Предельная гибкость стенки из условия местной устойчивости

3.5.2. Местная устойчивость сжатого пояса

Местную устойчивость сжатых поясов следует считать обеспеченной, если условная гибкость свеса сжатого пояса балок 2-го и 3-го класса из однородной стали не превышает значений предельной условной гибкости(, которая определяется при 2,2 по формуле:

-для необрамленных свесов поясов балок двутаврового сечения предельная условная гибкость определяется по формуле:

где, =2,2 – предельная условная гибкость

Условная гибкость свеса пояса:

где, -свес поясного листа ,

0,36 0,302

Проверка не выполняется, местная устойчивость сжатого пояса по проверке не обеспечена, следовательно увеличуем толщину полок составного двутаврового сечения главной балки.

0,284 0,302

Проверка выполняется, местная устойчивость сжатого пояса обеспечена.

Окончательно принимаем t_f = 2.8см

3.6 Расчет опорных частей главных балок

3.6.1 Узел опирания на колонну крайнего ряда

Опорное давление в главных балках передается на крайние колонны через два опорных ребра расположенных по оси колонны. Нижние торцы ребер в этом случае фрезеруются для плотной пригонки к нижнему поясу балки, а для пропуска поясных швов в опорных ребрах срезают углы, что уменьшает их ширину по торцу на 40 мм.

Требуемая ширина опорного ребра:

Действительная ширина принимается кратной 5 мм.

Принимаем ширину каждого опорного ребра b_r1 = 240 мм.

Толщина опорного ребра t_r1 должна быть не меньше, чем

Где -ширина выступающей части:

Принимаем толщину каждого опорного ребра t_r1 = 25 мм

Опорные ребра проверяют:

1. На смятие торцов

где, -расчетное сопротивление стали смятию торцевой поверхности (при наличии пригонки):

-характеристическое сопротивление листового проката

2. На общую потерю устойчивости

Участок стенки балки в опорном сечении следует рассчитывать на потерю общей устойчивости, как центрально сжатый стержень, нагруженный опорной реакцией главной балки.

В случае укрепления стенки опорными ребрами с шириной выступающей части br1 в расчетное сечение этого стержня следует включать сечение опорных ребер и полосы стенки шириной не более чем с каждой стороны ребра.

Площадь сечения такого условного вертикального стержня включает в себя опорные ребра и участок стенки с каждой стороны ребра. Расчетная длина стержня принимается равной высоте стенки hw.

Площадь сечения условного стержня:

Момент инерции, радиус инерции и гибкость такого стержня будут соответственно равны:

Условная гибкость сжатого стержня:

Для найденной гибкости коэффициент устойчивости Проверяем опорные ребра на общую устойчивость при центральном сжатии.

Расчет на устойчивость элементов сплошного сечения при центральном сжатии выполняется по формуле:

где, A=– площадь сечения сжатого стержня, см 2

3.6.2 Узел опирания на колонну среднего ряда

На колонне среднего ряда устанавливаются две главные балки, что приводит к необходимости более компактного решения их узлов опирания. В этом случае единое опорное ребро приваривается к торцу балки, нижнюю часть которого строгают.

Ширина ребра назначается из условия:

Принимаем ширину опорного ребра br2 = 500 мм.

Выступающая часть опорного ребра:

Толщина опорного ребра tr2 должна быть не меньше, чем , где ширина выступающей части:

Принимаем толщину опорного ребра tr2 = 25 мм.

Опорное ребро проверяют:

Местная устойчивость

Этот режим реализует проверки местной устойчивости элементов сечений (полок и стенок) для стержневых элементов стальных конструкций с поперечным сечением в форме симметричных и асимметричных двутавров, а также коробчатых сечений.

Выполняются проверки местной устойчивости стенок и полок для изгибаемых, внецентренно-сжатых и сжатых стержневых элементов стальных конструкций. При этом рассматриваются только конструктивные решения с поперечными двусторонними ребрами жесткости, устроенными на всю высоту стенки, а также конструктивные решения с неоребренной стенкой.

В отличии от режимов типа Сопротивление сечений в данном режиме можно провести анализ местной устойчивости с учетом локальных напряжений в стенке балки от сосредоточенной силы.

В соответствии с выбранным нормативным документом выполняются следующие проверки:

Ссылка на СНиП РК 5.04-23-2002

Ссылка на
ДБН B.2.6-163:2010

Предельная гибкость стенки из условия местной устойчивости

пп. 7.1. 7.2*, 7.3, 7.4*-7.6*, 7.9,7.10;

пп. 7.14, 7.16*, 7.17*, 7.18*, табл. 27*

пп. 7.1, 7.2, 7.3, 7.4–7.6, 7.9, 7.10, 7.23, 7.26, 7.27, 7.28

п. 9.5.1–9.5.9; п. 10.4.2, табл. 20; п. 10.4.3;

п. 8.5.1–8.5.9; п. 9.4.2, табл. 22; п. 9.4.3

п. 1.4.3.2, табл. 1.4.3; п. 1.5.5.1–1.5.5.9; п. 1.6.4.2, табл. 1.6.3, п. 1.6.4.5

п. 8.3.2, табл. 8.3; п. 9.5.1–9.5.9; п. 10.4.2, табл. 10.3, п. 10.4.5

Предельная гибкость свеса полки (поясного листа) из условия местной устойчивости

п. 7.22*, 7.23*, табл. 29*, п. 7.24, табл. 30; п. 7.26*, п. 7.27*

п. 8.3.7, табл. 9, п. 8.3.10, п. 9.5.14; п. 10.4.7, табл. 21,

п. 7.3.8, табл. 10, п. 7.3.11, п. 8.5.18; п. 9.4.7, табл. 23, п. 9.4.9

п. 1.4.3.7, табл. 1.4.4; п. 1.5.5.14; п. 1.6.4.8, табл. 1.6.4, п. 1.6.4.7

п. 8.3.7, табл. 8.4; п. 9.5.14; п. 10.4.8, табл. 10.4, п. 10.4.7

Критическое соотношение высоты стенки балки к ее толщине

Определяется значение K _max и выполняется просмотр значений всех факторов с использованием диаграммы, раскрывающейся при нажатии кнопки Факторы .

Ограничение реализации

Не рассматри­ваются конструкции подкрановых балок, а также конструктивные решения с односторонними ребрами жесткости или продольными ребрами жесткости.

Проверка устойчивости стенок и полок центрально-сжатых элементов по СП 16.13330

Добрый день. При проверке устойчивости стенок и полок центрально-сжатых двутавров по СП 16.13330 п.7.3 устойчивость следует определять в обеих плоскостях? Т.е. при определении предельной условной гибкости по формулам таблиц 9 и 10 необходимо брать условную гибкость как в плоскости параллельной стенке (гибкость относительно оси Х), так и в плоскости параллельной полке (гибкость относительно оси Y) и делать две проверки? И, получается, что на гибкость стенок и полок влияет расчетная длина элемента, причем чем она больше, тем лучше местная устойчивость элемента, т.к. увеличивается предельная условная гибкость (для стенки λ̃uw=1.3+0.15λ̃2; для полки λ̃uf=0.36+0.1λ̃). Допустим, для двутавра 40Б1 (λ̃w=1.668) по СТОАСЧМ с Ry=240 при длине 6 м: λ̃uw=1.527 (относительно Х), т.е. условие не соблюдается, а при длине 8 м — λ̃uw=1.703, т.е. условие соблюдается. Помогите разобраться, как правильно считать местную устойчивость стенок и полок.

Просмотров: 7464

Предельная гибкость элементов

5.9. Гибкость сжатых элементов не должна превышать значений, приведенных в табл. 27.

Таблица 27

Предельная гибкость сжатых элементов

Пояса, опорные раскосы и стойки ферм, передающие опорные реакции

Прочие элементы ферм

Колонны второстепенные (стойки фахверка, фонарей и т. п.), элементы решетки колонн

Стержни, служащие для уменьшения расчетной длины сжатых стержней, и другие ненагруженные элементы

Элементы ограждающих конструкций

несимметрично нагруженные (крайние и угловые стойки витражей и т.д.)

Продолжение табл. 27

Примечание. Приведенные в табл. 27 данные относятся к элементам с сечением, симметричным относительно действия сил. При сечениях, несимметричных относительно действия сил, предельную гибкость надлежит уменьшать на 30 %.

5.10. Гибкость растянутых элементов не должна превышать значений, приведенных в табл. 28.

Предельная гибкость растянутых элементов

Пояса и опорные раскосы ферм

Прочие элементы ферм

Связи (кроме элементов, подвергающихся предварительному натяжению)

Примечания: 1. Гибкость растянутых элементов проверяется только в вертикальной плоскости.

2. При проверке гибкости растянутых стержней перекрестной решетки из одиночных уголков радиус инерции принимается относительно оси, параллельной полке уголка.

3. Стержни перекрестной решетки в месте пересечения должны быть скреплены между собой.

4. Для растянутых раскосов стропильных ферм с незначительными усилиями, в которых при неблагоприятном расположении нагрузки может изменяться знак усилия, предельная гибкость принимается как для сжатых элементов, при этом соединительные прокладки должны устанавливаться не реже чем через 40i.

6. Проверка устойчивости стенок и поясных листов изгибаемых и сжатых элементов стенки балок

6.1. Стенки балок для обеспечения их устойчивости следует укреплять двусторонними ребрами:

поперечными основными, поставленными на всю высоту стенки;

поперечными основными и продольными;

поперечными основными и промежуточными, расположенными в сжатой зоне стенки, короткими — только в клепаных балках.

6.2. Расчет на устойчивость стенок балок следует выполнять с учетом всех компонентов напряженного состояния: . Напряжения следует вычислять в предположении упругой работы материала по сечению брутто без учета коэффициента.

Сжимающее (краевое) напряжение у расчетной границы стенки (со знаком „плюс») и среднее касательное напряжение следует вычислять по формулам:

(43)

(44)

где h — полная высота стенки;

М, Q — средние значения соответственно момента и поперечной силы в пределах отсека; если длина отсека больше его расчетной высоты, то М и Q следует вычислять для более напряженного участка длиной, равной высоте отсека; если в пределах отсека момент или поперечная сила меняют знак, то их средние значения следует вычислять на участке отсека с одним знаком.

Местное напряжение в стенке под сосредоточенной нагрузкой следует определять согласно требованиям обязательного приложения 5.

При проверке устойчивости прямоугольных отсеков стенки, заключенных между поясами и соседними поперечными основными ребрами жесткости, расчетными размерами пластинки являются:

a — расстояние между осями поперечных ребер;

h_ef — расчетная высота стенки, равная: в балках с поясными соединениями на высокопрочных болтах — расстоянию между ближайшими к оси балки краями поясных уголков; в клепаных балках — расстоянию между ближайшими к оси балки рисками поясных уголков; в сварных балках — полной высоте стенки; в прессованных профилях — высоте в свету между полками;

t — толщина стенки.

6.3. Устойчивость стенок балок не требуется проверять, если условная гибкость стенки не превышает предельных значений:

— для сварных или прессованных балок;

— для балок клепаных, на болтах и высокопрочных болтах.

При наличии местных напряжений в стенках балок указанные предельные значения следует умножать на коэффициент 0,7.

Стенки балок следует укреплять поперечными ребрами жесткости (см. п. 6.6) при >2,5.

6.4. В балках с местной нагрузкой по верхнему поясу устойчивость стенки следует проверять в соответствии с указаниями обязательного приложения 5.

6.5. Расчет на устойчивость стенок балок симметричного сечения, укрепленных только поперечными основными ребрами жесткости, при отсутствии местного напряжения () следует выполнять по формуле

(45)

где (46)

(47)

(48)

(при следует принимать =1. Значения

не допускаются); следует принимать по табл. 15.

В формулах (45) — (48) :

—отношение большей стороны пластинки к меньшей;

условная гибкость пластинки высотой d (здесь d — меньшая из сторон h_ef или а пластинки) ;

(49)

В стенке балки симметричного сечения (при отсутствии местного напряжения), укрепленной кроме поперечных основных ребер одним продольным ребром, расположенным на расстоянии h₁ от расчетной (сжатой) границы отсека, обе пластинки, на которые это ребро разделяет отсек, следует рассчитывать отдельно:

а) пластинку, расположенную между сжатым поясом и продольным ребром, — по формуле

(50)

где (51)

(здесь — условная гибкость пластинки высотой h₁) ;

следует определять по формуле (47) с подстановкой размеров проверяемой пластинки;

следует определять по формуле (48), принимая при этом

следует принимать по табл. 15;

б) пластинку, расположенную между растянутым поясом и продольным ребром, — по формуле

(52)

где (53)

следует определять по формуле (47) с подстановкой размеров проверяемой пластинки;

следует принимать по табл. 15.

6.6. В стенке, укрепленной только поперечными ребрами жесткости, ширина их выступающей части b_h должна быть для парного симметричного ребра не менее мм; толщина ребра t_s должна быть не менее ; расстояние между ребрами не должно превышать 2h_ef.

6.7. При укреплении стенки поперечными ребрами и одним продольным ребром необходимые моменты инерции I_s сечений ребер жесткости следует определять:

для поперечных ребер — по формуле

для продольного ребра — по формулам табл. 29 с учетом их предельных значений.

При расположении продольного и поперечных ребер с одной стороны стенки моменты инерции сечений каждого из них вычисляются относительно оси, совпадающей с гранью стенки, ближайшей к ребру.

Необходимый момент инерции сечения продольного ребра I_sl

Примечаниe. При вычислении I_sl для промежуточных значений допускается линейная интерполяция.

6.8. Участок стенки балки составного сечения над опорой при укреплении его ребрами жесткости следует рассчитывать на продольный изгиб из плоскости как стойку, нагруженную опорной реакцией. В расчетное сечение этой стойки следует включать сечение ребра жесткости и полосы стенки шириной с каждой стороны ребра. Расчетную дли-

ну стойки следует принимать равной высоте стенки.

Нижние торцы опорных ребер жесткости должны быть плотно пригнаны или приварены к нижнему поясу балки и рассчитаны на воздействие опорной реакции.

СТЕНКИ ЦЕНТРАЛЬНО-, ВНЕЦЕНТРЕННО СЖАТЫХ И СЖАТО-ИЗГИБАЕМЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

6.9. Для центрально-сжатых элементов условную гибкость стенки следует принимать не более значений, определяемых по формулам табл. 30.

При назначении сечения элемента по предельной гибкости, а также при соответствующем обосновании расчетом наибольшие значения следует умножать на коэффициент(где ), но не более чем в 1,5 раза. При этом значения следует принимать не более 5,3.

Наибольшие значения при значениях условной гибкости стержня

Швеллерное, трубчатое прямоугольное (h_ef — для большей стенки)

Примечания: 1.Приведенные в табл. 30 данные относятся к сварным и прессованным профилям. В клепаных элементах значения табл. 31 следует увеличивать на 5%.

2. При вычислении для промежуточных значений допускается линейная интерполяция между значениями при =1 и =5.

6.10. Для внецентренно сжатых и сжато-изгибаемых элементов условную гибкость стенки следует определять в зависимости от значения (где — наибольшее сжимающее напряжение у расчетной границы стенки, принимаемое со знаком „плюс» и вычисленное без учета коэффициентов , или ;— соответствующее напряжение у противоположной расчетной границы стенки) и принимать не более значений, определяемых при:

-по п. 6.9;

-по формуле

(55)

— линейной интерполяцией между значениями, вычисленными при =0,5 и =1.

6.11. При укреплении стенки внецентренно сжатого или сжато-изгибаемого элемента продольным ребром жесткости с моментом инерции I_sl, расположенным посредине стенки, наиболее нагруженную часть стенки между поясом и осью ребра следует рассматривать как самостоятельную пластинку и проверять согласно требованиям п. 6.10.

Продольные ребра жесткости следует включать в расчетные сечения элементов.

Если устойчивость стенки не обеспечена, то в расчет следует вводить два крайних участка стенки шириной по 0.6, считая от границ расчетной высоты.

6.12. Стенки сплошных колонн и стоек при следует укреплять поперечными ребрами жесткости, расположенными на расстоянии 2h_ef одно от другого; на каждом отправочном элементе должно быть не менее двух ребер. При наличии продольного ребра расстояние между поперечными ребрами допускается увеличивать в 1,5 раза.

Минимальные размеры выступающей части поперечных ребер жесткости следует принимать согласно требованиям п. 6.6.