СВАРНЫЕ КОНСТРУКЦИИ ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ

Общая устойчивость

Высокие балки, у которых под вертикальными нагруз­

ками могут терять общую устойчивость. Для предотвращения по­тери общей устойчивости следует:

1. Ограничивать свободную длину изгибаемого элемента. На­пример, две параллельные изгибаемые балки 1 и 2 следует взаим­но соединить связями на рас­стоянии /о (рис. 18.4), особен-г но сжатые пояса. Такие связи £ ставят в подкрановых балках, мостовых кранах и т. п.

2. Проверить напряжени в изгибаемой балке с учетом требований обеспечения об­щей устойчивости: Г

o=M/W^[o]Py, (18.24) £

где ф — коэффициент умень­шения допускаемых напряже­ний в балке с учетом обеспе­чения ее устойчивости. В балках двутаврового профиля

Ф=ф(/„//,)(А//о)а-103, (18.25)

где 1х и /у — моменты инерции относительно осей х и у h — пол­ная высота балки; /0 — пролет балки или расстояния между за­креплениями, препятствующими перемещениям в горизонтальной плоскости.

Полученный при вычислении по формуле (18.25) результат необходимо корректировать следующим образом:

<р по формуле (18.25) ф следует принимать

0,85—1,0.............................................................................. 0,85

1,0—1,25............................................................................ 0,9

1,25—1,55 ........................................................................... 0,96

1,55...................................................................... 1,0

Коэффициент г|э является функци - ей а:

а=8 [toSr l(bh)]*[ 1 + As»B / (2 6s»r) ].

(18.26)

Для двутавровых балок из стали класса С 38/23 эта функция представ­лена графически на рис. 18.5. Для ста­лей классов С 44/29—С 85/75 значе­ния коэффициента ф (рис. 18.5) сле­дует умножить на отношение 210/R, где R — расчетное сопротивление.

При проектировании балок целесообразно поступить следую­щим образом: предварительно задаться отношением /0/6=Ю-^-20; определить а по формуле (18.26), затем по формуле (18.25) най­ти ф.

§ 4. Местная устойчивость

Помимо проверки общей устойчивости необходимо проверить на местную устойчивость отдельные элементы балки. В сжатых поясах потеря устойчивости происходит, когда напряжение сжатия

*<Т~0і;р.

Местная устойчивость сжатых поясов балок обеспечивается условием

b<30sr V2Ю/7?р, (18.27)

ігде sr — толщина пояса, мм; i? p — расчетное сопротивление, МПа.

Устойчивость вертикального листа в балках из низкоуглеро­дистой стали обеспечена, если при отсутствии сосредоточенных сил, перемещающихся по - балке,

hjs^mymfc, (18.28)

-а при наличии сосредоточенных сил, перемещающихся по балке,

hJsB<SOVmfc, (18.29)

где а-г выражено в МПа.

В вертикальных листах балок потеря устойчивости может быть вызвана нормальными сжимающими напряжениями и ком­бинацией нормальных и касательных напряжений. Наиболее опас­ными в этом отношении являются касательные напряжения т. Они вызывают в диагональных сечениях нормальные сжимающие и рас­тягивающие напряжения сгшах и (Tmtn. Критические касательные напряжения (рис. 18.6,а), вызывающие потерю устойчивости вер­тикального листа, определяются по формуле

тКр=Уо[£7 (1-м,2)] (5в//г*в)а, (18.30)

где (і — коэффициент Пуассона (|i=0,3); hB — высота вертикаль­ного листа; и0 — коэффициент, зависящий от отношения длины вер­тикального листа а между его закреплениями к его высоте /г. Если балка имеет значительную длину, а вертикальный лист не имеет закреплений, то отношение afh велико и можно принять t'o=4.4.

Критические нормальные напряжения акр в вертикальном ли­сте балок вычисляются по формуле, аналогичной формуле (18.30), но при других значениях коэффициента а0; они выше, чем для Тир. В балках значительной длины ио^19. Таким образом, сгКр ме - нее опасны в отношении устойчивости, чем тКр. На практике при определении устойчивости вертикальных листов балок приходится учитывать комбинированное действие нескольких видов напря­жений.

212

Для повышения местной устойчивости вертикального листа, т. е. для увеличения Ткр, при заданной высоте балки следует умень­шить а, устанавливая ребра жесткости. Постановка ребер необ­ходима, если не соблюдены условия (18.28) и (18.29). Обычно вертикальные ребра жесткости конструируют из полос, реже из профильного материала (рис. 18.6,6, в).

а — образование напряжения а и Т, вызывающих потерю устойчивости; б, в ** постановка ребер жесткости

Ширину ребра, выраженную в миллиметрах принимают Ьр = =hB(30 + 40, толщину sp^6p/15. Расстояние между ребрами жест­кости определяется значением напряжений и размерами балки.

Для обеспечения местной устойчивости вертикального листа должно быть удовлетворено следующее условие:

УіФо + Зм^тУ (18.31)

где Ом — напряжение под сосредоточенной силой [по формуле

(18.22) ]; о — нормальное напряжение на верхней кромке верти­кального листа, определяемое по формуле (8.20); т — среднее ка­сательное напряжение:

ти, сгмо, выражаемые в МПа, — условные факторы, определяе­мые по нижеследующим формулам:

о0=75- 103sB/7iB; (18.33)

т0=(125 + 95/а2) (lOOs^d)2, (18.34)

где d — наименьшая из сторон а и hB, заключенная. между го­ризонтальными листами и ребрами жесткости; v — отношение боль­шей стороны (а или hB) к меньшей;

сгмо=/Сі (sB/a)2106. (18.35)

Значения К связаны с отношением a/hB

n/hB............. 0,5 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0

Кг............... 2,21 3,65 4,85 6,08 7,68 9,49 11,46 13,86

Для подкрановых балок выражение (18.31) не должно превы­шать 0,9.

Помимо основных ребер жесткости, устанавливаемых по всей высоте вертикального листа балки, в интервалах между ними иногда ставят укороченные ребра жесткости треугольного очерта­ния (рис. 18.6,а). Их высота составляет примерно Яв/3. Укорочен­ные ребра (треугольники жесткости) иногда ставят при воздейст - ствии на пояс балок сосредоточенных грузов большого веса. Как правило, наличие таких ребер нежелательно, так как асимметрич­ное их расположение относительно оси вызывает при сварке ис­кривление балки в вертикальной плоскости.

В балках очень большой высоты 2,5-^-3 м иногда ставят горизонтальные ребра жесткости. Их располагают на расстоянии с=(1 /4^-1/5)йв от верхнего горизонтального листа (рис. 18.6,6).