Определить из расчета на устойчивость требуемые размеры поперечного сечения сжатой стойки. Вычислить коэффициент запаса устойчивости при принятых размерах сечения
Подбор сечения центрально-сжатого стержня из условия устойчивости
Стержень, показанный на рис. а сжимается силой F = 600 кН. Сечение стержня, состоящее из двух равнобоких уголков, изображено на рис. б. Материал стержня – сталь С235 с допускаемым напряжением Требуется подобрать размеры уголков так, чтобы выполнялись условия устойчивости и прочности и расход материала был минимальным. Ослабления составляют 15% площади сечения.
Решение
Сечение стержня состоит из уголков (прокатного профиля), поэтому используем для подбора сечения метод последовательных попыток. Поскольку в условии устойчивости имеем сразу две неизвестные величины ( и ), то одной из них задаемся произвольно. Удобно задаться . Тогда из условия устойчивости найдем
Площадь одного уголка Из сортамента прокатной стали выбираем уголок, удовлетворяющий этому условию. Отметим, что в сортаменте может быть несколько уголков с примерно одинаковой площадью: уголки с длинной полкой и тонкой стенкой и уголки с короткой, но более толстой стенкой.
Выбирать следует самые тонкие уголки, т.к
. при одинаковой площади радиус инерции у тонких уголков больше и, следовательно, гибкость стержня с сечением из тонкого уголка меньше, а чем меньше гибкость, тем более устойчив стержень. В рассматриваемом примере выберем уголок 180х11, площадь которого . Найдем радиусы инерции относительно главных центральных осей y и z, которыми являются оси симметрии сечения (см. рис. б). Следует ожидать, что радиус инерции относительно оси y будет минимальным, так как материал ближе расположен к оси y, чем к оси z. Убедимся в этом.
Радиус инерции одного уголка относительно оси берем из сортамента: , а расстояние а (см