Кручение элементов

Выше рассматривалась пластическая работа элементов, нагруженных изгибающими моментами, поперечными и продольными силами. Эти способы нагружения стальных конструкций встречаются наиболее часто. Однако иногда элемент может быть нагружен также и крутящими моментами, причем влияние кручения бывает настолько значительным, что его нельзя не учитывать. При проектировании такта элементов также можно использовать пластический резерв.
Кручение можно разделить на свободное и стесненное.
Свободное кручение характеризуется отсутствием нормальных напряжений; в элементе действуют только касательные напряжения.
Если при свободном кручении сечения элемента остаются плоскими, то имеем случай отсутствия депланации, что характерно для элементов круглого, трубчатого или иного замкнутого тонкостенного сечения с постоянной толщиной стенок при нагрузке элементов на концах одинаковыми крутящими моментами противоположного направления.
Для элементов других типов сечения свободное кручение сопровождается депланацией сечений. Для того чтобы нормальные напряжения равнялись нулю, депланация всех сечений должна происходить свободно, без стеснения. Примером может служить призматический стержень, загруженный на концах двумя одинаковыми крутящими моментами противоположного направления при условии, что оба концевых сечения свободно депланируют.
Если стержень нагружен иным способом, например, изменяется крутящий момент по длине стержня или он подвержен действию изгиба и кручения либо стержень имеет обычные условия закрепления концов (например, один конец защемлен), то в этих случаях свободная депланация поперечных сечений затруднена и наблюдается стесненное кручение.
Теория свободного и стесненного кручения упругих стержней приведена в литературе. В дальнейшем будем рассматривать кручение элементов за пределом упругости. При этом ограничимся только пластическим расчетом элементов в стадии их разрушения, когда наиболее нагруженные сечения полностью пластифицированы.
Свободное кручение наблюдается в отдельных случаях, поэтому далее будет в основном рассматриваться расчет элементов стальных конструкций в условиях стесненного кручения.
Однако, поскольку напряжения при свободном кручении являются важной составляющей касательных напряжений при стесненном кручении, рассмотрим в первую очередь случай свободного кручения.