ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Выбор типа сечения и материала из "Сопротивление материалов " Так как в сопротивлении стержней продольному изгибу (нарушению устойчивости) основную роль играет гибкость стержня, а стало быть, величина наименьшего радиуса инерции сечения, то очень существенным является вопрос не только о величине площади стержня, как при расчете на прочность, но и о форме поперечного сечения. [c.468] Для наиболее экономичного решения вопроса необходимо конструировать сечение, у которого при определенной площади величина наименьшего радиуса инерции была бы возможно большей. Для этого прежде всего следует стремиться к тому, чтобы наименьший радиус инерции был равен наибольшему, т. е. чтобы все центральные моменты инерции сечения были равны, эллипс инерции обратился бы в круг. Такой стержень будет оказывать одинаковое сопротивление потере устойчивости в любом направлении. [c.468] Если свободная длина стержня ( 156) при возможном искривлении в обеих главных плоскостях будет различна, то и главные моменты инерции тоже целесообразно выбрать разными с таким расчетом, чтобы коэффициенты ф были в обоих случаях одинаковыми. [c.468] Далее необходимо стремиться к получению при данной площади наибольших центральных моментов инерции. Для этого надо разместить материал сечения по возможности дальше от центра тяжести. Обоим поставленным условиям вполне удовлетворяет, например, трубчатое сечение (рис. 394, а), которое очень часто и применяется для сжатых колонн и стоек. [c.468] Для предотвращения таких местных повреждений, чтобы обеспечить при работе стержня сохранение принятой формы сечения (кольцо), внутри трубчатого стержня располагают систему усилений, например, на некотором расстоянии друг от друга ставят так называемые диафрагмы, придающие жесткость тонкостенному профилю (рис. [c.469] Невыгодность подобных сечений при работе на продольный изгиб обусловливается большой разницей в величинах их главных моментов инерции. Чтобы избежать этого недостатка, можно раздвинуть обе половинки сечения из двух швеллеров, как это показано на рис. 395, в для того чтобы заставить все сечение работать как одно целое, их соединяют при помощи так называемой соединительной решетки (рис. 395). [c.469] Необходимым условием безопасной работы таких составных стержней является устройство достаточно мощного крепления (решетки, состоящей из уголков или планок), чтобы действительно обеспечить совместную работу всех несущих элементов (ветвей) сечения. [c.469] например, если два мощных швеллера (рис. 395, в) скрепить недостаточно мощной решеткой, то она не сможет заставить их работать совместно 1). Каждая половина стержня будет работать самостоятельно, устойчивость ее окажется во много раз меньше устойчивости стержня, в котором обе половины представляют собой одно целое. [c.470] Недостаточное внимание к устройству надежных креплений в составных стержнях было причиной серьезных катастроф. [c.470] Ниже покажем на примере, как можно повысить устойчивость составного сжатого стержня путем рационального размещения элементов сечения. Пусть необходимо сконструировать сечение из двух швеллеров (сталь С-38/23) для сжатой стойки длиной 1—А м, шарнирно-закрепленной по концам. [c.470] Сравним величину наибольшей допускаемой (по условию устойчивости) силы, сжимающей стойку, составленную из двух швеллеров 30 (см. приложение). Рассмотрим два варианта сечения в первом — оба швеллера скреплены между собой по всей длине стенками вплотную в виде двутавра (рис. 396, с) во втором швеллеры соединены между собой решеткой и расставлены так, чтобы обеспечить равенство моментов инерции сечения относительно обеих главных осей инерции (рис. 396, б). Основное допускаемое напряжение на сжатие принято [0]=16ОО Г/сж . [c.470] Площадь составного сечения f=2-40,5=81 см . Радиус инерции сечения = J/F= 1168/81 =3,8 см. Гибкость стержня X=p,//i=400/3,8=105. [c.470] Допускаемая нагрузка на стержень в этом варианте может быть принята равной Ра=1 т] ф=1600-8Ь0,931=120 900 к/ к 121 Т, т. е. в 1,7 раза более, чем в первом случае. Таким образом, рациональный выбор формы сечения позволил повысить несущую способность сжатой стойки на 70%. [c.471] Значит, расстояние между соединительными планками должно быть не болев 94,6 см. [c.471] Что касается выбора материала сжатых стержней, то это обусловливается следующими соображениями. Пока критические напряжения не превосходят предела пропорциональности материала, единственной механической характеристикой, определяющей сопротивляемость стержня потере устойчивости, является модуль упругости Е. Между тем для стержней средней и в особенности малой гибкости величина критических напряжении зависит в значительной степени от предела текучести или предела прочности материала. Этими обстоятельствами и следует руководствоваться при выборе материала для сжатых стержней большой и малой гибкости. [c.471] Из сказанного ясно, что применение в конструкциях высокопрочной стали для сжатых стержней большой гибкости практически выгод не приносит. Наоборот, применение более прочной стали для стержней с меньшими гибкостями может дать существенную экономию материала. [c.472] Вернуться к основной статье