Работа стержней при кручении.

Сопротивляемость кручению отдельных элементов металлических конструкций очень мала, поэтому следует избегать конструктивных решений, допускающих кручение.

Несимметричная относительно вертикальной оси балка (например, с сечением в виде швеллера), к которой приложена нагрузка, направленная перпендикулярно продольной оси с эксцентриситетом влево или вправо от стенки будет скручиваться соответственно влево или вправо. Существует положение плоскости действия нагрузки, при котором будет только изгиб балки (без кручения). Эта плоскость действия силы пересекает горизонтальную ось симметрии в точке, называемой центром изгиба. Напряжения и деформации при работе элементов на кручения зависят от формы его поперечного сечения. При этом после деформации кручения поперечные сечения не остаются плоскими, депланируют (коробятся). Существуют два вида кручения свободное и стесненное. Свободным кручением называется такой вид кручения, при котором все сечения стержня депланируют одинаково.

Стесненным, или изгибным, кручением называется такой случай кручения, при котором происходит переменная по длине стержня депланация сечений.

В трубчатом прямоугольном сечении, составленном из пластинок, касательные напряжения, также как и в круглой трубе, распределяются по контуру сечения равномерно по толщине, имея центр в середине контура, а не в центре каждой пластинки. Такое сечение с замкнутым контуром обладает большой сопротивляемостью кручению. Но стоит только этот замкнутый контур разрезать, как сопротивляемость его кручению станет равна сопротивляемости развернутой пластинки. Двутавровые, швеллерные и т.п. профили могут рассматриваться как такие открытые профили. Постановка поперечных диафрагм и особенно поперечных планок, замыкающих в отдельных местах открытый профиль, во много раз увеличивает жесткость элементов при кручении.

Устойчивость элементов металлических конструкций. Потеря устойчивости центрально-сжатых стержней.

Исчерпание несущей способности элемента конструкции может произойти не только в результате разрушения материала, но в результате потери им устойчивости. Потеря устойчивости свойственна относительно тонким и гибким элементам при наличии в них сжимающих напряжений. Потеря устойчивости характеризуется тем, что при увеличении нагрузки после достижения в элементе определенной величины напряжений происходит резкое нарастание искривления элемента, отклонения его от первоначальной формы равновесия, сопровождающееся падением несущей способности. Те силовые воздействия или напряжения, при которых происходит отключение от первоначальной устойчивой формы равновесия, называются критическими: , , .

Падение несущей способности элементов при потере устойчивости происходит весьма быстро, без заметных предварительных деформаций, что затрудняет принятие мер по усилению. Неправильный учет критических усилий в металлических конструкциях – одна из наиболее распространенных причин их повреждений и аварий.