇒