Коэффициент запаса местной устойчивости
σКР
n0 = ≥ n.
σ
При этом краевое σ = M / W вычисляют по среднему значению момента М в пределах участка, если его длина не превышает высоты hСТ; в противном случае принимают среднее значение М для наиболее нагруженной части отсека длиной, равной hСТ.
В коробчатых балках сжатый пояс рассматривают как опертую по четырем сторонам пластину, на короткие стороны которой действуют равномерно распределенные сжимающие напряжения. В этом случае
2
δП
σКР = 1000 10 3, МПа.
b
Наличие двух стенок делает особенно актуальной задачу уменьшения их толщины при обеспечении местной устойчивости. Конструктивно это достигается либо искривлением стенки, либо постановкой различного типа связей между стенками в форме диафрагм, смежных болтов и др.
Размеры сжатых поясов определяют из условия обеспечения их местной устойчивости при полном использовании материала по прочности.
Минимальное расстояние между стенками зависит от технологии и условий присоединения диафрагм.
Балки должны обладать жесткостью в горизонтальной плоскости и на кручение.
По утверждению многих авторов, в балках с замкнутыми коробчатыми сечениями, симметричными относительно двух осей, имеющих по торцам и в промежуточных сечениях жесткие диафрагмы, при отношениях b / h = =1…0,25 добавки напряжений от стесненного кручения как нормальных, так и касательных не превышают 5…10 % от соответствующих напряжений, обусловленных изгибом и свободным кручением. Однако в балках с сильно вытянутыми прямоугольными сечениями и при больших эксцентриситетах приложения внешней нагрузки добавки названных напряжений могут достигать более существенных значений и их необходимо учитывать. Такой учет производят на стадии проверки несущей способности, а при подборе сечения принимают во внимание только напряжения от изгиба и свободного кручения.
В зонах приложения сосредоточенных сил имеют место заметные изменения напряженно-деформированного состояния элементов. К таким зонам относится узел сопряжения рельса с верхним поясом и стенкой. Применительно к коробчатым балкам различают случаи расположения рельса над стенкой и между стенками.
В случае расположения рельса над стенкой балки действие подвижной сосредоточенной нагрузки от ходовых колес N приводит к неравномерному давлению на поясные швы и сжатию кромки стенки. Характер эпюры давлений представлен на рис.2.35, где z0 – расстояние между нулевыми точками эпюры давления. В предположении равномерного местного давления на условной длине
3 JП
z = c ,
δСТ
где коэффициент с = 3,25 – для сварных балок; JП – сумма моментов инерции рельса и пояса одностенчатой балки относительно их собственных осей.
При расположении рельса над стенкой коробчатой балки при определении JП в расчет вводят часть пояса шириной от наружного края до сечения,
N
x1
x1
x2 x2
z
z0 δСТ
Рис.2.35.Характер распределения давлений в стенке балки от сосредоточенной нагрузки
находящегося на расстоянии, равном (10…12) δП от оси стенки внутрь балки ( но не менее ширины подошвы рельса).