ИЗГИБАЕМЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ

5.12. Расчет на прочность элементов (кроме балок с гибкой стенкой, с перфорированной стенкой и подкрановых балок), изгибаемых в одной из главных плоскостей, следует выполнять по формуле

. (28)

Значения касательных напряжений τ; в сечениях изгибаемых элементов должны удовлетворять условию

. (29)

При наличии ослабления стенки отверстиями для болтов значения τ в формуле (29) следует умножать на коэффициент α, определяемый по формуле

α; = a / (a - d), (30)

где а - шаг отверстий;

d - диаметр отверстия.

5.13. Для расчета на прочность стенки балки в местах приложения нагрузки к верхнему поясу, а также в опорных сечениях балки, не укрепленных ребрами жесткости, следует определять местное напряжение σ _loc по формуле

, (31)

где F - расчетное значение нагрузки (силы);

l_ef - условная длина распределения нагрузки, определяемая в зависимости от условий опирания; для случая опирания по рис. 5

l_ef = b + 2 t_f, (32)

где t_f - толщина верхнего пояса балки, если нижняя балка сварная (рис 5, а), или расстояние от наружной грани полки до начала внутреннего закругления стенки, если нижняя балка прокатная (рис 5, б).

Рис. 4. Схема крестовой решетки с распорками

Рис. 5. Схемы для определения длины распределения нагрузки на балку

а - сварную; б - прокатную

5.14*. Для стенок балок, рассчитываемых по формуле (28), должны выполняться условия

; τ_xy ≤ R_sγ_c, (33)

где - нормальные напряжения в срединной плоскости стенки, параллельные оси балки;

σ_у - то же, перпендикулярные оси балки, в том числе σ_loc, определяемое по формуле (31);

τ_ху - касательное напряжение, вычисляемое по формуле (29) с учетом формулы (30).

Напряжения σ _х и σ _у, принимаемые в формуле (33) со своими знаками, а также τ_xy следует определять в одной и той же точке балки.

5.15. Расчет на устойчивость балок двутаврового сечения, изгибаемых в плоскости стенки и удовлетворяющих требованиям пп. 5.12 и 5.14*, следует выполнять по формуле

, (34)

где W_c - следует определять для сжатого пояса;

φ_b - коэффициент, определяемый по прил. 7*.

При определении значения φ_b за расчетную длину балки l_ef следует принимать расстояние между точками закреплений сжатого пояса от поперечных смещений (узлами продольных или поперечных связей, точками крепления жесткого настила); при отсутствии связей l_ef = l (где l - пролет балки) за расчетную длину консоли следует принимать l_ef = l при отсутствии закрепления сжатого пояса на конце консоли в горизонтальной плоскости (здесь l - длина консоли); расстояние между точками закреплений сжатого пояса в горизонтальной плоскости при закреплении пояса на конце и по длине консоли.

5.16*. Устойчивость балок не требуется проверять:

а) при передаче нагрузки через сплошной жесткий настил, непрерывно опирающийся на сжатый пояс балки и надежно с ним связанный (плиты железобетонные из тяжелого, легкого и ячеистого бетона, плоский и профилированный металлический настил, волнистую сталь и т.п.);

б) при отношении расчетной длины балки l_ef к ширине сжатого пояса b, не превышающем значений, определяемых по формулам табл. 8* для балок симметричного двутаврового сечения и с более развитым сжатым поясом, для которых ширина растянутого пояса составляет не менее 0,75 ширины сжатого пояса.

Таблица 8*

Место приложения нагрузки	Наибольшие значения lef / b, при которых не требуется расчет на устойчивость прокатных и сварных балок (при 1 ≤ h / b < 6 и 15 ≤ b / t ≤ 35)
К верхнему поясу	(35)
К нижнему поясу	(36)
Независимо от уровня приложения нагрузки при расчете участка балки между связями или при чистом изгибе	(37)

Обозначения, принятые в табл. 8*:

b и t - соответственно ширина и толщина сжатого пояса;

h - расстояние (высота) между осями поясных листов.

Примечания. 1. Для балок с поясными соединениями на высокопрочных болтах значения l_ef / b, получаемые по формулам табл. 8* следует умножать на коэффициент 1,2.

2. Для балок с отношением b / t < 15 в формулах табл. 8* следует принимать b / t = 15.

Закрепление сжатого пояса в горизонтальной плоскости должно быть рассчитано на фактическую или условную поперечную силу. При этом условную поперечную силу следует определять:

при закреплении в отдельных точках по формуле (23)*, в которой φ следует определять при гибкости λ = l_ef / i (здесь i - радиус инерции сечения сжатого пояса в горизонтальной плоскости), а N следует вычислять по формуле

N = (A_f + 0,25 A_w) R_y; (37, а)

при непрерывном закреплении по формуле

q_fic = 3 Q_fic / l, (37, б)

где q_fic - условная поперечная сила на единицу длины пояса балки;

Q_fic - условная поперечная сила, определяемая по формуле (23)*, в которой следует принимать φ; = 1, а N - определять по формуле (37, а).

5.17. Расчет на прочность элементов, изгибаемых в двух главных плоскостях, следует выполнять по формуле

, (38)

где x и у - координаты рассматриваемой точки сечения относительно главных осей.

В балках, рассчитываемых по формуле (38), значения напряжений в стенке балки должны быть проверены по формулам (29) и (33) в двух главных плоскостях изгиба.

При выполнении требований п. 5.16*, а проверка устойчивости балок, изгибаемых в двух плоскостях, не требуется.

5.18*. Расчет на прочность разрезных балок сплошного сечения из стали с пределом текучести до 530 МПа (5400 кгс/см²), несущих статическую нагрузку, при соблюдении пп. 5.19*-5.21, 7.5 и 7.24 следует выполнять с учетом развития пластических деформаций по формулам:

при изгибе в одной из главных плоскостей при касательных напряжениях τ; ≤ 0,9 R_s (кроме опорных сечений)

; (39)

при изгибе в двух главных плоскостях при касательных напряжениях τ; ≤ 0,5 R_s (кроме опорных сечений)

; (40)

здесь М, М_х и M_y - абсолютные значения изгибающих моментов;

c ₁ - коэффициент, определяемый по формулам (42) и (43);

с_х и с_у - коэффициенты, принимаемые по табл. 66.

Расчет в опорном сечении балок (при М = 0; М_х = 0 и M_y = 0) следует выполнять по формуле

. (41)

При наличии зоны чистого изгиба в формулах (39) и (40) вместо коэффициентов с ₁, с_х и с_у следует принимать соответственно:

c_1m = 0,5 (1 + с); с_хт = 0,5 (1 + с_х); с_ут = 0,5 (1 + c_у).

При одновременном действии в сечении момента М и поперечной силы Q коэффициент c ₁ следует определять по формулам:

при τ ≤ 0,5 R_s c ₁ = c; (42)

при 0,5 R_s < τ ≤ 0,9 R_s c ₁ = 1,05 βc, (43)

где

; ; (44)

здесь с - коэффициент, принимаемый по табл. 66;

t и h - соответственно толщина и высота стенки;

α - коэффициент, равный α = 0,7 для двутаврового сечения, изгибаемого в плоскости стенки; α = 0 - для других типов сечений;

c₁ - коэффициент, принимаемый не менее единицы и не более коэффициента с.

С целью оптимизации балок при их расчете с учетом требований пп. 5.20, 7.5, 7.24 и 13.1 значения коэффициентов с, с_х и с_у в формулах (39) и (40) допускается принимать меньше значений, приведенных в табл. 66, но не менее 1,0.

При наличии ослабления стенки отверстиями для болтов значения касательных напряжений τ; следует умножать на коэффициент, определяемый по формуле (30).

5.19*. Расчет на прочность балок переменного сечения с учетом развития пластических деформаций следует выполнять только для одного сечения с наиболее неблагоприятным сочетанием усилий М и Q; в остальных сечениях учитывать развитие пластических деформаций не допускается.

Расчет на прочность изгибаемых элементов из стали с пределом текучести до 530 МПа (5400 кгс/см²), воспринимающих динамические, вибрационные или подвижные нагрузки, допускается выполнять с учетом развития пластических деформаций, не препятствующих требуемым условиям эксплуатации конструкций и оборудования.

5.20. Для обеспечения общей устойчивости балок, рассчитываемых с учетом развития пластических деформаций, необходимо, чтобы либо были выполнены требования п. 5.16*, а, либо наибольшие значения отношений расчетной длины балки к ширине сжатого пояса l_ef / b, определяемые по формулам табл. 8*, были уменьшены умножением на коэффициент δ = [1 - 0,7 (c ₁ - 1) / (с - 1)], здесь 1 < c ₁ < с.

Учет пластичности при расчете балок со сжатым поясом менее развитым, чем растянутый, допускается лишь при выполнении условий п. 5.16*, а.

5.21. В балках, рассчитываемых с учетом развития пластических деформаций, стенки следует укреплять поперечными ребрами жесткости согласно требованиям пп. 7.10, 7.12 и 7.13, в том числе в местах приложения сосредоточенной нагрузки.

5.22. Расчет на прочность неразрезных и защемленных балок постоянного двутаврового сечения, изгибаемых в плоскости наибольшей жесткости, со смежными пролетами, отличающимися не более чем на 20 %, несущих статическую нагрузку, при условии соблюдения требований пп. 5.20, 5.21, 7.5 и 7.24 следует выполнять по формуле (39) с учетом перераспределения опорных и пролетных моментов.

Расчетные значения изгибающего момента М следует определять по формуле

М = αМ_тах, (45)

где М_тах - наибольший изгибающий момент в пролете или на опоре, определяемый из расчета неразрезной балки в предположении упругой работы материала;

α - коэффициент перераспределения моментов, определяемый по формуле

; (46)

здесь M_ef - условный изгибающий момент, равный:

а) в неразрезных балках со свободно опертыми концами большему из значений

; (47)

М_ef = 0,5 М ₂, (48)

где символ max означает, что следует найти максимум всего следующего за ним выражения;

М ₁ - изгибающий момент в крайнем пролете, вычисленный как в свободно опертой однопролетной балке;

M ₂ - максимальный изгибающий момент в промежуточном пролете, вычисленный как в свободно опертой однопролетной балке;

α; - расстояние от сечения, в котором действует момент M ₁, до крайней опоры;

l - длина крайнего пролета;

б) в однопролетных и неразрезных балках с защемленными концами M_ef = 0,5 M ₃, где М ₃ - наибольший из моментов, вычисленных как в балках с шарнирами на опорах;

в) в балке с одним защемленным и другим свободно опертым концом значение M_ef следует определять по формуле (47).

Расчетное значение поперечной силы Q в формуле (44) следует принимать в месте действия М_тах. Если М_тах - момент в пролете, следует проверить опорное сечение балки.

5.23. Расчет на прочность неразрезных и защемленных балок, удовлетворяющих требованиям п. 5.22, в случае изгиба в двух главных плоскостях при τ; ≤ 0,5 R_s следует производить по формуле (40) с учетом перераспределения опорных и пролетных моментов в двух главных плоскостях согласно требованиям п. 5.22.