Документов в библиотеке
576379

Зарегистрированных пользователей
1050

"СП 16.13330.2011. Свод правил. Стальные конструкции. Актуализированная редакция СНиП II-23-81*"(утв. Приказом Минрегиона РФ от 27.12.2010 N 791)

 

Утвержден

Приказом Минрегиона РФ

от 27 декабря 2010 г. N 791

 

СВОД ПРАВИЛ

 

СТАЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИ

 

АКТУАЛИЗИРОВАННАЯ РЕДАКЦИЯ СНиП II-23-81*

 

Steel structures

 

СП 16.13330.2011

 

Дата введения

20 мая 2011 года

 

Предисловие

 

Цели и принципы стандартизации в Российской Федерации установлены Федеральным законом от 27 декабря 2002 г. N 184-ФЗ "О техническом регулировании", а правила разработки - Постановлением Правительства Российской Федерации от 19 ноября 2008 г. N 858 "О порядке разработки и утверждения сводов правил".

 

Сведения о своде правил

 

1. Исполнители: ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко - институт ОАО "НИЦ "Строительство", ЦНИИПСК им. Мельникова и др.

2. Внесен Техническим комитетом по стандартизации ТК 465 "Строительство".

3. Подготовлен к утверждению Департаментом архитектуры, строительства и градостроительной политики.

4. Утвержден Приказом Министерства регионального развития Российской Федерации (Минрегион России) от 27 декабря N 791 и введен в действие с 20 мая 2011 г.

5. Зарегистрирован Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии (Росстандарт). Пересмотр СП 16.13330.2010.

 

Информация об изменениях к настоящему актуализированному своду правил публикуется в ежегодно издаваемом информационном указателе "Национальные стандарты", а текст изменений и поправок - в ежемесячно издаваемых информационных указателях "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего свода правил соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячно издаваемом информационном указателе "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте разработчика (Минрегион России) в сети Интернет.

 

Введение

 

Настоящий свод правил составлен с целью повышения уровня безопасности людей в зданиях и сооружениях и сохранности материальных ценностей в соответствии с Федеральным законом от 30 декабря 2009 г. N 384-ФЗ "Технический регламент о безопасности зданий и сооружений", повышения уровня гармонизации нормативных требований с европейскими и международными нормативными документами, применения единых методов определения эксплуатационных характеристик и методов оценки.

Актуализация СНиП II-23-81* выполнена следующим авторским коллективом: Центральный научно-исследовательский институт строительных конструкций им. В.А. Кучеренко (ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко) - институт ОАО "НИЦ "Строительство" в составе специалистов: д-ра техн. наук И.И. Ведяков, П.Д. Одесский, П.Г. Еремеев, кандидаты техн. наук Г.Е. Бельский, Л.А. Гильденгорн, М.И. Гукова, Б.Н. Решетников, Ю.Н. Симаков, М.Р. Урицкий, М.И. Фарфель, Б.С. Цетлин, инженеры А.П. Лавров, Л.С. Сошникова; Электростальский политехнический институт МИСиС (д-р техн. наук, проф. В.И. Моисеев); ЦНИИПСК им. Мельникова: д-р техн. наук, проф. чл.-корр. РААСН А.Б. Павлов, д-р техн. наук В.М. Горицкий, кандидаты техн. наук В.В. Евдокимов, Е.М. Баско, инженеры Г.Р. Шеляпина, М.М. Ефремов, В.И. Мейтин, В.М. Бабушкин; МГСУ (д-р техн. наук А.Р. Туснин); СПбГАСУ (д-р техн. наук Г.И. Белый); ЮФУ (канд. техн. наук Б.А. Пушкин), Челябинский ЗМК (инж. А.В. Гайдамако); "Институт Теплоэлектропроект" - ОАО "Инженерный центр ЕЭС" (инж. И.К. Вишницкий).

 

1. Область применения

 

1.1. Настоящие правила следует соблюдать при проектировании стальных строительных конструкций зданий и сооружений различного назначения, работающих при температуре не выше 100 °C и не ниже минус 60 °C.

Нормы не распространяются на проектирование стальных конструкций мостов, транспортных тоннелей и труб под насыпями.

1.2. При проектировании конструкций, находящихся в особых условиях эксплуатации (например, конструкций доменных печей; магистральных и технологических трубопроводов; резервуаров специального назначения; конструкций зданий, подвергающихся сейсмическим воздействиям, интенсивным воздействиям температуры, радиации, агрессивных сред; конструкций гидротехнических и мелиоративных сооружений), конструкций уникальных зданий и сооружений, зданий атомных электростанций, а также специальных видов конструкций (например, предварительно напряженных, пространственных, висячих), следует соблюдать дополнительные требования, предусмотренные соответствующими нормативными документами, в которых отражены особенности работы этих конструкций.

 

2. Нормативные ссылки

 

Перечень нормативных документов и стандартов, на которые имеются ссылки в настоящих нормах, приведен в Приложении А.

Примечание. При пользовании настоящим СП целесообразно проверить действие ссылочных стандартов и классификаторов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте национальных органов Российской Федерации по стандартизации в сети Интернет или по ежегодно издаваемому информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по соответствующим ежемесячно издаваемым информационным указателям, опубликованным в текущем году. Если ссылочный документ заменен (изменен), то при пользовании настоящим СП следует руководствоваться замененным (измененным) документом. Если ссылочный документ отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.

 

3. Термины и определения

 

Термины, использованные в настоящем СП, применены в соответствии с ГОСТ 4.253, ГОСТ 2601, ГОСТ 28548.

 

4. Общие положения

 

4.1. Основные требования к конструкциям

4.1.1. При проектировании стальных строительных конструкций следует:

принимать конструктивные схемы, обеспечивающие прочность, устойчивость и пространственную неизменяемость зданий и сооружений в целом и их отдельных элементов при транспортировании, монтаже и эксплуатации;

соблюдать требования СНиП 2.03.11 в части защиты строительных конструкций от коррозии и требования Федерального закона от 22 июля 2008 г. N 123-ФЗ "Технический регламент о требованиях пожарной безопасности". Увеличение толщины проката и стенок труб с целью защиты от коррозии и повышения предела огнестойкости конструкций допускается только при технико-экономическом обосновании;

применять рациональные профили проката, эффективные стали и прогрессивные типы соединений; элементы конструкций должны иметь минимальные сечения, удовлетворяющие требованиям настоящих норм с учетом сортаментов на прокат и трубы;

предусматривать технологичность и наименьшую трудоемкость изготовления, транспортирования и монтажа конструкций;

учитывать производственные возможности и мощность технологического и кранового оборудования предприятий - изготовителей конструкций;

учитывать допускаемые отклонения от проектных размеров и геометрической формы элементов конструкций при изготовлении и монтаже;

соблюдать требования государственных стандартов и других нормативных документов на конструкции соответствующего вида; при необходимости выполнять расчет точности размеров конструкций и их элементов согласно ГОСТ 21780.

4.1.2. Открытые конструкции, не замурованные в бетоне или в кирпичной кладке и т.п., должны быть доступны для наблюдения, оценки технического состояния, выполнения профилактических и ремонтных работ, не должны задерживать влагу и затруднять проветривание. Замкнутые профили должны быть герметизированы.

4.1.3. Рабочие чертежи стальных конструкций должны соответствовать требованиям по изготовлению (ГОСТ 23118) и монтажу конструкций (СНиП 3.03.01).

В рабочих чертежах конструкций (марок КМ и КМД) и в документации на заказ материалов следует указывать:

марки стали и дополнительные требования к ним, предусмотренные государственными стандартами или техническими условиями и настоящими нормами;

способ выполнения сварных соединений, вид и режим сварки; типы, марки, диаметры электродов и материалов для автоматической и механизированной сварки, положение шва при сварке, тип подкладки для стыковых швов;

классы прочности и точности болтов;

способ подготовки контактных поверхностей для фрикционных соединений;

расположение и размеры сварных, болтовых и фрикционных соединений с указанием выполнения их в заводских или монтажных условиях и, при необходимости, последовательность наложения швов и установки болтов;

способы и объем контроля качества;

требования к защите конструкций от коррозии.

4.2. Основные расчетные требования

4.2.1. Стальные конструкции и их расчет должны удовлетворять требованиям ГОСТ 27751.

Расчет стальных конструкций следует выполнять с учетом назначения конструкций, условий их изготовления, транспортирования, монтажа и эксплуатации, а также свойств материалов.

В расчетных схемах должны быть учтены деформационные характеристики опорных закреплений, оснований и фундаментов.

4.2.2. При расчете конструкций значения нагрузок и воздействий, а также предельные значения прогибов и перемещений элементов конструкций следует принимать согласно требованиям СП 20.13330, СНиП 2.09.03 и разделов 16 и 17 настоящих норм.

4.2.3. За расчетную температуру в районе строительства следует принимать температуру наружного воздуха наиболее холодных суток обеспеченностью 0,98, определенную согласно СНиП 23-01.

Расчетная технологическая температура устанавливается заданием на разработку строительной части проекта.

4.2.4. Расчетные схемы и основные предпосылки расчета должны отражать действительные условия работы стальных конструкций.

Рассматриваются следующие расчетные модели несущих конструкций:

отдельные конструктивные элементы (например, растянутые и сжатые стержни, балки, стойки и колонны сплошного сечения и др.);

плоские или пространственные системы, раскрепленные (несвободные - рисунок 1, а); систему следует считать раскрепленной, если конструкция раскрепления не менее чем в 5 раз уменьшает горизонтальные перемещения системы; расчет таких конструкций может быть выполнен путем расчета отдельных элементов с учетом их взаимодействия между собой и с основанием;

плоские или пространственные системы, нераскрепленные (свободные - рисунок 1, б); при расчете таких конструкций, наряду с проверкой отдельных элементов, следует учитывать возможность достижения предельного состояния системы в целом;

листовые конструкции (оболочки вращения).

 

а)

 

 

б)

 

 

Рисунок 1. Схемы систем раскрепленных (а)

и не раскрепленных от перемещений (б)

 

4.2.5. Пространственные стальные конструкции следует, как правило, рассчитывать как единые системы с учетом факторов, определяющих напряженное и деформированное состояние, особенности взаимодействия элементов конструкций между собой и с основанием, геометрической и физической нелинейности, свойств материалов и грунтов.

Допускается выполнять проверку устойчивости стержневых конструкций (в том числе пространственных) с использованием сертифицированных вычислительных комплексов как идеализированных систем в предположении упругих деформаций стали.

4.2.6. Оценку общей устойчивости каркаса допускается производить по недеформированной схеме для каркасов рамной (с жесткими узлами ригелей с колоннами), рамно-связевой (рамный каркас с вертикальными диафрагмами жесткости или жесткими вставками) или связевой (безригельный каркас или с нежесткими узлами ригелей с колоннами) систем, которые имеют в своем составе продольные и поперечные рамы и связи, установленные в соответствии с 15.4 настоящих норм.

В рамно-связевой или в связевой системах, когда узлы связевого блока не совпадают с узлами каркаса, расчет следует выполнять по деформированной схеме (с учетом геометрической нелинейности системы).

4.2.7. Элементы конструкций, рассматриваемые в настоящих нормах, подразделяются на три класса в зависимости от напряженно-деформированного состояния (НДС) расчетного сечения:

1-й класс - НДС, при котором напряжения по всей площади сечения не превышают расчетного сопротивления стали  (упругое состояние сечения);

2-й класс - НДС, при котором в одной части сечения , а в другой  (упругопластическое состояние сечения);

3-й класс - НДС, при котором по всей площади сечения  (пластическое состояние сечения, условный пластический шарнир).

4.2.8. Буквенные обозначения величин, использованные в настоящих нормах, приведены в Приложении Б.

4.3. Учет назначения и условий работы конструкций

4.3.1. В зависимости от назначения, условий работы и наличия сварных соединений конструкции следует подразделять на четыре группы согласно Приложению В настоящих норм.

4.3.2. При расчете конструкций и соединений следует учитывать:

коэффициенты надежности по ответственности , принимаемые согласно требованиям СНиП 2.01.07;

коэффициент надежности  для элементов конструкций, рассчитываемых на прочность с использованием расчетных сопротивлений ;

коэффициенты условий работы элементов конструкций и соединений ,  и , принимаемые по таблице 1; пункту 7.1.2; таблице 45 и разделам 14, 16, 17 и 18 настоящих норм.

 

Таблица 1

 

┌────────────────────────────────────────────────────────────┬────────────┐

                    Элементы конструкций                    │Коэффициенты│

                                                              условий  

                                                               работы  

                                                               гамма   

                                                                    c  

├────────────────────────────────────────────────────────────┼────────────┤

│ 1. Балки сплошного сечения и сжатые элементы ферм              0,90   

│перекрытий под залами театров, клубов, кинотеатров, под                

│трибунами, под помещениями магазинов, книгохранилищ и                  

│архивов и т.п. при временной нагрузке, не превышающей вес              

│перекрытий                                                             

│ 2. Колонны общественных зданий при постоянной нагрузке,        0,95   

│равной не менее 0,8 расчетной, и опор водонапорных башен               

│ 3. Колонны одноэтажных производственных зданий с мостовыми │    1,05   

│кранами                                                                 

│ 4. Сжатые основные элементы (кроме опорных) решетки            0,80   

│составного таврового сечения из двух уголков в сварных                 

│фермах покрытий и перекрытий при расчете на устойчивость               

│указанных элементов с гибкостью лямбда  ; 60                            

│ 5. Растянутые элементы (затяжки, тяги, оттяжки, подвески)      0,90   

│при расчете на прочность по неослабленному сечению                     

│ 6. Элементы конструкций из стали с пределом текучести до       1,10   

│440 Н/мм2, несущие статическую нагрузку, при расчете на                

│прочность по сечению, ослабленному отверстиями для болтов              

│(кроме фрикционных соединений)                                         

│ 7. Сжатые элементы решетки пространственных решетчатых                

│конструкций из одиночных уголков, прикрепляемые одной полкой│           

│(для неравнополочных уголков - большей полкой):                        

  а) непосредственно к поясам сварными швами либо двумя                

│болтами и более, установленными вдоль уголка:                          

  раскосы по рисунку 15, а и распорки по рисунку 15, б, в, е│    0,90   

  раскосы по рисунку 15, в, г, д, е                             0,80   

  б) непосредственно к поясам одним болтом или через фасонку│    0,75   

│независимо от вида соединения                                          

│ 8. Сжатые элементы из одиночных уголков, прикрепляемых         0,75   

│одной полкой (для неравнополочных уголков - меньшей полкой),│           

│за исключением элементов плоских ферм из одиночных уголков и│           

│элементов, указанных в позиции 7 настоящей таблицы, раскосов│           

│по рисунку 15, б, прикрепляемых непосредственно к поясам               

│сварными швами либо двумя болтами и более, установленными              

│вдоль уголка, и плоских ферм из одиночных уголков                      

│ 9. Опорные плиты из стали с пределом текучести до                     

│390 Н/мм2, несущие статическую нагрузку, толщиной, мм:                 

  а) до 40                                                      1,20   

  б) " 40 до 60                                                 1,15   

  в) " 60 "  80                                                 1,10   

├────────────────────────────────────────────────────────────┴────────────┤

    Примечания.  1.  Коэффициенты  гамма    ;  1  при  расчете   совместно│

                                        с                               

│учитывать не следует.                                                   

    2. При расчете на прочность по сечению, ослабленному отверстиями  для│

│болтов, коэффициенты условий работы, приведенные в позициях 6 и 1; 6 и 2;│

│6 и 3, следует учитывать совместно.                                     

    3. При расчете опорных плит коэффициенты, приведенные в позициях 9  и│

│2, 9 и 3, следует учитывать совместно.                                  

    4. Коэффициенты для элементов, приведенных в позициях 1 и 2,  следует│

│учитывать также при расчете их соединений.                              

    5. В случаях, не оговоренных в настоящей таблице, в формулах  следует│

│принимать гамма  = 1.                                                   

               c                                                        

└─────────────────────────────────────────────────────────────────────────┘

 

Отношение критической нагрузки к расчетной для стержневых конструкций, рассчитываемых как идеализированные пространственные системы с использованием сертифицированных вычислительных комплексов (согласно 4.2.5, 4.2.6), должно быть не меньше коэффициента надежности по устойчивости системы .

4.3.3. При проектировании конструкций, подвергающихся непосредственному воздействию подвижных, вибрационных и других переменных нагрузок, вызывающих усталость металла, следует применять такие конструктивные решения, которые не вызывают значительной концентрации напряжения, и следует выполнять расчет на усталость.

4.3.4. При проектировании конструкций, возводимых или эксплуатируемых в условиях низких температур, при которых повышается возможность хрупкого разрушения, следует учитывать требования к материалу, конструированию и технологии изготовления.

4.3.5. При проектировании сварных конструкций следует снижать вредное влияние остаточных деформаций и напряжений, в том числе сварочных, а также концентрации напряжений, предусматривая соответствующие конструктивные решения (с наиболее равномерным распределением напряжений в элементах и деталях, без входящих углов, резких перепадов сечения и других концентраторов напряжений) и технологические мероприятия (порядок сборки и сварки, предварительный выгиб, механическую обработку соответствующих зон путем строжки, фрезерования, зачистки абразивным кругом и др.).

 

5. Материалы для конструкций и соединений

 

5.1. При назначении стали для конструкций следует учитывать группу конструкций, расчетную температуру, требования по ударной вязкости и химическому составу согласно Приложению В.

5.2. Для конструкций следует использовать фасонный (уголки, двутавры, швеллеры), листовой, широкополосный универсальный прокат и гнутые профили с техническими требованиями по ГОСТ 27772, ГОСТ 14637, ГОСТ 535, ГОСТ 19281, тонколистовой прокат из углеродистой стали по ГОСТ 16523 и из стали повышенной прочности - по ГОСТ 17066, холодногнутые профили по ГОСТ 11474, профили гнутые замкнутые квадратные и прямоугольные по ГОСТ 30245, сортовой прокат (круг, квадрат, полоса) по ГОСТ 535 и ГОСТ 19281, электросварные трубы по ГОСТ 10705 и ГОСТ 10706, горячедеформированные трубы по ГОСТ 8731.

Допускается использовать другие материалы, имеющие сертификат соответствия установленной формы, при условии выполнения требований Приложения В настоящих норм к механическим свойствам и химическому составу.

В зависимости от особенностей конструкций и узлов рекомендуется при заказе стали учитывать классификацию листового проката в зависимости от значения относительного сужения по ГОСТ 28870.

Для обеспечения предела огнестойкости (45 мин) для всех групп, согласно Приложению В, открытых конструкций (см. 4.1.3) независимо от расчетной температуры следует назначать прокат из стали 06МБФ по ТУ 14-1-5399, имеющей расчетные характеристики стали С345-4 по ГОСТ 27772, или прокат из других сталей, обеспечивающих предел огнестойкости 45 мин.

5.3. Для отливок (опорных частей и т.п.) следует применять сталь марок 15Л, 25Л, 35Л и 45Л, удовлетворяющую требованиям ГОСТ 977 для групп: II (отливки ответственного назначения для деталей, рассчитываемых на прочность, работающих при статических и переменных нагрузках) или III (отливки особо ответственного назначения для деталей, рассчитываемых на прочность, работающих при динамических нагрузках). Расчетные сопротивления отливок из серого чугуна следует принимать по таблице В.9.

Для отливок групп II и III могут применяться низколегированные стали по согласованию с организацией - составителем норм.

5.4. Для сварки стальных конструкций следует применять: электроды для ручной дуговой сварки по ГОСТ 9467, сварочную проволоку по ГОСТ 2246, флюсы по ГОСТ 9087, порошковую проволоку по ГОСТ 26271 для автоматической и механизированной сварки в соответствии с таблицей Г.1, а также углекислый газ по ГОСТ 8050, аргон по ГОСТ 10157.

Применяемые сварочные материалы и технология сварки должны обеспечивать значение временного сопротивления металла шва не ниже нормативного значения временного сопротивления  основного металла, а также значения твердости, ударной вязкости и относительного удлинения металла сварных соединений, установленные соответствующими стандартами и техническими условиями.

5.5. Для болтовых соединений следует применять стальные болты и гайки, удовлетворяющие техническим требованиям ГОСТ 1759.0, ГОСТ Р 52627, ГОСТ Р 52628, и шайбы, удовлетворяющие требованиям ГОСТ 18123, а также высокопрочные болты, указанные в 5.6.

Болты следует применять по ГОСТ 7798 и ГОСТ 7805 согласно требованиям таблицы Г.3.

Гайки следует применять по ГОСТ 5915 и ГОСТ 5927. При работе болтов на срез и растяжение классы прочности гаек следует принимать в соответствии с классом прочности болтов: 5 - при 5.6; 8 - при 8.8; 10 - при 10.9; 12 - при 12.9.

При работе болтов только на срез допускается применять класс прочности гаек при классе прочности болтов: 4 - при 5.6 и 5.8; 5 - при 8.8; 8 - при 10.9; 10 - при 12.9.

Шайбы следует применять: круглые по ГОСТ 11371, косые - по ГОСТ 10906 и пружинные нормальные - по ГОСТ 6402.

Высокопрочными болтами следует считать болты класса прочности не ниже 10.9.

5.6. Для фрикционных и фланцевых соединений следует применять высокопрочные болты, гайки и шайбы, удовлетворяющие требованиям ГОСТ Р 52643, а их конструкцию и размеры болтов принимать по ГОСТ Р 52644, гайки и шайбы к ним - по ГОСТ Р 52645 и ГОСТ Р 52646.

Для фланцевых соединений следует применять высокопрочные болты климатического исполнения ХЛ.

5.7. Допускается применение высокопрочных болтов по другим стандартам и ТУ с техническими требованиями не ниже указанных в ГОСТ Р 52643 при наличии сертификата установленной формы.

5.8. Выбор марок стали для фундаментных болтов следует производить по ГОСТ 24379.0 и требованиям, приведенным в таблице Г.4, а их конструкцию и размеры принимать по ГОСТ 24379.1.

Болты (U-образные) для крепления оттяжек антенных сооружений связи, а также U-образные и фундаментные болты опор воздушных линий электропередачи и распределительных устройств следует применять из стали марок, также указанных в таблице Г.4.

Анкерные болты следует применять согласно требованиям СНиП 2.09.03.

5.9. Гайки для фундаментных и U-образных болтов диаметром до 48 мм следует применять по техническим требованиям ГОСТ 5915 с техническими требованиями по ГОСТ Р 52628, свыше 48 мм - по ГОСТ 10605.

Для фундаментных болтов из стали Ст3пс2, Ст3сп2, Ст3пс4, Ст3сп4 диаметром до 48 мм следует применять гайки класса прочности 4 по ГОСТ Р 52628, диаметром свыше 48 мм - из материала не ниже группы 02 по ГОСТ 18126.

Для фундаментных болтов диаметром до 48 мм из стали марки 09Г2С и других сталей по ГОСТ 19281 следует применять гайки класса прочности не ниже 5-го по ГОСТ Р 52628, диаметром свыше 48 мм - из материала не ниже группы 05 по ГОСТ 18126. Допускается применять гайки из стали марок, принимаемых для болтов.

5.10. Для шарниров, катков и болтов, работающих в качестве шарниров, а также подкладных листов под катки, следует применять поковки по СНиП 2.05.03.

5.11. Для несущих элементов висячих покрытий, оттяжек опор воздушных линий электропередачи, распределительных устройств, контактных сетей транспорта, мачт и башен, а также напрягаемых элементов в предварительно напряженных конструкциях следует применять:

канаты спиральные по ГОСТ 3062; ГОСТ 3063; ГОСТ 3064;

канаты двойной свивки по ГОСТ 3066; ГОСТ 3067; ГОСТ 3068; ГОСТ 3081; ГОСТ 7669; ГОСТ 14954;

канаты закрытые несущие по ГОСТ 3090; ГОСТ 18901; ГОСТ 7675; ГОСТ 7676;

пучки и пряди параллельных проволок, формируемых из канатной проволоки, удовлетворяющей требованиям ГОСТ 7372.

5.12. Физические характеристики материалов, применяемых для стальных конструкций, следует принимать согласно Приложению Г.

 

6. Расчетные характеристики материалов и соединений

 

6.1. Расчетные сопротивления проката, гнутых профилей и труб для различных видов напряженных состояний следует определять по формулам, приведенным в таблице 2, где нормативные сопротивления  и  следует принимать согласно стандартам и техническим условиям.

 

Таблица 2

 

──────────────────────────────────────────────┬────────────────────────────

            Напряженное состояние               Расчетные сопротивления

                                                     проката и труб

──────────────────────────────────────────────┴────────────────────────────

Растяжение, сжатие, изгиб:

 по пределу текучести                                  

 по временному сопротивлению                           

Сдвиг                                                

Смятие:

 торцевой поверхности (при наличии пригонки)           

 местное в цилиндрических шарнирах (цапфах)          

при плотном касании

Диаметральное сжатие катков (при свободном          

касании в конструкциях с ограниченной

подвижностью)

───────────────────────────────────────────────────────────────────────────

 

Значения коэффициентов надежности по материалу  проката, гнутых профилей и труб следует принимать по таблице 3.

 

Таблица 3

 

┌────────────────────────────────────────────────────────────┬────────────┐

      Государственный стандарт или технические условия      │Коэффициент │

                     на прокат и трубы                      │ надежности │

                                                            │по материалу│

                                                               гамма   

                                                                    m  

├────────────────────────────────────────────────────────────┼────────────┤

│ГОСТ 27772 (кроме сталей С590 и С590К) и другая нормативная │   1,025   

│документация, использующая процедуру контроля свойств                  

│проката по ГОСТ 27772                                                  

├────────────────────────────────────────────────────────────┼────────────┤

│Для проката с пределом текучести свыше 380 Н/мм2               1,100   

│по ГОСТ 19281, для труб по ГОСТ 8731                                   

├────────────────────────────────────────────────────────────┼────────────┤

│Для остального проката и труб, соответствующих требованиям     1,050   

│настоящих норм                                                         

├────────────────────────────────────────────────────────────┼────────────┤

│Для проката и труб, поставляемых по зарубежной нормативной     1,100   

│документации                                                           

└────────────────────────────────────────────────────────────┴────────────┘

 

Значения нормативных и расчетных сопротивлений при растяжении, сжатии и изгибе листового, широкополосного универсального и фасонного проката приведены в таблице В.5, труб - в таблице В.6.

Значения расчетных сопротивлений проката смятию торцевой поверхности, местному смятию в цилиндрических шарнирах и диаметральному сжатию катков приведены в таблице В.7.

6.2. Расчетные сопротивления гнутых профилей следует принимать равными расчетным сопротивлениям листового проката, из которого они изготовлены.

6.3. Значения расчетных сопротивлений отливок из углеродистой стали следует принимать по таблице В.8.

6.4. Расчетные сопротивления сварных соединений для различных видов соединений и напряженных состояний следует определять по формулам, приведенным в таблице 4.

 

Таблица 4

 

──────────┬──────────────────────────┬──────────────┬──────────────────────

 Сварные     Напряженное состояние  │Характеристика│       Расчетные

соединения│                            расчетного       сопротивления

                                    │сопротивления │  сварных соединений

──────────┼──────────────────────────┼──────────────┼──────────────────────

Стыковые  │Сжатие, растяжение и изгиб│По пределу         R   = R

          │при автоматической,       │текучести           wy    y

          │механизированной или      ├──────────────┼──────────────────────

          │ручной сварке с физическим│По временному │     R   = R

          │контролем качества шва    │сопротивлению │      wu    u

          ├──────────────────────────┼──────────────┼──────────────────────

          │Растяжение и изгиб        │По пределу         R   = 0,85R

          │при автоматической,       │текучести           wy        y

          │механизированной                       

          │или ручной сварке                      

          ├──────────────────────────┼──────────────┼──────────────────────

          │Сдвиг                                        R   = R

                                                        ws    s

──────────┼──────────────────────────┼──────────────┼──────────────────────

С угловыми│Срез (условный)           │По металлу шва│R   = 0,55R   /гамма

швами                                             │ wf        wun      wm

                                    ├──────────────┼──────────────────────

                                    │По металлу         R   = 0,45R

                                    │границы             wz        un

                                    │сплавления   

──────────┴──────────────────────────┴──────────────┴──────────────────────

    Примечание.  Значения  коэффициентов  надежности  по  металлу  шва  

следует   принимать   равными:  1,25  -  при ;  1,35  -  при

.

───────────────────────────────────────────────────────────────────────────

 

Расчетное сопротивление сварного стыкового соединения элементов из сталей с разными нормативными сопротивлениями следует принимать как для стыкового соединения из стали с меньшим значением нормативного сопротивления.

Значения нормативных  и расчетных  сопротивлений металла угловых швов приведены в таблице Г.2.

6.5. Расчетные сопротивления одноболтового соединения следует определять по формулам, приведенным в таблице 5.

 

Таблица 5

 

───────────┬────────┬──────────────────────────────────────────────────────

Напряженное│Условное│    Расчетные сопротивления одноболтовых соединений

 состояние │обозна- ├──────────────────────────────────────────┬───────────

           │чение        срезу и растяжению болтов классов      смятию

                                    прочности                │соединяемых

                   ├────────┬────────┬───────┬───────┬────────┤ элементов

                     5.6     5.8     8.8  │ 10.9    12.9 

───────────┼────────┼────────┼────────┼───────┴───────┼────────┼───────────

Срез         R     │0,42R   │0,41R       0,40R      │0,35R       -

              bs        bun│     bun│         bun        bun│

───────────┼────────┼────────┼────────┼───────────────┼────────┼───────────

Растяжение │  R     │0,45R      -        0,54R          -        -

              bt        bun│                 bun          

───────────┼────────┼────────┴────────┴───────────────┴────────┼───────────

Смятие:    │R    ;* ; │                     -                      1,60R

 болты     │ bp                                                      u

 класса                                                     

 точности A│                                                 

───────────┤        ├──────────────────────────────────────────┼───────────

 болты                                  -                      1,35R

 класса                                                             u

 точности B│                                                 

───────────┴────────┴──────────────────────────────────────────┴───────────

     ;* ;   следует  определять  для  соединяемых  элементов  из  стали  с

пределом текучести до 440 Н/мм2.

───────────────────────────────────────────────────────────────────────────

 

Значения нормативных и расчетных сопротивлений срезу и растяжению стали болтов в одноболтовых соединениях приведены в таблице Г.5, а смятию элементов, соединяемых болтами, в таблице Г.6.

6.6. Расчетное сопротивление растяжению фундаментных и анкерных болтов  следует определять по формуле

 

. (1)

 

Значения расчетных сопротивлений растяжению фундаментных болтов приведены в таблице Г.7.

Расчетное сопротивление растяжению U-образных болтов , указанных в 5.8, следует определять по формуле

 

. (2)

 

6.7. Расчетное сопротивление растяжению  высокопрочных болтов, указанных в 5.5, следует определять по формуле

 

, (3)

 

где  - нормативное сопротивление болта, принимаемое согласно таблице Г.8.

6.8. Расчетное сопротивление растяжению высокопрочной стальной проволоки , применяемой в виде пучков или прядей, следует определять по формуле

 

. (4)

 

6.9. Значение расчетного сопротивления (усилия) растяжению стального каната следует принимать равным значению разрывного усилия каната в целом, установленному государственными стандартами или техническими условиями на стальные канаты, деленному на коэффициент надежности по материалу .

 

7. Расчет элементов стальных конструкций

при центральном растяжении и сжатии

 

7.1. Расчет элементов сплошного сечения

7.1.1. Расчет на прочность элементов из стали с нормативным сопротивлением  при центральном растяжении или сжатии силой N следует выполнять по формуле

 

. (5)

 

Расчет на прочность растянутых элементов, эксплуатация которых возможна и после достижения металлом предела текучести, а также растянутых или сжатых элементов из стали с нормативным сопротивлением  следует выполнять по формуле (5) с заменой значения  на .

7.1.2. Расчет на прочность сечений в местах крепления растянутых элементов из одиночных уголков, прикрепляемых одной полкой болтами, следует выполнять по формуле (5), а сечений растянутого одиночного уголка из стали с пределом текучести до 380 Н/мм2, прикрепляемого одной полкой болтами, поставленными в один ряд по оси, расположенной на расстоянии не менее 0,5b (b - ширина полки уголка) от обушка уголка и не менее 1,2d (d - диаметр отверстия для болта с учетом положительного допуска) от пера уголка, по формуле

 

, (6)

 

где .

Здесь  - площадь сечения уголка нетто;

- площадь части сечения прикрепляемой полки уголка между краем отверстия и пером;

, ,  - коэффициенты, принимаемые по таблице 6.

 

Таблица 6

 

┌───────┬─────────────────────────────────────────────────────────────────┐

│Коэффи-│         Значения коэффициентов альфа , альфа  и бета           

│циенты │                                     1       2                  

       ├──────────────────────────────────┬──────────────────────────────┤

       │ при одном болте и расстоянии a,  │ при a  ;= 1,5d и s  ;= 2d при 

                     равном                 количестве болтов в ряду  

       ├────────────┬──────────┬──────────┼──────────┬─────────┬─────────┤

       │ 1,35d  ;* ;     1,5d       2d        2         3        4   

├───────┼────────────┼──────────┼──────────┼──────────┼─────────┼─────────┤

│альфа      1,70       1,70      1,70      1,77     1,45     1,17  

     1 │                                                           

│альфа      0,05       0,05      0,05      0,19     0,36     0,47  

     2 │                                                           

│бета       0,65       0,85      1,0       1,0       1,0      1,0  

├───────┴────────────┴──────────┴──────────┴──────────┴─────────┴─────────┤

     ;* ; Только для  элементов  решеток  (раскосов  и   распорок),   кроме│

│постоянно работающих на растяжение, при толщине полки до 6 мм.           

                                                                        

    Обозначения, принятые в таблице 6:                                  

    a - расстояние вдоль усилия от края  элемента  до  центра  ближайшего│

│отверстия;                                                               

    s - расстояние вдоль усилия между центрами отверстий.               

└─────────────────────────────────────────────────────────────────────────┘

 

При расчете тяг и поясов траверс, элементов опор ВЛ, ОРУ и КС, непосредственно примыкающих к узлам крепления проводов, а также элементов, соединяющих в стойках узлы крепления тяг и растянутых поясов траверс, коэффициент  следует уменьшить на 10%.

7.1.3. Расчет на устойчивость элементов сплошного сечения при центральном сжатии силой N и удовлетворяющих требованиям 7.3.2 - 7.3.9 следует выполнять по формуле

 

, (7)

 

где  - коэффициент устойчивости при центральном сжатии, значение которого при  следует определять по формуле

 

. (8)

 

Значение коэффициента  в формуле (8) следует вычислять по формуле

 

, (9)

 

где  - условная гибкость стержня;

и  - коэффициенты, определяемые по таблице 7 в зависимости от типов сечений.

 

Таблица 7

 

────────────────────────────────────────────────────────────────┬──────────

                           Тип сечения                          │Значения

                                                                │коэффици-

                                                                │ентов

───────┬────────────────────────────────────────────────────────┼─────┬────

Обозна-│                         Форма                          │альфа│бета

чение                                                              

───────┴────────────────────────────────────────────────────────┴─────┴────

   a                                 0,03  0,06

───────────────────────────────────────────────────────────────────────────

   b         0,04  0,09

───────────────────────────────────────────────────────────────────────────

   c        0,04  0,14

───────────────────────────────────────────────────────────────────────────

    Примечание. Для прокатных двутавров высотой свыше 500 мм при расчете на

устойчивость в плоскости стенки следует принимать тип сечения a.

───────────────────────────────────────────────────────────────────────────

 

Значения коэффициента , вычисленные по формуле (8), следует принимать не более  при значениях условной гибкости свыше 3,8; 4,4 и 5,8 для типов сечений соответственно a, b и c.

При значениях  для всех типов сечений допускается принимать .

Значения коэффициента  приведены в Приложении Д.

7.1.4. Расчет на устойчивость стержней из одиночных уголков следует выполнять с учетом требований 7.1.3. При определении гибкости этих стержней радиус инерции сечения уголка и расчетную длину следует принимать согласно требованиям 10.1.4 и 10.2.1.

При расчете поясов и элементов решетки пространственных конструкций из одиночных уголков следует выполнять требования 16.12.

7.1.5. Сжатые элементы со сплошными стенками открытого П-образного сечения (рисунок 2) рекомендуется укреплять планками или решеткой, при этом должны быть выполнены требования 7.2.2; 7.2.3; 7.2.7 и 7.2.8.

 

 

а - открытое; б, в - укрепленные планками или решетками

 

Рисунок 2. П-образные сечения элементов

 

При отсутствии планок или решеток такие элементы, помимо расчета по формуле (7) в главных плоскостях x - x и y - y, следует проверять на устойчивость при изгибно-крутильной форме потери устойчивости по формуле

 

, (10)

 

здесь  - коэффициент, принимаемый равным

 

при ;

 

при ,

 

где значение  следует вычислять по формуле

 

. (11)

 

В формуле (11) коэффициент  следует определять согласно Приложению Д.

7.1.6. Соединение пояса со стенкой в центрально-сжатом элементе составного сплошного сечения следует рассчитывать по формулам таблицы 43 раздела 14.4 на сдвиг от условной поперечной силы , определяемой по формуле (18), при этом коэффициент  следует принимать в плоскости стенки.

7.2. Расчет элементов сквозного сечения

7.2.1. Расчет на прочность элементов сквозного сечения при центральном растяжении и сжатии следует выполнять по формуле (5), где  - площадь сечения нетто всего стержня.

7.2.2. Расчет на устойчивость сжатых стержней сквозного сечения, ветви которых соединены планками или решетками, следует выполнять по формуле (7); при этом коэффициент  относительно свободной оси (перпендикулярной плоскости планок или решеток) следует определять по формулам (8) и (9) для сечений типа b с заменой в них  на . Значение  следует определять в зависимости от значений , приведенных в таблице 8 для стержней с числом панелей, как правило, не менее шести.


 

Таблица 8

 

─────┬───────────────────────┬─────────────────────────────────────────────────────────────────────────

Тип      Схема сечения                 Приведенная гибкость лямбда   стержня сквозного сечения

сече-│                                                             ef

ния                         ├───────────────────────────────────────┬─────────────────────────────────

                                         с планками                          с решетками

─────┴───────────────────────┴───────────────────────────────────────┴─────────────────────────────────

  1                           , (12)               , (15)

                              где                               где 

        

───────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────

  2                          , (13) , (16)

                              где ;                   где

                                                                      ( и  относятся к сторонам

                                                                       соответственно  и )

         

───────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────

  3                          , (14)            , (17)

                              где                              где 

          

───────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────

    Обозначения, принятые в таблице 8:

     - гибкость сквозного стержня в целом в плоскости,  перпендикулярной

оси y - y;

     - наибольшая из гибкостей сквозного стержня в целом в  плоскостях,

перпендикулярных оси x - x или y  - y;

    , ,  -  гибкости  отдельных  ветвей  при  изгибе в плоскостях,

перпендикулярных  осям  соответственно  1 - 1,  2 - 2 и 3 - 3,  на участках

между сварными швами или крайними болтами, прикрепляющими планки;

    b , ) - расстояние между осями ветвей;

    d,  - размеры, определяемые по рисункам 3 и 4;

    A - площадь сечения всего стержня;

    ,  -  площади сечений раскосов  решеток  (при  крестовой  решетке

-   двух    раскосов),    расположенных    соответственно   в   плоскостях,

перпендикулярных осям 1 - 1 и 2 - 2;

     - площадь  сечения  раскоса  решетки  (при крестовой решетке - двух

раскосов),    лежащей   в   плоскости   одной   грани   (для   трехгранного

равностороннего стержня);

    ,    -  моменты   инерции   сечения   ветвей   относительно   осей

соответственно 1 - 1 и 3 - 3 (для сечений типов 1 и 3);

    ,  - то же, двух уголков относительно  осей соответственно 1 - 1 и

2 - 2 (для сечения типа 2);

     - момент инерции сечения одной планки  относительно  собственной оси

x - x (рисунок 4; для  сечений типов 1 и 3);

    ,  - момент  инерции  сечения  одной  из  планок,  расположенных в

плоскостях, перпендикулярных осям соответственно 1 - 1 и 2 - 2 (для сечения

типа 2).

    Примечание. К типу  1  также следует относить сечения, у которых вместо

швеллеров применены двутавры,  трубчатые  и  другие  профили  для одной или

обеих ветвей;  при  этом  оси  y - y  и 1 - 1 должны проходить через центры

тяжести соответственно сечения в целом и отдельной ветви, а значения n и 

в формуле (12) должны обеспечить наибольшее значение .

───────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────


 

 

а - треугольная; б - треугольная с распорками;

в - крестовая; г - крестовая с распорками

 

Рисунок 3. Схемы решеток сквозных стержней

 

 

Рисунок 4. Сквозной стержень с планками

 

Расчет на устойчивость сквозных стержней с числом панелей менее шести допускается выполнять:

при планках - как расчет рамных систем;

при решетках - согласно требованиям 7.2.5.

7.2.3. В сквозных стержнях с планками условная гибкость отдельной ветви ,  или  (см. таблицу 8) на участке между сварными швами или крайними болтами, прикрепляющими планки, должна быть не более 1,4.

При наличии в одной из плоскостей сплошного листа вместо планок (см. рисунок 2, б и в) гибкость ветви следует вычислять по радиусу инерции полусечения относительно его центральной оси, перпендикулярной плоскости планок.

7.2.4. В сквозных стержнях с решетками помимо расчета на устойчивость стержня в целом следует проверять устойчивость отдельных ветвей на участках между узлами. При необходимости следует учитывать влияние моментов в узлах, например от расцентровки элементов решетки.

В сквозных стержнях с решетками условная гибкость отдельных ветвей между узлами должна быть не более 2,7 и не должна превышать условную приведенную гибкость  стержня в целом.

Допускается принимать более высокие значения условной гибкости ветвей, но не более 4,1 при условии, что расчет таких стержней выполнен согласно требованиям 7.2.5.

7.2.5. Расчет сквозных стержней с решетками с учетом указанных в 7.2.2 и 7.2.4 допущений следует выполнять по формуле (7) с заменой в ней значения  на .

При этом коэффициент устойчивости  для отдельной ветви при  следует принимать равным 1,0, а при  - определять по формуле (8) при расчетной длине , где  - длина ветви (на рисунке 3, а длина ветви - ).

В интервале условных гибкостей  значение  допускается определять линейной интерполяцией между 1,0 и значением  при .

7.2.6. Расчет стержней составных сечений из уголков, швеллеров и др., соединенных вплотную или через прокладки, следует выполнять как сплошностенчатых при условии, что участки между соединяющими сварными швами или центрами крайних болтов не превышают для сжатых элементов 40i и для растянутых 80i. Здесь радиус инерции сечения i-го уголка или швеллера следует принимать для тавровых или двутавровых сечений относительно оси, параллельной плоскости расположения прокладок, а для крестовых сечений - минимальный.

При этом в пределах длины сжатого элемента следует предусматривать не менее двух промежуточных связей (прокладок).

7.2.7. Расчет соединительных планок и элементов решеток сжатых стержней сквозного сечения должен выполняться на условную поперечную силу , принимаемую постоянной по всей длине стержня и определяемую по формуле

 

, (18)

 

где N - продольное усилие в сквозном стержне;

- коэффициент устойчивости при центральном сжатии (для сечения типа в), принимаемый при расчете сквозного стержня в плоскости планок или решеток.

Условную поперечную силу  следует распределять:

при наличии только соединительных планок (решеток) - поровну между планками (решетками), лежащими в плоскостях, перпендикулярных оси, относительно которой производится проверка устойчивости;

при наличии сплошного листа и соединительных планок (решеток) - пополам между листом и планками (решетками), лежащими в плоскостях, параллельных листу;

при расчете равносторонних трехгранных сквозных стержней - равной  для каждой системы соединительных планок (решеток), расположенной в одной грани.

7.2.8. Расчет соединительных планок и их прикреплений (см. рисунок 4) должен выполняться как расчет элементов безраскосных ферм на совместное действие силы , срезывающей планку, и момента , изгибающего планку в ее плоскости, значения которых следует определять по формулам:

 

; (19)

 

, (20)

 

где  - условная поперечная сила, приходящаяся на планку одной грани.

7.2.9. Расчет элементов соединительных решеток составных стержней следует выполнять как расчет элементов решеток плоских ферм. При расчете раскосов решеток по рисунку 3 усилие в раскосе следует определять по формуле

 

, (21)

 

где  - коэффициент, принимаемый равным: 1,0 для решетки по рисунку 3, а, б и 0,5 - по рисунку 3, в;

- условная поперечная сила, приходящаяся на одну плоскость решетки.

При расчете раскосов крестовой решетки с распорками (рисунок 3, г) следует учитывать дополнительное усилие , возникающее в каждом раскосе от обжатия ветвей и определяемое по формуле

 

, (22)

 

где  - здесь b, , d - размеры, указанные на рисунке 3;

- усилие в одной ветви стержня;

,  - площадь сечения одного раскоса и одной ветви соответственно.

7.2.10. Расчет стержней, предназначенных для уменьшения расчетной длины сжатых элементов, должен выполняться на усилие, равное условной поперечной силе в основном сжатом элементе, определяемой по формуле (18).

Расчет распорок, предназначенных для уменьшения расчетной длины ветвей колонн в плоскости, перпендикулярной плоскости поперечных рам, при наличии нагрузок от мостовых или подвесных кранов, следует выполнять на условную поперечную силу, определяемую по формуле (18), где значение N следует принимать равным сумме продольных сил в двух ветвях колонн, соединенных распоркой.

7.3. Проверка устойчивости стенок и поясных листов центрально-сжатых элементов сплошного сечения

7.3.1. При проверке устойчивости стенок в качестве расчетной высоты  следует принимать (рисунок 5):

полную высоту стенки - в сварных элементах;

расстояние между ближайшими к оси элемента краями поясных уголков - в элементах с фрикционными поясными соединениями;

расстояние между началами внутренних закруглений - в прокатных профилях;

расстояние между краями выкружек - в гнутых профилях.

 

 

Рисунок 5. Расчетные размеры стенок, свесов полок,

поясных листов в прокатных, составных и гнутых профилях

 

7.3.2. Устойчивость стенок центрально-сжатых элементов сплошного сечения следует считать обеспеченной, если условная гибкость стенки  не превышает значений предельной условной гибкости , определяемых по формулам таблицы 9.

 

Таблица 9

 

───────────────────────────────────────────────────────────────────────────

          Сечение             Условная     Предельная условная гибкость

                              гибкость             стенки 

                              элемента 

───────────────────────────────────────────────────────────────────────────

           ;= 2                      (23)

                             ──────────────────────────────────────────────

                                 ; 2                   (24)

───────────────────────────────────────────────────────────────────────────

         ;= 1                   1,2           (25)

                             ──────────────────────────────────────────────

                                 ; 1                     (26)

───────────────────────────────────────────────────────────────────────────

              ;= 0,8                  1,0           (27)

                             ──────────────────────────────────────────────

                                 ; 0,8                 (28)

───────────────────────────────────────────────────────────────────────────

              (29)

───────────────────────────────────────────────────────────────────────────

    Обозначения, принятые в таблице 9:

     - условная гибкость элемента, принимаемая в расчете на  устойчивость

при центральном сжатии;

     - ширина полки тавра.

    Примечания. 1. В коробчатом сечении значение  следует определять для

пластинок,  расположенных  параллельно  плоскости,  в  которой  проверяется

устойчивость элемента в целом.

    2. В тавровом  сечении  должно  соблюдаться  условие  ; при

 или  в формуле (29)  следует  принимать  соответственно 

или .

    3. Знак " ;=" в  формулах  означает,  что  значение    в  случае  его

превышения при расчете по формуле следует  принимать  равным  указанному  в

правой части.

───────────────────────────────────────────────────────────────────────────

 

7.3.3. Стенки центрально-сжатых элементов сплошного сечения (колонн, стоек, опор и т.п.) при , как правило, следует укреплять поперечными ребрами жесткости с шагом от  до ; на каждом отправочном элементе должно быть не менее двух ребер.

В сплошностенчатых ветвях колонн сквозного сечения ребра жесткости допускается устанавливать только в узлах крепления соединительных решеток (планок).

В стенке, укрепленной только поперечными ребрами, ширина их выступающей части  должна быть для парного симметричного ребра не менее  мм, для одностороннего ребра - не менее  мм; толщина ребра  должна быть не менее .

Стенки допускается укреплять односторонними поперечными ребрами жесткости из одиночных уголков, приваренных к стенке пером. Момент инерции такого ребра, вычисляемый относительно оси, совпадающей с ближайшей к ребру гранью стенки, должен быть не менее чем для парного симметричного ребра.

7.3.4. В центрально-сжатых элементах двутаврового сечения с расчетной высотой стенки  в случае укрепления стенки продольным ребром жесткости, расположенным посередине и имеющим момент инерции сечения  при , следует значение , установленное в 7.3.2, умножить на коэффициент

 

. (30)

 

При расположении ребра с одной стороны стенки его момент инерции следует вычислять относительно оси, совпадающей с ближайшей гранью стенки.

В случае выполнения продольного ребра в виде гофра стенки при вычислении  следует учитывать развернутую длину гофра.

Продольные ребра жесткости следует включать в расчетные сечения элементов.

Минимальные размеры выступающей части продольных ребер жесткости следует принимать как для поперечных ребер согласно требованиям 7.3.3.

7.3.5. В случаях, когда фактическое значение условной гибкости стенки  превышает предельное значение , вычисленное по формулам (23) - (29) таблицы 9, проверку устойчивости элемента по формуле (7) допускается выполнять с учетом расчетной уменьшенной площади сечения , определенной согласно 7.3.6.

7.3.6. При расчете центрально- и внецентренно-сжатых стержней сплошного сечения в случаях, когда фактическое значение условной гибкости стенки  превышает (при центральном сжатии не более чем в 2 раза) значение предельной условной гибкости стенки , полученное согласно требованиям 7.3.2, а также 9.4.2 и 9.4.3, в формулах (7), а также (109), (111), (115), (116), (120) и (121) допускается принимать расчетную уменьшенную площадь сечения  взамен A.

Значение  следует вычислять по формулам:

для двутаврового и швеллерного сечений

 

, (31)

 

для коробчатого сечения:

при центральном сжатии

 

; (32)

 

при внецентренном сжатии

 

. (33)

 

В формулах (31) - (33) обозначено:

и  - расчетная и уменьшенная высота стенки, расположенной параллельно плоскости, в которой проверяется устойчивость;

и  - расчетная и уменьшенная ширина пояса коробчатого сечения, расположенного перпендикулярно плоскости, в которой проверяется устойчивость.

Значение  в центрально-сжатых элементах следует вычислять по формулам:

для двутаврового сечения

 

, (34)

 

где при  следует принимать ;

для коробчатого сечения

 

, (35)

 

где при  следует принимать ;

для швеллерного сечения

 

. (36)

 

Значения  и  в формулах (34) - (36) для центрально-сжатых элементов следует принимать согласно требованиям 7.3.2. При вычислении значения  для коробчатого сечения по формуле (35) вместо , ,  и  следует принимать соответственно , ,  и , при этом значение  следует определять согласно требованиям 7.3.10.

Значение  для внецентренно-сжатых элементов двутаврового и коробчатого сечений следует вычислять по формулам соответственно (34) и (35); при этом в этих формулах значения  и  следует принимать согласно требованиям 9.4.2.

7.3.7. При проверке устойчивости поясных листов в качестве расчетной ширины свеса  следует принимать расстояние:

от грани стенки до края поясного листа (полки) - в сварных элементах;

от оси крайнего болта в поясе до края поясного листа - в элементах с фрикционными поясными соединениями;

от начала внутреннего закругления до края полки - в прокатных профилях;

от края выкружки до края полки - в гнутых профилях (см. рисунок 5).

7.3.8. Устойчивость поясных листов и полок центрально-сжатых элементов сплошного сечения следует считать обеспеченной, если условная гибкость свеса пояса (полки)  не превышает значений предельной условной гибкости свеса пояса (полки) , определяемых по формулам таблицы 10, в которых при значениях  или  следует принимать соответственно  или .

 

Таблица 10

 

───────────────────────────────────────────────────────────────────────────

                Сечение                  Предельная условная гибкость свеса

                                           (отгиба) полки  при гибкости

                                                элемента 

───────────────────────────────────────────────────────────────────────────

                                   (37)

───────────────────────────────────────────────────────────────────────────

                        (38)

───────────────────────────────────────────────────────────────────────────

                                   (39)

───────────────────────────────────────────────────────────────────────────

                                (40)

───────────────────────────────────────────────────────────────────────────

    Обозначение, принятое в таблице 10:

     - условная гибкость элемента, принимаемая в  расчете на устойчивость

при центральном сжатии.

    Примечание. Для свесов  (отгибов)  полок  (см.  рисунок  5)  предельные

значения  условной  гибкости  ,  вычисленные  по  формулам  (37) и (38),

следует умножать на коэффициент 1,5, а по формуле (39) - на 1,6.

───────────────────────────────────────────────────────────────────────────

 

7.3.9. В центрально-сжатых элементах коробчатого сечения предельную условную гибкость поясного листа  следует принимать по таблице 9 как для стенок коробчатого сечения: .

7.3.10. Высота отгиба полки (стенки)  (см. рисунок 5) должна быть не менее  в элементах, не усиленных планками, и  - в элементах, усиленных планками (см. таблицу 10); при этом толщина ребра должна быть не менее .

7.3.11. При назначении сечений центрально-сжатых элементов по предельной гибкости (в соответствии с требованиями раздела 10.4) значения предельных условных гибкостей стенки  и поясов   , определяемых соответственно по таблицам 9 и 10, допускается увеличивать умножением на коэффициент , но не более чем на 1,25.

 

8. Расчет элементов стальных конструкций при изгибе

 

8.1. Общие положения расчета

В зависимости от назначения и условий эксплуатации конструкций расчет изгибаемых элементов (балок) следует выполнять без учета или с учетом пластических деформаций в соответствии с подразделением элементов на три класса согласно 4.2.7.

Балки 1-го класса следует применять для всех видов нагрузок и рассчитывать в пределах упругих деформаций; балки 2-го и 3-го классов следует применять для статических нагрузок и рассчитывать с учетом развития пластических деформаций.

Балки крановых путей под краны групп режимов работы 1К - 8К по ГОСТ 25546 при расчете на прочность следует относить к 1-му классу.

Бистальные балки следует относить ко 2-му классу и рассчитывать с учетом ограниченных пластических деформаций в стенке, значения которых следует определять при достижении расчетного сопротивления  в поясах, выполненных из более прочной стали.

8.2. Расчет на прочность изгибаемых элементов сплошного сечения

8.2.1. Расчет на прочность балок 1-го класса следует выполнять по формулам:

при действии момента в одной из главных плоскостей

 

; (41)

 

при действии в сечении поперечной силы

 

; (42)

 

при действии моментов в двух главных плоскостях (и наличии бимомента)

 

, (43)

 

где x и y - расстояния от главных осей до рассматриваемой точки сечения;

при одновременном действии в стенке балки момента и поперечной силы

 

, , (44)

 

где  - нормальное напряжение в срединной плоскости стенки, параллельное продольной оси балки;

- то же, перпендикулярное продольной оси балки, в том числе , определяемое по формуле (47);

- касательное напряжение в стенке.

Напряжения  и , принимаемые в формуле (44) со своими знаками, а также  следует определять в одной и той же точке стенки балки.

В балках, рассчитываемых по формуле (43), значения напряжений в стенке балки должны быть проверены по формуле (44) в двух главных плоскостях изгиба.

При ослаблении стенки отверстиями для болтов левую часть формулы (42), а также значение  в формуле (44) следует умножать на коэффициент , определяемый по формуле

 

, (45)

 

где s - шаг отверстий в одном ряду;

d - диаметр отверстия.

8.2.2. Расчет на прочность стенки балки, не укрепленной ребрами жесткости, при действии местного напряжения  в местах приложения нагрузки к верхнему поясу, а также в опорных сечениях балки следует выполнять по формуле

 

, (46)

 

где

 

. (47)

 

Здесь F - расчетное значение нагрузки (силы);

- условная длина распределения нагрузки, определяемая по формулам:

для случаев по рисунку 6, а и б

 

; (48)

 

для случая по рисунку 6, в

 

, (49)

 

где h - размер, равный сумме толщины верхнего пояса балки и катета поясного шва, если нижняя балка сварная (см. рисунок 6, а), либо расстоянию от наружной грани полки до начала внутреннего закругления стенки, если нижняя балка прокатная (см. рисунок 6, б);

- коэффициент, принимаемый равным: 3,25 - для сварных и прокатных балок; 4,5 - для балок с фрикционными поясными соединениями;

- сумма собственных моментов инерции пояса балки и кранового рельса или момент инерции сечения, состоящего из пояса и рельса в случае приварки рельса швами, обеспечивающими совместную работу пояса и рельса.

 

а)

 

 

б)

 

 

в)

 

 

а - сварная; б - прокатная; в - сварная

или прокатная при нагрузке от колеса крана

 

Рисунок 6. Схемы распределения

сосредоточенной нагрузки на стенку балки

 

8.2.3. Расчет на прочность разрезных балок 2-го и 3-го классов двутаврового и коробчатого сечений (рисунок 7) из стали с нормативным сопротивлением  при соблюдении требований 8.4.6, 8.5.8, 8.5.9 и 8.5.18 и при касательных напряжениях  (кроме опорных сечений) следует выполнять по формулам:

при изгибе в плоскости наибольшей жесткости 

 

; (50)

 

при изгибе в двух главных плоскостях и напряжениях 

 

. (51)

 

 

Рисунок 7. Схемы двутаврового (а) и коробчатого

(б) сечений балок с действующими на них усилиями

 

Здесь ,  - абсолютные значения изгибающих моментов;

,  - коэффициенты, принимаемые согласно таблице Е.1;

- коэффициент, принимаемый равным:

при   ;

при 

 

, (52)

 

где  - отношение площади сечения пояса к площади сечения стенки (для несимметричного сечения  - площадь меньшего пояса; для коробчатого сечения  - суммарная площадь сечений двух стенок).

При расчете сечения в зоне чистого изгиба в формулах (50) и (51) следует принимать  и вместо коэффициентов  и  соответственно

 

; . (53)

 

Расчет на прочность в опорном сечении балок (при  и ) следует выполнять по формулам:

 

; (54)

 

. (55)

 

При ослаблении стенки отверстиями для болтов левую часть формул (54) и (55) следует умножать на коэффициент , определяемый по формуле (45).

С целью установления размеров минимальных сечений составных балок значения коэффициентов  и  допускается принимать меньше значений, приведенных в таблице Е.1, но не менее 1,0. Методика подбора минимальных сечений изгибаемых элементов приведена в Приложении М.

8.2.4. Расчет на прочность разрезных балок переменного сечения согласно 8.2.3 с учетом пластических деформаций допускается выполнять только в одном сечении с наиболее неблагоприятным сочетанием усилий M и Q; в остальных сечениях балки расчет следует выполнять при значениях коэффициентов  и  меньших, чем в таблице Е.1 Приложения Е, или согласно 8.2.1.

8.2.5. Расчет на прочность неразрезных и защемленных балок постоянного двутаврового и коробчатого сечений с двумя осями симметрии, изгибаемых в плоскости наибольшей жесткости, со смежными пролетами, отличающимися не более чем на 20%, при соблюдении требований 8.4.6, 8.5.8, 8.5.9 и 8.5.18 следует выполнять по формуле (50) как сечений 2-го класса с учетом частичного перераспределения опорных и пролетных моментов.

В этом случае расчетное значение момента следует определять по формуле

 

, (56)

 

где  - наибольший изгибающий момент в пролете или на опоре, определяемый из расчета неразрезной балки в предположении упругой работы стали;

- условный изгибающий момент, равный:

а) в неразрезных балках с шарнирно опертыми концами большему из значений:

 

; (57)

 

, (58)

 

где символ max означает, что следует найти максимум всего следующего за ним выражения;

- изгибающий момент в крайнем пролете, вычисленный как в свободно опертой однопролетной балке;

a - расстояние от сечения, в котором действует момент , до крайней опоры;

l - длина крайнего пролета;

- максимальный изгибающий момент в промежуточном пролете, вычисленный как в шарнирно опертой однопролетной балке;

б) в однопролетных и неразрезных балках с защемленными концами , где  - наибольший из моментов, вычисленных как в балках с шарнирами на опорах;

в) в балке с одним защемленным и другим свободно опертым концом значение  следует определять по формуле (57).

Значение  в формуле (52) следует вычислять в сечении, где действует ; если  - момент в пролете, следует проверить опорное сечение балки.

8.2.6. Расчет на прочность неразрезных и защемленных балок, удовлетворяющих 8.2.5, в случае изгиба в двух главных плоскостях следует выполнять по формуле (51) с учетом перераспределения опорных и пролетных моментов в двух главных плоскостях согласно указаниям 8.2.5.

8.2.7. Расчет на прочность неразрезных и защемленных балок, удовлетворяющих требованиям 8.2.5, 8.4.6, 8.5.8, 8.5.9 и 8.5.18, допускается выполнять по формуле (50) как сечений 3-го класса с учетом перераспределения изгибающих моментов и образования условных пластических шарниров, а также влияния касательных напряжений  в соответствии с 8.2.3 в сечениях с максимальным изгибающим моментом.

8.2.8. Расчет на прочность бистальных разрезных балок двутаврового и коробчатого сечений с двумя осями симметрии при соблюдении требований 8.4.4, 8.5.9 и 8.5.17 и при касательных напряжениях  и  (кроме опорных сечений) следует выполнять как расчет сечений 2-го класса по формулам:

при изгибе в одной главной плоскости

 

; (59)

 

при изгибе в двух главных плоскостях

 

. (60)

 

В формулах (59) и (60) обозначено:

 

, (61)

 

где ; ;

- коэффициент, принимаемый равным:

при   ;

при 

 

; (62)

 

- коэффициент, принимаемый равным 1,15 - для двутаврового сечения и 1,05/r - для коробчатого сечения.

Расчет бистальных балок при наличии зоны чистого изгиба и в опорном сечении, а также с учетом ослабления сечения следует выполнять согласно 8.2.3 и Приложению М.

8.3. Расчет на прочность балок крановых путей сплошного сечения

8.3.1. Расчет на прочность балок крановых путей следует выполнять согласно требованиям 8.2.1 на действие вертикальных и горизонтальных нагрузок, определяемых согласно СП 20.13330.

8.3.2. Расчет на прочность стенок балок крановых путей (за исключением балок, рассчитываемых на усталость, для кранов групп режимов работы 7К в цехах металлургических производств и 8К) следует выполнять по формуле (44), в которой при расчете сечений на опорах неразрезных балок вместо коэффициента 0,87 следует принимать коэффициент 0,77.

8.3.3. При расчете на прочность стенок балок крановых путей из стали с пределом текучести не более 440 Н/мм2 для кранов групп режимов работы 7К (в цехах металлургических производств) и 8К должны быть выполнены условия:

 

; (63)

 

; (64)

 

; (65)

 

, (66)

 

где  - коэффициент, принимаемый равным 0,87 для расчета разрезных балок и 0,77 для расчета сечений на опорах неразрезных балок;

 

; ; ; ; (67)

; ; .

 

В формулах (67) обозначено:

M и Q - соответственно изгибающий момент и поперечная сила в сечении балки от расчетной нагрузки, определяемой согласно СП 20.13330;

- коэффициент надежности по нагрузке для крановых нагрузок, принимаемый согласно СП 20.13330;

- коэффициент увеличения сосредоточенной вертикальной нагрузки от одного колеса крана, принимаемый согласно СП 20.13330;

- полное нормативное значение сосредоточенной вертикальной нагрузки от одного колеса крана;

- условная длина, определяемая согласно требованиям 8.2.2;

- местный крутящий момент, определяемый по формуле

 

, (68)

 

где e = 0,2b (здесь b - ширина подошвы рельса);

- расчетная горизонтальная нагрузка, направленная поперек кранового пути, вызываемая перекосами мостовых кранов и непараллельностью крановых путей и принимаемая согласно СП 20.13330;

- высота кранового рельса;

- сумма собственных моментов инерции при кручении рельса и пояса, где  и  - соответственно ширина и толщина верхнего пояса балки.

Все напряжения в формулах (63) - (67) следует принимать со знаком "плюс".

8.3.4. Расчет на прочность подвесных балок крановых путей (монорельсов) следует выполнять с учетом местных нормальных напряжений от давления колеса крана, направленных вдоль и поперек оси балки.

8.3.5. Расчет на прочность бистальных балок крановых путей двутаврового сечения с двумя осями симметрии для кранов групп режимов работы 1К - 5К при  допускается выполнять по формуле (60), в которой:

- изгибающий момент в горизонтальной плоскости, полностью передающийся на верхний пояс балки;

- момент сопротивления сечения верхнего пояса относительно оси y - y;

- коэффициент, принимаемый равным 1,15.

Расчет на прочность стенок бистальных балок крановых путей следует выполнять согласно требованиям 8.3.2.

8.4. Расчет на общую устойчивость изгибаемых элементов сплошного сечения

8.4.1. Расчет на устойчивость двутавровых балок 1-го класса, а также бистальных балок 2-го класса, удовлетворяющих требованиям 8.2.1 и 8.2.8, следует выполнять по формулам:

при изгибе в плоскости стенки, совпадающей с плоскостью симметрии сечения

 

; (69)

 

при изгибе в двух главных плоскостях (и наличии секториальных напряжений)

 

. (70)

 

В формулах (69) и (70) обозначено:

- коэффициент устойчивости при изгибе, определяемый по Приложению Ж для балок с опорными сечениями, закрепленными от боковых смещений и поворота;

- момент сопротивления сечения относительно оси x - x, вычисленный для сжатого пояса;

- момент сопротивления сечения относительно оси y - y, совпадающей с плоскостью изгиба;

- секториальный момент сопротивления сечения.

Для бистальных балок в формулах (69) и (70), а также при определении  следует  заменять на .

8.4.2. При определении значения  за расчетную длину балки  следует принимать расстояние между точками закреплений сжатого пояса от поперечных смещений (узлами продольных или поперечных связей, точками крепления жесткого настила); при отсутствии связей  (где l - пролет балки); за расчетную длину консоли следует принимать:  при отсутствии закрепления сжатого пояса на конце консоли в горизонтальной плоскости (здесь l - длина консоли) или расстояние между точками закрепления сжатого пояса в горизонтальной плоскости - при закреплении пояса на конце и по длине консоли.

8.4.3. Расчет на устойчивость балок крановых путей двутаврового сечения следует выполнять по формуле (70), в которой:  - изгибающий момент в горизонтальной плоскости, полностью передающийся на верхний пояс балки;  - момент сопротивления сечения верхнего пояса относительно оси y - y.

8.4.4. Устойчивость балок 1-го класса, а также бистальных балок 2-го класса следует считать обеспеченной:

а) при передаче нагрузки на балку через сплошной жесткий настил (плиты железобетонные из тяжелого, легкого и ячеистого бетона, плоский и профилированный металлический настил, волнистая сталь и т.п.), непрерывно опирающийся на сжатый пояс балки и с ним связанный с помощью сварки, болтов, самонарезающих винтов и др.; при этом силы трения учитывать не следует;

б) при значениях условной гибкости сжатого пояса балки , не превышающих ее предельных значений , определяемых по формулам таблицы 11 для балок симметричного двутаврового сечения или асимметричного - с более развитым сжатым поясом, рассчитываемых по формуле (69) и имеющих отношение ширины растянутого пояса к ширине сжатого пояса не менее 0,75.

 

Таблица 11

 

───────────────────────────────────────────────────────────────────────────

    Место приложения           Условная предельная гибкость сжатого пояса

        нагрузки                     прокатной или сварной балки 

───────────────────────────────────────────────────────────────────────────

К верхнему поясу           0,35 + 0,0032 b/t + (0,76 - 0,02 b/t)b/h   (71)

───────────────────────────────────────────────────────────────────────────

К нижнему поясу            0,57 + 0,0032 b/t + (0,92 - 0,02 b/t)b/h   (72)

───────────────────────────────────────────────────────────────────────────

Независимо от уровня       0,41 + 0,0032 b/t + (0,73 - 0,016 b/t)b/h  (73)

приложения нагрузки

при расчете участка

балки между связями

или при чистом изгибе

───────────────────────────────────────────────────────────────────────────

    Обозначения, принятые в таблице 11:

    b и t - соответственно ширина и толщина сжатого пояса;

    h - расстояние (высота) между осями поясных листов.

    Примечания.  1.    Значения       определены   при   1  ;= h/b  ;= 6 и

15  ;=  b/t  ;= 35;  для  балок  с  отношением b/t  ; 15 в формулах таблицы 11

следует принимать b/t = 15.

    2. Для балок с фрикционными поясными соединениями значения   следует

умножать на 1,2.

    3.  Значения    допускается  повысить  умножением   на   коэффициент

, где .

───────────────────────────────────────────────────────────────────────────

 

8.4.5. Прикрепления к сжатому поясу жесткого настила, продольных или поперечных связей, которые должны обеспечить устойчивость изгибаемого элемента, следует рассчитывать на фактическую или условную поперечную силу. При этом условную поперечную силу следует определять:

при закреплении балки в отдельных точках - по формуле (18), в которой  следует определять для сечения типа b (см. таблицу 7) при гибкости  (где i - радиус инерции сечения сжатого пояса в горизонтальной плоскости), а N - вычислять по формуле

 

, (74)

 

где  и  - площади сечения соответственно сжатого пояса и стенки;

 

;

 

и  - расчетные сопротивления стали соответственно сжатого пояса и стенки;

при непрерывном закреплении - по формуле

 

, (75)

 

где  - условная поперечная сила на единицу длины пояса балки;

- условная поперечная сила, определяемая по формуле (18), в которой , а N следует вычислять по формуле (74).

8.4.6. Устойчивость балок с сечениями 2-го и 3-го классов следует считать обеспеченной при выполнении требований 8.4.4, а либо 8.4.4, б при условии умножения значений , определяемых по формулам таблицы 11, на коэффициент

 

, (76)

 

где  - коэффициент, определяемый по большему значению из формул:

 

или  (77)

 

и изменяющийся в пределах .

Здесь  - изгибающий момент в сечении;

- коэффициент, принимаемый по формуле (52);

- коэффициент, принимаемый согласно таблице Е.1.

При этом допускается принимать значения условной предельной гибкости пояса балки:

- на участке длины балки, где учитываются пластические деформации;

- на участках длины балки с напряжениями в сечениях .

Учет пластических деформаций при расчете балок со сжатым поясом, менее развитым, чем растянутый, допускается лишь при выполнении требований 8.4.4, а.

8.5. Проверка устойчивости стенок и поясных листов изгибаемых элементов сплошного сечения

8.5.1. Устойчивость стенок балок 1-го класса следует считать обеспеченной, если выполнены требования 8.2.1, 8.3.1 - 8.3.3, 8.4.1 - 8.4.5 и условная гибкость стенки  (см. рисунок 5) не превышает значений:

3,5 - при отсутствии местного напряжения  в балках с двусторонними поясными швами;

3,2 - то же, в балках с односторонними поясными швами;

2,5 - при наличии местного напряжения  в балках с двусторонними поясными швами.

При этом следует устанавливать поперечные (и опорные) ребра жесткости согласно требованиям 8.5.9 или согласно 8.5.11 и 8.5.12.

8.5.2. Проверку устойчивости стенок балок 1-го класса следует выполнять с учетом наибольшего сжимающего напряжения  у расчетной границы стенки, принимаемого со знаком "плюс", среднего касательного напряжения  и местного напряжения  в стенке под сосредоточенной нагрузкой.

Напряжения  и  следует вычислять по формулам:

 

; (78)

 

, (79)

 

где M и Q - средние значения соответственно изгибающего момента и поперечной силы в пределах отсека; если длина отсека a (расстояние между осями поперечных ребер жесткости) больше его расчетной высоты , то значения M и Q следует вычислять как средние для более напряженного участка с длиной, равной ; если в пределах отсека момент или поперечная сила меняют знак, то их средние значения следует вычислять на участке отсека с одним знаком;

- расчетная высота стенки, принимаемая согласно требованиям 7.3.1;

- полная высота стенки.

Местное напряжение    в стенке под сосредоточенной нагрузкой следует определять согласно 8.2.2 и 8.3.3.

В отсеках балки, где сосредоточенная нагрузка приложена к растянутому поясу, одновременно должны быть учтены только  и  или  и .

8.5.3. Устойчивость стенок балок 1-го класса симметричного сечения, укрепленных только поперечными ребрами жесткости (рисунок 8), при наличии местного напряжения  и при условной гибкости стенки  следует считать обеспеченной, если выполнено условие

 

. (80)

 

 

а - при приложении сосредоточенной нагрузки

к сжатому поясу; б - то же, к растянутому поясу

 

Рисунок 8. Схема участка балки,

укрепленной поперечными ребрами жесткости

 

В формуле (80) обозначено:

, ,  - напряжения, определяемые согласно требованиям 8.5.2;

- критическое напряжение, вычисляемое по формуле

 

, (81)

 

где  - коэффициент, определяемый согласно 8.5.4 - 8.5.6;

- критическое напряжение, вычисляемое по формуле

 

, (82)

 

где  и  - коэффициенты, определяемые согласно 8.5.5;

- критическое напряжение, вычисляемое по формуле:

 

, (83)

 

здесь  - отношение большей стороны отсека стенки к меньшей;

; d - меньшая из сторон отсека стенки ( или a).

8.5.4. Для балок по 8.5.3 при  коэффициент  в формуле (81) следует определять по таблице 12 в зависимости от вида поясных соединений и значения коэффициента , вычисляемого по формуле

 

, (84)

 

где  - коэффициент, принимаемый по таблице 13;

,  - соответственно ширина и толщина сжатого пояса балки.

 

Таблица 12

 

┌────────────────────────┬────────────────────────────────────────────────┐

│Поясные соединения балок│        Значение c   при дельта, равном        

                                          cr                            

                        ├──────┬─────┬──────┬──────┬──────┬──────┬───────┤

                        │ ;= 0,8│ 1,0 │ 2,0  │ 4,0  │ 6,0  │ 10,0 │ ;= 30,0│

├────────────────────────┼──────┼─────┼──────┼──────┼──────┼──────┼───────┤

│Сварные                 │ 30,0 │31,5 │ 33,3 │ 34,6 │ 34,8 │ 35,1 │ 35,5 

├────────────────────────┼──────┴─────┴──────┴──────┴──────┴──────┴───────┤

│Фрикционные                                   35,2                     

└────────────────────────┴────────────────────────────────────────────────┘

 

Таблица 13

 

───────────────────────────────────────────────────────────────────────────

      Балки             Условия работы сжатого пояса               

───────────────────────────────────────────────────────────────────────────

Крановых путей    Крановые рельсы не приварены                    2,0

                  Крановые рельсы приварены                       

───────────────────────────────────────────────────────────────────────────

Прочие            При непрерывном опирании плит                   

                  В прочих случаях                                0,8

───────────────────────────────────────────────────────────────────────────

    Примечание. Для  отсеков  балок  крановых  путей,  где  сосредоточенная

нагрузка приложена к  растянутому  поясу,  при  вычислении  коэффициента 

следует принимать .

───────────────────────────────────────────────────────────────────────────

 

8.5.5. При вычислении значений  по формуле (82) при  следует принимать:

- по таблице 14 в зависимости от отношения  и значения  (здесь значение  следует определять согласно требованиям 8.2.2);

- по таблице 15 в зависимости от отношения  и значения , вычисляемого по формуле (84); для балок с фрикционными поясными соединениями следует принимать .

 

Таблица 14

 

┌────┬────────────────────────────────────────────────────────────────────┐

│ ро │             Значения c  при a/h   (a /h  ), равном                

                           1        ef   1  ef                         

    ├──────┬──────┬──────┬──────┬──────┬──────┬──────┬─────┬──────┬──────┤

    │ 0,50 │ 0,60 │ 0,67 │ 0,80 │ 1,0  │ 1,2  │ 1,4  │ 1,6 │ 1,8  │ ;= 2,0│

├────┼──────┼──────┼──────┼──────┼──────┼──────┼──────┼─────┼──────┼──────┤

│0,10│ 56,7 │ 46,6 │ 41,8 │ 34,9 │ 28,5 │ 24,5 │ 21,7 │19,5 │ 17,7 │ 16,2 │

│0,15│ 38,9 │ 31,3 │ 27,9 │ 23,0 │ 18,6 │ 16,2 │ 14,6 │13,6 │ 12,7 │ 12,0 │

│0,20│ 33,9 │ 26,7 │ 23,5 │ 19,2 │ 15,4 │ 13,3 │ 12,1 │11,3 │ 10,7 │ 10,2 │

│0,25│ 30,6 │ 24,9 │ 20,3 │ 16,2 │ 12,9 │ 11,1 │ 10,0 │ 9,4 │  9,0 │  8,7 │

│0,30│ 28,9 │ 21,6 │ 18,5 │ 14,5 │ 11,3 │  9,6 │  8,7 │ 8,1 │  7,8 │  7,6 │

│0,35│ 28,0 │ 20,6 │ 17,4 │ 13,4 │ 10,2 │  8,6 │  7,7 │ 7,2 │  6,9 │  6,7 │

│0,40│ 27,4 │ 20,0 │ 16,8 │ 12,7 │  9,5 │  7,9 │  7,0 │ 6,6 │  6,3 │  6,1 │

└────┴──────┴──────┴──────┴──────┴──────┴──────┴──────┴─────┴──────┴──────┘

 

Таблица 15

 

┌────────┬────────────────────────────────────────────────────────────────┐

│ дельта │      Значения коэффициента c  при a/h   (a /h  ), равном      

                                     2        ef   1  ef               

        ├───────┬───────┬───────┬────────┬───────┬───────┬───────┬───────┤

        │ 0,50  │ 0,60  │ 0,67    0,80  │ 1,00  │ 1,20  │ 1,40  │ ;= 1,60│

├────────┼───────┼───────┼───────┼────────┼───────┼───────┼───────┼───────┤

   ;= 1  │ 1,56  │ 1,56  │ 1,56    1,56  │ 1,56  │ 1,56  │ 1,56  │ 1,56 

   2    │ 1,64  │ 1,64  │ 1,64    1,67  │ 1,76  │ 1,82  │ 1,84  │ 1,85 

   4    │ 1,66  │ 1,67  │ 1,69    1,75  │ 1,88  │ 2,01  │ 2,09  │ 2,12 

   6    │ 1,67  │ 1,68  │ 1,70    1,77  │ 1,92  │ 2,08  │ 2,19  │ 2,26 

  10    │ 1,68  │ 1,69  │ 1,71    1,78  │ 1,96  │ 2,14  │ 2,28  │ 2,38 

│  ;= 30  │ 1,68  │ 1,70  │ 1,72    1,80  │ 1,99  │ 2,20  │ 2,38  │ 2,52 

└────────┴───────┴───────┴───────┴────────┴───────┴───────┴───────┴───────┘

 

При  проверку стенки по формуле (80) следует выполнять в зависимости от значения :

а) при отношении  значение  следует определять по формуле (81) с учетом требований 8.5.4.

Если сосредоточенная нагрузка приложена к растянутому поясу (см. рисунок 8, б), то при проверке стенки с учетом только  и  при определении коэффициента  по формуле (84) за  и  следует принимать соответственно ширину и толщину растянутого пояса;

б) при отношении  проверку по формуле (80) следует выполнять дважды:

при значении , вычисленном по формуле (81) с учетом требований 8.5.4, и при таком значении  по формуле (82), когда при определении коэффициентов  и  вместо размера a принят  при  или  при ; при значениях  и , вычисленных при фактическом значении  (если , в расчете следует принимать ); при этом коэффициент  в формуле (81) следует определять по таблице 16.

 

Таблица 16

 

┌─────────────────────────────────────────────────────────────────────────┐

               Значение c   при a/h   или a/(2h ), равном               

                         cr        ef          c                         

├─────────────┬───────┬────────┬───────┬────────┬────────┬───────┬────────┤

    ;= 0,8      0,9    1,0     1,2    1,4     1,6     1,8  │  ;= 2,0 │

├─────────────┼───────┼────────┼───────┼────────┼────────┼───────┼────────┤

│По таблице 12│ 37,0    39,2  │ 45,2    52,8    62,0  │ 72,6    84,7 

└─────────────┴───────┴────────┴───────┴────────┴────────┴───────┴────────┘

 

Значение  во всех случаях следует вычислять по фактическим размерам отсека.

8.5.6. Устойчивость стенок балок 1-го класса асимметричного двутаврового сечения с более развитым сжатым поясом, укрепленных только поперечными ребрами жесткости, следует считать обеспеченной, если условие (80) будет выполнено с учетом следующих изменений:

при вычислении значений  по формулам (81) и (84) вместо значения  принята удвоенная высота сжатой зоны стенки ;

при  и  выполнены две проверки, указанные в 8.5.5, в которых при определении  по таблице 16 и  - по формуле (81) вместо значения  принята удвоенная высота сжатой зоны стенки .

Значения  и  следует определять по фактическим размерам отсека стенки.

8.5.7. Устойчивость стенок балок 1-го класса асимметричного двутаврового сечения с более развитым растянутым поясом, укрепленных только поперечными ребрами жесткости, при одновременном действии напряжений  и  и отсутствии напряжений  следует считать обеспеченной, если выполнено условие

 

, (85)

 

где ; ;  - по формуле (81).

Здесь  и  - сжимающее и растягивающее напряжения у расчетных границ стенки, принимаемые соответственно со знаком "плюс" и "минус" и определяемые по формуле (78);

и  - касательные напряжения, определяемые соответственно по формулам (79) и (83);

- коэффициент, определяемый по таблице 17 в зависимости от .

 

Таблица 17

 

┌────────────┬─────────┬──────────┬─────────┬─────────┬─────────┬─────────┐

   альфа       1,0      1,2       1,4      1,6      1,8      2,0  

├────────────┼─────────┼──────────┼─────────┼─────────┼─────────┼─────────┤

    c         10,2      12,7     15,5     20,0     25,0     30,0  

     cr                                                           

└────────────┴─────────┴──────────┴─────────┴─────────┴─────────┴─────────┘

 

8.5.8. Устойчивость стенок балок 2-го и 3-го классов из однородной стали и бистальных при отсутствии местного напряжения  и с соблюдением требований 7.3.1, 8.2.3 и 8.2.8 следует считать обеспеченной при выполнении условий:

а) для балок двоякосимметричного двутаврового и коробчатого сечений

 

, (86)

 

где  - коэффициент, определяемый по таблице 18 (при );

r - следует принимать по указаниям 8.4.5;

б) для балок асимметричного двутаврового сечения с более развитым сжатым поясом, укрепленных только поперечными ребрами,

 

, (87)

 

где ,  - напряжения соответственно в сжатом и растянутом поясах; если  или , то следует принимать соответственно  или .

 

Таблица 18

 

┌───────┬──────────────────────────────────────────────────────────────────┐

│тау/R                                   ______                          

     sw│              Значения альфа при лямбда , равном                 

                                              w                         

       ├───────┬───────┬───────┬───────┬────────┬────────┬───────┬────────┤

         2,2    2,5    3,0    3,5    4,0     4,5     5,0    5,5  

├───────┼───────┼───────┼───────┼───────┼────────┼────────┼───────┼────────┤

   0   │ 0,240 │ 0,239 │ 0,235 │ 0,226 │ 0,213  │ 0,195  │ 0,173 │ 0,153 

├───────┼───────┼───────┼───────┼───────┼────────┼────────┼───────┼────────┤

  0,5  │ 0,203 │ 0,202 │ 0,197 │ 0,189 │ 0,176  │ 0,158  │ 0,136 │ 0,116 

├───────┼───────┼───────┼───────┼───────┼────────┼────────┼───────┼────────┤

  0,6  │ 0,186 │ 0,185 │ 0,181 │ 0,172 │ 0,159  │ 0,141  │ 0,119 │ 0,099 

├───────┼───────┼───────┼───────┼───────┼────────┼────────┼───────┼────────┤

  0,7  │ 0,167 │ 0,166 │ 0,162 │ 0,152 │ 0,140  │ 0,122  │ 0,100 │ 0,080 

├───────┼───────┼───────┼───────┼───────┼────────┼────────┼───────┼────────┤

  0,8  │ 0,144 │ 0,143 │ 0,139 │ 0,130 │ 0,117  │ 0,099  │ 0,077 │ 0,057 

├───────┼───────┼───────┼───────┼───────┼────────┼────────┼───────┼────────┤

  0,9  │ 0,119 │ 0,118 │ 0,114 │ 0,105 │ 0,092  │ 0,074  │ 0,052 │ 0,032 

└───────┴───────┴───────┴───────┴───────┴────────┴────────┴───────┴────────┘

 

В выражении (87) высоту сжатой зоны стенки  следует определять по формуле

 

. (88)

 

Значения M и Q следует вычислять в одном сечении балки.

8.5.9. Стенки балок следует укреплять поперечными ребрами жесткости:

в балках 1-го класса, если значение условной гибкости стенки  превышает 3,2 - при отсутствии подвижной нагрузки на поясе балки или 2,2 - при наличии такой нагрузки;

в балках 2-го и 3-го классов - при любых значениях условной гибкости стенки на участках длины балки, где учитываются пластические деформации, а на остальных участках - как в балках 1-го класса.

Расстояние между поперечными ребрами не должно превышать  при  и  при .

Для балок 1-го класса допускается превышать эти расстояния до значения  при условии, что устойчивость балки и стенки обеспечена выполнением требований 8.4.4, а или 8.4.4, б, если  не превышает значений, определяемых по формуле (71).

Поперечные ребра жесткости следует устанавливать, как правило, в местах приложения неподвижных сосредоточенных нагрузок и на опорах балок.

В стенке, укрепленной только поперечными ребрами, ширина их выступающей части  должна быть для парного ребра не менее  мм, для одностороннего ребра - не менее  мм; толщина ребра  должна быть не менее .

При укреплении стенки односторонними поперечными ребрами жесткости из одиночных уголков, привариваемых к стенке пером, момент инерции такого ребра, вычисляемый относительно оси, совпадающей с ближайшей к ребру гранью стенки, должен быть не меньше чем для парного ребра.

8.5.10. Поперечное ребро жесткости, расположенное в месте приложения сосредоточенной нагрузки к верхнему поясу, следует проверять расчетом на устойчивость: двустороннее ребро - как центрально сжатую стойку, а одностороннее - как стойку, сжатую с эксцентриситетом, равным расстоянию от срединной плоскости стенки до центра тяжести расчетного сечения стойки. При этом в расчетное сечение стойки необходимо включать сечение ребра жесткости и полосы стенки шириной  с каждой стороны ребра, а расчетную длину стойки следует принимать равной расчетной высоте стенки .

8.5.11. Стенки балок 1-го класса, у которых при действии нормальных напряжений  от изгиба устойчивость не обеспечена, а также при значениях условной гибкости стенки  (где  - напряжение в сжатом поясе балки), следует укреплять продольным ребром жесткости, устанавливаемым дополнительно к поперечным ребрам.

8.5.12. В стенке балки симметричного двутаврового сечения 1-го класса, укрепленной кроме поперечных ребер одной парой продольных ребер жесткости, расположенной на расстоянии  от границы сжатого отсека (рисунок 9), обе пластинки, на которые это ребро разделяет отсек, следует рассчитывать порознь:

а) пластинку 1, расположенную между сжатым поясом и продольным ребром, по формуле

 

, (89)

 

здесь значения ,  следует определять согласно требованиям 8.5.2, а значения  и  - по формулам:

при 

 

, (90)

 

где ;

при  и  (при  следует принимать )

 

; (91)

 

, (92)

 

где

 

и ; (93)

 

критическое напряжение  следует определять по формуле (83) с подстановкой в нее размеров проверяемой пластинки;

б) пластинку 2, расположенную между продольным ребром и растянутым поясом, по формуле

 

, (94)

 

где  и  - напряжения, определяемые согласно 8.5.2;

 

, (95)

 

при

 

; (96)

 

- напряжение, принимаемое равным в зависимости от того, к какому поясу приложена нагрузка: к сжатому (см. рисунок 9, а) -  (здесь  следует определять согласно 8.5.2); к растянутому (см. рисунок 9, б) - ;

- напряжение, определяемое по формуле (82), где  и  следует определять соответственно по таблице 14 при  и по таблице 15 при , заменяя значение  значением ;

- напряжение, определяемое по формуле (83) с подстановкой в нее размеров проверяемой пластинки.

 

 

а - балка со сжатым верхним поясом;

б - балка с растянутым верхним поясом

 

Рисунок 9. Схема балки, укрепленной поперечными

(3) и продольными (4) ребрами жесткости

 

8.5.13. Промежуточные ребра, расположенные на пластинке 1 между сжатым поясом и продольным ребром, следует доводить до продольного ребра (рисунок 10).

 

 

Рисунок 10. Схема балки, укрепленной поперечными (3),

продольными (4) и промежуточными (5) ребрами жесткости

 

В этом случае расчет пластинки 1 следует выполнять по формулам (89) - (93), в которых величину a следует заменять величиной , где  - расстояние между осями соседних промежуточных ребер (см. рисунок 10). Расчет пластинки 2 следует выполнять согласно требованиям 8.5.12, б.

8.5.14. Проверку устойчивости стенок балок асимметричного сечения (с более развитым сжатым поясом), укрепленных поперечными ребрами и парным продольным ребром, расположенным в сжатой зоне, следует выполнять по формулам (89) и (90); при этом в формулы (90), (91) и (94) вместо отношения  следует подставлять , а в формулу (95) вместо  следует подставлять , где  - краевое растягивающее растяжение (со знаком "минус") у расчетной границы отсека.

8.5.15. При укреплении стенки поперечными ребрами и парным продольным ребром жесткости места расположения и моменты инерции сечений этих ребер должны удовлетворять требованиям 8.5.9 и формулам таблицы 19.

 

Таблица 19

 

──────┬────────────────────────────────────────────────────────────────────

 h                          Моменты инерции ребра

  1   ├────────────┬───────────────────────────────────────────────────────

 ---  │поперечного │                   продольного (I  )

 h       (I )                                      rl

  ef       r      ├────────────────────────┬──────────────────────────────

                         требуемое                  предельное

                                          ├──────────────┬───────────────

                                          │ минимальное  │ максимальное

──────┴────────────┴────────────────────────┴──────────────┴───────────────

 0,20                              

──────              ───────────────────────────────────────────────────────

 0,25                                   

──────              ───────────────────────────────────────────────────────

 0,30                                        -               -

 

───────────────────────────────────────────────────────────────────────────

    Примечание.  При  вычислении     для  промежуточных  значений  

допускается линейная интерполяция.

───────────────────────────────────────────────────────────────────────────

 

При расположении продольного и поперечных ребер жесткости с одной стороны стенки моменты инерции сечений каждого из них следует вычислять относительно оси, совпадающей с ближайшей к ребру гранью стенки.

8.5.16. При значениях условной гибкости стенки  балки симметричного двутаврового сечения допускается проектировать как балки 2-го класса с гибкими (неустойчивыми) стенками согласно Приложению М.

8.5.17. Участок стенки балки над опорой следует рассчитывать на устойчивость при центральном сжатии из плоскости балки как стойку, нагруженную опорной реакцией.

При укреплении стенки балки опорными ребрами жесткости с шириной выступающей части  (как правило, не менее , здесь  - ширина нижнего пояса балки) в расчетное сечение этой стойки следует включать сечение опорных ребер и полосы стенки шириной не более  с каждой стороны ребра.

Толщина опорного ребра жесткости  должна быть не менее , где  - ширина выступающей части.

Расчетную длину стойки следует принимать равной расчетной высоте стенки балки .

Нижние торцы опорных ребер (рисунок 11) должны быть остроганы либо плотно пригнаны или приварены к нижнему поясу балки. Напряжения в этих сечениях при действии опорной реакции не должны превышать расчетного сопротивления стали: в первом случае (см. рисунок 11, а) - смятию  при a  ;= 1,5t и сжатию  при a  ; 1,5t; во втором случае (см. рисунок. 11, б) - смятию .

 

а)

 

 

б)

 

 

а - в торце с применением строжки; б - удаленного от торца

с плотной пригонкой или приваркой к нижнему поясу

 

Рисунок 11. Схема опорного ребра жесткости

 

Сварные швы, прикрепляющие опорное ребро к нижнему поясу балки, следует рассчитывать на воздействие опорной реакции.

При отсутствии опорных ребер жесткости (в прокатных балках) расчетным сечением стойки является полоса стенки шириной, равной длине участка опирания балки.

8.5.18. Устойчивость сжатых поясов следует считать обеспеченной, если условная гибкость свеса пояса  или поясного листа  балок 1-го класса, а также бистальных 2-го класса при выполнении требований 7.3.7, 8.2.1 и 8.2.8 не превышает предельных значений   , определяемых по формулам:

для свеса полки (без окаймления и отгиба) двутаврового сечения

 

; (97)

 

для поясного листа коробчатого сечения

 

. (98)

 

Здесь  - напряжение в сжатом поясе, определяемое по формулам:

для однородного сечения

 

или ;

 

для бистального сечения

 

или ,

 

где  - значения  из таблицы 18 при ; если , то следует принимать .

8.5.19. Устойчивость сжатых поясов следует считать обеспеченной, если условная гибкость свеса сжатого пояса или поясного листа балок 2-го и 3-го классов из однородной стали при выполнении требований 7.3.7, 8.2.3 и 8.5.8 не превышает предельных значений   , определяемых при  по формулам:

для свеса полки (без окаймления и отгиба) двутаврового сечения

 

; (99)

 

для поясного листа коробчатого сечения

 

. (100)

 

8.5.20. В случае окаймления или отгиба полки (стенки) сечения (см. рисунок 5), имеющего размер  и толщину , значения , определяемые по формулам (97) и (99), допускается увеличивать в 1,5 раза.

8.6. Расчет опорных плит

8.6.1. Площадь стальной опорной плиты должна удовлетворять требованиям расчета на прочность фундамента.

Передача расчетного усилия на опорную плиту может осуществляться через фрезерованный торец или через сварные швы конструкции, опирающейся на плиту.

8.6.2. Толщину опорной плиты следует определять расчетом на изгиб пластинки по формуле

 

, (101)

 

где  - наибольший из изгибающих моментов M, действующих на разных участках опорной плиты и определяемых по формулам:

для консольного участка плиты

 

; (102)

 

для участка плиты, опертого на четыре стороны в направлении короткой и длинной сторон соответственно,

 

; ; (103)

 

для участка плиты, опертого по трем сторонам,

 

; (104)

 

для участка плиты, опертого на две стороны, сходящиеся под углом, по формуле (104), принимая при этом  - диагональ прямоугольника, а размер  в таблице Е.2 - расстояние от вершины угла до диагонали.

Здесь c - вылет консольного участка плиты;

, ,  - коэффициенты, зависящие от условий опирания и отношения размеров сторон участка плиты и принимаемые согласно таблице Е.2;

q - реактивный отпор фундамента под рассматриваемым участком плиты на единицу площади плиты.

 

9. Расчет элементов стальных конструкций

при действии продольной силы с изгибом

 

9.1. Расчет на прочность элементов сплошного сечения

9.1.1. Расчет на прочность внецентренно-сжатых (сжато-изгибаемых) и внецентренно-растянутых (растянуто-изгибаемых) элементов из стали с нормативным сопротивлением , не подвергающихся непосредственному воздействию динамических нагрузок, при напряжениях  и  следует выполнять по формуле

 

, (105)

 

где N,  и , B - абсолютные значения соответственно продольной силы, изгибающих моментов и бимомента при наиболее неблагоприятном их сочетании;

n, ,  - коэффициенты, принимаемые согласно таблице Е.1.

Если , формулу (105) следует применять при выполнении требований 8.5.8 и таблицы Е.1.

Расчет на прочность элементов в случаях, не предусмотренных расчетом по формуле (105), следует выполнять по формуле

 

, (106)

 

где x, y - расстояния от главных осей до рассматриваемой точки сечения.

9.1.2. Расчет на прочность внецентренно-сжатых (сжато-изгибаемых) элементов по формуле (105) выполнять не требуется при значении приведенного относительного эксцентриситета  (9.2.2), отсутствии ослабления сечения и одинаковых значениях изгибающих моментов, принимаемых в расчетах на прочность и устойчивость.

9.1.3. Внецентренно-сжатые (сжато-изгибаемые) элементы из стали с нормативным сопротивлением , имеющие несимметричные сечения относительно оси, перпендикулярной плоскости изгиба (например, сечения типа 10, 11 по таблице Д.2), следует проверять на прочность растянутого волокна сечения в плоскости действия момента по формуле

 

, (107)

 

где  - момент сопротивления сечения, вычисленный для растянутого волокна;

- коэффициент, определяемый по формуле

 

. (108)

 

9.2. Расчет на устойчивость элементов сплошного сечения

9.2.1. Расчет на устойчивость внецентренно-сжатых (сжато-изгибаемых) элементов при действии момента в одной из главных плоскостей следует выполнять как в этой плоскости (плоская форма потери устойчивости), так и из этой плоскости (изгибно-крутильная форма потери устойчивости).

9.2.2. Расчет на устойчивость внецентренно-сжатых (сжато-изгибаемых) элементов постоянного сечения в плоскости действия момента, совпадающей с плоскостью симметрии, следует выполнять по формуле

 

. (109)

 

В формуле (109) коэффициент устойчивости при сжатии с изгибом  следует определять по таблице Д.3 в зависимости от условной гибкости  и приведенного относительного эксцентриситета , определяемого по формуле

 

, (110)

 

где  - коэффициент влияния формы сечения, определяемый по таблице Д.2;

- относительный эксцентриситет (здесь e = M/N - эксцентриситет, при вычислении которого значения M и N следует принимать согласно требованиям 9.2.3;  - момент сопротивления сечения, вычисленный для наиболее сжатого волокна).

При значениях  расчет следует выполнять как для изгибаемых элементов (см. раздел 8).

9.2.3. Расчетные значения продольной силы N и изгибающего момента M в элементе следует принимать для одного и того же сочетания нагрузок из расчета системы по недеформированной схеме в предположении упругих деформаций стали.

При этом значения M следует принимать равными:

для колонны постоянного сечения рамной системы - наибольшему моменту в пределах длины колонны;

для ступенчатой колонны - наибольшему моменту на длине участка постоянного сечения;

для колонны с одним защемленным, а другим свободным концом - моменту в заделке, но не менее момента в сечении, отстоящем на треть длины колонны от заделки;

для сжатых поясов ферм и структурных плит, воспринимающих внеузловую поперечную нагрузку, - наибольшему моменту в пределах средней трети длины панели пояса, определяемому из расчета пояса как упругой неразрезной балки;

для сжатого стержня с шарнирно-опертыми концами и сечением, имеющим одну ось симметрии, совпадающую с плоскостью изгиба, - моменту, определяемому по формулам таблицы 20 в зависимости от относительного эксцентриситета  и принимаемому равным не менее .

 

Таблица 20

 

───────────────────────────────────────────────────────────────────────────

Относительный             Момент M при условной гибкости стержня

эксцентриситет ────────────────────────────────────────────────────────────

                                                  

───────────────────────────────────────────────────────────────────────────

                         

       

───────────────────────────────────────────────────────────────────────────

    Обозначения, принятые в таблице 20:

     - наибольший изгибающий момент в пределах длины стержня;

     - наибольший изгибающий  момент  в  пределах  средней  трети  длины

стержня, принимаемый равным не менее ;

     - изгибающий момент,  принимаемый  равным M при  и , но

не менее .

───────────────────────────────────────────────────────────────────────────

 

Для сжатых стержней двоякосимметричного сплошного сечения с шарнирно-опертыми концами, на которых действуют изгибающие моменты, значение , необходимое для определения , следует принимать согласно таблице Д.5.

9.2.4. Расчет на устойчивость внецентренно-сжатых (сжато-изгибаемых) стержней сплошного постоянного сечения, кроме коробчатого, из плоскости действия момента при изгибе их в плоскости наибольшей жесткости , совпадающей с плоскостью симметрии, а также швеллеров следует выполнять по формуле

 

, (111)

 

где c - коэффициент, определяемый согласно требованиям 9.2.5;

- коэффициент устойчивости при центральном сжатии, определяемый согласно требованиям 7.1.3.

9.2.5. Коэффициент c в формуле (111) следует определять:

при значениях  по формуле

 

, (112)

 

где ,  - коэффициенты, определяемые по таблице 21;

при значениях  по формуле

 

, (113)

 

где  - коэффициент устойчивости при изгибе, определяемый согласно требованиям 8.4.1 и Приложению Ж как для балки с двумя и более закреплениями сжатого пояса;

при значениях  по формуле

 

, (114)

 

где следует определять:  - по формуле (112) при ;  - по формуле (113) при . Здесь  - относительный эксцентриситет, где  следует принимать согласно требованиям 9.2.6.


 

Таблица 21

 

─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────

  Тип         Схема сечения                        Значения коэффициентов

сечения     и эксцентриситет     ────────────────────────────────────────────────────────────

                                            при                        при

                                 ────────────────────────────────────────────────────────────

                                                         

─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────

   1                                0,7               1          

           

────────────────────────────────

   2     

────────────────────────────────

   3       

─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────

   4                                   1   ;

                                                                         при 

         

─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────

    Обозначения, принятые в таблице 21:

     и  -  моменты  инерции  соответственно  большей  и  меньшей  полок

относительно оси симметрии сечения y - y;

     - значение  при .

    Примечание. При значениях b/h  ; 0,3 следует принимать b/h = 0,3.

─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────

 

При гибкости  коэффициент c не должен превышать значений , определяемых согласно Приложению Д; в случае если , в формулах (111) и (116) вместо c следует принимать .

9.2.6. При определении относительного эксцентриситета  в формулах (112) - (114) за расчетный момент  следует принимать:

для стержней с концами, закрепленными от смещения перпендикулярно плоскости действия момента, - максимальный момент в пределах средней трети длины, но не менее половины наибольшего момента по длине стержня;

для стержней с одним защемленным, а другим свободным концом - момент в заделке, но не менее момента в сечении, отстоящем на треть длины стержня от заделки.

9.2.7. Расчет на устойчивость внецентренно-сжатых (сжато-изгибаемых) элементов двутаврового сечения, непрерывно подкрепленных вдоль одной из полок, следует выполнять согласно Приложению Ж.

9.2.8. Внецентренно-сжатые (сжато-изгибаемые) элементы постоянного сечения, изгибаемые в плоскости наименьшей жесткости ( и ), следует рассчитывать по формуле (109), а при гибкости  - также проверять расчетом на устойчивость из плоскости действия момента как центрально-сжатые элементы по формуле


 

, (115)

 

где  - коэффициент устойчивости при центральном сжатии, определяемый согласно требованиям 7.1.3.

При  проверки устойчивости из плоскости действия момента не требуется.

9.2.9. Расчет на устойчивость стержней сплошного постоянного сечения (кроме коробчатого), подверженных сжатию и изгибу в двух главных плоскостях, при совпадении плоскости наибольшей жесткости  с плоскостью симметрии, а также при сечении типа 3 (см. таблицу 21) следует выполнять по формуле

 

, (116)

 

где

 

. (117)

 

Здесь следует определять:

- согласно требованиям 9.2.2, принимая в формулах вместо m и  соответственно  и ;

c - согласно требованиям 9.2.5.

При вычислении значения  для стержней двутаврового сечения с неодинаковыми полками коэффициент  следует определять как для сечения типа 8 по таблице Д.2.

Если , то кроме расчета по формуле (116) следует произвести дополнительную проверку по формулам (109) и (111), принимая .

Если , то кроме расчета по формуле (116) следует произвести дополнительную проверку по формуле (109), принимая .

Значения относительных эксцентриситетов следует вычислять по формулам:

 

; (118)

 

, (119)

 

где  и  - моменты сопротивления сечений для наиболее сжатого волокна относительно осей соответственно x - x и y - y.

Если плоскость наибольшей жесткости сечения стержня  не совпадает с плоскостью симметрии, то расчетное значение  следует увеличить на 25% (кроме сечения типа 3 по таблице 21).

9.2.10. Расчет на устойчивость стержней сплошного постоянного коробчатого сечения при сжатии с изгибом в одной или в двух главных плоскостях следует выполнять по формулам:

 

; (120)

 

, (121)

 

где ,  - коэффициенты устойчивости при сжатии с изгибом, определяемые по таблице Д.3;

,  - коэффициенты, принимаемые по таблице Е.1;

,  - коэффициенты, определяемые по формулам:

 

и  (122)

 

и принимаемые равными 1,0 соответственно при  и .

При одноосном изгибе в плоскости наибольшей жесткости ( ; ) вместо  следует принимать .

9.3. Расчет на устойчивость элементов сквозного сечения

9.3.1. При проверке на устойчивость внецентренно-сжатых (сжато-изгибаемых) стержней сквозного сечения с соединительными планками или решетками следует выполнять как расчет стержня в целом, так и отдельных ветвей.

9.3.2. При расчете стержня в целом относительно свободной оси по формуле (109), когда планки и решетки расположены в плоскостях, параллельных плоскости действия момента, коэффициент  следует определять по таблице Д.4 в зависимости от условной приведенной гибкости  ( - см. таблицу 8) и относительного эксцентриситета m, определяемого по формуле

 

m = eAa/I, (123)

 

где e = M/N - эксцентриситет, при вычислении которого значения M и N следует принимать согласно требованиям 9.2.3;

a - расстояние от главной оси сечения, перпендикулярной плоскости действия момента, до оси наиболее сжатой ветви, но не менее расстояния до оси стенки ветви;

I - момент инерции сечения сквозного стержня относительно свободной оси.

При значениях m  ; 20 расчет на устойчивость стержня в целом не требуется; в этом случае расчет следует выполнять как для изгибаемых элементов.

9.3.3. При расчете отдельных ветвей сквозных стержней с решетками по формуле (7) продольную силу в каждой ветви следует определять с учетом дополнительного усилия  от момента. Значение этого усилия следует вычислять по формулам:

- при изгибе стержня в плоскости, перпендикулярной оси y - y, для сечений типов 1 и 3 (см. таблицу 8);

- то же, для сечений типа 2 (см. таблицу 8);

- при изгибе стержня в плоскости, перпендикулярной оси x - x, для сечений типа 3 (см. таблицу 8);

- то же, для сечений типа 2 (см. таблицу 8).

Здесь b, ,  - расстояния между осями ветвей (см. таблицу 8).

При изгибе стержня сквозного сечения типа 2 (см. таблицу 8) в двух плоскостях усилие  следует определять по формуле

 

. (124)

 

9.3.4. При расчете отдельных ветвей сквозных стержней с планками в формуле (109) следует учитывать дополнительное усилие  от момента M и местный изгиб ветвей от фактической или условной поперечной силы (как в поясах безраскосной фермы).

9.3.5. Расчет на устойчивость внецентренно-сжатых (сжато-изгибаемых) трехгранных сквозных стержней с решетками и постоянным по длине равносторонним сечением следует выполнять согласно требованиям раздела 16.

9.3.6. Расчет на устойчивость сквозных стержней из двух сплошностенчатых ветвей, симметричных относительно оси x - x (рисунок 12), с решетками в двух параллельных плоскостях, подверженных сжатию и изгибу в обеих главных плоскостях, следует выполнять:

для стержня в целом - в плоскости, параллельной плоскостям решеток, согласно требованиям 9.3.2, принимая ;

для отдельных ветвей - как внецентренно-сжатых элементов по формулам (109) и (111); при этом продольную силу в каждой ветви следует определять с учетом дополнительного усилия от момента  (9.3.3), а момент  распределять между ветвями пропорционально их жесткостям  (см. рисунок 12); если момент  действует в плоскости одной из ветвей, то следует считать его полностью передающимся на эту ветвь. При расчете по формуле (109) гибкость отдельной ветви следует определять с учетом требований 10.3.10, а при расчете по формуле (111) - по максимальному расстоянию между узлами решетки.

 

 

Рисунок 12. Схема сквозного сечения

стержня из двух сплошностенчатых ветвей

 

9.3.7. Расчет соединительных планок или решеток сквозных внецентренно-сжатых (сжато-изгибаемых) стержней следует выполнять согласно требованиям 7.2.8 и 7.2.9 на поперечную силу, равную большему из двух значений: фактической поперечной силе Q или условной поперечной силе , вычисляемой согласно требованиям 7.2.7.

В случае когда фактическая поперечная сила больше условной, следует соединять ветви сквозных внецентренно-сжатых элементов, как правило, решетками.

9.4. Проверка устойчивости стенок и поясов

9.4.1. Расчетные размеры проверяемых на устойчивость стенок и поясных листов (полок) следует принимать согласно требованиям 7.3.1 и 7.3.7.

9.4.2. Устойчивость стенок внецентренно-сжатых (сжато-изгибаемых) элементов следует считать обеспеченной, если условная гибкость стенки  не превышает значений предельной условной гибкости , определяемых по формулам таблицы 22.


 

Таблица 22

 

─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────

  Тип       Схема сечения       Условия             Предельная условная гибкость

сечения   и эксцентриситет   применения формул                стенки 

─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────

        

   1                          ;                     (125)

                             для        ─────────────────────────────────────────────────

                             двутавра

                                                 (126)

─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────

          

   2                         ;             

                                               (127)

─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────

         

   3                                                   (128)

─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────

         

   4                         ;         (129)

                             

─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────

        

   5                                                        (130)

─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────

    Обозначения, принятые в таблице 22:

     - условная гибкость стержня в плоскости действия момента;

     - коэффициент, определяемый по таблице 17 в зависимости от ;

     (здесь  - наибольшее  сжимающее напряжение у  расчетной

границы стенки,  принимаемое  со  знаком  "плюс"  и  вычисленное  без  учета

коэффициентов ,      и   ;    -   соответствующее   напряжение  у

противоположной расчетной границы  стенки);  (здесь )

- среднее касательное напряжение в рассматриваемом сечении; для  коробчатого

сечения ;  - ширина полки тавра.

    Примечания. 1. Для сечений типа 1 при значениях  или 

значения  следует определять линейной интерполяцией между  значениями ,

вычисленными согласно 7.3.2  или 8.5.8  и по формулам (125) и

(126) соответственно.

    2. Для сечения типа 2 при  значение  следует определять дважды:

согласно  7.3.2  и  с  использованием  формул (125), (126);  при  -

линейной интерполяцией между  значениями   ,  вычисленными  при   и

.

   3.  Для  сечения типа 4  при  или   в формуле  (129)  следует

принимать  или  соответственно.

    4.  Для  сечений  типа 5  при   значениях  значения   следует

определять  линейной  интерполяцией  между  значениями   ,   вычисленными

согласно 7.3.2  и по формуле (130).

─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────

 

9.4.3. При выполнении условия  предельную условную гибкость , вычисленную по формулам (125) и (126) таблицы 22, допускается увеличивать путем определения ее по формуле

 

, (131)

 

где  и  - значения , вычисленные по формулам (125), (126) и (127) таблицы 22.

При выполнении условия  значение  следует принимать равным .

9.4.4. Стенки внецентренно-сжатых (сжато-изгибаемых) элементов сплошного сечения (колонн, стоек, опор и т.п.) при  следует, как правило, укреплять поперечными ребрами жесткости в соответствии с требованиями 7.3.3.

9.4.5. При укреплении стенки внецентренно-сжатого (сжато-изгибаемого) элемента продольным ребром жесткости (с моментом инерции ), расположенным посередине стенки, наиболее нагруженную часть стенки между поясом и осью ребра следует рассматривать как самостоятельную пластинку и проверять по формулам таблицы 22. При этом расчет и проектирование ребра и элемента в целом следует выполнять с учетом требований 7.3.4.

9.4.6. В случаях, когда фактическое значение условной гибкости стенки  превышает предельное значение , вычисленное для сечений типа 1 по формулам таблицы 22, а для сечений типов 2 и 3 с учетом примечания 2 таблицы 22 (при ), допускается проверку устойчивости стержня по формулам (109), (115) и (116), а также при  по формуле (111) выполнять с учетом расчетной уменьшенной площади  в соответствии с 7.3.6.

9.4.7. Устойчивость поясов (полок) внецентренно-сжатых (сжато-изгибаемых) стержней с гибкостью  следует считать обеспеченной, если условная гибкость свеса пояса (полки)  или поясного листа  не превышает значений предельной условной гибкости   , определяемых по формулам таблицы 23.

 

Таблица 23

 

────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────

  Тип   Схема сечения и эксцентриситет   Условие     Предельная условная гибкость

сечения                                 применения   свеса пояса  или поясного

                                          формул    листа  при гибкости стержня

                                                            

────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────

        

   1                                           (132)

───────────────────────────────────────            ─────────────────────────────────

         

   2                                                 (133)

────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────

             

   3                                        -                  (134)

───────────────────────────────────────            ─────────────────────────────────

         

   4                                                            (135)

────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────

    Обозначение, принятое в таблице 23:

     - предельное  значение  условной гибкости свеса  пояса или поясного

листа центрально-сжатого элемента, определяемое согласно требованиям  7.3.8

и 7.3.9.

    Примечание.  При    значения       следует  определять

линейной  интерполяцией   между   значениями     ,  вычисленными  по

формулам настоящей таблицы, и  согласно  8.5.18  и  8.5.19  (при  m  =  20)

соответственно.

────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────

 

9.4.8. Для полок (стенок) с отгибами (см. рисунок 5) значения предельной условной гибкости   , определяемые по формулам таблицы 23, следует умножить на коэффициент 1,5.

Размеры отгиба следует определять согласно требованиям 7.3.10.

9.4.9. При назначении сечений внецентренно-сжатых и сжато-изгибаемых элементов по предельной гибкости (раздел 10.4) значения предельных условных гибкостей стенки , определяемых по формулам таблицы 22, а также поясов   , определяемых по формулам таблицы 23 и согласно требованиям 9.4.8, допускается увеличивать умножением на коэффициент  (здесь  - меньшее из значений ( , , , использованное при проверке устойчивости элемента), но не более чем в 1,25 раза.


 

10. Расчетные длины и предельные гибкости

элементов стальных конструкций

 

10.1. Расчетные длины элементов плоских ферм и связей

10.1.1. Расчетные длины сжатых элементов плоских ферм и связей в их плоскости  и из плоскости  (рисунок 13, а, б, в, г), за исключением элементов, указанных в 10.1.2 и 10.1.3, следует принимать по таблице 24.

 

а)

 

 

б)

 

 

в)

 

 

г)