Балка с гибкой стенкой Советский патент 1991 года по МПК E04C3/00 

V7

ё

Изобретение относится к строительству и может быть использовано в конструкциях, предназначенных для восприятия распределенных и сосредоточенных нагрузок, применяемых в конвейерных галереях, подкрановых балках для кранов невысокой грузоподъемности при легких режимах-ра- боты, в прогонах покрытия, в перекрытиях ряда промышленных зданий. Цель изобретения - снижение металлоемкости и дефор- мативности балки. Балка выполнена в виде двутавра с верхним 1 и нижним 2 поясами и гибкой стенки 3. Отношение высоты стенки 3 к ее толщине составляет 200-400. Соотношение площадей поясов определяется по приведенному соотношению 3 ил.

О

сл

ON

О

о

(Pl/lf

Изобретение относится к строительству и можетЦ}ыть использовано в конструкциях, предназначенных для восприятия распределенных и сосредоточенных нагрузок, при- меняемых в конвейерных галереях, подкрановых балках для кранов невысокой грузоподъемности при легких режимах работы, в прогонах покрытия, в перекрытиях ряда промышленных зданий и т.д.

Цель изобретения - снижение металлоемкости и деформативности балки.

На фиг.1 изображена балка с гибкой стенкой; на фиг.2 - эпюра напряжений до потери устойчивости стенки-балки; на фиг.З - то же, после потери устойчивости.

Балка выполнена в виде двутавра с верхним 1 и нижним 2 поясами и гибкой стенкой 3. Элементы балки выполняются из прокатной стали. Отношение высоты к ее толщине составляет НЛз 200-400.

Отношение площадей сечений поясов

Аг находится в диапазоне: 0,95 Воп -гAI

1,05 Воп, где AI - площадь сечения верхнего пояса, Аз - площадь сечения нижнего пояса, Воп - коэффициент асимметрии балки с оптимальным распределением материала между поясами, определяемый по формуле

k-ta;

+ /1 - k k fe

+ (1 -рр) -д

0,, AiJ

где Н.тз.Аз - высота, толщина и площадь поперечного сечения стенки;

k- 13 - высота участка стенки, работающего совместно со сжатым поясом;

k - коэффициент пропорциональности, равный k 0,75 E/Ry ,

Е - модуль упругости;

Ry - расчетное сопротивление материала.

Площади поясов определяются по формуле

Р + О-тг),25

H-ta AI

.

Нейтральная ось находится ближе к верхнему поясу hi h2.

Балка с гибкой стенкой работает следующим образом.

На первой стадии работы - до потери устойчивости - балка с гибкой стенкой работает по обычной схеме. В силу асимметрии сечения повышается сравнительно с симметричным сечением положение нейтральной оси и уменьшается высота hi стенки

0

балки, находящейся в сжатой зоне, за счет чего происходит увеличение критических напряжений потери устойчивости стенки пропорционально квадрату отношения толщины стенки к hi. Повышение положения нейтральной оси обусловливает выполнение неравенства продольных напряжений в верхнем и нижнем поясах (cri 02).

На второй стадии работы - после потери устойчивости - по мере отставания роста напряжений на выпучившемся участке стенки опережающий рост напряжений в верхнем поясе приводит к постепенному выравниванию напряжений в верхнем и 5 нижнем поясах балки, Осевая текучесть в обоих поясах наступает одновременно при одном и том же уровне нагрузки. Из-за уменьшения зоны выпучивания стенки пропорционально уменьшается ее деформатив- ность.

Оптимальное распределение металла между поясами позволяет исключить запас металла в нижнем поясе, а следовательно, снизить металлоемкость балки, а также уменьшить прогиб балки в предельном состоянии.

Изобретение позволяет увеличить надежность балки с гибкой стенкой за счет снижения степени закритической работы балки, определяемой как отношение нагрузки на балку в предельном состоянии к уровню нагрузки, соответствующей моменту потери устойчивости стенки балки. Снижение степени закритической работы происходит за счет повышения устойчивости стенки и верхнего пояса балки по сравнению с известными балками асимметричного сечения, коэффициент асимметрии которых приближается к единице.

Формула изобретения

Балка с гибкой стенкой асимметричного сечения, включающая верхний и нижний пояса, стенку с поперечными ребрами гибкостью, находящейся в пределах 200-400, о г- личающаяся тем, что, с целью снижения металлоемкости и деформативности балок, соотношение площадей поясов находится в

AI

Av - площадь сечения верхнего пояса, Аа - площадь сечения нижнего пояса, В0п - коэффициент асимметрии балки с оптимальным распределением материала между поясами, определяемый по формуле

0

5

0

5

0

5

0

диапазоне: 0,95 В0п

1,05 Воп, где

5

Вс

k tax k ts2

n 4- /1 - K . q n oq

,- + (1 ) 0,25

АЗТ

Ad

где Н - высота стенки балки; t3 - толщина стенки;

Аз - площадь поперечного сечения стенки;

k ts - высота участка стенки, работающего совместно со сжатым поясом:

k - коэффиЦиент пропорциональности, к 0,75 v E/Ry :

Е - модуль упругости;

Ry - расчетное сопротивление материала