Проверка и обеспечение местной устойчивости элементов балок

В балках потерять устойчивость могут сжатый пояс от действия нор­мальных напряжений и стенка от действия касательных или нормальных напряжений, а также и от их совместного действия. Потеря устойчивости одним из элементов балки полностью или частично выводит его из работы, рабочее сечение балкиуменьшается, часто становится несиммет­ричным, центр изгиба смещается, и это может привести к преждевре­менной потере несущей способности всей балки.

Элементы балки могут потерять устойчивость, только если действую­щие в балке напряжения или их совместное воздействие больше критических напряжений потери устойчивости.

Рассмотрим отдельно устойчивость пояса и стенки балки.

Устойчивость сжатого пояса.Сжатый пояс представляет собой длин­ную пластинку, шарнирно прикрепленную своей длинной стороной к стенке балки и нагруженную равномерно распределенным по сечению пластины нормальным напряжением, действующим вдоль длинной сто­роны пластины. Потеря устойчивости такой пластины происходит путем волнообразного выпучивания ее краев. Шарнирное закрепление пояса стенкой принимается в запас прочности потому, что гибкая стенка не способна оказать сильное противодействие повороту пояса при потере устойчивости его свободных краев.

Для обеспечения устойчивости пояса при его упругой работе необходимо соблюдать отношение свеса пояса к его толщине, не превышающее значений, полученных по форму­ле:

,

где b_ef – свес пояса (половина ширины пояса).

t_f – толщина пояса.

Рекомендуемые из условия устойчивости размеры пояса для мало­углеродистых сталей близки к рекомендуемым размерам из условия его равномерной работы по ширине, потому специальные конструктивные мероприятия по обеспечению увеличения ширины 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 увеличивающими жесткость стенки

Согласно СНиП, требуется укреплять стенку балки поперечными ребрами жесткости при:

отсутствии местной нагрузки на пояс балки

>3,2;

при действии местной нагрузки на пояс балки

>2.2;

при действии больших сосредоточенных грузов - под каждым грузом.

Расстояние между поперечными ребрами жесткости не должно превы­шать 2 ∙ h₀.

Шири­на каждого из парных симметричных ребер жесткости должна быть не менее b_p= h₀/30 + 40 мм.

Ребра жесткости следует приваривать в стенке сплошными односто­ронними швами минимальной толщины, не доводя их на 40 - 50 мм до поясных швов с целью уменьшения воздействия зон термического вли­яния швов.

Стыки балок

Различают два типа стыков балок: заводские и монтажные (укруп-нительные).

Заводскиестыки представляют собой соединения отдельных частей какого-либо элемента балки(стенки, пояса), выполняемые из-за недо­статочной длины имеющегося проката. Их расположение обусловлено длиной проката или конструктивными соображениями (стык стенки не должен совпадать с местом примыкания вспомогательных балок, с реб­рами жесткости и т. п.). Чтобы ослабление сечения балки заводским стыком было не слишком велико, стыки отдельных элементов обычно располагают в разных местах по длине балки, т. е. вразбежку.

Монтажныестыки выполняются при монтаже, они необходимы тог­да, когда масса или размеры балки не позволяют перевезти и смонти­ровать ее целиком. Расположение их должно предусматривать членение балки на отдельные отправочные элементы, по возможности одинаковые (в разрезной балке стык располагают в середине пролета или симмет­рично относительно середины балки), удовлетворяющие требованиям транспортирования и монтажа наиболее распространенными средст­вами.

Стыки прокатных балок(заводские и монтажные) выполняют, как правило, сварными.