Главная
Новости
Строительство
Ремонт
Дизайн и интерьер
Каркасный дом
Несущие конструкции
Металлические конструкции
Прочность дорог
Дорожные материалы
Стальные конструкции
Грунтовые основания
Опорные сооружения





















Яндекс.Метрика

Особенности работы балки

Введение затяжки превращает балку в статически неопределимую систему. При действии эксплуатационных нагрузок несущая способность балки повышается, во-первых, потому, что сначала в ней погашаются предварительные напряжения и, следовательно, увеличивается область упругой работы материала и, во-вторых, потому что балка с затяжкой работает как статически неопределимая система (шпренгельная балка).
Затяжка располагается со стороны растянутых волокон балки; растягивающие усилия в ней, уравновешиваемые сжимающими усилиями в балке, образуют дополнительный момент внутренних сил, уравновешивающий часть внешнего изгибающего момента.
Особенности работы балки

Работа балки в упругой стадии в сечении с максимальным изгибающим моментом состоит из следующих этапов (рис. 1).
I этап — создание предварительного напряжения в балке. Усилие предварительного напряжения в затяжке X уравновешивается усилием равномерного сжатия балки (X=σ01F). Изгибающий момент от этих двух сил уравновешивается эпюрой нормальных напряжений по сечению балки, возникающей от изгиба ее в процессе предварительного напряжения.
II этап — работа балки под нагрузкой до достижения одним из крайних волокон предела текучести. В этой стадии балка работает совместно с затяжкой, и в затяжке от действия нагрузки в результате деформации всей системы появляется дополнительное растягивающее усилие самонапряжения Х1. От самонапряжения происходит изгиб балки в сторону, противоположную изгибу от нагрузки. В сечении балки появляются дополнительные напряжения σ1 и σ2, обратные напряжениям от нагрузки и суммирующиеся с напряжениями от предварительного натяжения затяжки.
Напряжения в балке от нагрузки σp суммируются с напряжениями от усилия предварительного напряжения X и самонапряжения в затяжке X1, имеющими обратный знак.
Если балка работает только в упругой стадии, то формулы, определяющие несущую способность балки, имеют следующий вид:
а) для сжатого (от действия нагрузки) волокна
Особенности работы балки

б) для растянутого волокна
Особенности работы балки

в) для затяжки
Особенности работы балки

где X — усилие предварительного напряжения;
Х1 — усилие самонапряжения в затяжке;
M — изгибающий момент от внешней нагрузки;
W1 — момент сопротивления балки для сжатого волокна сечения;
W2 — момент сопротивления балки для растянутого волокна сечения;
F — площадь сечения балки;
F3 — площадь сечения затяжки;
с — расстояние от центра затяжки до центра тяжести сечения балки;
R — расчетное сопротивление материала балки;
R3 — расчетное сопротивление материала затяжки.
Отметим некоторые дополнительные особенности работы предварительно напряженных балок, которые необходимо учитывать при их расчете и конструировании.
Балка может потерять несущую способность в процессе предварительного напряжения, если не будет соблюдено условие прочности для сжатой (в процессе натяжения) полки
Особенности работы балки
Растянутая в процессе предварительного напряжения полка всегда будет находиться в менее напряженном состоянии, так как в ней напряжения от изгиба и сжатия, вызываемые силой X, имеют разные знаки.
В процессе предварительного напряжения балка может потерять общую устойчивость, если ее размеры не будут обеспечивать необходимую жесткость или не будут приняты специальные меры к обеспечению устойчивости.
Возможна и потеря местной устойчивости стенки в сжатой зоне со стороны затяжки. Поэтому в этой стадии работы устойчивость стенки нужно проверять расчетом и при необходимости усиливать ребрами жесткости.
В отличие от обычной балки в балке, предварительно напряженной затяжкой, характер эпюры нормальных напряжений различный в разных сечениях по длине пролета (рис. 2).
Особенности работы балки

Эпюра напряжений от предварительного напряжения будет постоянной по всей длине балки между концами закрепления затяжки. Напряженное состояние балки, рассмотренное выше, будет только в сечении с максимальным изгибающим моментом от внешней нагрузки. Если затяжка закреплена на торцах балки, то в сечении у опоры нормальные напряжения будут лишь от усилия в затяжке (предварительное напряжение плюс самонапряжение) — со сжатием в уровне затяжки и растяжением в противоположных волокнах балки (рис. 2,б). В сечениях с максимальным изгибающим моментом, наоборот, растягивающие напряжения (равные расчетному сопротивлению) будут со стороны затяжки (рис. 2,г). В промежуточных сечениях напряжения будут принимать промежуточные значения, причем в одном из сечений балка будет испытывать равномерное сжатие (рис. 2,в).
В месте закрепления затяжки на балку действует значительная сосредоточенная сила, передающаяся от затяжки и требующая специального усиления этого места.
Если затяжка прикрепляется в торце балки, то в опорном сечении создается весьма сложное напряженное состояние от двух сосредоточенных сил — вертикальной опорной реакции и усилия от затяжки.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: