Файл: Брудка Я. Легкие стальные конструкции.pdf

Проверка бокового выпучивания. При замкнутом профиле из прямоугольной тру­ бы боковое выпучивание не происходит, если отношение расстояния между связями жесткости к расстоянию между стенками меньше 75. В рассматриваемом случае балка закреплена только на опорах.

Следовательно,

500

= 58 < 75.

9 — 0,3

Более точно боковое выпучивание можно проверить, пользуясь формулами (6-58) —

Стенка балки является стенкой с увеличенной жесткостью, в крайних волокнах ко­ торой действуют напряжения:

Проверка устойчивости стенки балки при сосредоточенных нагрузках. Сосредото­ ченной нагрузкой являются только реакции на опорах балки. В этом случае следует

202

пользоваться формулой (6-82). Допускаемая сила, которую может выдержать стенка балки (а = 5 0 мм, /-=4,5 мм), равна:

Сила, выдерживаемая двумя стенками, равна:

2-972 кгс — 1944 кгс > 905 кгс.

6.5. ВЛИЯНИЕ БЕТОНА, ЗАПОЛНЯЮЩЕГО ПРОФИЛЬ, НА НЕСУЩУЮ СПОСОБНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ

Влияние бетона, заполняющего гнутый профиль открытого сечения, не было в достаточной степени исследовано. Больше опыта накоплено при исследовании квадратных труб. Некоторые авторы утверждают, что квадратные трубы существенно не отличаются от обычных стальных конструкций, имеющих заполненный бетоном сердечник.

Отмечается определенное влияние формы профиля, а следовательно, и влияние формы бетонного сердечника. Преобладает мнение, что за­ полнение бетоном не требует специального сцепления со сталью и допол­ нительного армирования продольными стержнями или хомутами. С внут­ ренней стороны бетон должен быть обеспечен непосредственным сцеп­ лением со стенкой профиля. Окраска внутренней поверхности стержня недопустима, другая же антикоррозионная защита является излишней, так как бетон сам в достаточной степени защищает металл от коррозии. На время транспортирования незабетонированных профилей желатель­ но только покрывать их внутренние поверхности цементным молоком.

На основе исследований, проведенных за рубежом, установлено:

а) профили, имеющие планки, соединяющие свободные края полок, обладают большей несущей способностью, чем профили без планок; б) требовавшиеся прежде хомуты, продольные стержни и покрытие профиля бетоном снаружи можно не учитывать, если вы не хотите счи­

тать стержень железобетонным; в) замкнутое, прямоугольное сечение не дает особых преимуществ

по сравнению с открытым профилем; г) стержень, подвергнутый внецентренной нагрузке, ведет себя при­

мерно так же, как подвергнутый осевой нагрузке, хотя и имеет меньшую несущую способность;

д) нагрузка должна передаваться непосредственно на стальные элементы; участие в работе стали и бетона определяется по принципу P — Ps-hPb, известному из теории железобетона.

Расчет, предлагаемый Клёппелем и описываемый далее, относится к открытым профилям. Расчет был представлен в связи с исследования­ ми обычных опор [107].На основе исследований, проведенных в техни­ ческом высшем учебном заведении (Technische Hochschule) г. Дармш­ тадта, рекомендуется использовать эти формулы для расчета тонкостен­

ных профилей. В особых случаях желательно проводить контрольные испытания и в случае положительных результатов пользоваться пред­ ложением Клёппеля. Расчет по этому способу сводится к обычному хо­ ду действий при расчетах стальных стержней.

Забетонированные и сжатые по оси стержни должны удовлетворять следующим условиям:

где Хх — гибкость стального стержня, принимаемого за однородный (если стержень двухветвевой, ось х—х проходит через составляющие ветви); ку — гибкость стального стержня, принимаемого за однородный (если стержень двухветвевой, ось у—у не прохо­ дит через составляющие ветви); Xi — гибкость отрезка ветви двухветвевого стержня, рассчитанная для длины, равной расстоянию между осями планок, и для минимального радиуса инерции одной ветви.

Свободную длину сжатого элемента при продольном изгибе следует принимать в соответствии с инструкциями по проектированию стальных конструкций.

Допускаемую сжимающую силу, которую может выдержать стер­ жень с бетонным ядром, рассчитывают по формуле

где р — коэффициент продольного изгиба, принятый для большей гибкости продольного изгиба стержня без забетонирования; k — допускаемые напряжения при сжатии стально­ го стержня; F, — площадь поперечного сечения стального профиля; Fb — площадь по­

перечного сечения бетонного сердечника; ан — критические напряжения, взятые из табл. 6-7; Wb — кубиковая прочность бетона после 28 дней.

Бетон, заполняющий сердечник, должен иметь марку не менее ПО. В соответствии с инструкциями допускаемую нагрузку можно увеличить только на 33% по сравнению с той нагрузкой, которой можно нагрузить незабетонированный стержень, причем тогда предполагается, что выпу­ чивание проявляется в форме продольного изгиба.

В действительности повышение несущей способности часто бывает значительно больше, но при этом различие в результатах эксперимен­ тальных исследований очень велико.

Заполнение сердцевины стержней сплошного сечения бетоном позво­ ляет для сжатых стержней, работающих в области продольного изгиба за пределом упругости, совершенно не учитывать влияние скручивания. Влияние это, как известно по примеру швеллеров с укрепленными пол­ ками, значительно.

Пример 6-16. Дан стержень с поперечным сечением, показанным на рис. 6-62, за­ полненный внутри бетоном марки ПО. Длина стержня равна 1=2,5. Рассчитать допу­ скаемую силу, которой можно нагрузить стержень по оси.

Необходимые для расчета характерные величины сечения:

Fs = 5 , 9 cm; ix = 3,37 см; iy = 4,61.

Крепление концов стержня характеризуется коэффициентами длины:

Р* = Pv — 1 ■

204

< 9790 кгс (93,457 кН < 96,007 кН).

Для несущей способности рассматриваемого стержня при отсутствии бетонирова­ ния решающим является местное выпучивание, для которого сжимающая сила Р , =

= 4440 кгс< 9530 кгс (43,54203,457 кН). Принимая за 100% меньшую силу, получа­ ем повышение допускаемой нагрузки на 115%. Применение более высокой марки бе­ тона нерентабельно, так как предельная величина 33% не позволяет ее использовать.

6.6. УМЕНЬШЕНИЕ ПОЯСОВ ШИРОКИХ И КОРОТКИХ БАЛОК

Для балок таврового, двутаврового или коробчатого сечения, если пояса имеют небольшую толщину по сравнению с их шириной, нельзя при расчете нормальных напряжений в поясах пользоваться элементар­ ной теорией изгиба стержней. В точках поясов, удаленных от стенки балки на большое расстояние, удлинение уменьшается таким образом, что возникает исчезающее к наружным краям граней пояса напряженное состояние в двутаврах или исчезающее к центру пояса для коробчатых сечений (рис. 6-76). При расчете таких балок по элементарной теории

ЯНШИН ИШптшпппШИ]

205