Местная устойчивость стенок

Потеря местной устойчивости стенок коробчатой балки с рельсом по оси пояса может произойти в результате действия только касательных или только нормальных напряжений или же при совместном действии касательных и нормальных напряжений.

Действие касательных напряжений,

Максимальные касательные напряжения возникают в основном на участках концевых частей балки, где действует наибольшая поперечная сила, а влиянием изгибающего момента можно пренебречь.

Величину касательных напряжений в стенке определяют по формуле

(8.7)

где Q — поперечная сила, действующая в опорном сечении балки; h — высота стенки; δ_С — толщина стенки; 2 — число стенок, воспринимающих поперечную нагрузку.

Условие обеспечения местной устойчивости:

(8.8)

где τ_кр — критические касательные напряжения, при ко­торых происходит потеря устойчивости,

МПа, (8.9)

где а и b — большая и наименьшая стороны прямоуголь­ной пластины между поясами и большими диафрагмами.

При одинаковых запасах прочности и местной устойчивости, приняв τ_кр равным пределу текучести, , можно получить условие, когда не требуется установка попе­речных ребер жесткости (больших диафрагм):

(8.10)

где — высота и гибкость стенки.

Таким образом, устойчивость стенок при действии каса­тельных напряжений даже при отсутствии ребер жесткости будет обеспечена, если обеспечена их прочность. С учетом того, что в стенке неизбежно действуют и нормальные напряжения (даже незначительные), рекомендуется принимать для углеродистых сталей < 60δ_С, а для низколегированных < (50…55)δ_С

Действие нормальных напряжений.

Для середины балки в зоне действия максимального изгибающего момента и, следовательно, максимальных нормальных напряжений при весьма малых касательных напряжениях проверка местной устойчивости стенки производится по условию

(8.11)

где — критические напряжения, при которых происходит потеря устойчивости.

Для стенок коробчатых балок при отсутствии местных нагрузок на стенку

,МПа. (8.12)

Аналогично предыдущему случаю при гибкости

(8.13)

достаточно укрепить стенку только основными диафрагмами для углеродистых сталей при S < 160; для низколегированных; при S < 145. При гибкости S < 265 для углеродистых сталей и S < 225. ..240 для низколегированных сталей необходимо устанавливать продольное ребро жесткости на расстоянии (0,2... 0,25) от верхнего пояса. Если этого недостаточно, устанавливают два продольных ребра: первое - на расстоянии (0,15...0,20) , второе - на расстоянии (0,32. ..0,40) от верхнего пояса.

Совместное действие касательных и нормальных на­пряжений.

Для сечений, в которых действуют значительный изгибающий момент и значительная поперечная сила, после размещения основных диафрагм проводится проверка местной устойчивости по условию

. (8.14)