Стальные вертикальные резервуары низкого давления
для нефти и нефтепродуктов

конструкция, проектирование, эксплуатация и ремонт

2.3.6.4. Развитие шарнира пластичности при нормальных напряжениях s_x и s_y и касательных напряжениях t

Пластический шарнир весьма часто образуется в сечении под сосредоточенным грузом. В этом сечении действуют (рис. 31): нормальные напряжения s_x, направленные горизонтально; нормальные напряжения s_у, направленные вертикально, и касательные напряжения t. Следовательно, условие пластичности зависит от трех напряжений

Рис. 31. Распределение нормальных напряжений  и касательных напряжений t_у в шарнире пластичности при больших напряжениях ;

а — нормальные напряжения ; б—касательные напряжения ; в — нормальные напряжения ; г — эпюра напряжений в шарнире пластичности 

Напряжение s_y   имеет максимальное значение на верхней кромке под грузом и равно нулю на противоположной кромке (рис. 31, в). Это делает эпюру приведенных   напряжений  несимметричной (рис. 31, г и рис. 29, б): прежде всего, достигают пластичности верхние фибры. Очевидно, s_пр достигает предельного значения s_т при напряжениях s_x, s_y, t_xy меньших предела текучести; следовательно, в дальнейшем, при развитии пластичности, эти напряжения могут увеличиваться, но как связанные условием пластичности, только в противоположных направлениях.

Из указанных трех напряжений увеличиваться могут два; третье должно уменьшаться, причем наибольшее (доминирующее) напряжение тормозит  развитие  остальных.  Так,  большие  напряжения  s_x (рис. 31, в) уменьшают касательные напряжения t_xy (рис. 31,6), которые получают развитие только в нижней части сечения балки, а также и нормальные напряжения s_x. (рис. 31, а).

В балках больших пролетов при небольших поперечных и сосредоточенных силах доминирующими являются нормальные напряжения s_x, и сопротивление исчерпывается после длительной деформации при распределении напряжений, мало отличающемся от обычного (рис. 30, а).

В балках малых пролетов при больших сосредоточенных грузах и потому больших нормальных напряжениях s_у развитие нормальных напряжений s_x и  касательных, как было отмечено, задерживается; это ведет к существенному снижению предельного момента при потере сопротивления, определяемого при несимметричной эпюре предельных напряжений (рис. 31, г) напряжениями s_x на участках, прилегающих к нейтральной оси шарнира пластичности (верхняя часть эпюры напряжений занята пластическими напряжениями s_у). В соответствии с меньшим значением предельного момента уменьшаются и деформации (прогибы) при потере сопротивления.

Таким образом, сложное напряженное состояние приводит к умень­шению деформаций при потере сопротивления при изгибе, т. е. к повышению хрупкости.