что такое местная потеря устойчивости

Общая и местная устойчивость балок

Общая устойчивость балок

Узкая длинная балка, не раскрепленная в боковом направлении и нагруженная сверх определенного предела, может потерять устойчивость и выкрутиться, получив большие отклонения в плане.

Это явление называется потерей общей устойчивости балки, а та нагрузка и те напряжения, при которых начинается потеря общей устойчивости, называются критическими.

Потеря общей устойчивости консольной балки

Потеря общей устойчивости начинается с кручения поперечного сечения балки. В результате этого происходит отклонение поясов в плане, и балка, кроме изгиба в вертикальной плоскости, подвергается также изгибу в горизонтальной плоскости и кручению.

Очевидно, что чем шире пояса и больше J_у, тем выше критические напряжения и устойчивее балка. Критические напряжения могут также быть значительно повышены закреплением в пролете верхнего пояса балки от возможного бокового отклонения.

Значение критических напряжений зависит от конструктивной формы и схемы балок и в первую очередь — от отношения пролета (или расстояния между закреплениями сжатого пояса) к ширине пояса ly/b (смотрите таблицу Наибольшие отношения свободной длины сжатого пояса к его ширине, при которых нет необходимости в проверке общей устойчивости балок двутаврового сечения).

При больших значениях необходима проверка балки на ly/b общую устойчивость аналогично прокатным балкам с введением в расчетную формулу коэффициента φ_б.

Значения коэффициента φ_б для составных сварных и клепаных балок двутаврового сечения определяются по НиТУ 121-55.

«Проектирование стальных конструкций»,
К.К.Муханов

Как указывалось выше, укрепление стенок балок для обеспечения их устойчивости производится ребрами жесткости. В сварных балках ребра делаются из полосы шириной bр, определяемой по эмпирической формуле где h — высота…

Местное выпучивание отдельных элементов конструкций под действием нормальных (сжимающих) или касательных напряжений называется потерей местной устойчивости. В балках потеря местной устойчивости пояса или стенки часто является основной причиной потери несущей…

Источник

Местная устойчивость

Под влиянием сжатия стенка может выпучиться, образуя волны, наклоненные к оси под углом примерно 45°. Чтобы воспрепятствовать выпучиванию стенки, ставят вертикальные ребра жесткости, которые пересекают возможные волны выпучивания. Стенка при этом получается разделенной на прямоугольники, ограниченные с четырех сторон поясами и ребрами жесткости.

Потеря местной устойчивости стенки от касательных напряжений

Если обозначить через а расстояние между осями ребер жесткости, через h₀ — высоту стенки и через d — меньшую сторону прямоугольника, то критическое касательное напряжение в стенке выразится формулой (с учетом упругого защемления стенки в поясах)

где μ — отношение большей стороны (а или h₀) к меньшей d;

В целях удобства расчет на устойчивость обычно ведут в следующих размерностях: в тоннах и сантиметрах.

В случае, если μ или соответственно а очень велики (что практически означает наличие ребер жесткости только на опорах балки), меньшая сторона d становится равной h₀ и тогда

где К = h₀/δ гибкость стенки.

Полученная формула аналогична по структуре формуле Эйлера (7.II).

Определим, при каком значении гибкости стенки К = h₀/δ напряжение τкр может достигнуть предела текучести τ_т, и назовем такую гибкость критической гибкостью. Выше (смотрите Работа стали при сложном напряженном состоянии) было указано, что

Подставляя это значение в формулу (48.VI), находим критическую гибкость.

Таким образом, при h₀/δ

Потеря местной устойчивости стенки от нормальных напряжений

На фигуре, в показана равномерно сжатая пластинка, закрепленная по одной длинной стороне и свободная — по другой.

Общая формула, определяющая нормальные критические напряжения, действительная в пределах упругой работы стенки, имеет вид:

где с — коэффициент, зависящий от величины α; значения с указаны в таблице;

К = h₀/δ — гибкость стенки.

Таким образом, критическое нормальное напряжение в стенке изгибаемой балки будет равно

Определим критическую гибкость, т. е. то значение ее, при котором критическое нормальное напряжение достигает предела текучести σ_т = 2,4 т/см 2 (для стали Ст. 3).

Из уравнения (51.VI) получим:

При одной закрепленной и другой свободной стороне

Таким образом, в случае сжатия пластинки, упруго защемленной по двум длинным сторонам (например, стенка сплошной колонны), при h₀/δ 162. Однако, учитывая приближенность ряда предпосылок при выводе формул, в технических условиях рекомендуется критическую гибкость стенки, до которой можно не укреплять ее против потери устойчивости при изгибе (от воздействия нормальных напряжений), принимать для стали марки Ст. h₀/δ = 160, а для стали HЛ2 h₀/δ = 130.

Сжатая пластинка, закрепленная по одной стороне (представляющая собой половину пояса балки), может потерять устойчивость только при h₀/δ = b/δ_п > 18. Однако вследствие некоторой неопределенности в защемлении и других причин НиТУ предписывают не превышать в этом случае b/δ_п = 15 (для стали марки Ст. 3) и b/δ_п = 12,5 (для стали НЛ2), что соответствует предельным соотношениям.

Потеря устойчивости стенки от совместного действия нормальных и касательных напряжений. При изгибе балки в стенке возникает сложное напряженное состояние от совместного действия нормальных и касательных напряжений, могущего вызвать потерю местной устойчивости стенки. Вопрос о возможной потере устойчивости стенки решается путем сопоставления гибкости стенки К = h₀/δ с критической гибкостью.

Как уже указывалось, при гибкости стенки балки меньше критической предел текучести в стенке достигается раньше, чем критическое напряжение, и опасной становится потеря прочности, а не устойчивости. Поэтому если у балки из стали Ст. 3 гибкость стенки меньше критической, т. е. h₀/δ 80 (или для стали НЛ2 больше 65), проверка стенки на устойчивость обязательна. При этом в случае необходимости стенка должна быть укреплена поперечными ребрами жесткости, поставленными на всю высоту стенки.

Согласно НиТУ, расстояние между этими ребрами жесткости не должно превышать 2/г, т. е. двойной высоты балки. Стенки высоких тонкостенных балок из Ст. 3 при h₀/δ > 160 (из стали НЛ2 больше 130) рекомендуется укреплять наряду с поперечными ребрами дополнительным продольным ребром, поставленным в сжатой зоне стенки (смотрите Подкрановые балки).

Проверка стенки балки на устойчивость производится по отсекам (прямоугольникам), которые образуются между поясами балки и ребрами жесткости. Изменяя расстояние между ребрами жесткости, можно получить такое соотношение сторон отсека, при котором стенка балок будет устойчивой.

Наметив таким образом предварительную расстановку ребер жесткости с максимальными возможными расстояниями между ними, проверяют устойчивость стенки при совместном действии нормальных и касательных напряжений.

Исследованиями С. П. Тимошенко, П. Ф. Папковича и Б. М. Броуде установлено, что для устойчивости стенки при совместном действии обоих компонентов напряженного состояния должно удовлетворяться следующее соотношение:

Здесь σ и τ — действительные напряжения в стенке балки;

σ₀ и τ₀ — критические значения нормальных и касательных напряжений при раздельном действии, равные:

Действительные напряжения σ и τ вычисляются по сечению брутто без введения коэффициента φ_б и, согласно НиТУ, определяются в следующих местах. Если длина отсека не превосходит его высоты, то краевое напряжение при сжатии σ определяется по среднему значению изгибающего момента в пределах отсека; в противном случае σ вычисляется по среднему значению момента для наиболее напряженного участка с длиной, равной высоте отсека. Среднее касательное напряжение вычисляется по формуле

где Q — среднее значение поперечной силы в пределах отсека;

h — полная высота стенки.

В случае, если в пределах рассматриваемого отсека расположено место изменения сечения балки, проверка устойчивости стенки производится для этого места по напряжениям, вычисленным для уменьшенного сечения.

Все формулы получены в предположении упругой работы листа. Так как необходимо, чтобы средние приведенные напряжения были меньше предела текучести, то, согласно НиТУ, требуется дополнительно, чтобы

Пример 9. Требуется проверить устойчивость стенки сварной балки, рассчитанной в примерах 5 и 7, и произвести расстановку ребер жесткости. Пролет балки l = 12 м, равномерно распределенная расчетная нагрузка q = 21,13 т/м. Подобранное сечение балки состоит в середине пролета из, стенки 1 500 X 12 мм и поясов 480 X 20 мм; у опоры и на протяжении 2 м от опоры — из стенки 1 500 X 12 мм и поясов 210 X 20 мм. В месте изменения сечения балки действуют: М₁ = 211,3 тм; Q = 84,5 т.

Решение. 1) Проверяем, необходима ли установка ребер жесткости: h₀/δ = 150/1,2 = 125 > 80, т. е. гибкость стенки больше критической, следовательно, ребра нужны. Намечаем максимальное расстояние между ребрами α = 2h = 2 * 150 = 300 см. Проверяем стенку в первом отсеке, окаймленном опорным ребром, поясами и первым ребром жесткости, поставленным на расстояние 3 м от опоры.

2) Находим действительные нормальные и касательные напряжения в стенке σ и τ в месте изменения сечения.

Краевое нормальное напряжение сжатия в стенке для уменьшенного сечения балки равно

(значение W = 10 300 см 3 принято по примеру 7).

Среднее касательное напряжение τ определяем по формуле (53.VI):

3) Находим критические напряжения по формулам (51.VI) и (47.VI):

4) Проверяем устойчивость стенки по формуле (52.VI)

Следовательно, намеченная расстановка ребер жесткости с максимальным расстоянием между ними α = 2h = 3 м вполне удовлетворительна.

1 Б. М. Броуде, Устойчивость пластинок в элементах стальных конструкций, Машстройиздат, 1949, С. П. Тимошенко, Устойчивость упругих систем, Техтеоретиздат, 1955.

«Проектирование стальных конструкций»,
К.К.Муханов

Источник

потеря местной устойчивости

3.13 потеря местной устойчивости: Разрыв, смещение отдельных участков или элементов сооружения, деформация локального характера сверх допустимой величины.

Смотреть что такое «потеря местной устойчивости» в других словарях:

ОДМ 218.2.027-2012: Методические рекомендации по расчету и проектированию армогрунтовых подпорных стен на автомобильных дорогах — Терминология ОДМ 218.2.027 2012: Методические рекомендации по расчету и проектированию армогрунтовых подпорных стен на автомобильных дорогах: 3.1 армированный грунт: Массив грунта, в котором размещены армирующие элементы, обеспечивающие… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

СТО НОСТРОЙ 2.29.105-2013: Мостовые сооружения. Укрепление конусов и откосов насыпей на подходах к мостовым сооружениям — Терминология СТО НОСТРОЙ 2.29.105 2013: Мостовые сооружения. Укрепление конусов и откосов насыпей на подходах к мостовым сооружениям: 3.1 габионы (габионные конструкции): Объемные сетчатые конструкции различной формы из проволочной крученой с… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

конструкции укрепления — 3.2 конструкции укрепления: Конструкции, предназначенные для защиты поверхностных слоев конусов и откосов от внешних разрушающих воздействий в местах примыкания насыпей к мостовым сооружениям. Примечание К разрушающим воздействиям относятся… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Последствия аварии — 18. Последствия аварии возникшая в результате аварии радиационная обстановка, наносящая убытки и вред из за превышения установленных пределов радиационного воздействия на работников, население и окружающую среду. Источник: НП 013 99: Установки по … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Предельное — 15. Предельное содержание токсичных соединений в промышленных отходах в накопителях, расположенных вне территории предприятия (организации). М., 1985. Источник: П 89 2001: Рекомендации по диагностическому контролю фильтрационного и… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

СТО 22-05-04: Руководство по определению индивидуального ресурса стальных подкрановых балок с усталостными трещинами в стенках для допущения их временной эксплуатации. Часть 1. Основные положения. (Предназначено для экспертов) — Терминология СТО 22 05 04: Руководство по определению индивидуального ресурса стальных подкрановых балок с усталостными трещинами в стенках для допущения их временной эксплуатации. Часть 1. Основные положения. (Предназначено для экспертов):… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

ГОСТ Р 54382-2011: Нефтяная и газовая промышленность. Подводные трубопроводные системы. Общие технические требования — Терминология ГОСТ Р 54382 2011: Нефтяная и газовая промышленность. Подводные трубопроводные системы. Общие технические требования оригинал документа: 3.39 J труба (J tube): Установленная на платформе J образная труба, которая образует райзер… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Местная — 1.15.2. Местная Черт. 13 Таблица 13 Наибольший диаметр обрабатываемых зубчатых колес, мм Номер пункта Допуск для станков классов точности Н П В А До 125 1.15.1 1 20 50 32 1.15.2 … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Источник