Боковое кручение – это явление смятия, наблюдаемое в неукрепленных балках. Когда балка, подверженная нагрузке, испытывает одновременно боковое смещение и кручение, говорят, что она подвергается боково-крутильное смятие.
Ниже описаны причины и особенности явления бокового кручения балок.
Причины бокового прогиба балок
https://www.newsteelconstruction.com
Боковой крутильный изгиб наблюдается в стальных балках, которые не имеют ограничений. Стальные балки без ограничений – это балки, чей сжимающий фланец может свободно перемещаться или смещаться в боковом направлении, а также вращаться.
На рисунке 2 ниже показано боковое перемещение фланцев сжатия и растяжения. Под действием нагрузки фланец сжатия стремится отклониться в боковом направлении. В то же время фланец растяжения пытается сохранить балку прямой.
www.newsteelconstruction.com
В результате бокового изгиба балки возникают определенные восстанавливающие силы. Эти восстанавливающие силы противодействуют боковому изгибу балки и пытаются удержать ее прямой. Эти восстанавливающие силы сами по себе не могут удержать балку в прямом положении. Таким образом, боковая составляющая растягивающих сил (фланец растяжения) вместе с восстанавливающими силами определяет сопротивление балки смятию.
Причины эффекта кручения в балках
Силы во фланцах вызывают не только прогиб балки, но и ее кручение вокруг продольной оси, как показано на рисунке 3. Сопротивление скручиванию сечения балки зависит от сопротивления кручению сечения балки.
www.newsteelconstruction.com
Жесткость при кручении зависит от толщины фланца балки. Следовательно, балки с большой толщиной фланца имеют большую прочность на изгиб по сравнению с балками с той же глубиной, но меньшей толщиной фланца.
Факторы, влияющие на боковой крутильный изгиб балок
Три основных фактора, влияющих на боковое кручение балок, следующие:
1. Место приложения нагрузки
Восприимчивость секции балки к эффекту бокового крутильного смятия зависит от расстоянием между местом приложения нагрузки и центром сдвига секции.
Секция более подвержена боковому кручению, если нагрузка приложена в точке, расположенной выше центра сдвига секции. Эффект меньше, если нагрузка приложена вдоль центра сдвига. При приложении нагрузки ниже центра сдвига вероятность возникновения бокового крутильного изгиба очень мала.
Нагрузки, приложенные выше центра сдвига, называются дестабилизирующие нагрузки. Нагрузки, приложенные на уровне или ниже центра сдвига, называются недестабилизирующие нагрузки.
Читайте также: Что такое центр сдвига?
2. Форма изгибающего момента
Сечение с равномерным изгибающим моментом по всей длине имеет меньшее сопротивление смятию по сравнению с сечением, подверженным различному распределению изгибающего момента.
3. Условия работы концевых опор
Если концевые опоры секции балки более жесткие, сопротивление смятию увеличивается. Концевые опоры с меньшими ограничениями имеют меньшее сопротивление смятию.
Читайте далее:- Мосты с пластинчатыми балками – детали и требования к конструкции.
- Концепция проектирования высотных зданий из железобетона.
- Стальные гофрированные полотна в мостовых балках.
- Процедура проектирования железобетонной тавровой балки с примером.
- Как происходит разрушение стальной конструкции? [PDF].
- Факторы, влияющие на прогибы железобетонных балок и перекрытий.
- Основы проектирования балок.