НАУКА О ПРОЧНОСТИ

ФОРМА ЭКОНОМИТ МАТЕРИАЛ

Же в дренности строители знали, что доска или брус, поставленные на ребро, во много раз лучше противо­стоят изгибу, чем положенные плашмя. На рис. 17 изобра­жены две балки одинаковой длины и одинакового сечения, положенные по-разному: одна на ребро, другая плашмя.

Если ширина балок вдвое больше их толщины, а мате­ри вл одинаков, то верхняя балка выдержит вдвое боль­шую нагрузку, чем нижияя. Но это ещё не всё. Балка, по­ставленная на ребро, будет иметь не только большую прочность, но и большую жёсткость: если на балки поло­жить одинаковые грузы, то прогиб верхней балки будет вчетверо меньше, чем иижней.

Однако этим ещё не исчерпаны все возможности ис­пользования прочности материала. Прочность и жёсткость балки можно ещё больше повысить, не меняя площади поперечного сечения. Для этого достаточно сузить её в средней части и за этот счёт увеличить высоту. Попереч­ное сечение балки, имея прежнюю величину площади,- приняло дру1ую форму. Эта форма получается как бы ш сложения своими ножками двух букв Т. За это и назы­вают такие балки двутавровыми. Так получается одна из наивыгоднейших форм поперечного сечения балки, рабо­тающей на изгиб.

Двутавровая стандартная балка примерно в семь раз прочнее и в тридцать раз жёстче, чем балка квадратного поперечного сечения такой же площади, сделанная из того же материала.

Простой опыт убеждает нас в том, как сильно влияет форма поперечного сечения на жёсткость балки.

Вырежые полоску бумаги длиной 12—13 сантиметров и шириной 3—4 сантиметра. Положите её концами на две спичечные коробки так, чтобы получилось подобие моста (рис. 18, а). Бумажка заметно прогнётся даже от собствен­ного веса. А когда вы положите на середину полоски ко­пеечную монету, «мост» рухнет. Полоска бумаги сильно де­формировалась, потому что жёсткость её ничтожно мала.

Но достаточно согнуть полоску, как показано на ри­сунке 18, б, и она уже не будет прогибаться от собствен­ного веса. Нагружайте бумажный мост монетами. Почти не деформируясь, он выдержит тижесть четырёх пятико­пеечных монет. Бумажная полоска стала жёсткой.

Приведённые примеры показывают, что копструктор располагает большими возможностями повышенив прочно­сти и снижения веса изгибаемых деталей машин и соору­жений путём правильного выбора формы их поперечного сечевия.

Двутавровые балки применяются в строительстве жи­лых и промышленных зданий, мостов и других сооружений.

Двутавровые балки образуют каркасы высотных зда­ний,- они же служат основой междуэтажных перекрытий жилых • домов и заводских корпусов. Мощные балки, иногда в несколько метров высотой, склёпанные в форме двутавра из толстых стальных листов, перекрывают про­лёты между опорами железнодорожных и автомобильных мостов. Рациональная форма поперечного сечения, наи­более приспособленная к работе на изгиб, позволяет со­здавать из этих балок прочные, жёсткие и вместе с тем лёгкие, экономичные конструкции.

Но когда строителям нужно перекрыть здание цеха ши­риной в 50 м и даже больше или соединить стометровым однопролётным мостом речные берега, от двутавра обычно

Отказываются. В. таких случаях строители избегают кон­струкций, работающих на изгиб.

Дело в том, что длинные балки сильно прогибаются даже от собственного веса. Например, стандартная дву­тавровая брлка высотой 20 сантиметров и длиной 10 мет­ров прогнётся от собственного веса менее чещ на I сан­тиметр, а такая же балка длиной 20 метров прогнётся на 13 сантиметров. Прогиб возрос в 13 раз! А балка длиной 50 метров сломается под тяжестью собственного веса. Бесполезно пытаться выйти из положения путём увеличе­ния поперечных размеров балки." При этом её вес будет очень большим.