Файл: Брудка Я. Легкие стальные конструкции.pdf

8. ЭЛЕМЕНТЫ КОНСТРУКЦИЙ ИЗ ПРОФИЛЕЙ ХОЛОДНОЙ ГИБКИ

8.1. СВЯЗИ ЖЕСТКОСТИ

8.1.1. Балки

Связывающее действие плит перекрытий и заполнения стеновых плит, оказываемое на подвергающиеся изгибу элементы, можно учиты­ вать так же, как в обычных стальных конструкциях из прокатных про­ филей. Если ни одна из полок балки (в частности, сжатая) не связана с такими элементами здания, то необходимо проектировать дополнитель­ ные связи жесткости, которые следует располагать на уровне верхних и нижних полок. Эти связи жесткости препятствуют боковому сдвигу по­ лок при кручении, если балка нагружена в плоскости стенки: В качестве примера рассмотрим изгиб балок с сечениями, показанными на рис. 8-1. Такие балки без связей жесткости подвержены изгибу и одновременно скручиванию (см. 6.3.4.). Если необходимо избежать кручения, то сле­ дует уравновесить крутящий момент моментом пары горизонтальных сил. Для швеллера будет:

(8- 1)

где значение символов принимают в соответствии с рис. 8-1, а. Эти силы должны действовать на возможно наибольшем плече h, т. е. в плоско­ сти полок. Они также должны находиться в том поперечном сечении бал­ ки, в котором приложена внешняя нагрузка.

Зетовый профиль (рис. 8-1,6) тоже подвергается кручению, так как главные средние оси не совпадают с системой осей х—у. В этом случае поступают так же, как и в случае швеллера.

Сила в связи жесткости равна:

(8-2)

где Jx — момент инерции относительно средней оси, перпендикулярной стенке балки, Jp — полярный момент инерции относительной системы осей х—у.

Связи жесткости, поддерживающие полки таких профилей, надо рас­ полагать на опорах и в определенном количестве промежуточных сече­ ний, расстояние между которыми не должно превышать lU пролета бал­ ки. Если часть нагрузки, равная минимум ’/з нагрузки, приходящейся на весь пролет балки, сконцентрирована на коротком отрезке длиной не более V12 пролета, то одну из связей жесткости располагают посредине

этого отрезка.

Из практических соображений связи жесткости не следует разме­ щать слишком часто. В этом случае сила, передаваемая через полку

профиля на связь жесткости, является суммой реакции сил Р, приложен­ ных на отрезке балки между связями жесткости. Эти реакции рассчитывают приближенно;

ДЛЯ 0 ^ 2 ^ 0 ,3 /i

где /, — расстояние между связями жесткости; z — расстояние внешней силы Р от свя­ зи жесткости; s — коэффициент, связанный с формой балки, принимаемый по формуле

(8-1) или (8-2).

Для нагрузки q, равномерно распределенной по всей длине балки,

Если между связями жесткости действует больше одной силы Р, сум­ му реакций Р рассчитывают по формуле (8-3) или (8-4). Соединение связи жесткости с балкой не должно вызвать потери местной устойчиво­ сти стенок балки.

Таким образом, можно рассматривать балки, подвергнутые внецентренной нагрузке относительно плоскости симметрии их сечения.

Подобная проблема существует и в балках двутаврового профиля, состоящих из двух швеллеров. Балка работает на изгиб при нагрузке в плоскости стенки двутавра. Ее составляющие профили (рис. 8-2, а) обла­ дают способностью к скручиванию на отрезках длиной, равной расстоя­ нию между соединительными элементами. Верхние полки расходят­ ся, а нижние — прижимаются друг к другу. Скручиванию противодейст­ вуют силы, возникающие в соединительных элементах, например в свар­ ных точках (рис. 8-2,6). Центр стыка действует здесь как связь жест­ кости. Усилие в нем можно рассчитать по формуле (8-1). Оно зависит от нагрузки, приходящейся на отрезок балки, расположенной между цент­

234

рами стыков. Если на этот отрезок действует постоянная нагрузка, то на один швеллер приходится сила, равная:

Подставляя в приведенное выше уравнение Р из (8-1), получаем

центра стыка на растяжение; h — вертикальное расстояние между центрами соединений

(см. рис. 8-2); ха — как на рис. 8-1, а.

Обычно балки, проектируемые как равномерно нагруженные, нагру­ жены неравномерно. Поэтому в формуле (8-6) следует принимать qz= = 3q (q — равномерная нагрузка). Если на отрезке балки между соеди­ нительными элементами приложена сосредоточенная сила, которая рас­

пределяется на участке длиной а (см. рис. 6-53), большей, чем еМакс, то

Р

принимают qz= — . Если же длина опоры меньше, чем расстояние меж.

а

ду соединительными элементами, то она должна воспринять крутящий момент, приходящийся на один швеллер. Тогда в формуле (8-1) под­ ставляют половину силы Р.

При небольших нагрузках по формуле (8-6) получают большие рас­ стояния между соединительными элементами. Чтобы предотвратить рас­ хождение верхних полок, расстояние между соединительными элемен­

тами должно быть меньше, чем еМакс=^ — (^ — длина пролета балки).

О

8.1.2. Стойки

Стойки наружных или внутренних стен каркасных зданий обычно ог­ раждают плитами из разных материалов. Эти плиты характеризуются определенной прочностью в своей плоскости и поэтому их можно счи­ тать связями жесткости для стоек, предотвращающими продольный из­ гиб в плоскости стены. Чтобы плиты ограждения выполняли такую роль, необходимо по отношению к конструкции стены (т. е. к стойке, плите ог­ раждения и их взаимному соединению) соблюдать следующие требо­ вания:

расстанавливать соединительные элементы между плитой огражде­ ния и стойкой так, чтобы при расчете решающим был продольный изгиб в плоскости, перпендикулярной плоскости стены;

добиваться такой минимальной прочности материала ограждения, чтобы не мог произойти прогиб стенки в плоскости стены;

выполнять стыки между плитой ограждения и стойкой так, чтобы они надежно выдерживали силу бокового давления стойки на связь жест­ кости.

Чтобы математически сформулировать эти условия, необходимо учи­ тывать некоторые технические дефекты, наличие которых не является еще причиной продольного изгиба стойки в плоскости стены.

Наибольшее расстояние между соединительными элементами должно быть равно:

оси, параллельной и перпендикулярной к плоскости стены; Re— предел текучести стали стойки; Со— упругая постоянная материала стены и соединительных элементов.

Подставив значение Е из формулы (8-8), получим минимальную ве­ личину упругой постоянной:

Рассчитанная по формуле (8-8а) упругая постоянная с0 должна быть экспериментально подтверждена для данного решения стены. Она может быть также взята из табл. 8-1 как ориентировочная величина.

Сила бокового воздействия, действующая в соединении, равна

Стойку стены, конструкция которой удовлетворяет условиям (8-7) — (8-9), рассчитывают на продольный изгиб в плоскости, перпендикуляр­ ной к плоскости стены.

8.2.ПЕРЕКРЫТИЯ И БЕСЧЕРДАЧНЫЕ ПОКРЫТИЯ

8.2.1.Общие сведения

Различают два основных типа перекрытий, для которых применяют­

ся профили холодной гибки:

а) перекрытия, в которых несущим элементом является железобе­ тонная балка с самонесущей арматурой из металлических профилей. За­

236