Из последнего условия определяется максимально возможное значение расчетного сопротивления материала балки (поясов бистальной балки) .
28.18. Гибкость стенки может быть определена из условия ее прочности на срез:
(k=1,0 при учете пластических деформаций в опорном сечении балки; k=1,2 при расчете по упругой стадии). При получается неравенство , к которому можно прийти формальным путем, приняв . В частности, при действии на балку равномерно распределенной нагрузки с интенсивностью p и . Так как обычно , условие прочности, как правило, не будет лимитировать гибкость стенки балки с оптимальной высотой, особенно при учете упруго-пластической стадии работы опорного сечения, и в случае применения стали повышенной и высокой прочности.
28.19. Гибкость упругой стенки лимитируется сверху условием ее местной устойчивости. При укреплении стенки только поперечными ребрами максимальная гибкость стенки определяется из формулы
,
где - максимальные условные гибкости стенки соответственно при действии только нормальных (в том числе и ) и только касательных напряжений в расчетном сечении при среднем их значении , вычисляемые в соответствии с пп. 7.4*, 7.5, 7.6* СНиП II-23-81*:
при ;
при ;
при ;
при .
Наибольшие значения для устойчивой стенки балки с поперечными ребрами жесткости в зависимости от напряженного состояния отсеков и соотношения размеров их сторон приведены в статье*(14).
Для стенки балки, укрепленной кроме поперечных основных ребер одним продольным ребром на расстоянии от сжатого пояса , ее условная гибкость может быть ориентировочно увеличена до раз по сравнению с для стенки балки с поперечными ребрами.
28.20. Условная гибкость стенки упруго-пластической балки при обеспечении ее проверки на устойчивость в соответствии с п. 7.5 СНиП II-23-81* должна находиться в интервале значений:
. (211)
В частности, для распространенного соотношения площадей сечения полки и стенки (балки переменного сечения) окажется, , т.е. и .
Соответственно для бистальной балки установлено, что упруго-пластическая устойчивая стенка должна иметь условную гибкость в ориентировочных пределах:
, (212)
где .
Тогда (например, при ) окажется, что и .
28.21. Средняя по длине (для балки переменного сечения) площадь поперечного сечения А симметричной балки определяется из выражения
, (213)
где ;
- конструктивные коэффициенты для полки и стенки;
- оптимальная высота балки с условной гибкостью стенки ;
- коэффициент, определяемый по формулам (42) и (43) СНиП II-23-81*.
При этом значения коэффициента будут следующими:
для упругой балки переменного сечения ( ; ) и с оптимальной высотой ;
для оптимальной упругой балки постоянного сечения ( ; ) .
При учете ограниченной пластичности ( ) значения для балки переменного сечения, при которых обеспечивается выполнение проверки местной устойчивости стенки согласно п. 7.5 СНиП II-23-81* при , приведены в табл. 90.
Таблица 90
| _______Ламбда_w | Значения кси при с_1, равном | ||||
| 1,04 | 1,06 | 1,08 | 1,10 | 1,12 | |
| 3,0 | 1,77 | 1,69 | 1,67 | 1,67 | 1,69 |
| 3,5 | 1,66 | 1,60 | 1,59 | 1,60 | 1,63 |
| 4,0 | 1,56 | 1,54 | 1,55 | 1,59 | 1,64 |
| 4,5 | 1,50 | 1,54 | 1,60 | 1,67 | 1,76 |
Минимальным значениям соответствует .
Сопоставление минимальных значений для упругой и упруго-пластической балок показывает, что при:
минимальной по массе будет упругая балка;
учет ограниченной пластичности приводит к снижению массы балки на 2-3%;
эффект от учета пластических деформаций составляет 3-5%;
эффект в среднем равен 5-10% и может достигать 15% при .
Так как коэффициент уменьшается с ростом , то оказывается, что упругая балка является обычно наиболее эффективной (здесь не принимается в сравнение бистальная балка). Экономический эффект от учета пластических деформаций может быть получен при , т.е. когда исключена возможность компоновки оптимального сечения упругой балки (например, из-за снижения строительной высоты) или когда толщина стенки определяется из условия прочности на срез и принимается больше требуемой толщины из конструктивных соображений.
28.22. Соотношение площадей сечения полки и стенки в общем случае определяется по формуле
. (214)
Требуемая площадь сечения полки определяется по формуле
,
где .
Толщину неокаймленной сжатой полки балки для обеспечения ее устойчивости согласно табл. 30 СНиП II-23-81* следует принимать равной:
- для упругой (и для бистальной с заменой на ) балки;
- для балки с ограниченной пластичностью при .
Толщину полки следует принимать по возможности минимальной (желательно не более 20 мм), так как при этом возрастает расчетное сопротивление стали , за счет чего может быть получен дополнительный экономический эффект.