Вопрос 20. Конструктивные схемы балок с тонкой стенкой, гофрированной стенкой. Перфорированные балки.

Применение балок с очень тонкими стенками уместно при ста­бильном направлении действия статических временных нагрузок. На первой стадии ра­боты балки ее гибкая стенка остается плоской, как и в обычной бал­ке. Но по протяженности эта стадия работы коротка и заканчивается потерей устойчивости стенки. Развиваются зоны выпучивания стенки с образованием растянутых складок. В третьей стадии развивают­ся пластические деформации в стенке и в поясах. Нарастает прогиб балки. При дальнейшем возрастании нагруз­ки балка теряет несущую способность.

Безреберные балки требуют строго центрирован­ного приложения нагрузки в плоскости стенки, ибо пояса их прак­тически не закреплены от закручивания. По статической схеме балки с гибкой стенкой могут быть раз­резными и неразрезными, а по очертанию - постоянной или пере­менной высоты (двускатные либо односкатные).

Одним из путей снижения металлоемкости балок является гоф­рирование их стенок. Гибкость таких стенок можно повысить до 300...600, к то­му же чем тоньше стенка, тем легче выполнить ее гофрирование. В изготовлении стенок появляется дополнительная технологи­ческая операция – гофрирование.

При выборе конструктивного решения балки с гофрированной стенкой приходится учитывать не только особенности напряженно-деформированного состояния балки под нагрузкой, но и требования технологичности. Наиболее просты и технологичны в изготовлении стенки с треугольными гофрами, но стенки с волнистыми гофрами более устойчивы. Практикуется и применение полос из готового профнастила.

Гофрирование тонкого листа может быть выполнено на срав­нительно простой установке. Плоский лист подается между двумя вал­ками, вращающимися навстречу друг другу. На поверхности вал­ков предусмотрены устройства для закрепления съемных пла­стин, осуществляющих перегибы плоского листа при повороте валков.

Балки с гофрированной стенкой дольше работают в упругой ста­дии, чем балки с гибкой стенкой той же толщины, вплоть до потери устойчивости стенки.

Стенка прокатного двутавра (швеллера) разрезается по зигзагообразной ломаной линии с регу­лярным шагом с помощью газовой резки или на мощных прессах, и затем обе половины разрезанной балки соединяются сваркой в со­вмещенных между собой выступах стенки. Образуется своеобразная конструктивная форма - балка с окнами в стенке.

Вопрос 21. Проектирование и расчет стержней центрально сжатых сплошных колонн.

Стержень сплошной колонны проектируют из прокатных про­филей или листов. Колонны открытых типов удобнее в монтаже, их поверхно­сти доступны для ремонта и окраски, но такие колонны не обладают равноустойчивостью. Наибольшее распространение получили колонны из широкопо­лочных и сварных двутавров. В широкополочных прокатных двутаврах ширина приблизительно равна высоте сечения, такие же соотношения при­няты в сварных двутаврах по условиям изготовления.

Нагрузку на колонну желательно передавать центрально, поэтому при боковом сопряжении балки лучше соединять со стен­кой колонны, а при опирании балок сверху следует предусмотреть ребра, с помощью которых балка будет передавать нагрузку в центр колонны. Способы сопряжения ба­лок с колонной являются шарнирными, так как до­пускают некоторый пово­рот опорных сечений ба­лок за счет податливости болтовых соединений.

Расчетная длина колонны при шарнирном сопряжении с балка­ми может быть принята равной ее геометрической длине или уменьшена до 0,7l.

При проектировании сварных колонн из трех листов расчетная ширина свеса полки b_EF (расстояние от грани стенки до края полки) должна быть связана с толщиной полки условием

Отношение расчетной высоты стенки (прямого участка постоян­ного сечения) двутавровой колонны к ее толщине следует принимать по формулам:

, при

, но не более 2,3 при

где - условная гибкость колонны.