Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Металлические конструкции БНТУ.pdf
Скачиваний:
55
Добавлен:
31.05.2015
Размер:
1.27 Mб
Скачать

 

 

 

 

3.6 Эффективное поперечное сечение

 

 

 

При определении нормальных напряжений, как правило, необходимо

 

учитывать

эффект сдвигового

запаздывания и

потери

устойчивости

 

(выпучивания)

пластин,

используя

 

эффективные

площади

сечений,

 

приведенные в подразделе 3.4.

 

 

 

 

 

 

 

У

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Характеристики эффективного поперечного сечения конструкции, как

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т

 

правило, определяются по эффективным площадям сжатых элементов и

 

эффективнымs

площадям

растянутых

элементов

вследствие

эффекта

 

сдвигового запаздывания.

 

 

 

 

 

 

Н

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Момент сопротивления эффективного сечения

Weff,

как

правило,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Б

 

 

 

определяют, считая, что поперечное сечение подвергается только

 

напряжениям от изгибающего момента MEd (рисунок 3.4). При действии

 

изгибающих моментов в двух главных плоскостях, как правило, определяют

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

й

 

 

 

 

моменты сопротивления эффективного сечения относительно двух главных

 

осей.

 

 

 

 

 

 

 

и

 

 

 

 

 

Напряжения в поясах определяются с использованием упругого момента

 

сопротивления относительно серед ны л ста пояса.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

р

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

о

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

т

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

и

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

з

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

о

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

п

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

е

 

 

Сечение брутто

Эффективное сечение

 

 

Р

 

 

 

 

 

G — центр тяжести сечения брутто; G´ — центр тяжести эффективного сечения;

 

 

 

1 — ось центра тяжести сечения брутто;

 

 

2 — ось центра тяжести эффективного сечения;

3 — неэффективные участки сечения (участки сечения, для которых местная устойчивость не обеспечена)

Рисунок 3.4 — Сечения класса 4 — воздействие изгибающих моментов

19

В таблицах 3.4 и 3.5 показан порядок определения эффективной площади поперечного сечения поясов и стенки для балки, приведенных в подразделах 3.2–3.5.

Таблица 3.4 – Определение эффективной площади поперечного сечения поясов

 

 

Воздействие

 

Эффективная

Определение параметров

 

Примечание

 

 

п/п

 

площадь пояса

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

При учете

 

Эффективнаяs

β

по

таблице 3.1

в

рисунок 3.1,

 

 

 

эффекта

 

площадь

 

зависимости от k

 

 

 

 

 

 

или У

 

 

 

сдвигового

 

 

 

 

 

 

k =α0b0 / L0 ,

 

 

рисунок 3.2. [2],

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

запаздывания

 

Аeff

=2 beff tf.,

 

 

 

 

 

 

 

Б

 

 

Ттаблица 3.1. [2]

 

 

 

(для сжатого и

 

где beff = βb0,

где α0

=

 

1+ ΑsL

 

 

Н

 

 

 

 

растянутого

 

 

b0 = bf/2

 

 

 

 

 

 

 

 

b0t

 

 

 

 

 

 

пояса)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

При потере

 

Эффективнаяp

 

й2

 

 

 

 

 

 

Таблица 3.3,

 

 

 

при

λp

0,748 ρ =1

;

 

 

 

 

устойчивости

 

площадь

 

 

 

 

 

 

λp

> 0, 748

 

 

или 4.4 [2] и

 

 

 

сжатого пояса от

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ac,eff = ρAc,

 

 

 

 

 

λp

−0,188

 

 

 

 

таблица 4.2 [2]

 

 

 

действия

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

нормальных

 

 

 

 

р

 

 

ρ =

 

 

 

 

 

 

 

 

1,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где

ρ

 

 

 

 

 

λp

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

напряжений

 

Асплощадь

зависимости от ψ = σ2 ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

понижающий

при

 

 

 

 

b

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

к эффициент

где

λp

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

т

 

 

 

 

 

 

 

28,4tε

kσ

 

σ1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

при п

ере

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ус

йчив сти;

kσ

принимают в

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

воздействии

 

пояса брутто.

где

β

по таблице 3.1 в

 

 

3.1. [2]

 

 

 

 

Aeff = Ac,effβult ,

 

 

 

 

 

 

и

 

 

 

если σ1 = σ2, то kσ

= 0,43,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

таблица 3.3.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

п

з

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

При

 

Эффективная

 

 

 

 

 

 

β = βult ,

 

 

 

 

 

 

см. подраздел

 

 

 

дн временн м

 

площадь

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.3 [2], таблица

е

 

 

 

 

 

 

зависимости от

 

 

 

 

 

 

 

Р

 

сдвигового

 

где Ac,eff – при

 

 

 

 

 

 

 

 

запаздывания и

 

k =α0b0 / L0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

потери

 

потере

 

с заменой α0 на

 

 

 

 

 

 

 

 

устойчивости

 

устойчивости

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

пластины (для

 

пояса

 

от

α*

=

 

Αc.eff

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

сжатого пояса)

 

действия

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b0t f

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

нормальных

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

напряжений (2)

3.5 и таблица 3.1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

20

Таблица 3.5 – Определение эффективной площади поперечного сечения стенки

 

 

Воздействие

 

 

 

Эффективная

 

Определение параметров

 

Примечание

 

п/п

 

 

 

 

площадь стенки

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

При потере

 

 

Эффективнуюp

при λp

0, 673 ρ =1;

 

см.

 

 

 

устойчивост

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

подраздел

 

 

 

и стенки от

 

 

высоту сжатой зоны

при λp

> 0, 673

 

 

У

 

 

 

 

 

 

 

4.4 [2] и

 

 

 

действия

 

 

стенки

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(3 + ψ)

 

 

 

 

 

 

нормальных

 

b

 

= ρb

= ρc / (1−ψ)

 

ρ =

λp 0,055

1,0

 

таблица 4.1

 

 

 

сжимающих

 

eff

 

 

c

 

w

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

[2];

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

λ2

 

 

 

 

 

 

 

напряжений

 

где ρ - понижающий

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p

 

 

 

Т

 

 

 

 

где

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

коэффициент при

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

потере устойчивости;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

λp

=

 

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

bc - высота сжатого

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

28,4tε kσ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

участка стенки, а

 

kσ

принимают вН

 

 

 

 

 

 

 

 

 

be1

= 0, 4beff , be2 = 0, 6beff

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

й

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(см. таблицу 4.1(2));

зависимости от ψ = σ2

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Сw=hw-2kf/

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Бσ1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

табл ца 3.2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

р

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

о

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4 ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯиРАСЧЕТ НА ПРОЧНОСТЬ

 

 

 

 

И УСТОЙЧИВОСТЬ ИЗГИБАЕМЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

т

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

и

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

значен

 

4.1 Основные положения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

е

 

 

Mc,Rd 1,0 ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(4.1)

 

 

Расчетное

 

 

 

 

згибающего момента MEd

в каждом поперечном

 

сечении должно удовлетворять условию:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

о

 

 

 

 

 

 

 

 

MEd

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Mc,Rd

 

ределяется с учетом наличия в сечении отверстий.

 

Р

Расчетное значение несущей способности на изгиб относительно одной

 

изпглавных осей поперечного сечения определяется следующим образом:

гдеMc,Rd

= Mpl,Rd

=

 

γM 0

 

для поперечных сечений классов 1 и 2;

 

 

 

 

 

 

 

 

Wpl fy

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Mc,Rd

= Mel,Rd

=

Wel,min fy

 

для поперечных сечений класса 3;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

γM 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Mc,Rd

=

Weff,min fy

 

 

для поперечных сечений класса 4,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

γM 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где Wel,min и Weff,min соответствуют волокнам с максимальным напряжением в упругой стадии.

21

Отверстия для болтов в растянутой полке можно не учитывать, если для нее выполняется условие

 

 

 

 

 

 

Af,net 0,9 fu

 

Af fy

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

γM2

 

 

 

γM0

,

 

 

 

 

 

(4.2)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где Af — площадь растянутой полки;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Af.net — площадь сечения нетто растянутой полки;

 

 

 

 

 

γм2 – частный коэффициент безопасности при расчете по временному

 

сопротивлению.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Отверстия

в растянутой

части

стенки учитывать

не следует, если

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

У

 

неравенство (4.2) удовлетворяется полностью для растянутой зоны, включая

 

растянутую полку и часть растянутой стенки.

 

 

 

 

Т

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Отверстия для болтов, за исключением отверстий с большим припуском

 

и овальных отверстий, расположенных в сжатой зоне сечения, не

 

учитываются, если в отверстия установлены болты.

 

Н

 

 

 

 

4.2 Расчет на действие

 

 

 

 

силы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Б

 

 

 

Расчетное значение поперечной с лы VEd в каждом поперечном сечении

 

должно удовлетворять условию:

 

 

 

 

 

поперечной

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

VEd

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1, 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Vc,Rd

и

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

(4.3)

 

 

 

 

 

 

р

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где Vc,Rd — расчетное значение несущей способности на сдвиг.

 

 

Отверстия

для

бол

не учитываются

при

проверке несущей

 

 

 

 

 

ов

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

способности на сдв г, за исключением проверки прочности на сдвиг зон

 

сопряжения, как ука

тано в ТКП ЕN 1993-1-8.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.3 Расчет на сдвиг в пластической стадии

 

 

 

 

 

и

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

При

тсутствиизкручения расчетное значение несущей способности на

 

сдвиг в

ластической стадии равно:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

о

 

 

 

 

 

 

 

 

Av

(fy

3)

 

 

 

 

 

 

 

п

 

 

 

V

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

pl,Rd

 

 

 

γM0

 

 

 

 

 

 

 

 

гдеAv — площадь сдвига.

 

 

 

 

 

 

 

,

 

 

 

 

(4.4)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Р

Площадь сдвига Av может приниматься следующим образом:

 

- для прокатных двутавровых сечений, если нагрузка параллельна стенке

A 2btf +(tw +2r)tf , но не менее ηhwtw ;

- для прокатных швеллерных сечений, если нагрузка параллельна стенке:

A 2btf +(tw +r)tf ;

22

-для сварных двутавровых и коробчатых сечений, если нагрузка параллельна стенке:

η(hwtw );

-для прямоугольных замкнутых сечений из листового проката постоянной толщины: У

-если нагрузка параллельна высоте сечения: Т- если нагрузка параллельна ширине сечения:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ab (b +h),

 

Н

 

 

где A — площадь поперечного сечения;

 

 

Б

 

 

й

 

 

 

b — ширина сечения;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

h — высота сечения;

 

 

 

толщине

 

 

 

 

hw — высота стенки;

 

 

 

 

 

 

 

r — радиус сопряжения полки со стенкой;

 

 

 

tf — толщина полки;

 

р

 

 

 

 

 

 

tw

— толщина стенки (если

 

на стенки не постоянна, то tw следует

 

 

 

 

 

 

о

 

);

 

 

 

 

принимать равной минимальной

 

 

 

 

 

 

η

— значение η = 1,20

ек мендуется

для марок стали с

пределом

 

 

 

 

 

Расчет

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

текучести до 460 МПа, для б лее прочных сталей рекомендуется применять

 

η = 1,0.

 

и

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

на сдвиг в упругой стадии

 

 

 

 

 

 

4.4

 

 

 

Для проверки прочности стенки на сдвиг в упругой стадии (3 класс

 

го

 

 

 

fy

( 3γM0 )1,0

,

 

(4.5)

 

сечений) Vc,Rd можно применять следующее условие для критической точки

 

поперечн

сечения, если только обеспечена местная устойчивость согласно

 

п

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

разделу 5 ТКПзЕN 1993-1-5:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

гдеEd

 

I t

,

 

 

 

 

 

τEd

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Р

τ

=

VEd S

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

VEd — расчетное значение усилия сдвига;

S — статический момент сдвигаемой части сечения относительно центральной оси;

I — момент инерции поперечного сечения;

t — толщина сечения в рассматриваемой точке.

23