Стальные конструкции. Нормы проектирования (к приказу Государственного агентства архитектуры, строительства и жилищно-коммунального хозяйства при Правительстве Кыргызской Республики)

(к приказу Государственного агентства архитектуры, строительства и жилищно-коммунального хозяйства при Правительстве Кыргызской Республики от 10 июля 2024 года № 74)

СТРОИТЕЛЬНЫЕ НОРМЫ КЫРГЫЗСКОЙ РЕСПУБЛИКИ

Система нормативных документов в строительстве

СТАЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИ. НОРМЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

Болот конструкциялары. Долбоорлоо ченемдери

Steel structures. Design standards

Актуализированная редакция СН КР 53-01:2022

Дата введения – 2024.08.17

1 Область применения

1.1 Настоящие нормы устанавливают основополагающие требования к стальным строительным конструкциям по обеспечению их надежности, безопасности, долговечности и экономичности. Положения настоящих норм являются обязательными и распространяются на стальные строительные конструкции новых и реконструируемых зданий и сооружений различного назначения (далее - конструкции). Положения нормативных документов обязательного и рекомендательного характера, разрабатываемых в развитие и с целью уточнения, детализации, дополнения для различных видов конструкций, не должны нарушать основных положений настоящих норм.

1.2 При проектировании различных видов и типов конструкций, в том числе находящихся в особых условиях эксплуатации (например, конструкций доменных печей, резервуаров, конструкций зданий, подвергающихся сейсмическим воздействиям, интенсивным воздействиям температуры, радиации, либо воздействиям агрессивных сред), конструкций уникальных зданий и сооружений, а также специальных видов конструкций (например, предварительно напряженных, пространственных, висячих, пролетных строений пролетом свыше 36 м, антенных сооружений высотой свыше 100 м, башенных сооружений), должны соблюдаться дополнительные требования, которые отражают особенности работы этих конструкций. Проектирование указанных конструкций и их соединений, конструкций, не вошедших в настоящие нормы, а также объектов общей металлоемкостью свыше 200 т металла (вне зависимости от металлоемкости отдельных этапов), с целью повышения надежности и экономичности зданий и сооружений, необходимо осуществлять силами ведущих специализированных проектных организаций по стальным конструкциям.

1.3 Требования настоящих норм должны применяться при проектировании конструкций эксплуатируемых при постоянной и (или) кратковременной температуре не выше плюс 1000С и не ниже минус 400 С.

2 Нормативные ссылки

В настоящих нормах использованы ссылки на документы, приведенные в приложении A1.

3 Определения

3.1 В настоящих нормах приведены термины и определения в соответствии с приложением А2.

3.2 Основные буквенные обозначения приведены в приложении Б.

4 Принципы обеспечения надежности, безопасности, долговечности и экономичности конструкций

4.1 При проектировании стальных конструкций следует соблюдать нормы, обеспечивающие нормальную эксплуатацию зданий и сооружений в течение срока службы, установленного заказчиком, охрану окружающей среды и выполнение других особых условий, устанавливаемых в техническом задании на проектирование. Для этого необходимо: 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 норм пожарной безопасности и защиты стальных строительных конструкций от коррозии. Увеличение толщины проката и стенок труб с целью повышения предела огнестойкости конструкций и их защиты от коррозии допускается только при технико-экономическом обосновании. При этом надежность конструкций следует проверять с учетом коррозионного износа; 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; обеспечить собираемость конструкций путем назначения при проектировании требований точности в процессе изготовления и возведения в соответствии с нормативными документами.

4.2 За расчетную минимальную температуру наружного воздуха следует принимать температуру наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,98 согласно СНиП КР 23-02. Расчетная технологическая температура устанавливается техническим заданием на проектирование.

4.3 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.

4.4 В зависимости от назначения, условий эксплуатации, технологии изготовления и напряженно-деформированного состояния конструкции подразделяются на четыре группы:

Группа 1. Сварные конструкции (см. п.4.5) либо их элементы, работающие в особо тяжелых условиях, в том числе максимально стесняющие развитие пластических деформаций или подвергающиеся непосредственному воздействию динамических (см. п. 4.6), вибрационных или подвижных нагрузок (подкрановые балки; балки рабочих площадок; балки путей подвижного транспорта; элементы конструкций бункерных и разгрузочных эстакад, непосредственно воспринимающих нагрузки от подвижных составов; главные балки и ригели рам при динамической нагрузке; пролетные строения транспортерных галерей; фасонки ферм; стенки, окрайки днищ, кольца жесткости, плавающие крыши, покрытия резервуаров и газгольдеров; бункерные балки; оболочки параболических бункеров; стальные оболочки свободно стоящих дымовых труб; сварные специальные опоры больших переходов линий электропередачи (ВЛ) высотой более 60 м; элементы оттяжек мачт и оттяжечных узлов). Группа 2. Сварные конструкции либо их элементы, работающие при статической нагрузке при наличии растягивающих напряжений (фермы; ригели рам; балки перекрытий и покрытий; косоуры лестниц; оболочки силосов; опоры ВЛ, за исключением сварных опор больших переходов; опоры ошиновки открытых распределительных устройств подстанций (ОРУ); опоры транспортерных галерей; прожекторные мачты; элементы комбинированных опор антенных сооружений (АС) и другие растянутые, растянутоизгибаемые и изгибаемые элементы), а также конструкции и их элементы группы 1 при отсутствии сварных соединений и балки подвесных путей из двутавров по ГОСТ 19425 при наличии сварных монтажных соединений. Группа 3. Сварные конструкции либо их элементы, работающие при статической нагрузке, преимущественно на сжатие (колонны; стойки; опорные плиты; элементы настила перекрытий; конструкции, поддерживающие технологическое оборудование; вертикальные связи по колоннам с напряжениями в расчетных сечениях связей свыше 0,4Ry; анкерные, несущие и фиксирующие конструкции (опоры, ригели жестких поперечин, фиксаторы) контактной сети транспорта; опоры под оборудование ОРУ, кроме опор под выключатели; элементы стволов и башен АС; колонны бетоновозных эстакад; прогоны покрытий и другие сжатые и сжато-изгибаемые элементы), а также конструкции и их элементы группы 2 при отсутствии сварных соединений. Группа 4. Вспомогательные конструкции зданий и сооружений (связи, кроме указанных в группе 3; элементы фахверка; лестницы; трапы; площадки; ограждения; металлоконструкции кабельных каналов; вспомогательные элементы сооружений и т.п.), а также конструкции и их элементы группы 3 при отсутствии сварных соединений.

4.5 Конструкция или ее элемент считаются имеющими сварные соединения, если они расположены в местах действия значительных расчетных растягивающих напряжений (σ˃0,3Ry, σ˃0,3Rwf, или σ˃ 0,3Rwz) либо в местах, где возможно разрушение сварного соединения, например из-за значительных остаточных напряжений, что может привести к непригодности к эксплуатации конструкции в целом.

4.6 Конструкции относятся к подвергающимся воздействию динамических нагрузок, если отношение абсолютного значения нормального напряжения, вызванного динамической нагрузкой, к суммарному растягивающему напряжению от всех нагрузок в том же сечении

α > 0,2.

4.7 При назначении стали для конструкций зданий и сооружений I класса ответственности по СНиП 2.01.07 номер группы конструкций следует уменьшать на единицу (для групп 2-4).

4.8 При толщине проката t ≥ 40 мм номер группы конструкций следует уменьшать на единицу (для групп 2-4); при толщине проката t ≤ 6 мм - увеличивать на единицу (для групп 1-3).

4.9 При разработке конкретных нормативно-технических документов необходимо учитывать, что нормы и правила проектирования, изготовления, возведения, приемки работ, эксплуатации и реконструкции, а также требования к соответствующим методам контроля представляют собой единый комплекс и должны быть увязаны друг с другом.

4.10 Рабочие чертежи стальных конструкций должны соответствовать правилам выполнения проектной и рабочей документации (ГОСТ 21.502), а также требованиям по изготовлению (СНиП III-18) и монтажу конструкций (СНиП КР 52-01).

В рабочих чертежах конструкций марки КМ (конструкции металлические) или КМД (конструкции металлические деталировочные) 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 (только при разработке КМД) сварки; типы, марки, диаметры (только при разработке КМД и заказе) электродов и материалов для автоматической и механизированной сварки, положение шва при сварке, тип подкладки (только при разработке КМД и заказе) 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.

5 Материалы для конструкций и соединений и принципы определения их расчетных характеристик

Материалы для конструкций и соединений

5.1 В зависимости от группы конструкций по п.4.4 все cтали следует принимать по табл. В.1, В.2, при удовлетворении следующих требований: по химическому составу и углеродному эквиваленту для сварных конструкций в соответствии с табл. В.3; по ударной вязкости, в зависимости от уровня прочности, в соответствии с табл. В.4. При отсутствии документов о качестве или недостаточности имеющихся в них сведений оценка свойств материала конструкций и соединений должна проводиться в соответствии с регламентированными требованиями.

5.2 Стальной прокат для элементов конструкций, подверженных действию растягивающих напряжений, которые направлены нормально к поверхности прокатки, должен обладать гарантированными механическими свойствами в направлении толщины проката.

5.3 Допускается принимать, что диаграммы работы стали одинаковы при растяжении и сжатии, вдоль и поперек направления прокатки, а также нормально к поверхности прокатки.

5.4 Сталь для элементов конструкций, рассчитываемых с учетом развития пластических деформаций вплоть до полной пластификации сечения, должна иметь площадку текучести на диаграмме работы стали и удовлетворять следующим требованиям: отношение временного сопротивления σu (σb) к пределу текучести σy (σm) должно быть не менее 1,25;

относительное удлинение должно быть не менее 15 %; отношения полных деформаций, соответствующих концу и началу площадки текучести на диаграмме работы стали, и должно быть не менее 10.

5.5 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.

5.6 Отливки (опорные части и т.п.) для стальных конструкций следует проектировать из углеродистой стали марок 15Л, 25Л, 35Л и 45Л, удовлетворяющей требованиям для групп отливок II или III по ГОСТ 977, а также из серого чугуна марок СЧ15, СЧ20, СЧ25 и СЧ30, удовлетворяющего требованиям ГОСТ 1412.

5.7 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, 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 Run основного металла, а также значения твердости, ударной вязкости и относительного удлинения металла сварных соединений, установленные соответствующими нормативными документами и в соответствии с табл.В.5.

5.8 Для болтовых соединений применяют стальные болты и гайки, удовлетворяющие техническим требованиям ГОСТ 1759.0, ГОСТ ISO 898-1, ГОСТ ISO 898-2, шайбы, удовлетворяющие требованиям ГОСТ 18123, и высокопрочные болты, указанные в 5.9.

Болты следует применять по ГОСТ 15589, ГОСТ 15591, ГОСТ 7798, ГОСТ 7796 и ГОСТ 7805. 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 и 5.8; 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.

5.9 Для фундаментных болтов применяют стальные болты, удовлетворяющие требованиям ГОСТ 24379.0 и требованиям табл. В.6.

Гайки для фундаментных и U-образных болтов диаметром до 48 мм применяют по техническим требованиям ГОСТ 5915, свыше 48 мм - по ГОСТ 10605. Для фундаментных болтов из стали Ст3пс2, Ст3сп2, Ст3пс4, Ст3сп4 и 20 диаметром до 48 мм применяют гайки класса прочности 4 по ГОСТ ISO 898-2, 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 применяют гайки класса прочности не ниже 5 по ГОСТ ISO 898-2, диаметром свыше 48 мм - из материала не ниже группы 05 по ГОСТ 18126. Допускается применять гайки из стали марок, применяемых для болтов.

5.10 Для фрикционных и фланцевых соединений применяют высокопрочные болты из стали 40Х «селект», удовлетворяющие требованиям ГОСТ 22356, а их конструкцию и размеры принимают по ГОСТ 22353, гайки и шайбы к ним - по ГОСТ 22354 и ГОСТ 22355

Для фланцевых соединений следует применять высокопрочные болты с временным сопротивлением не менее 1100 Н/мм2 климатического исполнения ХЛ.

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 применяют:

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 7675, ГОСТ 7676, ГОСТ 18901; пучки и пряди параллельных проволок, формируемых из канатной проволоки, удовлетворяющей требованиям ГОСТ 7372.

5.12 Физические характеристики материалов, применяемых для стальных конструкций, принимают согласно табл. В.7.

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

Принципы определения расчетных характеристик

5.14 Расчетные сопротивления стального проката и труб должны определяться с учетом того, что предельные состояния конструкций и элементов могут быть достигнуты как вследствие развития пластических деформаций при напряжениях, равных пределу текучести, так и вследствие разрушения при напряжениях, равных временному сопротивлению.

5.15 Возможные отклонения в неблагоприятную сторону фактических значений предела текучести и временного сопротивления от нормативных, а также размеров сечения от номинальных значений, должны учитываться коэффициентом надежности по материалу γm.

5.16 Расчетные сопротивления стального проката и труб должны вычисляться в соответствии с формулами табл. Г.1, где значение коэффициента γm необходимо принимать в соответствии с табл. Г.2 в зависимости от методов контроля, указанных в стандартах на прокат и применяемых для оценки механических свойств стали. Значения нормативных и расчетных сопротивлений (для стали по ГОСТ 27772) при растяжении, сжатии и изгибе листового, широкополосного универсального и фасонного проката приведены в табл. Г.3, для труб - в табл. Г.4. Значения расчетных сопротивлений проката смятию торцевой поверхности, местному смятию в цилиндрических шарнирах и диаметральному сжатию катков приведены в табл. Г.5.

5.17 Расчетные сопротивления гнутых профилей необходимо принимать равными расчетным сопротивлениям листового проката, из которого они изготовлены; расчетное сопротивление холодноформованных профилей, не подвергаемых отжигу и оцинковке, допускается определять с учетом упрочнения стали в зонах изгиба.

5.18 Расчетные сопротивления усталости стали должны устанавливаться в зависимости от характеристик стали, вида напряженного состояния, конструктивного решения узла или соединения, технологии обработки деталей и образования отверстий. При определении расчетного сопротивления усталости необходимо дополнительно учитывать вид нагрузки, количество циклов напряжения, наибольшие и наименьшие значения напряжений.

5.19 Расчетные сопротивления отливок, поковок, стальных канатов, пучков и прядей из высокопрочной проволоки, фундаментных и U - образных болтов, а также высокопрочных болтов во фрикционных соединениях должны определяться в соответствии с формулами

табл.Г.6. Значения расчётных сопротивлений отливок из углеродистой стали следует принимать по табл. Г.7, из серого чугуна - по табл. Г.8.

5.20 Расчетные сопротивления сварных соединений при применении сварочных материалов с механическими свойствами наплавленного металла не ниже, чем у основного металла, и при надлежащей технологии сварки должны приниматься по табл. Г.9. Значения нормативных и расчётных сопротивлений металла шва сварных соединений с угловыми швами следует принимать в соответствии с табл. Г.10. Расчетные сопротивления стыковых соединений элементов из сталей с разными расчетными сопротивлениями необходимо принимать как для стыковых соединений из стали с меньшим значением расчетного сопротивления. Значения расчетных сопротивлений сварных соединений с угловыми швами должны приниматься независимо от ориентации шва по отношению к действующему усилию.

5.21 Расчетные сопротивления одноболтовых соединений должны определяться в соответствии с табл.Г.11. Значения нормативных и расчётных сопротивлений одноболтовых соединений срезу и растяжению следует принимать по табл.Г.12, значения расчётных сопротивлений смятию элементов, соединяемых болтами, - по табл.Г.13. Значения расчётных сопротивлений растяжению фундаментных болтов следует принимать по табл. Г.14. Значения нормативных и расчетных сопротивлений растяжению высокопрочных болтов по ГОСТ 22356 из стали марки 40Х «селект» следует принимать по табл. Г.15.

6 Принципы расчета конструкций, зданий и сооружений

6.1 Расчет стальных конструкций следует выполнять по методу предельных состояний.

В отдельных случаях (например, при оценке технического состояния, проектировании реконструкции и др.) допускается применение вероятностных методов расчета при оценке надежности элементов конструкций.

6.2 При расчете конструкций в общем случае должны рассматриваться две группы предельных состояний: а) первая группа - пластическое (вязкое), хрупкое и усталостное разрушение; потеря устойчивости формы или положения; переход в изменяемую систему; качественное изменение конфигурации, а также нарушение геометрической формы в результате чрезмерных пластических деформаций, приводящие к полной непригодности к эксплуатации; б) вторая группа - достижение перемещений, амплитуд колебаний, сдвигов в соединениях, а также появление местных повреждений и ограниченных трещин, затрудняющих нормальную эксплуатацию конструкций или снижающих долговечность зданий и сооружений.

6.3 При рассмотрении предельных состояний первой группы должны выполняться проверки в форме сопоставления действующих и предельных силовых факторов (нагрузок, усилий, напряжений). При оценке качественного изменения конфигурации или нарушения геометрической формы в результате чрезмерных пластических деформаций должны быть выполнены проверки соответствующих деформационных факторов (перемещений, деформаций, сдвигов в соединениях). При рассмотрении предельных состояний второй группы должны выполняться проверки в форме сопоставления фактических и предельных деформационных факторов.

6.4 При расчете несущей способности элементов конструкций усилия (напряжения) от расчетных значений нагрузок и воздействий не должны превышать предельных усилий (напряжений), которые могут быть восприняты рассматриваемыми сечениями или элементами. Предельные усилия (напряжения) должны определяться с использованием расчетных сопротивлений материала, как правило, при простом нагружении и с учетом начальных несовершенств.

6.5 При расчете конструкций по условию полной непригодности к эксплуатации (первая группа предельных состояний), полные или остаточные перемещения и сдвиги в соединениях, соответствующие расчетным значениям нагрузок и воздействий не должны превышать их предельных значений, устанавливаемых в нормативных документах таким образом, что при их достижении конструкция подлежит замене или капитальному ремонту. Полные или остаточные перемещения при проверке предельных состояний первой группы необходимо определять с учетом работы материала за пределом упругих деформаций. При этом допускается использовать предложение о простом и однократном нагружении.

6.6 При расчете конструкций по условию затруднения нормальной эксплуатации (вторая группа предельных состояний) перемещения, амплитуды колебаний, сдвиги в соединениях и т.п. от соответствующих расчетных нагрузок не должны превышать их предельных значений, устанавливаемых в нормативных документах на основе технологических, конструктивных, физиологических или эстетико-психологических требований. Перемещения и амплитуды колебаний конструкций, а также сдвиги в соединениях при проверке предельных состояний второй группы необходимо определять, как правило, при работе материала в пределах упругих деформаций и без учета ослабления сечений отверстиями для болтов.

6.7 При проектировании новых и при оценке технического состояния существующих конструкций должны быть использованы адекватные расчетные модели, с помощью которых следует: установить распределение усилий (напряжений) между отдельными элементами системы; определить предельные нагрузки (напряжения) на основе анализа соответствующих условий предельного равновесия; оценить устойчивость равновесия и определить критические значения усилий (напряжений); определить параметры деформативности системы в целом и отдельных элементов. Для реализации упомянутых целей необходимо использовать, как правило, следующие расчетные модели: плоские и пространственные стержневые системы (балочные, рамные, арочные, комбинированные и др.); отдельные стержневые элементы сплошного или сквозного поперечного сечения, в том числе с гибкими, перфорированными или гофрированными частями сечения; пластинки, в том числе входящие в состав стержневого элемента (полки, стенки, ребра жесткости); тонкостенные оболочки вращения (цилиндрические, конические, сферические и др.), в том числе и находящиеся в безмоментном напряженном состоянии; тонкостенные мембранные системы; вантово-стержневые, вантовые и висячие системы плоские и пространственные; специальные модели узлов и соединений элементов конструкций. Для определения различных расчетных характеристик (внутренних усилий, предельных и критических сил, перемещений, частот и форм колебаний и др.) допускается использовать несколько расчетных моделей, относящихся к рассматриваемой конструкции. Расчетные модели и основные предпосылки расчета, как правило, должны отражать действительные условия работы конструкций.

6.8 Распределение усилий (напряжений) в необходимых случаях следует устанавливать на основании расчета конструкций как единой пространственной системы с учетом геометрической и физической нелинейности.

Допускается применять приближенные методы расчета, основанные на разделении пространственных конструкций на плоские системы и отдельные элементы, при этом следует учитывать взаимодействие элементов между собой и с основанием. Усилия в элементах и перемещения конструкций должны определяться из условий их работы с сечениями брутто. При определении усилий в элементах конструкций сварные и фрикционные соединения допускается рассматривать как неподатливые.

6.9 Для статически неопределимых систем расчетные усилия (изгибающие и крутящие моменты, продольные и поперечные силы) следует определять по недеформированной схеме в предположении упругой работы системы. Отдельные элементы таких систем на действие полученных расчетных усилий могут рассчитываться по деформированной схеме и с учетом работы материала не только в пределах, но и за пределом упругих деформаций.

6.10 Расчет по методу предельного равновесия с учетом образования кинематического механизма разрушения в результате появления в ряде сечений пластических шарниров допускается выполнять как для статически неопределимых неразрезных и защемленных балок и рамных конструкций, закрепленных от потери устойчивости.

6.11 При расчете рамных конструкций необходимо различать пространственные и плоские системы, закрепленные или не закрепленные (см. рис.1). В первом случае любой стержень системы не имеет концевых линейных перемещений, и оценка несущей способности конструкции может быть выполнена путем проверки отдельных ее элементов с учетом их взаимодействия между собой и с основанием. Во втором случае, наряду с проверкой отдельных элементов, необходимо оценить возможность достижения предельного состояния системы в целом с учетом узловых перемещений. Систему следует считать закрепленной, если конструкции раскрепления (например, связи) уменьшают ее узловые перемещения не менее, чем в пять раз, и могут при этом воспринять все передаваемые на них усилия.

Рисунок 1 – Схемы систем а – раскрепленных от перемещений, б – не раскрепленных от перемещений

6.12 При проверке несущей способности отдельных элементов стержневой системы их взаимодействие между собой и с основанием допускается учитывать путем использования расчетных длин стержней, которые необходимо устанавливать, как правило, из анализа устойчивости упругих идеальных систем при узловом приложении нагрузки. Расчетную длину стержня допускается определять для того сочетания нагрузок, при котором сжимающая сила в рассматриваемом стержне является наибольшей, и полученное значение использовать в проверках и для других сочетаний нагрузок.

6.13 Расчет элементов конструкций (балок, стержней, пластинок и т.п.) должен выполняться с использованием, как правило, геометрически линейных соотношений (приближенное выражение для кривизны, равенство между длиной элемента и хордой и т.п.). Геометрическая нелинейность, вызванная перемещением элементов конструкций, должна учитываться при расчете систем, в которых ее учет вызывает изменение усилий и перемещений более чем на 5 %. При выполнении расчетов с учетом геометрической нелинейности должны определяться изменения в направлении действия сил, связанные с общими деформациями системы (следящий эффект). Расчеты на основе геометрически нелинейной теории необходимо выполнять в отдельных, специально оговариваемых случаях по соответствующим нормам.

6.14 При расчетах с учетом неупругих деформаций (физической нелинейности) допускается применять теорию малых упругопластических деформаций в условиях простого нагружения. При расчетах конструкций на однократное возрастание нагрузки до максимального ее значения необходимо использовать допущение о нелинейно упругом материале, а в случае возможного убывания нагрузок, в том числе и при повторно-переменном нагружении, допускается применять гипотезу об упругой нагрузке (упругопластическом материале).

6.15 Элементы конструкций, как правило, должны рассчитываться на основе тонкостенной расчетной модели сечения с недеформируемым контуром и использованием геометрических гипотез: плоских сечений, секториальных площадей и прямых нормалей. При расчете элементов с деформируемым контуром сечения должно учитываться соответствующее влияние искажения контура сечения на несущую способность элемента в целом.

6.16 В случаях, когда значительные пластические деформации не затрудняют нормальную эксплуатацию или когда они имеют локальный характер и не влияют на работоспособность конструкции в целом, а сталь при этом удовлетворяет требованиям п. 5.4, расчет конструкций допускается выполнять с использованием расчетного сопротивления Ru, определяемого по временному сопротивлению стали.

6.17 Для элементов и сечений, работающих в условиях сложного напряженного состояния, допускается использовать приведенные напряжения, определяемые на основе энергетической теории прочности.

6.18 При расчете конструкций и элементов необходимо, как правило, учитывать следующие возможные начальные несовершенства с учетом вероятности совпадения их значений:

геометрические отклонения от проектных размеров, формы и положения, полученные при изготовлении и возведении (искривления элементов в целом, искривления стенок и поясов, расцентровки осей в узлах, отклонения осей элементов от проектного положения, искривления элементов между точками закрепления и т.п.); смещения нагрузок от их проектного положения; собственные остаточные напряжения, возникающие от прокатки, гибки, холодной правки, сварки и т.п. Если расчет выполняется для оценки технического состояния существующих конструкций, то должны учитываться фактические геометрические отклонения, полученные как при изготовлении и монтаже, так и в процессе эксплуатации, принимаемые по данным обследований. Геометрические отклонения должны учитываться не только при оценке надежности конструкций, но и по требованиям безопасности эксплуатации при установлении габаритных размеров зданий (например, при оценке возможного фактического зазора между краном и колонной).

6.19 Собственные остаточные напряжения σr (от сварки, прокатки, холодной правки и т.п.) допускается учитывать в расчетах конструкций на основе гипотезы об алгебраическом суммировании условных деформаций εr =σ/E с деформациями от внешней нагрузки.

6.20 В общем случае начальные несовершенства должны учитываться как при статическом расчете систем и конструкций, так и при подборе сечений отдельных элементов.

6.21 При расчете элементов, для которых на основе идеализированной расчетной схемы определены только продольные усилия (например, центрально-сжатые элементы), при необходимости, должны учитываться возможное начальное искривление и возможная расцентровка осей в узлах. Для изгибаемых элементов, у которых идеализированная расчетная схема определяет только моменты в силовой плоскости, при необходимости должны учитываться возможные дополнительные крутящие и изгибающие моменты, вызываемые случайным смещением нагрузок из силовой плоскости или возможным начальным искривлением.

6.22 При расчете конструкций и соединений в дополнение к требованиям, указанным в пп. 5.16, 5.20 и 5.21, должны учитываться: дополнительный коэффициент надежности по материалу γm =1,25 для элементов конструкций, рассчитываемых на прочность с использованием расчетного сопротивления Ru; коэффициенты условий работы элементов конструкций и соединений, приводимые в соответствующих нормативных документах.

6.23 Коэффициенты условий работы для ряда элементов конструкций приведены в приложении Д.

7 Расчет элементов стальных конструкций на осевые силы и изгиб

Центрально-растянутые и центрально-сжатые элементы

7.1 Расчет на прочность элементов, подверженных центральному растяжению или сжатию силой N, кроме указанных в п. 7.2, следует выполнять по формуле

(1) Расчет на прочность сечений в местах крепления растянутых элементов из одиночных уголков, прикрепляемых одной полкой болтами, следует выполнять по формулам (1) и (2). При этом значение γc в формуле (2) должно приниматься по приложению Д настоящих норм.

7.2 Расчет на прочность растянутых элементов конструкций из стали с отношением Ru/γu˃Ry, эксплуатация которых возможна и после достижения металлом предела текучести, следует выполнять по формуле

(2)

7.3 Расчет на устойчивость сплошностенчатых элементов, подверженных центральному сжатию силой N, следует выполнять по формуле

(3)

Значения φ следует определять по формулам: при 0 < ≤ 2,5 ; (4) при 2,5 < ≤ 4,5 (5) при ≤ 4,5

; 6)

Численные значения φ приведены в табл. З.7.

7.4 Стержни из одиночных уголков должны рассчитываться на центральное сжатие в соответствии с требованиями, изложенными в п. 7.3.

При расчете поясов и элементов решетки пространственных конструкций из одиночных уголков следует выполнять требования п. 17.8 настоящих норм.

7.5 Сжатые элементы со сплошными стенками открытого П-образного сечения при λх< 3λу, где λх и λy - расчетные гибкости элемента в плоскостях, перпендикулярных осям соответственно х-х и у-у (рис. 2), рекомендуется укреплять планками или решеткой, при этом должны быть выполнены требования пп. 7.6 и 7.8.

Рисунок 2 – П-образные сечения элементов а- открытое; б, в – укрепленные планками или решетками При отсутствии планок или решетки такие элементы помимо расчета по формуле (3) следует проверять на устойчивость при изгибно-крутильной форме потери устойчивости по формуле (7)

где φу – коэффициент продольного изгиба, вычисляемый согласно требованиям п. 7.3; с – коэффициент, определяемый по формуле (8) где

– относительное расстояние между центром тяжести и центром изгиба.

Здесь Jω – секториальный момент инерции сечения; bi; ti – соответственно ширина и толщина прямоугольных элементов, составляющих сечение. Для сечения, приведенного на рис.2, а, значения и α должны определяться по формулам:

(9) где

7.6 Для составных сжатых стержней, ветви которых соединены планками или решетками, коэффициент φ относительно свободной оси (перпендикулярной плоскости планок или решеток) должен определяться по формулам (4) ÷ (6) с заменой в них на . Значение следует определять в зависимости от значений приведенных в табл.1. В составных стержнях с решетками помимо расчета на устойчивость стержня в целом следует проверять устойчивость отдельных ветвей на участках между узлами. Гибкость отдельных ветвей λ1, λ2, λ3 на участке между планками должна быть не более 40. При наличии в одной из плоскостей сплошного листа вместо планок (рис.2, б, в) гибкость ветви должна вычисляться по радиусу инерции полусечения относительно его оси, перпендикулярной плоскости планок.

Т а б л и ц а 1

Тип сечения

Схема сечения

Приведенные гибкости λef составных стержней сквозного сечения

c планками при

с решетками

Jsl /(Jb b) < 5

Jsl /(Jb b) ≥ 5

1

(10)

(13)

(16)

2

(11)

(14)

(17)

3

(12)

(15)

(18)

Обозначения, принятые в табл.1: b – расстояние между осями ветвей; l – расстояние между центрами планок; λ – наибольшая гибкость всего стержня; λ1, λ2, λ3 – гибкости отдельных ветвей при изгибе их в плоскостях, перпендикулярных осям соответственно 1-1, 2-2 и 3-3, на участках между приваренными планками (в свету) или между центрами крайних болтов; А - площадь сечения всего стержня; Аd1, Аd2 – площади сечений раскосов решеток (при крестовой решетке - двух раскосов), лежащих в плоскостях, перпендикулярных осям соответственно 1-1 и 2-2; Аd - площадь сечения раскоса решетки (при крестовой решетке – двух раскосов), лежащей в плоскости одной грани (для трехгранного равностороннего стержня); α1, α2 – коэффициенты, определяемые по формуле , где a, b, l – размеры, определяемые по рис.3; n, n1, n2, n3 - коэффициенты, определяемые соответственно по формулам:

здесь Jb1 и Jb3 – моменты инерции сечения ветвей относительно осей соответственно 1-1 и 3-3 (для сечения типов 1 и 3); Jb1 и Jb2 – то же, двух уголков относительно осей соответственно 1-1 и 2-2 (для сечения типа 2); Js - момент инерции сечения одной планки относительно собственной оси х-х (рис.4); Js1, Js2 – моменты инерции сечения одной из планок, лежащих в плоскостях перпендикулярных осям соответственно 1-1 и 2-2 (для сечения типа 2).

В составных стержнях с решетками гибкость отдельных ветвей между узлами должна быть не более 80 и не должна превышать приведенную гибкость стержня в целом. Допускается принимать более высокие значения гибкости ветвей, но не более 120, при условии, что расчет таких стержней выполнен по деформированной схеме.

Рисунок 3 – Схема раскосной решетки Рисунок 4 – Составной стержень на планках

7.7 Расчет составных элементов из уголков, швеллеров и т.п., соединенных вплотную или через прокладки, следует выполнять как сплошностенчатых при условии, что наибольшие расстояния на участках между приваренными планками (в свету) или между центрами крайних болтов не превышают:

для сжатых элементов 40i для растянутых элементов 80i Здесь радиус инерции i 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 ставить не менее двух прокладок.

7.8 Расчет соединительных элементов (планок, решеток) сжатых составных стерж- ней должен выполняться на условную поперечную силу Qfic, принимаемую постоянной по всей длине стержня и определяемую по формуле

, (19)

где N – продольное усилие в составном стержне; j – коэффициент продольного изгиба, принимаемый для составного стержня в плоскости соединительных элементов. Условную поперечную силу Qfic 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 составных стержней условная поперечная сила, приходящаяся на систему соединительных элементов, расположенных в одной плоскости, должна приниматься равной 0,8 Qfic

7.9 Расчет соединительных планок и их прикрепления (рис.4) должен выполняться как расчет элементов безраскосных ферм на: силу F, срезывающую планку, по формуле

(20)

момент М1, изгибающей планку в ее плоскости, по формуле

(21) где Qs - условная поперечная сила, приходящаяся на планку одной грани.

7.10 Расчет соединительных решеток должен выполняться как расчет решеток ферм. При расчете перекрестных раскосов крестовой решетки с распорками (рис.5) следует учитывать дополнительное усилие Nad, возникающее в каждом раскосе от обжатия поясов и определяемое по формуле

(22)

где N – усилие в одной ветви стержня; A – площадь сечения одной ветви; Ad – площадь сечения одного раскоса; a – коэффициент, определяемый по формуле (23)

где a, l и b – размеры, указанные на рис.5

Рисунок 5 – Схема крестовой решетки с распорами

7.11 Расчет стержней, предназначенных для уменьшения расчетной длины сжатых элементов, должен выполняться на усилие, равное условной поперечной силе в основном сжатом элементе, определяемой по формуле (19).

Изгибаемые элементы

7.12 Расчет на прочность элементов (кроме балок с гибкой стенкой, с перфорированной стенкой и подкрановых балок), изгибаемых в одной из главных плоскостей, следует выполнять по формуле

(24)

Значения касательных напряжений τ в сечениях изгибаемых элементов должны удовлетворять условию

(25)

При наличии ослабления стенки отверстиями для болтов значения t в формуле (25) следует умножать на коэффициент a, определяемый по формуле

(26)

где a – шаг отверстий; d - диаметр отверстия.

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

(27)

где sloc = F/leftw, здесь F – расчетное значение нагрузки (силы); lef – условная длина распределения нагрузки, определяемая в зависимости от условий опирания; для случая опирания по рис.6

lef = b+2h, (28)

где h – размер, равный сумме толщины верхнего пояса балки и катета поясного шва, если нижняя балка сварная (рис.6, а), или расстояние от наружной грани полки до начала внутреннего закругления стенки, если нижняя балка прокатная (рис.6, б).

Рисунок 6 – Схемы определения длины распределения нагрузки на балку а – сварную; б – прокатную

7.14 Для стенок балок, рассчитываемых по формуле (24), должны выполняться условия:

(29)

где sx = M∙y / Jn – нормальные напряжения в срединной плоскости стенки, параллельные оси балки; sy – то же, перпендикулярные оси балки, в том числе sloc, определяемые по формуле (27); txy – касательное напряжение, вычисляемое по формуле (25) с учетом формулы (26). Напряжения sx и sy, принимаемые в формуле (29) со своими знаками, а также txy следует определять в одной и той же точке балки.

7.15 Расчет на устойчивость балок двутаврового сечения, изгибаемых в плоскости стенки и удовлетворяющих требованиям пп. 7.12 и 7.14, следует выполнять по формуле

(30) где Wc – следует определять для сжатого пояса; jb – коэффициент, определяемый по приложению Е. При определении значения jb за расчетную длину балки lef следует принимать рас- стояние между точками закреплений сжатого пояса от поперечных смещений (узлами продольных или поперечных связей, точками крепления жесткого настила); при отсутствии связей lef = l (где l – пролет балки), за расчетную длину консоли следует принимать: lef = l при отсутствии закрепления сжатого пояса на конце консоли в горизонтальной плоскости (здесь l - длина консоли) или расстояние между точками закреплений сжатого пояса в горизонтальной плоскости при закреплении пояса на конце и по длине консоли.

7.16 Устойчивость балок не требуется проверять:

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

б) при отношении расчетной длины балки lef к ширине сжатого пояса b, не превышающем значений, определяемых по формулам табл.2 для балок симметричного двутаврового сечения и с более развитым сжатым поясом, для которых ширина растянутого пояса составляет не менее 0,75 ширины сжатого пояса.

Закрепление сжатого пояса в горизонтальной плоскости должно быть рассчитано на фактическую или условную поперечную силу. При этом условную поперечную силу следует определять: при закреплении в отдельных точках по формуле (19), в которой j следует определять при гибкости l= lef /i (здесь i - радиус инерции сечения сжатого пояса в горизонтальной плоскости), а N следует вычислять по формуле

N=(Af + 0,25Аw)Ry, (34)

при непрерывном закреплении по формуле

(35)

где qfic - условная поперечная сила на единицу длины пояса балки; Qfic – условная поперечная сила, определяемая по формуле (19), в которой следует принимать j = 1, а N - определять по формуле (34).

Т а б л и ц а 2

Место приложения нагрузки

Наиболшие значения lef /b при которых не требуется расчет на устойчивость прокатных и сварных балок (при 1 ≤ h/b ˂ 6 и 15 ≤ b/t ≤ 35)

К верхнему поясу

, (31)

К нижнему поясу

, (32)

Независимо от уровня приложения нарузки при расчете участка балки между связями или при чистом изгибе

, (33)

Обозначения, принятые в табл. 2 b и t – соответственно ширина и толщина сжатого пояса; h – расстояние (высота) между осями поясных листов. П р и м е ч а н и я 1 Для балок с поясными соединениями на высокопрочных болтах значения lef/b, получаемые по формулам табл. 2, следует умножать на коэффициент 1,2. 2 Для балок с отношением b/t˂15 в формулах табл.2 следует принимать b/t=15.

7.17 Расчет на прочность элементов, изгибаемых в двух главных плоскостях, следует выполнять по формуле

(36)

где x и y – координаты рассматриваемой точки сечения относительно главных осей. В балках, рассчитываемых по формуле (36), значения напряжений в стенке балки должны быть проверены по формулам (25) и (29) в двух главных плоскостях изгиба. При выполнении требований п.7.16, а проверка устойчивости балок, изгибаемых в двух плоскостях, не требуется.

7.18 Расчет на прочность разрезных балок сплошного сечения из стали с пределом текучести до 530 Н/мм2, несущих статическую нагрузку, при соблюдении пп.7.19 ÷ 7.21, 9.5 и 9.23 следует выполнять с учетом развития пластических деформаций по формулам:

при изгибе в одной из главных плоскостей при касательных напряжениях t < 0,9Rs (кроме опорных сечений) (37) при изгибе в двух главных плоскостях при касательных напряжениях t < 0,5Rs (кроме опорных сечений) (38)

здесь M, Mx и My – абсолютные значения изгибающих моментов; с1 – коэффициент, определяемый по формулам (40) и (41); cx и cy – коэффициенты, принимаемые приложению G. Расчет в опорном сечении балок (при M = 0; Mx = 0 и My = 0) следует выполнять по формуле (39) При наличии зоны чистого изгиба в формулах (37) и (38) вместо коэффициентов с1, сx, и сy следует принимать соответственно:

c1m = 0,5(1 + c); cxm = 0,5(1 + cx); cym = 0,5(1 + cy )

При одновременном действии в сечении момента M и поперечной силы Q коэффициент c1 следует определять по формулам: при t ≤ 0,5Rs

c1 = c (40) при 0,5Rs <t ≤ 0,9Rs

c1 = 1,05bc (41) где (42)

Здесь c – коэффициент, принимаемый по приложению Е; t и h – соответственно толщина и высота стенки; a – коэффициент, равный a = 0,7 для двутаврового сечения, изгибаемого в плоскости стенки; a= 0 для других типов сечений; c1 – коэффициент, принимаемый не менее единицы и не более коэффициента с. С целью оптимизации балок при их расчете с учетом требований пп. 7.20, 9.5, 9.23 и 15.1 значения коэффициентов с, сx и cy в формулах (37) и (38) допускается принимать меньше значений, приведенных в приложении Е, но не менее 1,0. При наличии ослабления стенки отверстиями для болтов значения касательных напряжений t следует умножать на коэффициент, определяемый по формуле (26).

7.19 Расчет на прочность балок переменного сечения с учетом развития пластических деформаций следует выполнять только для одного сечения с наиболее неблагоприятным сочетанием усилий M и Q; в остальных сечениях учитывать развитие пластических деформаций не допускается. Расчет на прочность изгибаемых элементов из стали с пределом текучести до 530 Н/мм2, воспринимающих динамические, вибрационные или подвижные нагрузки, допускается выполнять с учетом развития пластических деформаций, не препятствующих требуемым условиям эксплуатации конструкций и оборудования.

7.20 Для обеспечения общей устойчивости балок, рассчитываемых с учетом развития пластических деформаций, необходимо, чтобы либо были выполнены требования п. 7.16, а, либо наибольшие значения отношений расчетной длины балки к ширине сжатого пояса lef/b, определяемые по формулам табл. 2, были уменьшены умножением на коэффициент

d = [1 − 0,7(c1 −1) (c −1)], здесь 1 < c1 ≤ c. Учет пластичности при расчете балок со сжатым поясом менее развитым, чем растянутый, допускается лишь при выполнении условий п.7.16,а.

7.21 В балках, рассчитываемых с учетом развития пластических деформаций, стенки следует укреплять поперечными ребрами жесткости согласно требованиям пп. 9.10, 9.12, 9.13, в том числе в местах приложения сосредоточенной нагрузки.

7.22 Расчет на прочность неразрезных и защемленных балок постоянного двутаврового сечения, изгибаемых в плоскости наибольшей жесткости, со смежными пролетами, отличающимися не более чем на 20 %, несущих статическую нагрузку, при условии соблюдения требований пп.7.20, 7.21, 9.5 и 9.23 следует выполнять по формуле (37) с учетом перераспределения опорных и пролетных моментов.

Расчетные значения изгибающего момента М следует определять по формуле M = aMmaх (43)

где Мmax – наибольший изгибающий момент в пролете или на опоре, определяемый из расчета неразрезной балки в предположении упругой работы материала; a – коэффициент перераспределения моментов, определяемый по формуле (44) Здесь Мef – условный изгибающий момент, равный:

а) в неразрезных балках со свободно опертыми концами большему из значений:

(45)

(46)

где символ max означает, что следует найти максимум всего следующего за ним выражения; М1 – изгибающий момент в крайнем пролете, вычисленный как в свободно опертой балке; M2 – максимальный изгибающий момент в промежуточном пролете, вычисленный как в свободно опертой однопролетной балке; a – расстояние от сечения, в котором действует момент М1 до крайней опоры; l – длина крайнего пролета;

б) в однопролетных и неразрезных балках с защемленными концами Mef = 0,5M3,

где M3 – наибольший из моментов, вычисленных как в балках с шарнирами на опорах;

в) в балке с одним защемленным и другим свободно опертым концом значение Mef следует определять по формуле (45).

Расчетное значение поперечной силы Q в формуле (42) следует принимать в месте действия Mmax. Если Mmax - момент в пролете, следует проверить опорное сечение балки.

7.23 Расчет на прочность неразрезных и защемленных балок, удовлетворяющих требованиям п.7.22, в случае изгиба в двух главных плоскостях при t≤0,5Rs следует производить по формуле (38) с учетом перераспределения опорных и пролетных моментов в двух главных плоскостях согласно требованиям п. 7.22.

Элементы, подверженные действию осевой силы с изгибом

7.24 Расчет на прочность внецентренно-сжатых и сжато-изгибаемых элементов по формуле (47) выполнять не требуется при значении приведенного эксцентриситета mef ≤ 20, отсутствии ослабления сечения и одинаковых значениях изгибающих моментов, принимаемых в расчетах на прочность и устойчивость.

7.25 Расчет на прочность внецентренно-сжатых, сжато-изгибаемых, внецентренно-растянутых и растянуто-изгибаемых элементов из стали с пределом текучести до 530 Н/мм2, не подвергающихся непосредственному воздействию динамических нагрузок, при τ≤0,5Rs и N/(AnRy) ˃ 0,1 следует выполнять по формуле

(47)

где N, Mx , My – абсолютные значения соответственно продольной силы и изгибающих моментов при наиболее неблагоприятном их сочетании; n, cx, cy – коэффициенты, принимаемые по приложению Е. Если N (An Ry ) £ 0,1 формулу (47) следует применять при выполнении требований пп. 9.5 и 9.23. В прочих случаях расчет следует выполнять по формуле

(48)

где x, y – координаты рассматриваемой точки сечения относительно его главных осей.

7.26 Расчет на устойчивость внецентренно-сжатых и сжато-изгибаемых элементов следует выполнять как в плоскости действия момента (плоская форма потери устойчивости), так и из плоскости действия момента (изгибно-крутильная форма потери устойчивости).

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

(49) В формуле (49) коэффициент je следует определять:

а) для сплошностенчатых стержней по табл.Ж.2 в зависимости от условной

гибкости и приведенного относительного эксцентриситета mef , определяемого по формуле mef =hm, (50)

где h – коэффициент влияния формы сечения, определяемый по табл. Ж.1;

– относительный эксцентриситет (здесь e - эксцентриситет; Wc - момент сопротивления сечения для наиболее сжатого волокна);

б) для сквозных стержней с решетками или планками, расположенными в плоскостях, параллельных плоскости изгиба, по табл.Ж.3 в зависимости от условной приведенной гибкости (lef по табл. 1) и относительного эксцентриситета m определяемого по формуле

(51)

где а – расстояние от главной оси сечения, перпендикулярной плоскости изгиба, до оси наиболее сжатой ветви, но не менее расстояния до оси стенки ветви. При вычислении эксцентриситета значения e=M/N значения М и N следует принимать согласно требованиям п.7.29. Расчет на устойчивость не требуется для сплошностенчатых стержней при mef > 20 и для сквозных стержней при m>20, в этих случаях расчет следует выполнять как для изгибаемых элементов.

7.28 Внецентренно-сжатые элементы, выполненные из стали с пределом текучести свыше 530 Н/мм2 и имеющие резко несимметричные сечения (типы сечений 10 и 11 по

табл. Ж.1) кроме расчета по формуле (49), должны быть проверены на прочность по формуле

(52)

где значение Wnt следует вычислять для растянутого волокна, а коэффициент d определять по формуле

(53)

7.29 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 значение M следует принимать равными: для колонн постоянного сечения рамных систем - наибольшему моменту в пределах длины колонн; для ступенчатых колонн - наибольшему моменту на длине участка постоянного сечения; для колонн 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 верхних поясов ферм и структурных плит, воспринимающих внеузловую нагрузку, - наибольшему моменту в пределах средней трети длины панели пояса, определяемому из расчета пояса как упругой неразрезной балки; для сжатых стержней с шарнирно-опертыми концами и сечениями, имеющими одну ось симметрии, совпадающую с плоскостью изгиба, - моменту, определяемому по формулам табл.3. для сжатых стержней с шарнирно-опертыми концами и сечениями, имеющими две оси симметрии, расчетные значения эксцентриситетов mef следует определять по табл. Ж.4.

7.30 Расчет на устойчивость внецентренно-сжатых элементов постоянного сечения из плоскости действия момента при изгибе их в плоскости наибольшей жесткости (Jx > Jy) совпадающей с плоскостью симметрии, следует выполнять по формуле

(54) где с – коэффициент, вычисляемый согласно требованиям п.7.31; jy – коэффициент, вычисляемый согласно требованиям п.7.3.

Т а б л и ц а 3

Относительный эксцентриситет соответствующий Mmax

Расчетные значения М при условной гибкости стержня

m ≤ 3

M=M1

3 ˂ m ≤ 20

где Mmax – наибольшей изгибающий момент в пределах длины стержня; М1 – наибольшей изгибающий момент в пределах средней трети длины стержня, но не менее 0,5Мmax; m – относительный эксцентриситет, определяемый по формуле

П р и м е ч а н и е – Во всех случаях следует принимать М ≥ 0,5Мmax

7.31 Коэффициент с в формуле (54) следует определять:

при значениях относительного эксцентриситета m x £ 5 по формуле

где a и b – коэффициенты, принимаемые по табл.4;

Т а б л и ц а 4

Типы сечений

Значение коэффициентов

α при

β при

mx ≤ 1

1 < mx ≤ 5

λy ≤ λc

λy ˃ λc

0,7

0,65+0,05mx

1

1

при J2 / J1 < 0,5β=1

0,6

0,55+0,05mx

1

Обозначения, принятые в табл.4 J1, J2 – моменты инерции соответственно большей и меньшей полок относительно оси симметрии сечения у - у; φc - значения φy при λy = λc = 3,14 П р и м е ч а н и е – Значения коэффициентов α и β для сквозных стержней с решётками (или планками) следует принимать как для замкнутых сечений при наличии не менее двух промежуточных диафрагм по длине стержня. В противном случае следует принимать коэффициенты, установленные для стержней открытого двутаврового сечения

при значениях относительного эксцентриситета mx ³ 1 0 по формуле

(56)

где φb – коэффициент, определяемый согласно требованиям п.7.15 и приложения Е как для балки с двумя и более закреплениями сжатого пояса; для замкнутых сечений jb = 1.0; при значениях относительного эксцентриситета по формуле 5 < mx < 10

c = c5 (2 − 0,2mx ) + c10 (0,2mx −1) (57)

где c5 определяется по формуле (55) при mx = 5, а c10 – по формуле (56) при mx = 10. При определении относительного эксцентриситета mx за расчетный момент Mx следует принимать: для стержней с шарнирно-опертыми концами, закрепленными от смещения перпендикулярно плоскости действия момента, максимальный момент в пределах средней трети длины (но не менее половины наибольшего по длине стержня момента); 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). При гибкости коэффициент с не должен превышать: для стержней замкнутого сечения - единицы; для стержней двутаврового сечения с двумя осями симметрии - значений, определяемых по формуле (58) где ,

здесь bi, ti – соответственно ширина и толщина листов, образующих сечение; h – расстояние между осями поясов; для двутавровых и тавровых сечений с одной осью симметрии коэффициенты c не должны превышать значений, определяемых по формуле (Ж.1).

7.32 Внецентренно-сжатые элементы, изгибаемые в плоскости наименьшей жесткости

(Jy < Jx и ey ¹ 0), при lx>ly следует рассчитывать по формуле (49), а также проверять на устойчивость из плоскости действия момента как центрально-сжатые стержни по формуле

(59)

где jx – коэффициент, принимаемый согласно требованиям п.7.3. При lx ≤ ly проверка устойчивости из плоскости действия момента не требуется.

7.33 В сквозных внецентренно-сжатых стержнях с решетками, расположенными в плоскостях, параллельных плоскости изгиба, кроме расчета на устойчивость стержня в целом по формуле (49) должны быть проверены отдельные ветви как центрально-сжатые стержни по формуле (3).

Продольную силу в каждой ветви следует определять с учетом дополнительного усилия от момента. Значение этого усилия при изгибе в плоскости, перпендикулярной оси у-у (табл.1), должно быть определено по формулам: Nad = M / b – для сечений типов 1 и 3; Nad=M/2b – для сечения типа 2; для сечения типа 3 при изгибе в плоскости, перпендикулярной оси х-х , усилие от момента Nad = 1,16M (здесь b - расстояние между осями ветвей). Отдельные ветви внецентренно-сжатых сквозных стержней с планками следует проверять на устойчивость как внецентренно-сжатые элементы с учетом усилий от момента и местного изгиба ветвей от фактической или условной поперечной силы (как в поясах без- раскосной фермы), а также п. 7.36 настоящих норм.

7.34 Расчет на устойчивость сплошностенчатых стержней, подверженных сжатию и изгибу в двух главных плоскостях, при совпадении плоскости наибольшей жесткости (Jx > Jy) c плоскостью симметрии следует выполнять по формуле

(60)

где здесь jey следует определять согласно требованиям п. 7.27 с заменой в формулах m и l соответственно на my и ly, а с – согласно требованиям п. 7.31. При вычислении приведенного относительного эксцентриситета mef,y = hmy для стержней двутаврового сечения с неодинаковыми полками коэффициент h следует определять как для сечения типа 8 по табл. Ж.1. Если mef,y < mx, то кроме расчета по формуле (60) следует произвести дополни- тельную проверку по формулам (49) и (54), принимая eу = 0. Значения относительных эксцентриситетов следует определять по формулам: и (61) где Wcx и Wcy – моменты сопротивления сечений для наиболее сжатого волокна относительно осей соответственно x-x и y-y. Если lx > ly, то кроме расчета по формуле (60) следует произвести дополнительную проверку по формуле (49), принимая ey = 0. В случае несовпадения плоскости наибольшей жесткости (Jx>Jy) с плоскостью симметрии расчетное значение mx следует увеличить на 25%.

7.35 Расчет на устойчивость сквозных стержней из двух сплошностенчатых ветвей, симметричных относительно оси y-y (рис. 7), с решетками в двух параллельных плоскостях, подверженных сжатию и изгибу в обеих главных плоскостях, следует выполнять:

для стержня в целом - в плоскости, параллельной плоскости решеток, согласно требованиям п. 7.27, принимая ey = 0; для отдельных ветвей - как внецентренно-сжатых элементов по формулам (49) и (54), при этом продольную силу в каждой ветви следует определять с учетом усилия от момента Mx (см.п.7.33), а момент My распределять между ветвями пропорционально их жесткостям (если момент My действует в плоскости одной из ветвей, то следует считать его полностью передающимся на эту ветвь). Гибкость отдельной ветви следует определять при расчете по формуле (49) согласно требованиям п. 8.11 настоящих норм, при расчете по формуле (54) - по максимальному расстоянию между узлами решетки.

7.36 Расчет соединительных планок или решеток сквозных внецентренно-сжатых стержней следует выполнять согласно требованиям п.7.9 и 7.10 настоящих норм на поперечную силу, равную бόльшему из двух значений: фактической поперечной силе Q или условной поперечной силе Qfic, вычисляемой согласно требованиям п.7.8 настоящих норм.

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

Рисунок 7 – Сквозное сечение стержня из двух сплошностенчатых ветвей

Опорные части

7.37 Неподвижные шарнирные опоры с центрирующими прокладками, тангенциальные, а при весьма больших реакциях - балансирные опоры следует применять при необходимости строго равномерного распределения давления под опорой. Плоские или катковые подвижные опоры следует применять в случаях, когда нижележащая конструкция должна быть разгружена от горизонтальных усилий, возникающих при неподвижном опирании балки или фермы. Коэффициент трения в плоских подвижных опорах принимается равным 0,3, в катковых - 0,03.

7.38 Расчет на смятие в цилиндрических шарнирах (цапфах) балансирных опор следует выполнять (при центральном угле касания поверхностей, равном или большем p /2) по формуле

(62)

где F – давление (сила) на опору; r и l – соответственно радиус и длина шарнира; Rlp – расчетное сопротивление местному смятию при плотном касании, принимаемое согласно требованиям табл. Г.1 настоящих норм.

7.39 Расчет на диаметральное сжатие катков должен производиться по формуле

(63) где n – число катков; d и l – соответственно диаметр и длина катка; Rсd – расчетное сопротивление диаметральному сжатию катков при свободном касании, принимаемое согласно требованиям табл. Г.1 настоящих норм.

8 Расчетные длины элементов стальных конструкций

Расчетные длины элементов плоских ферм и связей

8.1 Расчетные длины lef элементов плоских ферм и связей, за исключением элементов перекрестной решетки ферм, следует принимать по табл.5.

8.2 Расчетную длину lef элемента, по длине которого действуют сжимающие силы N1 и N2 (N1 > N2), из плоскости фермы (рис.8, в, г) следует вычислять по формуле

(64)

Расчет на устойчивость в этом случае следует выполнять на силу N1

Т а б л и ц а 5

Направление продольного изгиба

Расчетная длина lef

поясов

опорных раскосов и опорных стоек

прочих элементов решетки

1 В плоскости фермы:

а) для ферм, кроме указанных в поз. 1,б

б) для ферм из одиночных уголков и ферм с прикреплением элементов решетки к поясам впритык

l

l

0,8l

l

l

0,9l

2 В направлении, перпендикулярном плоскости фермы (из плоскости фермы):

а) для ферм, кроме указанных в поз. 2,б

б) для ферм с поясами из замкнутых профилей с прикреплением элементов решетки к поясам впритык

l1

l1

l1

l1

l1

0,9l1

Обозначения, принятые в табл. 5 (рис. 8): l – геометрическая длина элемента (расстояние между центрами узлов) в плоскости фермы; l1 – расстояние между узлами, закрепленными от смещения из плоскости фермы (поясами ферм, специальными связями, жесткими плитами покрытий, прикрепленными к поясу сварными швами или болтами, и т.п.)

8.3 Расчетные длины элементов перекрестной решетки, скрепленных между собой

(рис. 8, д), следует принимать: в плоскости фермы - равными расстоянию от центра узла фермы до точки их пересечения (lef= l); из плоскости фермы: для сжатых элементов - по табл.6; для растянутых элементов - равными полной геометрической длине (lef = l1)

8.4 Радиусы инерции i сечений элементов из одиночных уголков следует принимать:

при расчетной длине элемента, равной l или 0,9l (где l - расстояние между ближайшими узлами) - минимальный (i = imin); в остальных случаях - относительно оси уголка, перпендикулярной или параллельной плоскости фермы (i=ix или i=iy в зависимости от направления продольного изгиба).

Рисунок 8 – Схемы решеток ферм (обозначения см.табл.5) для определения расчетных длин элементов

а – треугольная со стойками; б – раскосная; в – треугольная со шпренгелем; г – полураскосная треугольная; д - перекрестная;

Рисунок 9 – Схемы для определения расчетной длины пояса фермы из плоскости

а – схема фермы; б – схема связей между фермами (вид сверху)

Т а б л и ц а 6

Конструкция узла пересечения элементов решетки

Расчетная длина lef из плоскости фермы при поддерживающем элементе

растянутом

неработающем

сжатом

Оба элемента не прерываются Поддерживающий элемент прерывается и перекрывается фасонкой: рассматриваемый элемент не прерывается; рассматриваемый элемент прерывается и перекрывается фасонкой;

l

0,7l1

l 1

0,7l1

l

1,4l1

0,7l1

-

-

Обозначения, принятые в табл. 6 (рис. 8, д): l – расстояние от центра узла фермы до пересечения элементов; l1 – полная геометрическая длина элемента.

Расчетные длины элементов пространственных решетчатых конструкций

8.5 Расчетные длины lef и радиусы инерции сечений i сжатых и ненагруженных элементов из одиночных уголков при определении гибкости следует принимать по табл.7.

Расчетные длины lef и радиусы инерции i растянутых элементов из одиночных уголков при определении гибкости следует принимать: для поясов - по табл.7; для перекрестных раскосов по рис.10, а, д, е: в плоскости грани - равными длине ld и радиусу инерции imin; из плоскости грани - полной геометрической длине раскоса Ld , равной расстоянию между узлами прикрепления к поясам, и радиусу инерции ix относительно оси, параллельной плоскости грани; для раскосов по рис.10, б, в, г - равными длине ld и радиусу инерции imin;

Рисунок 10 – Схемы пространственных решетчатых конструкций а, б, в - с совмещенными в смежных гранях узлами; г, д, е - с несовмещенными в смежных гранях узлами

Т а б л и ц а 7

Элементы

lef

i

Пояса: по рис. 10, а,б,в по рис. 10, г,д,е

Lm 1,4lm

imin ix или iy

Раскосы: по рис. 10, б,в,г по рис. 10, а,д по рис. 10, е

µd ld µd ldc ld

imin imin imin

Распорки: по рис. 10, б по рис. 10, в

0,8lс 0,65lс

imin imin

где ldc – условная длина раскоса, принимается по табл. 8 µd – коэффициент расчетной длины раскоса, принимаемый по табл. 9 П р и м е ч а н и я 1 Раскосы по рис. 10, а,д,е в точках прерсечения должны быть скреплены между собой. 2 Для раскосов по рис. 10, е необходима дополнительная проверка их из плоскости грани с учетом расчета по деформированной схеме. 3 Значение lef для распорок по рис. 10, в дано для равнополочных уголков.

Т а б л и ц а 8

Конструкция узла пересечения элементов решетки

Расчетная длина ldc при поддерживающем элементе

растянутом

неработающем

сжатом

Оба элемента не прерываются

ld

1,6ld

0,8Ld

Поддерживающий элемент прерывается и перекрывается фасонкой; рассматриваемый элемент не прерывается: в конструкциях по рис. 10, а в конструкциях по рис. 10, д при 1˂ n ≤3 при n ˃ 3

1,3ld

(1,75-0,15n)ld 1,3 ld

1,6ld

(1,9-0,1n)ld 1,6 ld

Ld

Ld Ld

Узел пересечения элементов закреплен от смещения из плоскости грани (диафрагмой и т.п.)

ld

ld

ld

Окончание таблицы 8

Конструкция узла пересечения элементов решетки

Расчетная длина ldc при поддерживающем элементе

растянутом

неработающем

сжатом

где ld – длина раскоса по рис. 10, а,д где Jm,min и Jd,min – наименьшие моменты инерции сечения соответственно пояса и раскоса.

Т а б л и ц а 9

Прикрепление элемента к поясам

n

Значение µd при , равном

до 60

св. 60 до 160

св. 160

Сварными швами, болтами (не менее двух), расположенными вдоль элемента, без фасонок

до 2

1,14

0,54+36

0,765

св. 6

1,04

0,56+28,8

0,74

Одним болтом без фасонки

независимо от n

1,12

0,64+28,8

0,82

Обозначения, принятые в табл. 9: n - cм. табл. 8; l – длина, принимаемая: ld – по рис. 10, б, в, г; ldс – по табл. 8 (для элементов – по рис. 10, а, д). П р и м е ч а н и я 1 Значения µd при значениях n от до 6 следует определять линейной интерполяцией. 2 При прикреплении одного конца раскоса к поясу без фасонок сваркой или болтами, а второго конца через фасонку, коэффициент расчетной длины раскоса следует принимать равным 0,5(1+ µd); при прикреплении обоих концов раскоса через фасонки - µd = 1,0. 3 Концы раскосов по рис. 10, в следует крепить, как правило, без фасонок. В этом случае при их прикреплении к распорке и поясу сварными швами или болтами (не менее двух), расположенными вдоль раскоса, значение коэффициента µd следует принимать по строке при значении n «До 2». В случае прикрепления их концов одним болтом значение коэффициента µd следует принимать по строке «Одним болтом без фасонки», при вычислении значения lef по табл. 7 вместо µd следует принимать 0,5(1+ µd).

8.6 При определении гибкостей l = lef /i сжатых и растянутых стержней из одиночных равнополочных уголков расчетные длины lef уголков и их радиусы инерции i в случаях, не оговоренных в п.8.5 следует принимать в соответствии с табл. 10 и рис.11.

При прикреплении раскосов с помощью фасонок коэффициенты расчетной длины раскосов необходимо определять по примеч. 2 к табл.9. Для элементов шпренгелей расчетные длины lef и радиусы инерции i следует определять как для основных раскосов.

8.7 Расчетные длины диагональных пересекающихся элементов диафрагмы из одиночных уголков, если один элемент сжат, а другой растянут, принимаются равными половине длины диагонали, а расчетный радиус инерции i=imin. Если оба элемента сжаты, расчетная длина равна полной длине элемента, а i=ix .

8.8 При определении расчетных длин элементов решетки опор из одиночных равнополочных уголков и их расчетных радиусов инерции в случаях, не рассмотренных в

пп. 8.6 и 8.7, необходимо учитывать следующие условия: если стержень закреплен только по концам, расчетная длина принимается равной геометрической, а расчетный радиус инерции i = imin; если стержень имеет промежуточные закрепления, препятствующие перемещениям закрепляемых точек в плоскости как одной, так и второй полки, расчетная длина принимается равной максимальному расстоянию между закреплениями, а расчетный радиус инерции i = imin;

Т а б л и ц а 10

Элементы опор

lef

i

Пояса по рис. 11, а-д Раскосы:

lm

imin

по рис. 11, а, г, д (раскосы Р1 и Р2) по рис. 11, б, в; черт. 2, г, д (раскос Р3) Распорки: по рис. 11, а, б, г, д по рис. 11, в

ld ld

0,9lс lс

imin ix

imin imin

П р и м е ч а н и е – Приведенные рекомендации по определению lef и i для раскосов по черт. 2, в относятся к случаю, когда один раскос сжат, а другой растянут

Рисунок 11 – Схемы шпренгельной решетки

а – с раскреплением раскоса из плоскости грани средней части опоры; б – без раскрепления раскоса из плоскости грани средней части опоры; в – без диафрагмы в средней части опоры; г – с ромбической решетчатой диафрагмой в нижней части опоры; д - с треугольной решетчатой диафрагмой в нижней части опоры

если промежуточные закрепления препятствуют перемещениям закрепляемых точек только в плоскости одной полки, расчетная длина принимается равной расстоянию между концевыми закреплениями, а расчетный радиус инерции i = ix; если одно промежуточное закрепление препятствует перемещению в плоскости только одной полки и делит закрепляемый стержень на участки неравной длины, необходимо выполнить две проверки устойчивости стержня:

а) в плоскости нераскрепленной полки, принимая расчетную длину равной расстоянию между концевыми закреплениями, при этом расчетный радиус инерции i = ix;

б) на длине, равной максимальному расстоянию от промежуточного закрепления до концевого, при этом расчетный радиус инерции i = imin.

8.9 Расчетные длины lef и радиус инерции i элементов из труб или парных уголков следует принимать согласно требованиям подраздела «Расчетные длины элементов плоских ферм и связей».

Расчетные длины элементов структурных конструкций

8.10 Расчетные длины lef элементов структурных конструкций следует принимать по табл.11.

Радиусы инерции сечений i элементов структурных конструкций при определении гибкости следует принимать: для сжато-изгибаемых элементов относительно оси, перпендикулярной или параллельной плоскости изгиба (i = ix или i = iy); в остальных случаях - минимальными (i = imin).

Расчетные длины колонн (стоек)

8.11 Расчетные длины lef колонн стоек постоянного сечения или отдельных участков ступенчатых колонн следует определять по формуле

lef =ml (65)

где l – длина колонны, отдельного участка ее или высота этажа; m – коэффициент расчетной длины.

8.12 Коэффициенты расчетной длины m колонн и стоек постоянного сечения следует принимать в зависимости от условий закрепления их концов и вида нагрузки. Для некоторых случаев закрепления и вида нагрузки значения m приведены в табл. З.6

8.13 Коэффициенты расчетной длины m колонн постоянного сечения в плоскости рамы при жестком креплении ригелей к колоннам следует определять для свободных и несвободных рам при одинаковом нагружении верхних узлов по формулам табл.12;

Для одноэтажных рам в формуле (67) и многоэтажных в формулах (68), (69) и (75) при шарнирном креплении нижних или верхних ригелей к колоннам принимаются р=0 или n=0 (Ji=0 или Js=0), при жестком креплении р=50 или n=50 (Ji=0 или Js=0). При этом коэффициент m в формуле (67) принимается равным двум, а формулы (68), (69) для свободных рам и (75) для несвободных рам могут быть упрощены (см. частные случаи табл.12). При отношении H/B> 6 (где H – полная высота многоэтажной рамы, В – ширина рамы) должна быть проверена общая устойчивость рамы в целом как составного стержня, защемленного в основании.

8.14 Коэффициент расчетной длины m наиболее нагруженной колонны в плоскости одноэтажной свободной рамы здания при неравномерном нагружении верхних узлов и наличии жесткого диска покрытия или продольных связей по верху всех колонн следует определять по формуле

(78) где m – коэффициент расчетной длины проверяемой колонны, вычисленный по табл. 12; Jc и Nc – соответственно момент инерции сечения и усилие в наиболее нагруженной колонне рассматриваемой рамы; ∑Ni, ∑Ji – соответственно сумма расчетных усилий и моментов инерции сечений всех колонн рассматриваемой рамы и четырех соседних рам (по две с каждой стороны); все усилия Ni следует находить при той же комбинации нагрузок, которая вызывает усилие в проверяемой колонне.

Т а б л и ц а 11

Элементы структурных конструкций

Расчетная длина lef

1 Кроме указанных в поз. 2 и 3 2 Неразрезные (не прерывающиеся в узлах) пояса и прикрепляемые в узлах сваркой впритык к шаровым или цилиндрическим узловым элементам 3 Из одиночных уголков, прикрепляемых в узлах одной полкой:

а) сварными швами или болтами (не менее двух), расположенными вдоль элемента, при l/imin:

до 90 св. 90 до 120 св. 120 до 150 (только для элементов решетки) св. 150 до 200 (только для элементов решетки)

б) одним болтом при l/imin:

до 90 св. 90 до 120 св. 120 до 150 (только для элементов решетки) св. 150 до 200 (только для элементов решетки)

l 0,85l

l 0,9l 0,75l 0,7l

l 0,95l 0,85l 0,8l

где l – геометрическая длина элемента (расстояние между узлами структурной конструкции).

8.15 Коэффициенты расчетной длины m отдельных участков ступенчатых колонн в плоскости рамы следует определять согласно прил. З.

При определении коэффициентов расчетной длины m для ступенчатых колонн рам одноэтажных производственных зданий разрешается: не учитывать влияние степени загружения и жесткости соседних колонн; определять расчетные длины колонн лишь для комбинации нагрузок, дающей наибольшие значения продольных сил на отдельных участках колонн, и получаемые значения mиспользовать для других комбинаций нагрузок; для многопролетных рам (с числом пролетов два и более) при наличии жесткого диска покрытия или продольных связей, связывающих поверху все колонны и обеспечивающих пространственную работу сооружения, определять расчетные длины колонн как для стоек, неподвижно закрепленных на уровне ригелей; для одноступенчатых колонн при соблюдении условий l2/l1≤0,6 и N1/N2 ≥3 и принимать значения m по табл. 13.

Т а б л и ц а 12

Расчетные схемы свободных рам

Формулы для определения коэффициента μ

Коэффициенты n и p для рам

Однопро-летных

пролетных многопро- летных (k ≥ 2)

Свободные рамы

(66)

(67)

при n ≤ 0,2

(68)

при n ˃ 0,2

(69)

Верхний этаж

Средний этаж

Нижний этаж

Продолжение таблицы 12

Расчетные схемы свободных рам

Формулы для определения коэффициента μ

Коэффициенты n и p для рам

Однопро-летных

пролетных многопро- летных (k ≥ 2)

Частные случаи

(70)

0,03 ≤ n ≤ 0,2

p = 0

(71)

n ˃ 0,2

(72)

n = 50

0,03 < p < 50

(73)

0,03 ≤ n ≤ 0,2

p = 50

(74)

n ˃ 0,2

Несвободные рамы

(75)

Верхний этаж

n = n1; p = 0,5 p1

n = n1+n2 p = 0,5( p1+ p2)

Средний этаж

n = 0,5 n1; p = 0,5 p1

n =0,5( n1+n2) p = 0,5( p1+ p2)

Нижний этаж

n = 0,5 n1; p = p1

n =0,5( n1+n2) p = p1+ p2

Частные случаи

(76)

p = 0

(77)

p = 50

Обозначения, принятые в табл.12: Js1, Js2 и Ji1, Ji2 – моменты инерции сечения ригелей, примыкающих соответственно к верхнему и нижнему концу проверяемой колонны; Jс, lс – соответственно момент инерции сечения и длина проверяемой колонны; l, l1, l2 – пролеты рамы; k – число пролетов;

Оканчание таблицы 12

Расчетные схемы свободных рам

Формулы для определения коэффициента μ

Коэффициенты n и p для рам

Однопро-летных

пролетных многопро- летных (k ≥2)

П р и м е ч а н и я 1 Для крайней колонны свободной многопролетной рамы коэффициент μ следует определять при значениях p и n как для колонн однопролетной рамы. 2 В формуле (75) p и n в одноэтажной однопролетной раме принимаются равными: ;

8.16 Расчетные длины колонн в направлении вдоль здания (из плоскости рам) следует принимать равными расстояниям между закрепленными от смещения из плоскости рамы точками (опорами колонн, подкрановых балок и подстропильных ферм; узлами креплений связей и ригелей и т.п.). Расчетные длины допускается определять на основе расчетной схемы, учитывающей фактические усилия закрепления концов колонн.

8.17 Расчетную длину ветвей плоских опор транспортерных галерей следует принимать равной:

в продольном направлении галереи - высоте опоры (от низа базы до оси нижнего пояса фермы или балки), умноженной на коэффициент m определяемый как для стоек постоянного сечения в зависимости от условий закрепления их концов; в поперечном направлении (в плоскости опоры) - расстоянию между центрами узлов, при этом должна быть также проверена общая устойчивость опоры в целом как составного стержня, защемленного в основании и свободного вверху.

8.18 Предельные гибкости сжатых и растянутых элементов следует принимать по приложению И.

Т а б л и ц а 13

Условия закрепления верхнего конца колонны

Коэффициенты m для участка колонны

нижнего при J2/J1, равном

Верх- него

св. 0,1 до 0,3

св. 0,05 до 0,1

Свободный конец Конец, закрепленный только от поворота Неподвижный, шарнирно опертый конец Неподвижный, закрепленный от поворота конец

2,5 2,0 1,6 1,2

3,0 2,0 2,0 1,5

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

где l1; J1, N1 – cоответственно длина нижнего участка колонны, момент инерции сечения и действующая на этом участке продольная сила; l2; J2, N2 – то же, верхнего участка колонны.

9 Проверка устойчивости стенок и поясных листов изгибаемых и сжатых элементов

Стенки балок

9.1 Стенки балок для обеспечения их устойчивости следует укреплять:

поперечными основными ребрами, поставленными на всю высоту стенки; поперечными основными и продольными ребрами; поперечными основными и промежуточными короткими ребрами и продольным ребром (при этом промежуточные короткие ребра следует располагать между сжатым поясом и продольным ребром). Прямоугольные отсеки стенки (пластинки), заключенные между поясами и соседними поперечными основными ребрами жесткости, следует рассчитывать на устойчивость. При этом расчетными размерами проверяемой пластинки являются: а – расстояние между осями поперечных основных ребер; hef – расчетная высота стенки (рис.12), равная в балках, составленных из прокатных профилей - расстоянию между началами внутренних закруглений, в сварных балках полной высоте стенки, в балках с поясными соединениями на высокопрочных болтах - расстоянию между ближайшими к оси балки краями поясных уголков, в гнутых профилях (рис.13) - расстоянию между краями выкружек; t – толщина стенки.

9.2 Расчет на устойчивость стенок балок следует выполнять с учетом всех компонентов напряженного состояния (s, t и sloc).

Напряжения s, t и sloc следует вычислять в предположении упругой работы матери- ала по сечению брутто без учета коэффициента jb.

9.3 Сжимающее напряжение s у расчетной границы стенки, принимаемое со знаком «плюс», и среднее касательное напряжение t следует вычислять по формулам:

(79) (80) где h – полная высота стенки; M и Q – средние значения соответственно момента и поперечной силы в пределах отсека; если длина отсека больше его расчетной высоты, то M и Q следует вычислять для более напряженного участка с длиной, равной высоте отсека; если в пределах отсека момент или поперечная сила меняют знак, то иx средние значения следует вычислять на участке отсека с одним знаком. Местное напряжение sloc в стенке под сосредоточенной нагрузкой следует определять согласно требованиям п. 7.13 и п. 15.38 (при γf1 =1,1) настоящих норм. В отсеках, где сосредоточенная нагрузка приложена к растянутому поясу, одновременно должны быть учтены только два компонента напряженного состояния: s и t или sloc и t . Односторонние поясные швы следует применять в балках, в которых при проверке устойчивости стенок значения левой части формулы (81) не превышают 0,9gc при и gc при

Рисунок 12 – Расчетная высота стенки составной балки

Рисунок 13 – схемы поперечных сечений грунтыз профилей

9.4 Устойчивость стенок балок не требуется проверять, если при выполнении условий по формуле (29) условная гибкость стенки

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 основные ребра жесткости согласно требованиям п.п. 9.10; 9.12. и 9.13. 9.5 Расчет на устойчивость стенок балок симметричного сечения, укрепленных только поперечными основными ребрами жесткости, при отсутствии местного напряжения (sloc = 0) и условной гибкости стенки следует выполнять по формуле

(81)

где gc – коэффициент, принимаемый по приложению Д настоящих норм; (82) (83)

В формуле (82 ) коэффициент сcr следует принимать: для сварных балок - по табл. 14 в зависимости от значения коэффициента δ: Т а б л и ц а 14

δ

≤ 0,8

1,0

2,0

4,0

6,0

10,0

≥30

сcr

30,0

31,5

33,3

34,6

34,8

35,1

35,5

(84) где bf и tf – соответственно ширина и толщина сжатого пояса балки; b – коэффициент, принимаемый по табл.15; для балок на высокопрочных болтах сcr =35,2.

Т а б л и ц а 15

Балки

Условия работы сжатого пояса

β

Подкрановые

Крановые рельсы не приварены Крановые рельсы приварены

2

∞

Прочие

При непрерывном опирании плит В прочих случаях

∞ 0,8

П р и м е ч а н и е – Для отсеков подкрановых балок, где сосредоточенная нагрузка приложена к растянутому поясу, при вычислении коэффициента δ следует принимать β=0,8

В формуле (83)

где d – меньшая из сторон пластинки (hef или а); m – отношение большей стороны пластинки к меньшей.

9.6 Расчет на устойчивость стенок балок симметричного сечения с учетом развития пластических деформаций при отсутствии местного напряжения (sloc =0) и при t ≤ 0,9Rs,

Аf /Aw ≥ 0,25; 2,2˂≤ 6 следует выполнять по формуле

(85)

где a = 0,24 − 0,15(t /Rs )2 − 8,5 ×10-3(-2,2)2, здесь gc следует принимать по приложению Д, а t – определять по формуле (80).

9.7 Расчет на устойчивость стенок балок симметричного сечения, укрепленных только поперечными основными ребрами жесткости (рис. 14), при наличии местного напряжения

(sloc ¹ 0) следует выполнять по формуле

(86) где gc – следует принимать по приложению Д настоящих норм; s; sloc ; t – определять согласно требованиям п. 9.2; tcr – определять по формуле (83) Значения scr и sloc,cr в формуле (86) следует определять:

a) при а/hef £ 0,8 scr - по формуле (82);

(87) где с1 – коэффициент, принимаемый для сварных балок по табл.16 в зависимости от отношения a/hef и значения d, вычисляемого по формуле (84 ), а для балок на высокопрочных болтах - по табл.17;

Если нагружен растянутый пояс, то при расчете стенки с учетом только sloc и t при определении коэффициента d по формуле (84) за bf и tf следует принимать соответственно ширину и толщину нагруженного растянутого пояса;

Т а б л и ц а 16

d

Значения с1, для сварных балок при a/hef, равном

£0,5

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

1,6

1,8

≥2,0

£1

2

4

6

10

≥30

11,5 12,0 12,3 12,4 12,4 12,5

12,4 13,0 13,3 13,5 13,6 13,7

14,8 16,1 16,6 16,8 16,9 17,0

18,0 20,4 21,6 22,1 22,5 22,9

22,1 25,7 28,1 29,1 30,0 31,0

27,1 32,1 36,3 38,3 39,7 41,6

32,6 39,2 45,2 48,7 51,0 53,8

38,9 46,5 54,9 59,4 63,3 68,2

45,6 55,7 65,1 70,4 76,5 83,6

Т а б л и ц а 17

a/hef

0,5

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

1,6

1,8

2,0

с1

13,7

15,9

20,8

28,4

38,7

51,0

64,2

79,8

94,9

Рисунок 14 – Схема балки, укрепленной поперечными основными реблрами жесткости а – сосредоточенная нагрузка F приложена к сжатому поясу; б – то же, к растянутому поясу

а – сосредоточенная нагрузка F приложена к сжатому поясу; б – то же, к растянутому поясу б) при a/hef >0,8 и отношении sloc/s больше значений, указанных в табл.18, scr – по формуле (88) где с2 – коэффициент, определяемый по табл.19; sloc,cr – по формуле (87), в которой при a/hef > 2 следует принимать a = 2hef ;

в) при a/hef > 0,8 и отношении sloc/s не более значений, указанных в табл. 18:

scr – по формуле (82) sloc,cr – по формуле (87), но с подстановкой 0,5а вместо а при вычислении в формуле (87) и в табл.16 Во всех случаях tcr следует вычислять по действительным размерам отсека.

Т а б л и ц а 18

Балки

d

Предельные значения sloc при a/hef, равном

0,8

0,9

1,0

1,2

1,4

1,6

1,8

≥2,0

Сварные

£1

2

4

6

10

≥30

0

0

0

0

0

0

0,146 0,109 0,072 0,066 0,059 0,047

0,183 0,169 0,129 0,127 0,122 0,112

0,267 0,277 0,281 0,288 0,296 0,300

0,359 0,406 0,479 0,536 0,574 0,633

0,445 0,543 0,711 0,874 1,002 1,283

0,540 0,652 0,930 1,192 1,539 2,249

0,618 0,799 1,132 1,468 2,154 3,939

На высоко- прочных болтах

-

0

0,121

0,184

0,378

0,643

1,131

1,614

2,347

Т а б л и ц а 19

a/hef,

£0,8

0,9

1,0

1,2

1,4

1,6

1,8

≥2,0

с2

По табл. 14, т.е. с2=ссr

37,0

39,2

45,2

52,8

62,0

72,6

84,7

9.8 В стенке балки симметричного сечения, укрепленной кроме поперечных основных ребер одним продольным ребром жесткости, расположенным на расстоянии h1 от расчетной (сжатой) границы отсека (рис. 15), обе пластинки, на которые это ребро разделяет отсек, следует рассчитывать отдельно:

а) пластинку 3, расположенную между сжатым поясом и продольным ребром, по формуле

(89)

где gc следует принимать по приложению F настоящих норм, а s , sloc и t - определять согласно требованиям п. 9.2. Значения scr1 и sloc,cr следует определять по формулам: при sloc = 0 (90) где ; при sloc ≠ 0 и µ1 = а/h1 £ 2 (91)

(92) где (93)

Риснуок 15 – Схема балки, укрепленной поперечными основными ребрами и продольным ребром жетскости

а – сосредоточенная нагрузка F приложена к сжатому поясу; б – то же, к растянутому; 1 – поперечное основное ребро жесткости; 2 – продольное ребро жесткости; 3 – пластинка у сжатого пояса; 4 – пластинка у растянутого пояса

Если a/h1 >2, то при вычислении scr1 и sloc,cr1 следует принимать a=2h1 ; tcr1 необходимо определять по формуле (83) с подстановкой в нее размеров проверяемой пластинки;

б) пластинку 4, расположенную между продольным ребром и растянутым поясом, по формуле

(94)

где (95)

sloc,cr – следует определять по формуле (87) и табл.1 6 при d = 0,8 заменяя значение отношения a/hef значением a/(hef − h1); tcr2 – следует определять по формуле (83) с подстановкой в нее размеров проверяемой пластинки; sloc2 = 0,4sloc – при приложении нагрузки к сжатому поясу (рис.15, а); sloc2 = sloc – при приложении нагрузки к растянутому поясу (рис.15, б). Коэффициент gc следует определять по приложению Д настоящих норм.

9.9 При укреплении пластинки 3 дополнительными короткими поперечными ребрами их следует доводить до продольного ребра (рис. 16).

В этом случае расчет пластинки 3 следует выполнять по формулам (89) ÷ (93), в которых величину а следует заменять величиной а1, где а1 - расстояние между осями соседних коротких ребер (рис.16); расчет пластинки 4 следует выполнять согласно требованиям п. 9.7,б.

9.10 Расчет на устойчивость стенок балок асимметричного сечения (с более развитым сжатым поясом) следует выполнять по формулам пп. 9.4, 9.6÷9,8 с учетом следующих изменений:

для стенок, укрепленных только поперечными ребрами жесткости, в формулах (82) и (88) и табл.19 значение hef следует принимать равным удвоенному расстоянию от нейтральной оси до расчетной (сжатой) границы отсека. При a/hef >0,8 и sloc ¹ 0 следует выполнять оба расчета, указанные в пп. 9.6, б и 9.6, в, независимо от значения sloc /s ;

Рисунок 16 – схема балки, укрепленной поперечными основными ребрами жесткости

(1), продольными ребром жесткости (2), разделяющим отсек стенки на пластинку (3) у сжатого пояса и пластинку (4) у растянутого пояса, а также короткими ребрами жетскости (5)

для стенок, укрепленных поперечными ребрами и одним продольным ребром, расположенным в сжатой зоне:

а) в формулы (90), (91) и (94) вместо h1 / hef следует подставлять ah1 / 2hef ;

б) в формулу (95) вместо (0,5-h1/hef) следует подставлять

Здесь где st – краевое растягивающее напряжение (со знаком "минус") у расчетной границы отсека. В случае развитого растянутого (ненагруженного) пояса расчет на устойчивость при одновременном действии напряжений s и t следует производить по формуле (97).

9.11 Стенки балок следует укреплять поперечными ребрами жесткости, если значения условной гибкости стенки балки превышают 3,2 при отсутствии подвижной нагрузки и 2,2 - при наличии подвижной нагрузки на поясе балки.

Расстояние между основными поперечными ребрами не должно превышать 2hef при > 3,2 и 2,5 hef при £3,2. Допускается превышать указанные выше расстояния между ребрами до значения 3hef при условии, что стенка балки удовлетворяет проверкам по пп. 9.4, 9.6 - 9.9 и общая устойчивость балки обеспечена выполнением требований п 7.16, а или 7.16, б, причем значения lef /b для сжатого пояса не должны превышать значений, определяемых по формулам табл. 2 для нагрузки, приложенной к верхнему поясу. В местах приложения больших неподвижных сосредоточенных грузов и на опорах следует устанавливать поперечные ребра. В стенке, укрепленной только поперечными ребрами, ширина их выступающей части bh должна быть для парного симметричного ребра не менее hef /30 + 40 мм; для одностороннего ребра - не менее hef /24 + 50 мм; толщина ребра ts должна быть не менее Стенки балок допускается укреплять 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 симметричного ребра.

9.12 При укреплении стенки одним продольным ребром необходимые моменты инерции Js сечений ребер жесткости следует определять:

для поперечных ребер - по формуле

Js=3hef t3 (96)

для продольного ребра - по формулам табл. 20 с учетом его предельных значений. При расположении продольного и поперечных ребер с одной стороны стенки моменты инерции сечений каждого из них вычисляются относительно оси, совпадающей с ближайшей к ребру гранью стенки. Минимальные размеры выступающей части поперечных и продольных ребер жесткости следует принимать согласно требованиям п. 9.10.

Т а б л и ц а 20

h1/hef

Необходимый момент инерции сечения продольного ребра Jsl

Предельные значения

минимальные Jsl, min

минимальные Jsl,max

0,20 0,25 0,30

(2,5-0,5а / hef) х а2 t3/ hef (1,5-0,4а / hef) х а2 t3/ hef 1,5 hef t3

1,5 hef t3 1,5 hef t3 -

7 hef t3 3,5 hef t3 -

П р и м е ч а н и е – При вычислении Jsl для промежуточных значений h1/hef допускается линейная интерполяция.

9.13 Участок стенки балки составного сечения над опорой при укреплении его ребрами жесткости следует рассчитывать на продольный изгиб из плоскости как стойку, нагруженную опорной реакцией.

В расчетное сечение этой стойки следует включать сечение ребра жесткости и полосы стенки шириной с каждой стороны ребра. Расчетную длину стойки следует принимать равной высоте стенки. Нижние торцы опорных ребер (рис.17) должны быть остроганы либо плотно пригнаны или приварены к нижнему поясу балки. Напряжения в этих сечениях при действии опорной реакции не должны превышать: в первом случае (рис.17, а) - расчетного сопротивления прокатной стали смятию Rp при a £1,5t и сжатию Ry при a >1,5t; во втором случае (рис.17, б) – смятию Rp. В случае приварки опорного ребра к нижнему поясу балки сварные швы должны быть рассчитаны на воздействие опорной реакции.

Рисунок 17 – схма устройства опорного ребра жесткости

а – в торце с применением строжки; б – удаленного от торца с плотной пригонкой или приваркой к нижнему поясу

9.14 Одностороннее ребро жесткости, расположенное в месте приложения к верхнему поясу сосредоточенной нагрузки, следует рассчитывать как стойку, сжатую с эксцентриситетом, равным расстоянию от срединной плоскости стенки до центра тяжести расчетного сечения стойки. В расчетное сечение этой стойки необходимо включать сечение ребра жесткости и полосы стенки шириной с каждой стороны ребра. Расчетную длину стойки следует принимать равной высоте стенки.

Стенки центрально-, внецентренно-сжатых и сжато-изгибаемых элементов

9.15 Отношение расчетной высоты стенки к толщине hef /t в центрально-сжатых (m =0), а также во внецентренно-сжатых и сжато-изгибаемых элементах по рис.18 (m > 0), кроме случаев, указанных в п.9.16, как правило, не должно превышать значений , где значения следует определять по табл. 21.

Рисунок 18 – Схема внецентренно-сжатых элементов двутаврового и коробчатого сечения

9.16 Для внецентренно-сжатых и сжато-изгибаемых элементов двутаврового и коробчатого сечений (рис. 18), рассчитываемых по формуле (54), отношение расчетной высоты стенки hef к толщине t следует определять в зависимости от значения a = (s −s1)/s

(s – наибольшее сжимающее напряжение у расчетной границы стенки, принимаемое со знаком "плюс" и вычисленное без учета коэффициентов je,jexy или cj;s1 – соответствующее напряжение у противоположной расчетной границы стенки) и принимать не более значений, определяемых: при a £ 0,5- по п. 9.14 настоящих норм; при a >1 по формуле

(97)

где (здесь – среднее касательное напряжение в рассматриваемом сечении); при 0,5 <a<1 – линейной интерполяцией между значениями, вычисленными при a= 0,5 и a=1

9.17 Для внецентренно-сжатых и сжато-изгибаемых элементов с сечениями, отличными от двутаврового и коробчатого (за исключением таврового сечения), установленные в п. 9.15 значения отношений hef/tw следует умножать на коэффициент 0,75.

9.18 Для центрально-, внецентренно-сжатых и сжато-изгибаемых элементов таврового сечения с условной гибкостью от 0,8 до 4 отношение расчетной высоты стенки 1 £ bf /hef £ 2 не должно превышать значений, определяемых по формуле

(98) где bf – ширина полки тавра; hef – расчетная высота стенки тавра. При значениях <0,8 или >4 в формуле (98) следует принимать соответственно = 0,8 или = 4. При назначении сечения элемента по предельной гибкости, а также при соответствующем обосновании расчетом наибольшие значения hef/t следует умножать на коэффициент (где φm = φ или φm = φe, σ = N/A), но не более чем на 1,25.

9.19 В центрально-сжатых элементах двутаврового сечения для стенок, имеющих расчетную высоту hef и укрепленных парным продольным ребром, расположенным посредине, значение hef /t , установленное в п. 9.14, следует умножать на коэффициент b, определяемый при Jsl/(hef t3) £6 по формуле

(99) где Jsl – момент инерции сечения продольного ребра. При укреплении стенки внецентренно-сжатого или сжато-изгибаемого элемента продольным ребром жесткости с моментом инерции Jsl³6hef t3, расположенным посредине стенки, наиболее нагруженную часть стенки между поясом и осью ребра следует рассматривать как самостоятельную пластинку и проверять согласно требованиям пп. 9.14 или 9.15. При расположении ребра с одной стороны стенки его момент инерции должен вычисляться относительно оси, совмещенной с ближайшей гранью стенки. Продольные ребра жесткости следует включать в расчетные сечения элементов. В случае выполнения продольного ребра в виде гофра стенки при вычислении hef следует учитывать развернутую длину гофра. Минимальные размеры выступающей части продольных ребер жесткости следует принимать согласно требованиям п. 9.10 настоящих норм.

9.20 В случаях, когда фактическое значение hef /t превышает значение, определяемое по п.9.14 (для центрально-сжатых элементов не более чем в два раза), в расчетных формулах за значение А следует принимать значение Аred , вычисленное с высотой стенки hred (в коробчатом сечении определяются hred и hred1 для пластинок, образующих сечение и расположенных соответственно параллельно и перпендикулярно плоскости изгиба):

для двутаврового и швеллерного сечений ; Ared = A − (hef − hred)t; для коробчатого сечения: при центральном сжатии Ared = A − 2(hef − hred ) t − 2(hef1 − hred1) t; при внецентренном сжатии и сжатии с изгибом Ared = A − 2(hef − hred) tw . Значения hred следует определять: для центрально-сжатых элементов швеллерного сечения по формуле (100) где − условная гибкость стенки швеллерного сечения, принимаемая по табл. 21; для центрально-сжатых элементов двутаврового и коробчатого сечений по формуле

где − условная гибкость стенки соответствующего сечения, принимаемая по табл.21 при m=0; − условная гибкость стенки, при вычислении принимаемая равной k – коэффициент, принимаемый равным для двутаврового сечения k = 1,2+0,15 (при >3,5 следует принимать =3,5) и для коробчатого сечения k = 2,9 + 0,2-0,7(при следует принимать =2,3); здесь - условная гибкость элемента, принятая по табл.21; для внецентренно-сжатых и сжато-изгибаемых элементов по формуле (101), где значение следует вычислять по табл. 21, а значение k при Указанные изменения расчетной высоты стенки следует принимать только для определения площади сечения А при расчетах по формулам (3), (49), (59) и (60) настоящих норм.

Т а б л и ц а 21

Относительный эксцентриситет

Сечение элемента

Значение и

Формулы для определения

m=0

Двутавровое

< 2,0 ³ 2,0

, но не более 2,3

Коробчатое, швеллерное прокатное

< 1,0 ³ 1,0

, но не более 1,6

Швеллерное, кроме прокатного

< 0,8 ³ 0,8

, но не более 1,6

m ³ 1,0

Двутавровое, коробчатое

<2,0 ³2,0

, но не более 3,1

Обозначения, принятые в табл. 21: − условная гибкость элемента, принимаемая в расчете на устойчивость при центральном сжатии; − условная гибкость элемента, принимаемая в расчете на устойчивость в плоскости действия момента. П р и м е ч а н и я 1 К коробчатым относятся замкнутые прямоугольные профили (составные, гнутые прямоугольные и квадратные). 2 В коробчатом сечении при т > 0 значение следует определять для стенки, параллельной плоскости изгибающего момента. 3 При значениях 0<т<1,0 значение следует определять линейной интерполяцией между значениями, вычисленными при т=0 и т =1,0

9.21 Стенки сплошных колонн при следует укреплять поперечными ребрами жесткости, расположенными на расстоянии (2,5 ¸ 3) hef одно от другого; на каждом отправочном элементе должно быть не менее двух ребер.

Минимальные размеры выступающей части поперечных ребер жесткости следует принимать согласно п. 9.10 настоящих норм.

Поясные листы (полки) центрально-, внецентренно-сжатых, сжато-изгибаемых и изгибаемых элементов

9.22 Расчетную ширину свеса поясных листов (полок) bef следует принимать равной расстоянию: в сварных элементах - от грани стенки (при односторонних швах от грани стенки со стороны шва) до края поясного листа (полки); в прокатных профилях - от начала внутреннего закругления до края полки; в гнутых профилях (рис.13) - от края выкружки стенки до края поясного листа (полки).

9.23 В центрально-, внецентренно-сжатых и сжато-изгибаемых элементах с условной гибкостью от 0,8 до 4 отношение расчетной ширины свеса поясного листа (полки) bef к толщине t следует принимать не более значений, определяемых по формулам табл. 22.

При значениях < 0,8 или > 4 в формулах табл.22 следует принимать соответственно = 0,8 или = 4.

9.24 В изгибаемых элементах отношение ширины свеса сжатого пояса bef к толщине t следует принимать не более значений, определяемых по табл.23.

9.25 Высота окаймляющего ребра полки aef, измеряемая от ее оси, должна быть не менее 0,3bef в элементах, не усиленных планками (рис.13) и 0,2bef - в элементах, усиленных планками, при этом толщина ребра должна быть не менее .

9.26 В центрально-сжатых элементах коробчатого сечения наибольшее отношение расчетной ширины пояса к толщине bef /t следует принимать по табл.21 как для стенок коробчатого сечения.

Во внецентренно-сжатых и сжато-изгибаемых элементах коробчатого сечения наибольшее отношение bef/t следует принимать:

при m £ 0,3 - как для центрально-сжатых элементов;

при m ≥ 1,0 и £ 2+0,04 m ;

при m ≥ 1,0 и ˃ 2+0,04 m При значениях относительного эксцентриситета 0,3 < m < 1 наибольшие отношения bef /t следует определять линейной интерполяцией между значениями bef /t, вычисленными при m = 0,3 и m = 1.

Т а б л и ц а 22

Характеристика полки (поясного листа) и сечения элемента

Наибольшие отношения

Неокаймленная двутавра и тавра

Окаймленная ребром двутавра и тавра

Неокаймленная равнополочных уголков и гнутых профилей (за исключением швеллера)

Окаймленная ребром равнополочных уголков и гнутых профилей

Неокаймленная большая неравнополочного уголка и полка швеллера

Окаймленная ребром и усиленная планками гнутых профилей

9.27 При назначении сечений центрально -, внецентренно-сжатых и сжато- изгибаемых элементов - по предельной гибкости, а изгибаемых элементов - по предельным прогибам, а также при соответствующем обосновании расчетом наибольшие значения отношения расчетной ширины свеса к толщине bef /t следует умножать на коэффициент , но не более чем на 1,25. Здесь следует принимать:

для центрально-, внецентренно-сжатых и сжато-изгибаемых элементов: - j, jе, jexy, cj, использованное при проверке устойчивости элемента: s = N/A для изгибаемых элементов: jm=1; s - большее из двух значений или Т а б л и ц а 23

Расчет изгибаемых элементов

Характеристика свеса

Наибольшие значения отношения

В пределах упругих деформаций

Неокаймленный

В пределах упругих деформаций

Окаймленный ребром

С учетом развития пластических де- формаций1

Неокаймленный

bef /t = 0,11hef / tw , но не более

Окаймленный ребром

bef /t = 0,16hef / tw , но не более

1)При hef / tw ≤ 2,7 наибольшее значение отношения bef /t следует принимать:

для неокаймленного свеса bef / t = 0,3; для окаймленного ребром свеса bef / t = 0,45 . Обозначения, принятые в табл.23: hef – расчетная высота балки; tw – толщина стенки балки.

10 Расчет листовых конструкций

Расчет на прочность

10.1 Расчет на прочность листовых конструкций (оболочек вращения), находящихся в безмоментном напряженном состоянии, следует выполнять по формуле:

где sx и sy – нормальные напряжения по двум взаимно перпендикулярным направлениям; gc – коэффициент условий работы конструкций, назначаемый в соответствии с требованиями норм по проектированию сооружений промышленных предприятий. При этом абсолютные значения главных напряжений должны быть не более значений расчетных сопротивлений, умноженных на gc .

10.2 Напряжения в безмоментных тонкостенных оболочках вращения (рис.19), находящихся под давлением жидкости, газа или сыпучего материала, следует определять по формулам:

(103) (104)

где s1 и s2 – соответственно меридиональное и кольцевое напряжения; r1 и r2 – радиусы кривизны в главных направлениях срединной поверхности оболочки; p – расчетное давление на единицу поверхности оболочки; t – толщина оболочки; F – проекция на ось z - z оболочки полного расчетного давления, действующего на часть оболочки abc (рис.19); r и β – радиус и угол, показанные на рис. 19.

Рисунок 19 – Схема оболочки вращения

10.3 Напряжения в замкнутых безмоментных тонкостенных оболочках вращения, находящихся под внутренним равномерным давлением, следует определять по формулам:

для цилиндрических оболочек и (105) для сферических оболочек (106) для конических оболочек и (107)

где p – расчетное внутреннее давление на единицу поверхности оболочки; r – радиус срединной поверхности оболочки (рис.20); b – угол между образующей конуса и его осью z-z (рис.20).

Рисунок 20 – Схема конической оболочки вращения

10.4 В местах изменения формы или толщины оболочек, а также изменения нагрузки должны быть учтены местные напряжения (краевой эффект).

Расчет на устойчивость

10.5 Расчет на устойчивость замкнутых круговых цилиндрических оболочек вращения, равномерно сжатых параллельно образующим, следует выполнять по формуле

(108) где s1 – расчетное напряжение в оболочке; scr1 – критическое напряжение, равное меньшему из значений yRy или cEt/ r (здесь r – радиус срединной поверхности оболочки; t - толщина оболочки). Значения коэффициентов ψ при 0 < r/t £ 300 следует определять по формуле (109) Значения коэффициентов c следует определять по табл. 24

Т а б л и ц а 24

r / t

100

200

300

400

600

800

1000

1500

2500

с

0,22

0,18

0,16

0,14

0,11

0,09

0,08

0,07

0,06

В случае внецентренного сжатия параллельно образующим или чистого изгиба в диаметральной плоскости при касательных напряжениях в месте наибольшего момента, не превышающих значений 0,07E(t/r)3/2 , напряжение scr1 должно быть увеличено в (1,1-0,1s1¢ / s1) раз, где s1¢ - наименьшее напряжение (растягивающие напряжения считать отрицательными).

10.6 В трубах, рассчитываемых как сжатые или сжато-изгибаемые стержни, при условной гибкости должно быть выполнено условие

(110) Такие трубы следует рассчитывать на устойчивость в соответствии с требованиями разд.7 настоящих норм независимо от расчета на устойчивость стенок. Расчет на устойчивость стенок бесшовных или электросварных труб не требуется, если значение r/t не превышает половины значений, определяемых по формуле (110).

10.7 Цилиндрическая панель, опертая по двум образующим и двум дугам направляющей, равномерно сжатая вдоль образующих,

при b2 /(rt) £ 20 (где b - ширина панели, измеренная по дуге направляющей) должна быть рассчитана на устойчивость как пластинка по формулам: при расчетном напряжении s £ 0,8Ry (111) при расчетном напряжении s =Ry

(112) при 0,8Ry < s < Ry наибольшее отношение следует определять линейной интерполяцией. Если b2 / (rt) > 20, панель следует рассчитывать на устойчивость как оболочку согласно требованиям п.10.5.

10.8 Расчет на устойчивость замкнутой круговой цилиндрической оболочки вращения при действии внешнего равномерного давления р, нормального к боковой поверхности, следует выполнять по формуле

(113) где σ2 = pr/t – расчетное кольцевое напряжение в оболочке; scr2 – критическое напряжение, определяемое по формулам: при 0,5 £ l / r £ 10 scr2 = 0,55E(r/l) (t/r)3/2 (114)

при l / r ³ 20 scr 2 = 0,17E(t / r)2 (115)

при 10 < l / r < 20 напряжение scr2 следует определять линейной интерполяцией. Здесь l длина цилиндрической оболочки. Та же оболочка, но укрепленная кольцевыми ребрами, расположенными с шагом s ³ 0,5 r между осями, должна быть рассчитана на устойчивость по формулам (113) ÷ (115) с подстановкой в них значения s вместо l. В этом случае должно быть удовлетворено условие устойчивости ребра в своей плоскости как сжатого стержня согласно требованиям п.7.3. при N=prs и расчетной длине стержня lef = 1,8r, при этом в сечение ребра следует включать участки оболочки шириной с каждой стороны от оси ребра, а условная гибкость стержня не должна превышать 6,5. При одностороннем ребре жесткости его момент инерции следует вычислять относительно оси, совпадающей с ближайшей поверхностью оболочки.

10.9 Расчет на устойчивость замкнутой круговой цилиндрической оболочки вращения, подверженной одновременному действию нагрузок, указанных в пп.10.5 и 10.8, следует выполнять по формуле

(116) где scr1 должно быть вычислено согласно требованиям п.10.5, а scr2 – согласно требованиям п.10.8.

10.10 Расчет на устойчивость конической оболочки вращения с углом конусности

b £ 60o, сжатой силой N вдоль оси (рис.21) следует выполнять по формуле (117) где Ncr – критическая сила, определяемая по формуле

Ncr = 6,28rm tscr1 cos2 b (118)

здесь t – толщина оболочки; scr1 – значение напряжения, вычисленное согласно требованиям п.10.5 с заменой радиуса r радиусом rm, равным

(119)

10.11 Расчет на устойчивость конической оболочки вращения при действии внешнего равномерного давления р, нормального к боковой поверхности, следует выполнять по формуле

(120)

здесь s2=prm / t – расчетное кольцевое напряжение в оболочке; scr2 – критическое напряжение, определяемое по формуле

σcr2 = 0,55Е(rm / h)(t / rm)3/2 (121)

где h – высота конической оболочки (между основаниями); rm – радиус, определяемый по формуле (119).

Рисунок 21 – Схема конической оболочки вращения под действием продольного усилия сжатия

10.12 Расчет на устойчивость конической оболочки вращения, подверженной одновременному действию нагрузок, указанных в пп.10.10 и 10.11, следует выполнять по формуле:

(122) где значения Ncr и scr2 следует вычислять по формулам (10.17) и (10.20).

10.13 Расчет на устойчивость полной сферической оболочки (или ее сегмента) при

r/t£750 и действии внешнего равномерного давления р, нормального к ее поверхности, следует выполнять по формуле (123)

где s = pr/2t – расчетное напряжение; scr = 0,1 Et / r – критическое напряжение, принимаемое не более Ry; r – радиус срединной поверхности сферы.

Основные требования к расчету металлических мембранных конструкций

10.14 При расчете мембранных конструкций опирание кромок мембраны на упругие элементы контура следует считать шарнирным по линии опирания и способным передавать сдвиг на элементы контура.

10.15 Расчет мембранных конструкций должен производиться на основе совместной работы мембраны и элементов контура с учетом их деформированного состояния и геометрической нелинейности мембраны.

10.16 Нормальные и касательные напряжения, распределенные по кромкам мембраны, следует считать уравновешенными сжатием и изгибом опорного контура в тангенциальной плоскости.

При расчете опорных элементов контура мембранных конструкций следует учитывать: изгиб в тангенциальной плоскости; осевое сжатие в элементах контура; сжатие, вызываемое касательными напряжениями по линии контакта мембраны с элементами контура; изгиб в вертикальной плоскости.

10.17 При прикреплении мембраны с эксцентриситетом относительно центра тяжести сечения элементов контура кроме факторов, указанных в п.10.16, при расчете контуров следует учитывать кручение.

10.18 При определении напряжений в центре круглых в плане плоских мембран допускается принимать, что опорный контур является недеформируемым.

10.19 Для определения напряжений в центре эллиптической мембраны, закрепленной на деформируемом контуре, допускается применять требования п.10.18 при условии замены значения радиуса значением большей главной полуоси эллипса (отношение большей полуоси к меньшей должно быть не более 1,2).

11 Расчет элементов стальных конструкций на усталость

11.1 Стальные конструкции и их элементы (подкрановые балки, балки рабочих площадок, элементы конструкций бункерных и разгрузочных эстакад, конструкции под двигатели и др.), непосредственно воспринимающие многократно действующие подвижные, вибрационные или другого вида нагрузки с количеством циклов нагружений 105 и более, которые могут привести к явлению усталости, следует проектировать с применением таких конструктивных решений, которые не вызывают значительной концентрации напряжений, и проверять расчетом на усталость.

Количество циклов нагружений следует принимать по технологическим требованиям эксплуатации. Конструкции высоких сооружений типа антенн, дымовых труб, мачт, башен и подъемно-транспортных сооружений, проверяемые на резонанс от действия ветра, следует проверять расчетом на усталость. Расчет конструкций на усталость следует производить на действие нагрузок, устанавливаемых согласно требованиям норм по нагрузкам и воздействиям. 11.2 Расчет на усталость следует производить по формуле (124)

где Rn – расчетное сопротивление усталости, принимаемое по табл. L.2. α – коэффициент, учитывающий количество циклов нагружений n и вычисляемый: при n > 3,9×106 при по формулам: для групп элементов 1 и 2 (125) для групп элементов 3 и 8 (126) при n ≥ 3,9×106α =0,77; gn – коэффициент, определяемый по табл. 25 в зависимости от вида напряженного состояния и коэффициента асимметрии напряжений r = smin / smax; здесь smax и smin – соответственно наибольшее и наименьшее по абсолютному значению напряжения в рассчитываемом элементе, вычисленные по сечению нетто без учета коэффициента динамичности и коэффициентов j, je, jb. При разнозначных напряжениях коэффициент асимметрии напряжений следует принимать со знаком «минус». При расчетах на усталость по формуле (124) произведение aRngn не должно превышать Ru / gu.

11.3 Стальные конструкции и их элементы, непосредственно воспринимающие нагрузки с количеством циклов нагружений менее 105, следует проектировать с применением таких конструктивных решений, которые не вызывают значительной концентрации напряжений, и в необходимых случаях проверять расчетом на малоцикловую прочность.

Т а б л и ц а 25

σmax

Коэффициент асимметрии напряжений p

Формулы для вычисления коэффициента gn

Растяжение

-1 ≤ ρ ≤ 0

0 ˂ ρ ≤ 0,8

0,8 ˂ ρ ˂ 1

Сжатие

-1 ≤ ρ ˂ 1

12 Расчет элементов стальных конструкций на прочность с учетом хрупкого разрушения

Центрально - и внецентренно-растянутые элементы, а также зоны растяжения изгибаемых элементов конструкций следует проверять на прочность с учетом сопротивления хрупкому разрушению по формуле (127)

где smax – наибольшее растягивающее напряжение в расчетном сечении элемента, вычисленное по сечению нетто без учета коэффициентов динамичности и jb; b – коэффициент, принимаемый по табл. К.3. Элементы, проверяемые на прочность с учетом хрупкого разрушения, следует проектировать с применением решений, при которых не требуется увеличивать площадь сечения, установленную расчетом согласно требованиям разд.7 настоящих норм.

13 Расчет соединений стальных конструкций

Сварные соединения

13.1 Расчет сварных стыковых соединений на центральное растяжение или сжатие следует производить по формуле

(128) где t – наименьшая толщина соединяемых элементов; lw – расчетная длина шва, равная полной его длине, уменьшенной на 2t, или полной его длине в случае вывода концов шва за пределы стыка. При расчете сварных стыковых соединений элементов конструкций, рассчитанных согласно п.7.2, в формуле (128) вместо Rwy следует принимать Rwu / gu.

13.2 Сварные соединения с угловыми швами при действии продольной и поперечной сил следует рассчитывать на срез (условный) по двум сечениям (рис.22):

Рисунок 22 – Схема расчетных сечений сварного соединения с угловым швом

1 – сечение по металлу шва; 2 – сечение по металлу границы сплавления по металлу шва (сечения 1)

N/(bf kf lw Rwf gc) £ 1 (129)

по металлу границы сплавления (сечение 2)

N/(bz kf lw Rwzgc) £ 1 (130)

где lw – расчетная длина шва, принимаемая меньше его полной длины на 10 мм; bf и bz – коэффициенты, принимаемые при сварке элементов из стали: с пределом текучести до 530 Н/мм2 - по табл.26; с пределом текучести свыше 530 Н/мм2 независимо от вида сварки, положения шва и диаметра сварочной проволоки bf = 0,7 и bz = 1; Для угловых швов, размеры которых установлены в соответствии с расчетом, в эле- ментах из стали с пределом текучести до 285 Н/мм2 следует применять электроды или сварочную проволоку, для которых расчетные сопротивления срезу по металлу шва Rwf должны быть более Rwz, а при ручной сварке - не менее чем в 1,1 раза превышать расчетные со- противления срезу по металлу границы сплавления Rwz но не превышать значений Rwz bz/bf; в элементах из стали с пределом текучести свыше 285 Н/мм2 допускается применять электроды или сварочную проволоку, для которых выполняется условие

Rwz < Rwf £ Rwz bz / bf

При выборе электродов или сварочной проволоки следует учитывать группы конструкций.

Т а б л и ц а 26

Вид сварки при диаметре сварочной проволоки d, мм

Положение шва

Коэф-фициент

Значения коэффициентов βf и βz при катетах швов, мм

3-8

9-12

14-16

18 и более

Автоматическая при d =3-5

В лодочку

βf

1,1

0,7

βz

1,15

1,0

Нижнее

βf

1,1

0,9

0,7

βz

1,15

1,05

1,0

Автоматическая и полуавтоматичес-кая при d = 1,4-2

В лодочку

βf

0,9

0,8

0,7

βz

1,05

1,0

Нижнее, гори-зонтальное, вертикальное

βf

0,9

0,8

0,7

βz

1,05

1,0

Ручная; полуавтоматическая проволокой сплошного сечения при d˂1,4 или порошковой прово-локой

В лодочку, нижнее, гори-зонтальное, вертикальное, потолочное

βf

0,7

βz

1,0

П р и м е ч а н и е – Значения коэффициентов соответствуют нормальным режимом сварки.

13.3 Расчет сварных соединений с угловыми швами на действие момента в плоскости, перпендикулярной плоскости расположения швов, следует производить по двум сечениям по формулам:

по металлу шва (131) по металлу границы сплавления

(132) где Wf – момент сопротивления расчетного сечения по металлу шва; Wz – то же, по металлу границы сплавления. Расчет сварных соединений с угловыми швами на действие момента в плоскости расположения этих швов следует производить по двум сечениям по формулам: по металлу шва (133) по металлу границы сплавления (134) где Jfx и Jfy – моменты инерции расчетного сечения по металлу шва относительно его главных осей; Jzx и Jzy – то же, по металлу границы сплавления; x и y – координаты точки шва, наиболее удаленной от центра тяжести расчетного сечения швов относительно главных осей этого сечения.

13.4 Сварные стыковые соединения, выполненные без физического контроля качества, при одновременном действии в одном и том же сечении нормальных и касательных напряжений следует проверять по формуле (29), в которой значения sx, sytxy и Ry следует принимать соответственно:

sx = swx и sy = swy – нормальные напряжения в сварном соединении по двум взаимно перпендикулярным направлениям; txy = twxy – касательное напряжение в сварном соединении; Ry = Rwy .

13.5 При расчете сварных соединений с угловыми швами на одновременное действие продольной и поперечной сил и момента должны быть выполнены условия

и (135) где tf и tz – напряжения в расчетном сечении соответственно по металлу шва и по металлу границы сплавления, равные геометрическим суммам напряжений, вызываемых продольной и поперечной силами и моментом

Болтовые соединения

13.6 В болтовых соединениях при действии продольной силы N, проходящей через центр тяжести соединения, распределение этой силы между болтами следует принимать равномерным.

13.7 Расчетное усилие Nb, которое может быть воспринято одним болтом, следует определять по формулам:

на срез Nb = Rbc γb Ans (136) на смятие (137) на растяжение Nb = Rbt Abn (138) где Rbs, Rbp, Rbt – расчетные сопротивления болтовых соединений; d – наружный диаметр стержня болта; A = πd2/4 – расчетная площадь сечения стержня болта; Abn – площадь сечения болта нетто;

– наименьшая суммарная толщина элементов, сминаемых в одном направлении;

ns – число расчетных срезов одного болта; γb – коэффициент условий работы соединения, который следует принимать по табл. Д.2.

13.8 Количество n болтов в соединении при действии продольной силы N следует определять по формуле

(139) где Nmin – меньшее из значений расчетного усилия для одного болта, вычисленных согласно требованиям п.13.7 настоящих норм.

13.9 При действии на соединение момента, вызывающего сдвиг соединяемых элементов, распределение усилий на болты следует принимать пропорционально расстояниям от центра тяжести соединения до рассматриваемого болта.

13.10 Болты, работающие одновременно на срез и растяжение, следует проверять отдельно на срез и растяжение. Болты, работающие на срез от одновременного действия продольной силы и момента, следует проверять на равнодействующее усилие.

13.11 В креплениях одного элемента к другому через прокладки или иные промежуточные элементы, а также в креплениях с односторонней накладкой количество болтов должно быть увеличено против расчета на 10 %. При креплениях выступающих полок уголков или швеллеров с помощью коротышей количество болтов, прикрепляющих одну из полок коротыша, должно быть увеличено против расчета на 50%.

Соединения на высокопрочных болтах

13.12 Соединения на высокопрочных болтах следует рассчитывать в предположении передачи действующих в стыках и прикреплениях усилий через трение, возникающее по соприкасающимся плоскостям соединяемых элементов от натяжения высокопрочных болтов. При этом распределение продольной силы между болтами следует принимать равномерным.

13.13 Расчетное усилие Qbh, которое может быть воспринято каждой поверхностью трения соединяемых элементов, стянутых одним высокопрочным болтом, следует определять по формуле

(140) где Rbh – расчетное сопротивление растяжению высокопрочного болта; μ – коэффициент трения, принимаемый по табл.27; γh – коэффициент надежности, принимаемый по табл.27; Abn – площадь сечения болта нетто; γb – коэффициент условий работы соединения, зависящий от количества n болтов, не обходимых для восприятия расчетного усилия, и принимаемый равным: 0,8 при n < 5; 0,9 при 5 ≤ n < 10; 1,0 при n ≥10.

Т а б л и ц а 27

Способ обработки (очистки) соединяемых поверхностей

Способ регули-рования натяже-ния болтов

Коэф-фициент трения μ

Коэффициенты γh при нагрузке и при разности номинальных диаметров отверстий и болтов δ, мм

динамической и при δ = 3-6; статической и при δ = 5-6

динамической и при δ = 1; статической и при δ = 1-4

1 Дробеметный или дробеструй- ный двух поверхностей без консервации

по М « α

0,58 0,58

1,35 1,20

1,12 1,02

2 То же, с консервацией метал-лизацией распылением цинка или алюминия

«М « α

0,50 0,50

1,35 1,20

1,12 1,02

3 Дробью одной поверхности с консервацией полимерным клеем и посыпкой карборун довым порош ком, стальными щетками без консервации другой поверхности

«М « α

0,50 0,50

1,35 1,20

1,12 1,02

4 Газопламенный двухповерх ностей без консервации

«М « α

0,42 0,42

1,35 1,20

1,12 1,02

5 Стальными щетками двух поверхностей без консервации

«М « α

0,35 0,35

1,35 1,25

1,17 1,06

6 Без обработки

«М « α

0,25 0,25

1,70 1,50

1,30 1,20

П р и м е ч а н и я 1 Способ регулирования натяжения болтов по М означает регулирование по моменту закручивания, а по α - по углу поворота гайки. 2 Допускаются другие способы обработки соединяемых поверхностей, обеспечивающие значения коэффициентов трения μ не ниже указанных в таблице.

Количество n высокопрочных болтов в соединении при действии продольной силы следует определять по формуле (141) где k – количество поверхностей трения соединяемых элементов. Натяжение высокопрочного болта следует производить осевым усилием P = RbhAbn.

13.14 Расчет на прочность соединяемых элементов, ослабленных отверстиями под высокопрочные болты, следует выполнять с учетом того, что половина усилия, приходящегося на каждый болт, в рассматриваемом сечении уже передана силами трения. При этом проверку ослабленных сечений следует производить: при динамических нагрузках - по площади сечения нетто Аn , при статических нагрузках - по площади сечения брутто А при An ≥ 0,85 A либо по условной площади Ac = 1,18 An при An < 0,85A.

Соединения с фрезерованными торцами

13.15 В соединениях элементов с фрезерованными торцами (в стыках и базах колонн и т.п.) сжимающую силу следует считать полностью передающейся через торцы. Во внецентренно-сжатых и сжато-изгибаемых элементах сварные швы и болты, включая высокопрочные, указанных соединений следует рассчитывать на максимальное растягивающее усилие от действия момента и продольной силы при наиболее неблагоприятном их сочетании, а также на сдвигающее усилие от действия поперечной силы.

Поясные соединения в составных балках

13.16 Сварные швы и высокопрочные болты, соединяющие стенки и пояса составных двутавровых балок, следует рассчитывать согласно табл. 28.

При отсутствии ребер жесткости для передачи больших неподвижных сосредоточенных нагрузок расчет прикрепления верхнего пояса следует выполнять как для подвижной сосредоточенной нагрузки. При приложении неподвижной сосредоточенной нагрузки к нижнему поясу балки сварные швы и высокопрочные болты, прикрепляющие этот пояс к стенке, следует рассчитывать по формулам (147)÷(149) табл. 28 независимо от наличия ребер жесткости в местах приложения грузов. Сварные поясные швы, выполненные с проваром на всю толщину стенки, следует считать равнопрочными со стенкой.

13.17 В балках, с соединениями на высокопрочных болтах с многолистовыми поясными пакетами, прикрепление каждого из листов за местом своего теоретического обрыва следует рассчитывать на половину усилия, которое может быть воспринято сечением листа.

Прикрепление каждого листа на участке между действительным местом его обрыва и местом обрыва предыдущего листа следует рассчитывать на полное усилие, которое может быть воспринято сечением листа.

Т а б л и ц а 28

Характер нагрузки

Вид соединения

Формулы для расчета поясных соединений в составных балках

Неподвижная

Угловые швы: двусторонние односторонние

T / (2βf kf Rwf γc) ≤ 1 (142) T / (2βz kf Rwzγc) ≤ 1 (143)

T / (βf kf Rwf γc) ≤ 1 (144) T / (βz kf Rwzγc) ≤ 1 (145)

Высокопрочные болты

aT/Qbh kγc ≤ 1; (146)

Подвижная

Угловые швы: двусторонние

(147) (148)

Высокопрочные болты

(149)

Окончание таблицы 28

Характер нагрузки

Вид соединения

Формулы для расчета поясных соединений в составных балках

Обозначения, принятые в табл.28:

– сдвигающее пояс усилие на единицу длины, вызываемое поперечной силой Q, где S – статический момент брутто пояса балки относительно нейтральной оси;

– давление от сосредоточенного груза F (для подкрановых балок от давления колеса крана, принимаемого без коэффициента динамичности), где γf - коэффициент, принимаемый согласно требованиям норм по нагрузкам и воздействиям, lef – условная длина распределения сосредоточенного груза, принимаемая по пп. 7.13 и 15.32 настоящих норм;

α – коэффициент, принимаемый при нагрузке по верхнему поясу балки, в которой стенка пристрогана к верхнему поясу, α = 0,4, а при отсутствии пристрожки стенки или при нагрузке по нижнему поясу α = 1; a – шаг поясных высокопрочных болтов; Qbh – расчетное усилие одного высокопрочного болта, определяемое по формуле (140); k – количество поверхностей трения соединяемых элементов.

14 Основные положения по конструированию элементов конструкций и сооружений

Основные положения

14.1 Для уменьшения напряжений и деформаций, возникающих в конструкциях вследствие сейсмических, климатических температурных воздействий, в зданиях и сооружениях, как правило, должны быть предусмотрены температурные, антисейсмические швы, компенсаторы и т. п., расстояния между которыми должны определяться из расчета на данные воздействия.

14.2 В каждом блоке каркасного здания и сооружения необходимо предусматривать самостоятельную систему связей, которая должна обеспечивать пространственную жесткость каркаса в целом, надлежащую прочность и устойчивость элементов конструкций, восприятие и распределение горизонтальных нагрузок и воздействий, условия для надежного и удобного возведения здания и сооружения. Выбор схемы и расположения связей должен осуществляется в зависимости от конструктивной схемы здания и сооружения, условий их эксплуатации, габаритов, видов нагрузок и воздействий и др.

14.3 Гибкость элементов конструкций, как правило, не должна превышать предельных значений для сжатых и растянутых стержней, а также для пластинок, образующих тонкостенное поперечное сечение.

14.4 Для компенсации прогибов конструкций покрытий и перекрытий допускается использовать строительный подъем. В этом случае при проверке предельного прогиба необходимо определяемый из расчета вертикальный прогиб уменьшать на размер строительного подъема.

14.5 При проектировании стальных конструкций должна быть предусмотрена разбивка их на отправочные марки с учетом характеристик транспортных средств (вида, грузоподъемности, габаритов), мерных длин металлопроката, напряженного состояния элементов и удобства монтажа. Отправочные марки однотипных конструктивных элементов должны быть, по возможности, унифицированы.

14.6 В конструкциях (отправочных марках) должно применяться минимальное возможное количество видов и типоразмеров проката, классов прочности стали (марок, наименований), сварочных материалов и размеров катетов швов, классов прочности и точности болтов, диаметров отверстий.

14.7 При проектировании размеры стенок и поясов составных сечений и других деталей конструкций (фасонок, ребер жесткости, соединительных прокладок и др.) должны, по возможности, назначаться с учетом стандартных размеров листового проката; детали, имеющие близкие размеры, должны быть, по возможности, унифицированы.

14.8 При проектировании, в случае необходимости, должны быть предусмотрены монтажные соединения (компенсаторы и другие конструктивные мероприятия), обеспечивающие требуемый уровень собираемости конструкций и необходимую точность геометрических параметров сооружения.

14.9 Отправочные марки пространственных решетчатых конструкций (сквозных колонн, опор, мачт и др.), как правило, должны быть укреплены диафрагмами, расположенными у концов элемента. Для обеспечения сохранности конструкций при транспортировании, хранении и возведении допускается укрепление их отдельными стержнями.

14.10 Расцентровка осей элементов в узлах решетчатых конструкций должна быть минимальной с учетом принимаемых конструктивных решений.

14.11 Размеры сварных составных сечений должны назначаться с учетом технологических ограничений сварочного процесса, возможных сварочных деформаций и условий правки.

14.12 Несущие конструкции, которые могут подвергаться воздействию расплавленного металла, лучистой или конвекционной теплоты, огня и т.п., должны быть защищены облицовками, ограждающими стенками из огнеупорного кирпича или жароупорного бетона, металлическими экранами и т.п.

14.13 При проектировании сварных конструкций должны быть предусмотрены конструктивные решения, обеспечивающие снижение вредного влияния сварочных деформаций и напряжений и уменьшение концентрации напряжений (с наиболее равномерным распределением напряжений в элементах и деталях, без входящих углов, резких перепадов сечения и других концентраторов напряжений), а также должны соблюдаться требования по взаимному расположению швов, по обеспечению провара и применению минимальных размеров швов.

Сварные соединения

14.14 При проектировании сварных соединений необходимо: соблюдать требования стандартов и других документов на конструкцию сварных соединений; принимать, возможно, меньшее количество сварных швов; предусматривать применение эффективных способов сварки и сварочных материалов; предусматривать расположение сварных швов, обеспечивающее свободный доступ к ним, удобство сварочных работ и возможность необходимого контроля качества сварных соединений; указывать в чертежах КМ и КМД сварные соединения, качество которых необходимо проверить с использованием физических методов контроля.

14.15 Размеры и форму сварных угловых швов следует принимать с учетом следующих условий:

а) катеты угловых швов kf должны быть не более 1,2t, где t - наименьшая толщина соединяемых элементов; катет шва, наложенного на закругленную кромку фасонного проката толщиной t, как правило, не должен превышать 0,9t;

б) катеты угловых швов kf следует принимать по расчету, но не менее, чем указанны в табл. 29;

в) расчетная длина углового сварного шва должна быть не менее 4kf и не менее 40 мм;

г) расчетная длина флангового шва должна быть не более 85kf βf (βf - коэффициент, принимаемый по табл.26), за исключением швов, в которых усилие действует на всем протяжении шва;

д) размер нахлестки должен быть не менее пяти толщин наиболее тонкого из свариваемых элементов;

е) соотношения размеров катетов угловых швов следует принимать, как правило, 1:1. При разных толщинах свариваемых элементов допускается принимать швы с неравными катетами, при этом катет, примыкающий к более тонкому элементу, должен соответствовать требованиям п.14.15, а, а примыкающий к более толстому элементу требованиям п. 14.15, б;

ж) в конструкциях, воспринимающих динамические и вибрационные нагрузки, угловые швы следует выполнять с плавным переходом к основному металлу при обосновании расчетом на усталость или на прочность с учетом хрупкого разрушения.

14.16 Для прикрепления ребер жесткости, диафрагм и поясов сварных двутавров по

пп. 9.2, 9.3, 15.9, 15.23 и конструкций группы 4 допускается применять односторонние угловые швы, катеты которых kf следует принимать по расчету, но не менее указанных в табл. 29. Применение этих односторонних угловых швов не допускается в конструкциях: группы I; эксплуатируемых в среднеагрессивной и сильноагрессивной средах (классификация - согласно нормам по защите строительных конструкций от коррозии).

14.17 Для расчетных и конструктивных угловых швов в проекте должны быть указаны вид сварки, электроды или сварочная проволока, положение шва при сварке.

14.18 Сварные стыковые соединения листовых деталей следует, как правило, выполнять прямыми с полным проваром и с применением выводных планок. В монтажных условиях допускается односторонняя сварка с подваркой корня шва и сварка на остающейся стальной подкладке.

Применение прерывистых швов, а также электрозаклепок, выполняемых ручной сваркой с предварительным сверлением отверстий, допускается только в конструкциях группы 4.

Т а б л и ц а 29

Вид соединения

Вид сварки

Предел текучести стали, Н/мм2

Минимальные катеты швов kf, мм, при толщине более толстого из свариваемых элементов t, мм

4-5

6-10

11-16

17-22

23-32

33-40

41-80

Тавровое с двусторонними угловыми швами; Нахлесточное и угловое

Ручная

до 430

4

5

6

7

8

9

10

св. 430 до 530

5

6

7

8

9

10

12

Автомати- ческая и полуавтома-тическая

до 430

3

4

5

6

7

8

9

св. 430 до 530

4

5

6

7

8

9

10

Тавровое с двустороними гловыми шва-ми;

Ручная

до 380

5

6

7

8

9

10

12

Автомати- ческая и полуавтома-тическая

4

5

6

7

8

9

10

П р и м е ч а н и я 1 В конструкциях из стали с пределом текучести свыше 530 Н/мм2, а также из всех сталей при толщине элементов свыше 80 мм минимальные катеты угловых швов принимаются по специальным техническим условиям. 2 В конструкциях группы 4 минимальные катеты односторонних угловых швов следует уменьшать на 1 мм при толщине свариваемых элементов до 40 мм включительно и на 2 мм – при толщине элементов свыше 40 мм.

Болтовые соединения

14.19 При проектировании болтовых соединений необходимо:

обоснованно принимать класс точности болтов; принимать, возможно, меньшее количество болтов в соединении; соблюдать требования стандартов и строительных правил по расположению отверстий для болтов; в стыках и узлах болты размещать, как правило, на минимальных расстояниях; обеспечивать удобство постановки болтов и закручивания гаек (в т.ч. с помощью механизированного инструмента), а также возможность необходимого контроля качества болтовых соединений; в расчетных соединениях, кроме крепления второстепенных элементов, предусматривать меры против самоотвинчивания гаек.

14.20 Применение комбинированных соединений, в которых часть усилий воспринимается сварными швами, а часть - болтами, не допускается.

14.21 При проектировании фрикционных соединений необходимо: соблюдать требования стандартов по применению таких соединений, назначению диаметров болтов и отверстий для них, расположению отверстий, обработке и консервации соединяемых поверхностей и др.; обеспечивать свободный доступ и удобство установки болтов и закручивания гаек, а также возможность необходимого контроля качества фрикционных соединений.

14.22 Болты класса точности А следует применять для соединений, в которых отверстия просверлены на проектный диаметр в собранных элементах либо по кондукторам в отдельных элементах и деталях, просверлены или продавлены на меньший диаметр в отдельных деталях с последующим рассверливанием до проектного диаметра в собранных элементах. Болты класса точности В и С в многоболтовых соединениях следует применять для конструкций, изготовляемых из стали с пределом текучести до 380 Н/мм2.

14.23 Болты, имеющие по длине ненарезанной части участки с различными диаметрами, не допускается применять в соединениях, в которых эти болты работают на срез. Резьба болта, воспринимающего сдвигающее усилие, не должна находиться на глубине более половины толщины элемента, прилегающего к гайке, или свыше 5 мм, кроме структурных конструкций, опор линий электропередачи и открытых распределительных устройств и линий контактных сетей транспорта, где резьба должна находиться вне пакета соединяемых элементов.

14.24 Болты (в том числе высокопрочные) следует размещать в соответствии с табл. 30.

Соединительные болты должны размещаться, как правило, на максимальных расстояниях; в стыках и узлах следует размещать болты на минимальных расстояниях. При размещении болтов в шахматном порядке расстояние между их центрами вдоль усилия следует принимать не менее а + 1,5d, где а – расстояние между рядами поперек усилия, d – диаметр отверстия для болта. При таком размещении сечение элемента Аn определяется с учетом ослабления его отверстиями, расположенными только в одном сечении поперек усилия (не по «зигзагу»).

Т а б л и ц а 30

Характеристика расстояния

Расстояния при размещении болтов

1 Расстояния между центрами болтов в любом направлении:

а) минимальное

б) максимальное в крайних рядах при отсутствии окаймляющих уголков при растяжении и сжатии

в) максимальное в средних рядах, а также в крайних рядах при наличии окаймляющих уголков:

при растяжении при сжатии

2,5d1)

8d или 12t

16d или 24t 12d или 18t

2 Расстояния от центра болта до края элемента:

а) минимальное вдоль усилия

б) то же, поперек усилия:

при обрезных кромках «прокатных

в) максимальное

г) минимальное для высокопрочных болтов при любой кромке и любом направлении усилия

2d

1,5d 1,2d 4d или 8t 1,3d

Продолжение таблицы 30

Характеристика расстояния

Расстояния при размещении болтов

1) В соединяемых элементах из стали с пределом текучести свыше 380 Н/мм2 минимальное расстояние между болтами следует принимать равным 3d.

Обозначения, принятые в табл. 30: d – диаметр отверстия для болта; t – толщина наиболее тонкого наружного элемента. П р и м е ч а н и е – В соединяемых элементах из стали с пределом текучести до 380 Н/мм2 допускается уменьшение расстояния от центра болта до края элемента вдоль усилия и минимального расстояния между центрами болтов в случаях расчета с учетом соответствующих коэффициентов условий работы соединений согласно пп.13.7 и 17.12.

При прикреплении уголка одной полкой отверстие, наиболее удаленное от его конца, следует размещать на риске, ближайшей к обушку.

15 Дополнительные требования по проектированию различных видов зданий и сооружений

Прогибы и перемещения элементов конструкций

15.1 Прогибы и перемещения элементов конструкций не должны превышать предельных значений, установленных нормами по нагрузкам и воздействиям.

Расстояния между температурными швами

15.2 Наибольшие расстояния между температурными швами стальных каркасов одноэтажных зданий и сооружений следует принимать согласно табл. 31. При превышении более чем на 5 % указанных в табл. 31 расстояний, а также при увеличении жесткости каркаса стенами или другими конструкциями в расчете следует учитывать климатические температурные воздействия, неупругие деформации конструкций и податливость узлов.

Т а б л и ц а 31

Характеристика зданий и сооружений

Наибольшие расстояния, м

между температурными швами

от температурного шва или торца зда ния до оси ближай шей вертикальной связи

по длине блока (вдоль здания)

по ширине блока

Отапливаемые здания Неотапливаемые здания и горячие цехи Открытые эстакады

230

200

130

150

120

-

90

75

50

П р и м е ч а н и е – При наличии между температурными швами здания или сооружения двух вертикальных связей расстояние между последними в осях не должно превышать для зданий - 40-50 м и для открытых эстакад - 25-30 м.

Фермы и структурные плиты покрытий

15.3 Оси стержней ферм и структурных плит (далее структур) должны быть, как правило, центрированы во всех узлах. Центрирование стержней следует производить в сварных фермах по центрам тяжести сечений (с округлением до 5 мм), а в болтовых – по рискам уголков, ближайшим к обушку. Смещение осей поясов ферм при изменении сечений допускается не учитывать, если оно не превышает 1,5 % высоты пояса меньшего сечения. При наличии эксцентриситетов в узлах элементы ферм и структур следует рассчитывать с учетом соответствующих изгибающих моментов. При приложении нагрузок вне узлов фермы пояса должны быть рассчитаны на совместное действие продольных усилий и изгибающих моментов.

15.4 При пролетах ферм покрытий свыше 36 м следует предусматривать строительный подъем, равный прогибу от постоянной и длительной нагрузок. При плоских кровлях строительный подъем следует предусматривать независимо от величины пролета, принимая его равным прогибу от суммарной нормативной нагрузки плюс 1/200 пролета.

15.5 При расчете ферм с элементами из уголков или тавров соединения элементов в узлах ферм допускается принимать шарнирными. При двутавровых, Н-образных и трубчатых сечениях элементов расчет ферм по шарнирной схеме допускается, когда отношение высоты сечения к длине элементов не превышает 1/10. При превышении этих отношений следует учитывать дополнительные изгибающие моменты в элементах от жесткости узлов. Учет жесткости узлов в фермах разрешается производить приближенными методами; осевые усилия допускается определять по шарнирной схеме.

15.6 Расстояние между краями элементов решетки и пояса в узлах сварных ферм с фасонками следует принимать не менее a = 6 t -20 мм, но не более 80 мм (здесь t – толщина фасонки, мм).

Между торцами стыкуемых элементов поясов ферм, перекрываемых накладками, следует оставлять зазор не менее 10 мм, а зону на расстоянии 25 мм с каждой стороны от оси стыка – не варить. Сварные швы, прикрепляющие элементы решетки фермы к фасонкам, следует выводить на торец элемента на длину не менее 20 мм.

15.7 В узлах ферм с поясами из тавров, двутавров и одиночных уголков крепление фасонок к полкам поясов встык следует осуществлять с проваром на всю толщину фасонки. В конструкциях группы 1, а также эксплуатируемых в районах при расчетных температурах ниже минус 40°С примыкание узловых фасонок к поясам следует выполнять согласно п.7 табл. К.1.

15.8 При расчете узлов ферм со стержнями трубчатого и двутаврового сечения и прикреплением элементов решетки непосредственно к поясу (без фасонок) следует проверять несущую способность:

стенки пояса при местном изгибе (продавливании) в местах примыкания элементов решетки (для круглых и прямоугольных труб); боковой стенки пояса в месте примыкания сжатого элемента решетки (для прямоугольных труб); полок пояса на отгиб (для двутаврового сечения); стенки пояса (для двутаврового сечения); элементов решетки в сечении, примыкающем к поясу; сварных швов, прикрепляющих элементы решетки к поясу. Указанные проверки приведены в приложении Л. Колонны

15.9 Отправочные элементы сквозных колонн с решетками в двух плоскостях следует укреплять диафрагмами, располагаемыми у концов отправочного элемента. В сквозных колоннах с соединительной решеткой в одной плоскости диафрагмы следует располагать не реже чем через 4 м.

15.10 В центрально-сжатых колоннах и стойках с односторонними поясными швами в узлах крепления связей, балок, распорок и других элементов в зоне передачи усилия следует применять двусторонние поясные швы, выходящие за контуры прикрепляемого элемента (узла) на длину 30kf с каждой стороны.

15.11 Угловые швы, прикрепляющие фасонки соединительной решетки к колоннам внахлестку, следует назначать по расчету и располагать с двух сторон фасонки вдоль колонны в виде отдельных участков в шахматном порядке, при этом расстояние между концами таких швов не должно превышать 15 толщин фасонки.

15.12 Монтажные стыки колонн следует выполнять с фрезерованными торцами, сварными встык, на накладках со сварными швами или болтами, в том числе высокопрочными. При приварке накладок швы следует не доводить до стыка на 25 мм с каждой стороны. Допускается применение фланцевых соединений с передачей сжимающих усилий через плотное касание, а растягивающих – болтами.

Связи

15.13 В каждом температурном блоке здания следует предусматривать самостоятельную систему связей.

15.14 Нижние пояса подкрановых балок и ферм крановых путей пролетом свыше 12 м следует укреплять горизонтальными связями.

15.15 Вертикальные связи между основными колоннами ниже уровня подкрановых балок (нижнего яруса) следует располагать, по возможности, ближе к середине температурного блока. Вертикальные связи выше уровня подкрановых балок целесообразно располагать по торцам температурного блока, а также местах, расположения связей нижнего яруса. При недостаточной гибкости ветвей колонн в продольном направлении здания допускается установка дополнительных распорок, закрепленных в узлах связей. При двухветвевых колоннах связи следует располагать в плоскости каждой из ветвей колонны. Ветви двухветвевых связей, как правило, следует соединять между собой соединительными решетками.

15.16 Система связей покрытия зависит от типа каркаса (стальной или смешанный), типа покрытия (прогонное или беспрогонное), сейсмичности района строительства, грузоподъемности кранов и режима их работы, наличия подвесного подъемно-транспортного оборудования и подстропильных ферм, а также требований норм сейсмостойкого строительства.

15.17 В уровне нижних поясов стропильных ферм следует предусматривать поперечные горизонтальные связи в каждом пролете здания у его торцов, а также у температурных швов здания. При длине температурного блока более 144 м и при кранах большой грузоподъемности (равной или более 50 т) следует предусматривать также и промежуточные поперечные горизонтальные связи примерно через каждые 60 м.

В зданиях со стальным каркасом, оборудованных мостовыми кранами грузоподъемностью 10 т и более, а при отметке низа стропильных конструкций свыше 18 м - независимо от грузоподъемности кранов, в зданиях с подстропильными фермами, а также при сейсмичности свыше 7 баллов, следует предусматривать продольные связи, располагаемые по крайним панелям нижних поясов стропильных ферм и образующие совместно с поперечными связями жесткий контур в плоскости нижних поясов ферм. В одно – и двухпролетных зданиях такого типа, продольные связи по нижним поясам следует назначать вдоль крайних рядов колонн. В многопролетных зданиях (при числе пролетов более трех) при кранах грузоподъемностью менее или равной 50 т, с режимом работы 1К – 6К, продольные связи, как правило, следует располагать вдоль крайних рядов колонн и через один ряд вдоль средних колонн. В многопролетных зданиях с кранами грузоподъемностью более 50 т, с режимом работы 7К – 8К по ГОСТ 25546, а также в зданиях с перепадами высоты следует назначать их более частое расположение, определяемое расчетом. Продольные связи по средним рядам колонн при одинаковой высоте смежных пролетов следует проектировать такими же, как и вдоль крайних рядов колонн. В случае если гибкость в горизонтальной плоскости панелей нижних поясов ферм (см. поз.1, табл. И.1), находящихся между двумя поперечными связевыми фермами, недостаточна, то она должна быть обеспечена постановкой растяжек, закрепленных за узлы связевых ферм.

15.18 По верхним поясам стропильных ферм поперечные горизонтальные связи при покрытии с прогонами следует назначать в любом одноэтажном промышленном здании. Поперечные связевые фермы по верхним и нижним поясам рекомендуется совмещать в плане. Верхние пояса стропильных ферм, не примыкающие непосредственно к поперечным связям, следует раскреплять в плоскости расположения этих связей распорками.

15.19 При наличии жесткого диска кровли в уровне верхних поясов ферм в покрытиях без прогонов, в которых крупноразмерные железобетонные плиты приварены к верхним поясам ферм или профилированный лист покрытия прикреплен к поясам ферм в каждом гофре, поперечные связи по верхним поясам ферм следует устраивать только в торцах здания и у температурных швов. В остальных панелях необходимы распорки у конька и у опор стропильных ферм. При наличии жесткого диска кровли в уровне верхних поясов ферм следует предусматривать инвентарные съемные связи для выверки конструкций и обеспечения их устойчивости в процессе монтажа. В покрытиях без прогонов горизонтальные связи по нижним и верхним поясам следует ставить независимо от типа покрытия только в зданиях с кранами большой грузоподъемности (50 т и выше), с режимом работы 7К в цехах металлургических производств и 8К по ГОСТ 25546 не зависимо от вида производства. При наличии подстропильных ферм в однопролетных покрытиях без прогонов и в многопролетных покрытиях, расположенных в одном уровне, необходимо устройство продольных горизонтальных связей в плоскости верхних поясов ферм в одной из крайних панелей ферм.

15.20 При расположении покрытий в разных уровнях необходимо предусмотреть по одной продольной системе связей в каждом уровне. В пределах фонаря, где прогоны по верхнему поясу ферм отсутствуют, необходимо предусматривать распорки. Наличие таких распорок по коньковым узлам ферм является обязательным.

15.21 Связи по фонарям следует располагать в плоскости верхних поясов (ригелей) у торцов фонаря и с обеих сторон температурных швов.

15.22 В местах расположения поперечных связей покрытия следует предусматривать установку вертикальных связей между фермами. В покрытиях зданий и сооружений, эксплуатируемых в районах с расчётными температурами ниже минус 40°С, как правило, следует предусматривать (дополнительно к обычно применяемым) вертикальные связи посередине каждого пролета вдоль всего здания. Вертикальные связи, как правило, следует располагать в плоскостях опорных стоек стропильных ферм, в плоскостях коньковых стоек для ферм пролетом до 30 м, а также в плоскостях стоек, находящихся под узлом крепления наружных ног фонаря для ферм пролетом более 30 м Сечения элементов вертикальных связей следует, как правило, назначать по расчету, но не ниже предельной гибкости (см. поз. 6,

табл. И.1).

15.23 Горизонтальные связи по верхним и нижним поясам разрезных ферм пролетных строений транспортерных галерей следует конструировать раздельно для каждого пролета.

15.24 При применении крестовой решетки связей покрытий за исключением зданий и сооружений I-го класса ответственности, допускается расчет по условной схеме в предположении, что раскосы воспринимают только растягивающие усилия. При определении усилий в элементах связей обжатие поясов ферм, как правило, учитывать не следует.

15.25 При устройстве мембранного настила в плоскости нижних поясов ферм допускается учитывать работу мембраны.

15.26 В висячих покрытиях с плоскостными несущими системами (двухпоясными, изгибно-жесткими вантами и т.п.) следует предусматривать вертикальные и горизонтальные связи между несущими системами.

15.27 Крепление связей следует осуществлять на болтах класса точности В и С. В зданиях, оборудованных кранами большой грузоподъемности и режимов работы 7К и 8К, при сейсмичности свыше 7 баллов, а также в случае значительных усилий в элементах связей (ветровые фермы и т.п.) крепление элементов связей следует осуществлять на монтажной сварке, а в отдельных случаях и на болтах класса точности А.

Балки

15.28 Применять пакеты листов для поясов сварных двутавровых балок, как правило, не разрешается. Для поясов балок на высокопрочных болтах допускается применять пакеты, состоящие не более чем из трех листов, при этом площадь поясных уголков следует принимать равной не менее 30 % всей площади пояса.

15.29 Поясные швы сварных балок, а также швы, присоединяющие к основному сечению балки вспомогательные элементы (например, ребра жесткости), должны выполняться непрерывными. Поперечные рёбра жесткости должны иметь вырезы для пропуска поясных швов.

15.30 При применении односторонних поясных швов в сварных двутавровых балках, несущих статическую нагрузку, должны быть выполнены следующие требования:

расчетная нагрузка должна быть приложена симметрично относительно поперечного сечения балки; должна быть обеспечена устойчивость сжатого пояса балки в соответствии с п.7.16, а; расчет устойчивости стенок балок должен быть произведен в соответствии с требованиями пп. 9.2 и 9.3; в местах приложения к поясу балки сосредоточенных нагрузок, включая нагрузки от ребристых железобетонных плит, должны быть установлены поперечные ребра жесткости. В ригелях рамных конструкций у опорных узлов следует применять двухсторонние поясные швы, протяженность которых должна быть не менее высоты сечения ригеля. В балках, рассчитываемых согласно требованиям пп. 7.18÷7.23 настоящих норм, применение односторонних поясных швов не допускается.

15.31 Ребра жесткости сварных балок должны быть удалены от стыков стенки на расстояние не менее 10 толщин стенки. В местах пересечения стыковых швов стенки балки с продольным ребром жесткости швы, прикрепляющие ребро к стенке, следует не доводить до стыкового шва на (6t – 20) мм.

15.32 В сварных двутавровых балках конструкций групп 2 - 4 следует, как правило, применять односторонние ребра жесткости с расположением их с одной стороны балки и приваркой их к поясам балки.

В балках с односторонними поясными швами ребра жесткости следует располагать со стороны стенки, противоположной расположению односторонних поясных швов. Расчет устойчивости одностороннего ребра жесткости следует производить согласно требованиям пп.9.10 и 9.13.

Подкрановые балки

15.33 Расчет на прочность подкрановых балок следует выполнять согласно требованиям п.7.17 на действие вертикальных и горизонтальных нагрузок.

15.34 Расчет на прочность стенок подкрановых балок (за исключением балок, рассчитываемых на усталость, для кранов групп режимов работы 7К в цехах металлургических производств и 8К по ГОСТ 25546) следует выполнять по формуле (29), в которой при расчете сечений на опорах неразрезных балок вместо коэффициента 0,87 следует принимать коэффициент 0,77.

15.35 Расчет на устойчивость подкрановых балок следует выполнять в соответствии с п.7.15.

15.36 Проверку устойчивости стенок и поясных листов подкрановых балок следует выполнять согласно требованиям разд.9 настоящих норм.

15.37 Подкрановые балки следует рассчитывать на усталость согласно разд. 11 настоящих норм, при этом следует принимать α = 0,77 при кранах групп режимов работы 7К (в цехах металлургических производств) и 8К по ГОСТ 25546 и α = 1,1 в остальных случаях.

В подкрановых балках для кранов групп режимов работы 7К (в цехах металлургических производств) и 8К по ГОСТ 25546 стенки дополнительно следует рассчитывать на прочность согласно п.15.38 и на усталость согласно п.15.39. Расчет подкрановых балок на прочность и на усталость следует производить на действие крановых нагрузок, устанавливаемых согласно требованиям СНиП 2.01.07.

15.38 В сжатой зоне стенок подкрановых балок из стали с пределом текучести до

400 Н/мм2 должны быть выполнены условия:

(150)

(151)

(152)

(153) где

(154)

β – коэффициент, принимаемый равный 1,15 для расчета разрезных балок и 1,3 - для расчета сечений на опорах неразрезных балок; M, Q – соответственно изгибающий момент и поперечная сила в сечении балки от расчетной нагрузки; γf1 – коэффициент увеличения вертикальной сосредоточенной нагрузки на отдельное колесо крана, принимаемый согласно требованиям норм на нагрузки и воздействия; F – расчетное давление колеса крана без учета коэффициента динамичности; lef – условная длина, определяемая по формуле (155) где c – коэффициент, принимаемый для сварных и прокатных балок 3,25, для балок на высокопрочных болтах - 4,5; J1f – сумма собственных моментов инерции пояса балки и кранового рельса или общий момент инерции рельса и пояса в случае приварки рельса швами, обеспечивающими совместную работу рельса и пояса; Mt – местный крутящий момент, определяемый по формуле

Mt = Fe +0,75Qt hr , (156)

где e – условный эксцентриситет, принимаемый равным 15 мм; Qt – горизонтальная поперечная расчетная нагрузка, вызываемая перекосами мостового крана и непараллельностью крановых путей, принимаемая согласно требованиям норм СНиП 2.01.07; hr – высота кранового рельса;

– сумма собственных моментов инерции кручения рельса и пояса,

где t f и b f – соответственно толщина, и ширина верхнего (сжатого) пояса балки. Все напряжения в формулах (150) ÷ (156) следует принимать со знаком «плюс».

15.39 Расчет на усталость верхней зоны стенки составной подкрановой балки следует выполнять по формуле

(157)

где Rv – расчетное сопротивление усталости для всех сталей, принимаемое равным соответственно для балок сварных и на высокопрочных болтах: Rv = 75 Н/мм2 и 95 Н/мм2 для сжатой верхней зоны стенки (сечения в пролете балки); Rv = 65 Н/мм2 и 89 Н/мм2 для растянутой верхней зоны стенки (опорные сечения неразрезных балок). Значения напряжений в формуле (157) следует определять по п. 15.38 от крановых нагрузок, установленных согласно требованиям CНиП 2.01.07. Верхние поясные швы в подкрановых балках для кранов групп режимов работы 7К (в цехах металлургических производств) и 8К по ГОСТ 25546 должны выполняться с проваром на всю толщину стенки.

15.40 Свободные кромки растянутых поясов подкрановых балок и балок рабочих площадок, непосредственно воспринимающих нагрузку от подвижных составов, должны быть прокатными, строганными или обрезанными машинной кислородной или плазменнодуговой резкой.

15.41 Размеры ребер жесткости подкрановых балок должны удовлетворять требованиям п. 9.10, при этом ширина выступающей части двустороннего ребра должна быть не менее

90 мм. Двусторонние поперечные ребра жесткости не должны, как правило, привариваться к поясам балки. Торцы ребер жесткости должны быть плотно пригнаны к верхнему поясу балки; при этом в балках под краны групп режимов работы 7К (в цехах металлургических производств) и 8К по ГОСТ 25546 необходимо строгать торцы, примыкающие к верхнему поясу. В балках под краны групп режимов работы 1К ÷ 5К по ГОСТ 25546 допускается применять односторонние поперечные ребра жесткости с приваркой их к стенке и к верхнему поясу и расположением согласно п. 15.32.

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

Листовые конструкции

15.43 Контур поперечных элементов жесткости оболочек следует проектировать замкнутым.

15.44 Передачу сосредоточенных нагрузок на листовые конструкции следует предусматривать через элементы жесткости.

15.45 В местах сопряжений оболочек различной формы следует применять плавные переходы в целях уменьшения местных напряжений.

15.46 Выполнение всех стыковых швов следует предусматривать либо двусторонней, либо односторонней сваркой с подваркой корня или на подкладках. В проекте следует указывать на необходимость обеспечения плотности соединений конструкций, в которых эта плотность требуется.

15.47 В листовых конструкциях следует, как правило, применять сварные соединения встык. Соединения листов толщиной 5 мм и менее, а также монтажные соединения допускается предусматривать внахлестку.

15.48 При конструировании листовых конструкций необходимо предусматривать индустриальные методы их изготовления и монтажа путем применения: листов и лент больших размеров; способа рулонирования, изготовления заготовок в виде скорлуп и др.; раскроя, обеспечивающего наименьшее количество отходов; автоматической сварки; минимального количества сварных швов, выполняемых на монтаже.

15.49 При проектировании прямоугольных или квадратных в плане плоских мембран покрытий в углах опорных контуров следует применять, как правило, плавное сопряжение элементов контура. Для мембранных конструкций следует, как правило, применять стали с повышенной стойкостью против коррозии.

Монтажные крепления

15.50 Монтажные крепления конструкций зданий и сооружений с подкрановыми балками, рассчитываемыми на усталость, а также конструкций под железнодорожные составы следует осуществлять на сварке или высокопрочных болтах. Болты класса точности В и С в монтажных соединениях этих конструкций допускается применять: для крепления прогонов, элементов фонарной конструкции, связей по верхним поясам ферм (при наличии связей по нижним поясам или жесткой кровли), вертикальных связей по фермам и фонарям, а также элементов фахверка; для крепления связей по нижним поясам ферм при наличии жесткой кровли (железобетонных или армированных плит из ячеистых бетонов, стального профилированного настила и т.п.);

для крепления стропильных и подстропильных ферм к колоннам и стропильных ферм к подстропильным при условии передачи вертикального опорного давления через столик; для крепления разрезных подкрановых балок между собой, а также для крепления их нижнего пояса к колоннам, к которым не крепятся вертикальные связи; для крепления балок рабочих площадок, не подвергающихся воздействию динамических нагрузок; для крепления второстепенных конструкций.

16 Дополнительные требования по проектированию жилых и общественных зданий и сооружений

Каркасные здания

16.1 Для перераспределения изгибающих моментов в элементах рамных систем допускается применение в узлах соединения ригелей с колоннами стальных накладок, работающих в пластической стадии. Накладки следует выполнять из сталей с пределом текучести до 345 Н/мм2. Усилия в накладках следует определять при минимальном пределе текучести σy,min =Ryn и максимальном пределе текучести σy,max =Ryn + 100 Н/мм2.

Накладки, работающие в пластической стадии, должны иметь строганные или фрезерованные продольные кромки.

Висячие покрытия

16.2 Для конструкций из нитей следует, как правило, применять канаты, пряди и высокопрочную проволоку. Допускается применение проката.

16.3 Кровля висячего покрытия, как правило, должна быть расположена непосредственно на несущих нитях и повторять образуемую ими форму. Допускается кровлю поднять над нитями, оперев на специальную надстроечную конструкцию, или подвесить к нитям снизу. В этом случае форма кровли может отличаться от формы провисания нитей.

16.4 Очертания опорных контуров следует назначать с учетом кривых давления от усилий в прикрепленных к ним нитях при расчетных нагрузках.

16.5 Висячие покрытия следует рассчитывать на стабильность формы от временных нагрузок, в том числе от ветрового отсоса, которая должна обеспечивать герметичность принятой конструкции кровли. При этом следует проверять изменение кривизны покрытия по двум направлениям - вдоль и поперек нитей. Необходимая стабильность достигается с помощью конструктивных мероприятий: увеличением натяжения нити за счет веса покрытия или предварительного напряжения; созданием специальной стабилизирующей конструкции; применением изгибно-жестких нитей; превращением системы нитей и кровельных плит в единую конструкцию.

16.6 Сечение нити должно быть рассчитано по наибольшему усилию, возникающему при расчетной нагрузке, с учетом изменения заданной геометрии покрытия. В сетчатых системах, кроме этого, сечение нити должно быть проверено на усилие от действия временной нагрузки, расположенной только вдоль данной нити.

16.7 Вертикальные и горизонтальные перемещения нитей и усилия в них следует определять с учетом нелинейности работы конструкции покрытия.

16.8 Коэффициенты условий работы нитей из канатов и их закреплений следует принимать в соответствии с разд.18. Для стабилизирующих канатов, если они не являются затяжками для опорного контура, коэффициент условий работы γc = 1.

16.9 Опорные узлы нитей из прокатных профилей следует выполнять, как правило, шарнирными.

17 Дополнительные требования по проектированию опор воздушных линий электропередачи, конструкций открытых распределительных устройств и линий контактных сетей транспорта

17.1 Для опор воздушных линий электропередачи (ВЛ) и конструкций открытых распределительных устройств (ОРУ) высотой до 100 м следует принимать болты как для конструкций, не рассчитываемых на усталость, а для опор высотой более 100 м – как для конструкций, рассчитываемых на усталость.

17.2 При расчетах опор ВЛ и конструкций ОРУ и линий контактных сетей транспорта (КС) следует принимать коэффициенты условий работы, установленные приложением F, а также по табл. 32 и п. 17.12 настоящих норм.

Расчет на прочность элементов опор, за исключением расчета сечений в местах крепления растянутых элементов из одиночных уголков, прикрепляемых одной полкой болтами, по п. 7.2 не допускается. Расчетные длины lef и радиусы инерции сечений i при определении гибкости элементов плоских траверс следует принимать по табл. 33.

17.3 При определении приведенной гибкости по табл. 1 наибольшую гибкость всего стержня λ следует вычислять по формулам:

для четырехгранного стержня с параллельными поясами, шарнирно опертого по концам

λ = 2 l/b (158) для трехгранного равностороннего стержня с параллельными поясами, шарнирно опертого по концам

λ = 2,5 l/b (159)

для свободностоящей стойки пирамидальной формы (рис. 10)

λ = 2μ1h/bi (160)

Обозначения, принятые в формулах (158) ÷ (160): μ1 = 1,25(bs/bi)2 – 2,75(bs/bi)+3,5 - коэффициент для определения расчетной длины; l – геометрическая длина сквозного стержня; b – расстояние между осями поясов узкой грани стержня с параллельными поясами; h – высота свободно стоящей стойки; bs и bt – расстояния между осями поясов пирамидальной опоры соответственно в верхнем и нижнем основаниях наиболее узкой грани.

Т а б л и ц а 32

№ п/п

Элемент конструкций

Коэффициент условий работы γс

1

Сжатые пояса, из одиночных уголков, стоек свободно стоящих опор в первых двух панелях от башмака при узловых соединениях:

а) на сварке

б) на болтах

0,95 0,90

2

Сжатые элементы плоских решетчатых траверс из одиночных равнополочных уголков, прикрепляемых одной полкой (рис.24):

а) пояса, прикрепляемые к стойке опоры непосредственно двумя болтами и более, поставленными вдоль пояса траверсы

б) пояса, прикрепляемые к стойке опоры одним болтом или через фасонку

в) раскосы и распорки

0,90

0,75 0,75

Окончание таблицы 32

№ п/п

Элемент конструкций

Коэффициент условий работы γс

3

Оттяжки из стальных канатов или пучков высокопрочной проволоки:

а) для промежуточных опор в нормальном режиме работы

б) для анкерных, анкерно-угловых и угловых опор:

в нормальном режиме работы в аварийном режиме работы

0,90

0,80

0,90

П р и м е ч а н и е – Указанные в таблице, значения коэффициента условий работы не распространяются на соединения элементов в узлах.

Рисунок 24 – Схемы траверс

а – с треугольной решеткой; б – то же, со стойками

17.4 Расчет на устойчивость внецентренно-сжатых и сжато-изгибаемых стержней сквозного сечения, постоянного по длине, следует выполнять согласно требованиям раздел 7 настоящих норм. Для равносторонних трехгранных стержней сквозного сечения, постоянного по длине, с решетками и планками относительный эксцентриситет m следует вычислять по формулам:

при изгибе в плоскости, перпендикулярной одной из граней

m = 3,48 β М /(Nb) (161)

при изгибе в плоскости, параллельной одной из граней

m = 3 β М /(Nb) (162) где b – расстояние между осями поясов в плоскости грани; β – коэффициент, равный 1,2 при болтовых соединениях и 1,0 – при сварных соединениях.

Т а б л и ц а 33

Конструкция траверсы

Расчетная длина lef и радиус инерции сечения i

поясов

решетки

lef

i

lef

i

С поясами и решеткой из одиночных уголков (рис. 24,а)

lm lm1

imin ix

ld, lс -

imin -

С поясами из швеллеров и решеткой из одиночных уголков (рис. 24,б)

lm 1,12lm1

iy ix

ld, lс -

imin -

Обозначения, принятые в табл 33: ix – радиус инерции сечения относительно оси, параллельной плоскости решетки траверсы.

17.5 При расчете внецентренно-сжатых и сжато-изгибаемых стержней сквозного сечения согласно требованиям, п. 7.27 настоящих норм значение эксцентриситета при болтовых соединениях элементов следует умножать на коэффициент 1,2.

17.6 При проверке устойчивости отдельных поясов, внецентренно-сжатых и сжатоизгибаемых стоек сквозного сечения опор с оттяжками продольную силу в каждом поясе следует определять с учетом усилия от изгибающего момента М, вычисляемого по деформированной схеме. Значение этого момента в середине длины шарнирно-опертой стойки должно определяться по формуле

(163) где Mq – изгибающий момент в середине длины от поперечной нагрузки, определяемый как в обычных балках; δ=1-0,1Nl2/(EJ); здесь J – момент инерции сечения стойки относительно оси, перпендикулярной плоскости действия поперечной нагрузки; l – длина стойки; N – продольная сила в стойке; fq – прогиб стойки в середине длины от поперечной нагрузки, определяемый как в обычных балках; f0 = l /750 – стрелка начального искривления стойки; β – коэффициент, принимаемый согласно п.17.4.

17.7 Поперечную силу Q в сжато-изгибаемых и шарнирно-опертых стойках сквозного сечения, постоянного по длине, в опорах с оттяжками следует принимать постоянной по длине стойки и определять по формуле

(164)

где Qmax – максимальная поперечная сила от внешней нагрузки. Остальные обозначения в формуле (164) приняты такими, как в формуле (163).

17.8 Расчет на устойчивость сжатых стержней конструкций из одиночных уголков следует выполнять, как правило, с учетом эксцентричного приложения продольных сил.

Допускается рассчитывать эти стержни как центрально-сжатые по формуле (3) при условии умножения продольных сил на коэффициенты αm и αd, принимаемые не менее 1,0. В пространственных болтовых конструкциях по рис.10 (кроме рис.10, в и концевых опор) при центрировании в узлах стержней из одиночных равнополочных уголков по их рискам при однорядном расположении болтов в элементах решетки и прикреплении раскосов в узле с двух сторон полки пояса значения коэффициентов αm и αd, определяются: для поясов с (при ˃ 3,5 следует принимать = 3,5 ) по формулам:

при 0,55 ≤ с/b ≤ 0,66 и Nmd /Nm ≤ 0,7

(165)

при 0,4≤ с/b ≤ 0,55 и Nmd /Nm ≤ (2,33с/b-0,58)

(166)

для раскосов (с отношением расстояния по полке уголка раскоса от обушка до риски, на которой установлены болты, к ширине полки уголка раскоса, равном от 0,54 до 0,60), примыкающих к рассчитываемой панели пояса, по формулам:

при 0,55 ≤ с/b ≤ 0,66 и Nmd /Nm ≤ 0,7

(167)

при 0,4≤ с/b ≤ 0,55 и Nmd /Nm ≤ (2,33с/b-0,58)

(168)

Для пространственных болтовых конструкций по рис.10, г, д, е в формулах (166) и (168) следует принимать 0,45 ≤ с/b < 0,55. В пространственных сварных конструкциях из одиночных равнополочных уголков по рис.10, б, г (кроме концевых опор) с прикреплением раскосов в узле только с внутренней стороны полки пояса при Nmd /Nm ≤ 0,7 значения коэффициентов αm и αd принимаются: при центрировании в узлах стержней по центрам тяжести сечений αm = αd = 0,1; при центрировании в узлах осей раскосов на обушок пояса αm = αd = 1+0,12 Nmd /Nm При расчете конструкций на совместное действие вертикальных и поперечных нагрузок и крутящего момента, вызванного обрывом проводов или тросов, допускается принимать αm = αd = 1,0. Обозначения, принятые в формулах (165) ÷ (167) для определения αm и αd : с – расстояние по полке уголка пояса от обушка до риски, на которой расположен центр узла; b – ширина полки уголка пояса;

– условная гибкость пояса;

Nm – продольная сила в панели пояса; Nmd – сумма проекций на ось пояса усилий в раскосах, примыкающих к одной полке пояса, передаваемая на него в узле и определяемая при том же сочетании нагрузок, как для Nm; при расчете пояса принимается большее из значений Nmd, полученных для узлов по концам панели, а при расчете раскосов - для узла, к которому примыкает раскос.

17.9 Гибкость первого снизу раскоса из одиночного уголка решетчатой свободно стоящей стойки не должна превышать 160.

17.10 Отклонения верха опор и вертикальные прогибы траверс не должны превышать значений, приведенных в табл.34.

17.11 В стальных конструкциях опор ВЛ и ОРУ из одиночных уголков диафрагмы следует располагать не реже чем через 15 м, а также в местах приложения сосредоточенных нагрузок и переломов поясов.

17.12 В одноболтовых соединениях элементов решетки (раскосов и распорок) кроме постоянно работающих на растяжение при толщине полки до 6 мм из сталей с пределом текучести до 380 Н/мм2 расстояние от края элемента до центра отверстия вдоль усилия допускается принимать 1,35d (где d – диаметр отверстия) без допуска в сторону уменьшения при изготовлении элементов, о чем должно быть указано в проекте. При этом, в расчете на смятие соединяемых элементов, коэффициент условий работы γb соединения в формуле (137) следует принимать равным 0,65.

В одноболтовых соединениях элементов, постоянно работающих на растяжение (тяг траверс, элементов, примыкающих к узлам крепления проводов и тросов, и в местах крепления оборудования), расстояние от края элемента до центра отверстия вдоль усилия следует принимать не менее 2d.

17.13 Раскосы, прикрепляемые к поясу болтами в одном узле, должны располагаться, как правило, с двух сторон полки поясного уголка.

17.14 В болтовых стыках поясных равнополочных уголков число болтов в стыке следует назначать четным и распределять болты поровну между полками уголка. Количество болтов при однорядном и шахматном их расположении, а также количество поперечных рядов болтов при двухрядном их расположении следует назначать не более пяти на одной полке уголка с каждой стороны от стыка.

Т а б л и ц а 34

Конструкции и направление отклонения

Относительные отклонения стоек (к высоте h)

Относительные прогибы траверс (к длине пролета или консоли)

вертикальные

горизонтальные

в пролете

на консоли

в пролете

на консоли

1 Концевые и угловые опоры ВЛ анкерного типа высотой до 60 м вдоль проводов

1/120

1/200

1/70

Не ограничиваются

Окончание таблицы 34

Конструкции и направление отклонения

Относительные отклонения стоек (к высоте h)

Относительные прогибы траверс (к длине пролета или консоли)

вертикальные

горизонтальные

в пролете

на консоли

в пролете

на консоли

2 Опоры ВЛ анкер ного типа высотой до 60 м вдоль проводов

1/100

1/200

1/70

То же

3 Промежуточные опоры ВЛ (кроме переходных) вдоль проводов

Не ограничиваются

1/150

1/50

То же

4 Переходные опоры ВЛ всех типов высотой свыше 60 м вдоль проводов

1/140

1/200

1/70

То же

5 Опоры ОРУ вдоль проводов

1/100

1/200

1/70

1/200

1/70

6 То же, поперек проводов

1/70

Не ограничиваются

7 Стойки опор под оборудование

1/100

-

-

-

-

8 Балки под оборудование

-

1/300

1/250

-

-

П р и м е ч а н и я 1 Отклонения опор ОРУ и траверс опор ВЛ в аварийном и монтажном режиме не нормируются. 2 Отклонения и прогибы по поз. 7 и 8 должны быть уменьшены, если техническими условиями на эксплуатацию оборудования установлены более жесткие требования.

18 Дополнительные требования по проектированию конструкций антенных сооружений (АС) связи высотой до 500 м

18.1 При проектировании АС следует предусматривать:

снижение аэродинамического сопротивления сооружения и отдельных его элементов; рациональное распределение усилий в элементах конструкций путем использования предварительного напряжения; совмещение несущих и радиотехнических функций.

18.2 Для оттяжек и элементов антенных полотен следует применять стальные канаты круглые оцинкованные по группе СС, грузовые нераскручивающиеся одинарной свивки (спиральные) или нераскручивающиеся двойной крестовой свивки с металлическим сердечником (круглопрядные), при этом спиральные канаты должны применяться при расчетных усилиях до 325 кН. В канатах следует применять стальную круглую канатную проволоку наибольших диаметров марки 1. Для средне- и сильноагрессивных сред допускаются канаты, оцинкованные по группе ЖС, с требованиями для канатов группы СС. Допускается применение раскручивающихся канатов при удлинении на 25 % обвязок из мягкой оцинкованной проволоки по концам канатов. Для оттяжек со встроенными изоляторами орешкового типа следует применять стальные канаты с неметаллическими сердечниками, если это допускается радиотехническими требованиями. Для оттяжек с усилиями, превышающими несущую способность канатов из круглой проволоки, допускается применение стальных канатов закрытого типа из зетобразных и клиновидных оцинкованных проволок.

18.3 При расчетах конструкций АС следует принимать коэффициенты условий работы, установленные разд.13 и приложением Д, а также по табл. 35.

Т а б л и ц а 35

Элементы конструкций

Коэффициент условий работы γc

Предварительно напряженные элементы решетки Фланцы: кольцевого типа остальных типов

0,90

1,10

Стальные канаты оттяжек мачт или элементы антенных полотен при их количестве:

- 3-5 оттяжек в ярусе или элементов антенных полотен

- 6-8 оттяжек в ярусе

- 9 оттяжек и более в ярусе

Заделка концов на коуше зажимами или точечное опрессование во втулке Оплетка каната на коуше или изоляторе Элементы крепления оттяжек, антенных полотен, проводов, подкосов к опорным конструкциям и анкерным фундаментам Анкерные тяжи без резьбовых соединений при работе их на растяжение с изгибом Проушины при работе на растяжение Детали креплений и соединений стальных канатов: механические, кроме осей шарниров оси шарниров при смятии

0,90

0,80 0,90 0,95

0,75 0,55 0,90

0,65

0,65

0,80 0,90

18.4 Относительные отклонения опор не должны превышать значений, указанных в табл.36, кроме отклонений опор, для которых установлены иные значения техническим заданием на проектирование.

Т а б л и ц а 36

Вид нагружения

Относительные отклонения (к высоте)

Ветровая или гололедная нагрузка Односторонне подвешенные к опоре антенны при отсутствии ветра

1/100

1/300

18.5 При динамическом расчете опоры массу закрепленного к опоре антенного полотна учитывать не следует.

18.6 Значения ветровой и гололедной нагрузок допускается принимать на высоте середины ярусов ствола мачты или в двух третях высоты подвеса гибкого элемента (оттяжки) и считать эти значения равномерно распределенными по длине яруса или элемента.

18.7 Сосредоточенные силы в пролете оттяжек мачт от массы изоляторов, ветровой и гололедной нагрузок на них допускается принимать как равномерно распределенную нагрузку, эквивалентную по значению балочного момента.

18.8 При расчете наклонных элементов АС (оттяжек мачт, элементов антенных полотен, подкосов) следует учитывать только проекцию действующих на них нагрузок, направленную перпендикулярно оси элемента или его хорде.

18.9 Мачты с оттяжками должны быть рассчитаны на устойчивость в целом и их отдельных элементов при следующих нагрузках: от монтажного натяжения оттяжек при отсутствии ветра; ветровой - в направлении на одну из оттяжек; гололедной - при отсутствии ветра; гололедной и ветровой - в направлении на одну из оттяжек. При проверке устойчивости мачты в целом расчетная сила в стволе должна быть менее критической силы в 1,3 раза.

18.10 В проекте должны указываться значения монтажных натяжений в канатах оттяжек при среднегодовой температуре воздуха в районе установки мачты, а также при температуре

± 400С.

18.11 Монтажные соединения элементов конструкций, передающие расчетные усилия, следует проектировать, как правило, на болтах класса точности В и высокопрочных болтах без регулируемого натяжения. При знакопеременных усилиях следует, как правило, принимать соединения на высокопрочных болтах или на монтажной сварке. Во фланцевых соединениях следует, как правило, применять высокопрочные болты без регулируемого натяжения. Применение монтажной сварки или болтов класса точности А должно быть согласовано с монтирующей организацией.

18.12 Раскосы с гибкостью более 250 при перекрестной решетке в местах пересечений должны быть скреплены между собой.

Прогибы распорок диафрагм и элементов технологических площадок в вертикальной и горизонтальной плоскостях не должны превышать 1/250 пролета.

18.13 В конструкциях решетчатых опор диафрагмы должны устанавливаться на расстоянии между ними не более трех размеров среднего поперечного сечения секции опоры, а также в местах приложения сосредоточенных нагрузок и переломов поясов.

18.14 Болты фланцевых соединений труб следует размещать на одной окружности минимально возможного диаметра, как правило, на равных расстояниях между болтами.

18.15 Элементы решетки ферм, сходящиеся в одном узле, следует центрировать на ось пояса в точке пересечения их осей. В местах примыкания раскосов к фланцам допускается их расцентровка, но не более чем на треть размера поперечного сечения пояса. При расцентровке на больший размер элементы должны рассчитываться с учетом узловых моментов. В прорезных фасонках, для крепления раскосов из круглой стали, конец прорези следует засверлить в

1,2 раза больше диаметра раскоса.

18.16 Оттяжки в мачтах с решетчатым стволом следует центрировать в точку пересечения осей поясов и распорок. За условную ось оттяжек должна приниматься хорда. Листовые проушины для крепления оттяжек должны подкрепляться ребрами жесткости, предохраняющими их от изгиба. Конструкции узлов крепления оттяжек, которые не вписываются в транспортные габариты секций стволов мачт, следует проектировать на отдельных вставках в стволе в виде жестких габаритных диафрагм.

18.17 Опорная секция мачты должна, как правило, выполняться передающей нагрузку от ствола мачты на фундамент через опорный шарнир. При соответствующем обосновании допускается применение опорной секции, защемленной в фундаменте.

18.18 Кронштейны и подвески технологических площадок следует располагать в узлах основных конструкций ствола.

18.19 Натяжные устройства (муфты), служащие для регулировки длины и закрепления оттяжек мачт, должны крепиться к анкерным устройствам гибкой канатной вставкой. Длина канатной вставки между торцами втулок должна быть не менее 20 диаметров каната.

18.20 Для элементов АС следует применять типовые механические детали, прошедшие испытания на прочность и усталость. Резьба на растянутых элементах должна приниматься по стандартам ГОСТ 8724, ГОСТ 9150, ГОСТ 24705 (исполнение впадины резьбы с закруглением).

18.21 В оттяжках мачт, на проводах и канатах горизонтальных антенных полотен для гашения вибрации следует предусматривать последовательную установку парных низкочастотных (1-2,5 Гц) и высокочастотных (4-40 Гц) виброгасителей рессорного типа. Низкочастотные гасители следует выбирать в зависимости от частоты основного тона оттяжки, провода или каната. Расстояние s до места подвески гасителей от концевой заделки каната следует определять по формуле

где d – диаметр каната, провода, мм; m – масса 1 м каната, провода, кг; P – предварительное натяжение в канате, проводе; β – коэффициент, равный 0,00041, Н. Высокочастотные гасители устанавливаются выше низкочастотных на расстоянии s. При пролетах проводов и канатов антенных полотен, превышающих 300 м, гасители следует устанавливать независимо от расчета. Для гашения колебаний типа «галопирование» следует изменять длину каната (провода) поводками.

18.22 Антенные сооружения радиосвязи необходимо окрашивать чередующимися полосами цветомаркировки согласно требованиям по маркировке и светоограждению высотных препятствий.

18.23 Механические детали оттяжек, арматуры изоляторов, а также метизы, как правило, должны быть оцинкованными.

19 Дополнительные требования по проектированию речных гидротех- нических сооружений

19.1 При расчетах стальных конструкций речных гидротехнических сооружений следует принимать коэффициенты условий работы, установленные разд. 13 и приложением Д, а также по табл. 37.

19.2 Стальные конструкции, не подвергающиеся воздействию водной среды, следует проектировать в соответствии с требованиями разд. 1÷14. При расчете конструкций, подвергающихся воздействию водной среды, следует принимать коэффициенты надежности в соответствии с требованиями норм по проектированию гидротехнических сооружений.

19.3 Расчет на усталость тройников и развилок трубопроводов допускается производить согласно требованиям разд. 11, если в задании на проектирование оговорено наличие пульсирующей составляющей давления потока в трубопроводе. Расчет на усталость элементов, подверженных двухосному растяжению, допускается производить более точными методами с учетом фактического напряженного состояния.

Т а б л и ц а 37

Элементы конструкций

Коэффициент условий работы γc при сочетаниях нагрузок

основных

особых

1 Элементы трубопроводов, кроме обшивок плоских заглушек, при расчете на внутреннее давление без учета местных напряжений 2 То же, кроме плоских заглушек без балочной клетки, при расчете на внутреннее давление с учетом местных напряжений 3 Заглушки трубопроводов плоские без балочной клетки при расчете на внутреннее давление 4 Элементы трубопроводов при расчете на внешнее давление: оболочки прямолинейных участков и колен кольца жесткости 5 Анкеры плоских облицовок

0,70

1,10

0,55

0,80 0,65 0,85

0,95

1,5

0,7

0,9 0,75 -

19.4 Плоские облицовки затворных камер и водоводов следует рассчитывать на прочность при:

давлении свежеуложенного бетона и цементного раствора, инъектируемого за облицовку; фильтрационном давлении воды в заоблицовочном бетоне с учетом давления воды в водоводе.

19.5 Рабочие пути под колесные и катковые затворы следует рассчитывать на прочность при изгибе и местном смятии поверхностей катания, при местном сжатии стенки, при сжатии бетона под подошвой.

19.6 Трубопроводы с изменяющимися по длине диаметрами должны быть разделены на участки с постоянным диаметром. Переход от одного диаметра трубы к другому должен выполняться коническими обечайками или звеньями.

20 Дополнительные требования по проектированию балок с гибкой стенкой

20.1 Для разрезных балок с гибкой стенкой симметричного двутаврового сечения, несущих статическую нагрузку и изгибаемых в плоскости стенки, следует, как правило, применять стали с пределом текучести до 430 Н/мм2.

20.2 Прочность разрезных балок симметричного двутаврового сечения, несущих статическую нагрузку, изгибаемых в плоскости стенки, укрепленной только поперечными ребрами жесткости (рис.25) с условной гибкостью стенки

6≤ ≤13 следует проверять по формуле (М/Ми)2 + (Q/Qи)4 ≤ 1 (169) где M и Q – значения момента и поперечной силы в рассматриваемом сечении балки; Mu – предельное значение момента вычисляемого по формуле

(170)

Qu – предельное значение поперечной силы, вычисляемое по формуле (171)

В формулах (170) и (171) обозначено: t и h – толщина и высота стенки; Af – площадь сечения пояса балки; τсr и μ – критическое напряжение и отношение размеров отсека стенки, определяемые в соответствии с п.9.4; β – коэффициент, вычисляемый по формулам: при α ≤ 0,03 β=0,05+5α ≥ 0,15 (172)

при 0,03 < α ≤ 0,1 β=0,11+3α ≤ 0,40 (173)

Здесь

где Wmin – минимальный момент сопротивления таврового сечения, состоящего из сжатого пояса балки и примыкающего к нему участка стенки высотой (относительно собственной оси тавра, параллельной поясу балки); a – шаг ребер жесткости.

20.3 Поперечные ребра жесткости, сечение которых следует принимать не менее указанных в п. 9.10, должны быть рассчитаны на устойчивость как стержни, сжатые силой N, определяемой по формуле

(174)

где все обозначения следует принимать по п. 20.2. Значение N следует принимать не менее сосредоточенной нагрузки, расположенной над ребром. Расчетную длину стержня следует принимать равной lef = h (1-β), но не менее 0,7h. Симметричное двустороннее ребро следует рассчитывать на центральное сжатие, одностороннее – на внецентренное сжатие с эксцентриситетом, равным расстоянию от оси стенки до центра тяжести расчетного сечения стержня. В расчетное сечение стержня следует включать сечение ребра жесткости и полосы стенки шириной с каждой стороны ребра.

20.4 Участок стенки балки над опорой следует укреплять двусторонним опорным ребром жесткости и рассчитывать его согласно п. 9.12.

На расстоянии не менее ширины ребра и не более от опорного ребра следует устанавливать дополнительное двустороннее ребро жесткости размером согласно

п. 20.3.

20.5 Устойчивость балок не следует проверять при выполнении требования п.7.16,а настоящих норм либо при расчетной длине lef ≤ 0,21bf (где bf – ширина сжатого пояса).

20.6 Отношение ширины свеса сжатого пояса к его толщине должно быть не более .

20.7 Местное напряжение σloc в стенке балки, определяемое по формуле (27), должно быть не более 0,75Ry, при этом значение lef следует вычислять по формуле (155).

20.8 При определении прогиба балок момент инерции поперечного сечения брутто балки следует уменьшать умножением на коэффициент α = 1,2 -0,033 – для балок с ребрами в пролете и на коэффициент α = 1,2 -0,033-h/1 - для балок без ребер в пролете.

20.9 В балках по п. 20.1 с условной гибкостью стенки 7≤≤10 при действии равномерно распределенной нагрузки или при числе сосредоточенных одинаковых нагрузок в пролете 5 и более, расположенных на равных расстояниях друг от друга и от опор, допускается не укреплять стенку в пролете поперечными ребрами по рис. 25, при этом нагрузка должна быть приложена симметрично относительно плоскости стенки.

Рисунок 25 – Схема балки с гибкой стенкой

Прочность таких балок следует проверять по формуле (175)

где δ – коэффициент, учитывающий влияние поперечной силы на несущую способность балки и определяемый по формуле δ = 1-5,6 Af h/(Aw l). При этом следует принимать tf ≥ 0,3t и 0,025 ≤ 0,1.

21 Дополнительные требования по проектированию балок с перфорированной стенкой

21.1 Балки с перфорированной стенкой следует проектировать из прокатных двутавровых балок из стали с пределом текучести до 530 Н/мм2. Сварные соединения стенок следует выполнять стыковым швом с полным проваром.

21.2 Расчет на прочность балок, изгибаемых в плоскости стенки (рис.26), следует выполнять по формулам табл. 38.

21.3 Расчет на устойчивость балок следует выполнять согласно требованиям п. 7.15, при этом геометрические характеристики необходимо вычислять для сечения с отверстием. Устойчивость балок не следует проверять при выполнении требований п. 7.16.

21.4 В опорных сечениях стенку балок при hef/t˃40 (где t – меньшая толщина стенки) следует укреплять ребрами жесткости и рассчитывать согласно п. 9.12, при этом у опорного сечения следует принимать c ≥ 250 мм (рис.26).

21.5 В сечениях балки при отношении или при невыполнении

требований п. 7.13 следует устанавливать ребра жесткости в соответствии с требованиями

п. 9.10. Сосредоточенные грузы следует располагать только в сечениях балки, не ослабленных отверстиями.

Высота стенки сжатого таврового сечения должна удовлетворять требованиям п. 9.17 настоящих норм, в формуле (98) которого следует принимать

21.6 При определении прогиба балок с отношением l/hef ≥ 12 (где l – пролет балки) момент инерции сечения балки с отверстием следует умножать на коэффициент 0,95.

Рисунок 26 – Схема участка балки с перфорированной стенкой Т а б л и ц а 38

Формулы для расчета на прочность сечений балки (рис.26)

верхнего таврового

нижнего таврового

опорного

Точка 1

Точка 3

Точка 2

Точка 4

Обозначения, принятые в табл. 26: M - изгибающий момент в сечении балки; Q1 и Q2 – поперечные силы, воспринимаемые тавровыми сечениями и равные и где Q – поперечная сила в сечении балки; J1 и J2 – моменты инерции верхнего и нижнего тавровых сечений относительно собственных осей, параллельных полкам; Q3 – поперечная сила в сечении балки на расстоянии (c + s – 0,5 а) от опоры (рис.26); Jx – момент инерции сечения балки с отверстием относительно оси х-х; W1,max и W1,min – наибольший и наименьший моменты сопротивления верхнего таврового сечения; W1,max и W1,min – то же, нижнего таврового сечения; Ry1, Ru1, Ry2, Ru2 – расчетные сопротивления проката для верхнего и нижнего тавровых сечений.

22 Дополнительные требования по проектированию конструкций зданий и сооружений при реконструкции

Общие положения

22.1 Оценку остаточного ресурса конструкций зданий и сооружений следует производить на основании анализа имеющейся технической документации, визуального, инструментального освидетельствований, проверочных расчетов несущей способности и деформативности конструктивных элементов, имеющих дефекты или получивших повреждение в процессе эксплуатации. В итоге освидетельствования техническое состояние элементов зданий и сооружений должно быть определено как:

исправное – при отсутствии дефектов и повреждений, при котором выполняются все требования действующих норм и государственных стандартов; работоспособное – при наличии дефектов и повреждений категории В, при котором удовлетворяются требования обеспечения производственного процесса и дальнейшей безопасной эксплуатации, но имеются незначительные отступления от действующих нормативных документов и проекта, т.е. при частичном отступлении от требований норм без нарушения требований по предельным состояниям первой группы (ГОСТ 27751) и при таких нарушениях требований по предельным состояниям второй группы, которые в конкретных условиях не ограничивают нормальную эксплуатацию здания (сооружения); ограниченно работоспособное – при наличии дефектов и повреждений категории Б, при котором возможна дальнейшая эксплуатация при определенных ограничениях и разработке мероприятий по контролю за состоянием конструкций, параметрами технологического процесса, нагрузками и воздействиями (например, ограничение грузоподъемности мостовых кранов), а также при разработке мероприятий по устранению выявленных дефектов и повреждений в установленные сроки; аварийное – при наличии дефектов и повреждений категории А, при котором возможна потеря несущей способности основных элементов или сооружения в целом, исключающая дальнейшую эксплуатацию, т.е. при нарушении или невозможности предотвратить возможное нарушение требований по предельным состояниям первой группы; категории опасности дефектов и повреждений: А – дефекты и повреждения основных несущих конструкций, представляющие непосредственную опасность их разрушения; Б – дефекты и повреждения не представляющие при их обнаружении непосредственную опасность разрушения несущих конструкций, но способные в дальнейшем вызвать повреждения других элементов и узлов или при развитии повреждения перейти в категорию А; В – дефекты и повреждения локального характера, которые при последующем развитии не могут оказать влияния на основные несущие конструкции здания и сооружения.

22.2 При усилении или изменении условий работы сохраняемых конструкций следует обеспечивать как минимум их работоспособное состояние. Конструкции, находящиеся в ограниченно работоспособном состоянии, при обеспечении необходимого контроля допускается не усиливать на период от проведения обследования до реконструкции.

22.3 Для конструкций, запроектированных по ранее действовавшим нормам и техническим условиям, допускается не проводить проверочный расчет в случаях, если за период эксплуатации не менее 15 лет в них не возникли дефекты и повреждения, не изменились условия дальнейшей эксплуатации, нагрузки и воздействия, а при их изменении не увеличились усилия в основных элементах.

22.4 При усилении конструкций следует предусматривать конструктивные решения и методы производства работ, обеспечивающие плавное включение элементов и конструкций усиления в совместную работу с сохраняемыми конструкциями. В необходимых случаях следует использовать искусственное регулирование усилий и временную разгрузку конструкций.

Расчетные характеристики стали и соединений

22.5 Оценку качества материала конструкций следует производить по данным заводских сертификатов или по результатам испытаний образцов. Испытания следует выполнять при отсутствии исполнительной документации или сертификатов, недостаточности имеющихся в них сведений или обнаружении повреждений, которые могли быть вызваны низким качеством металла.

22.6 При исследовании и испытании металла следует определять следующие показатели:

химический состав – массовую долю элементов, нормируемых государственными стандартами или техническими условиями на сталь; предел текучести, временное сопротивление и относительное удлинение при испытаниях на растяжение по ГОСТ 1497 (следует проводить испытания с построением диаграммы работы стали); ударную вязкость по ГОСТ 9454 для температур, соответствующих группе конструкций и расчётной температуре по табл. В.4; ударную вязкость после механического старения по ГОСТ 7268 для групп конструкций и расчётных температур по табл. В.4; в отдельных случаях макро- и микроструктуру стали (в частности, для конструкций 1-й и 2-й групп п. 4.4, выполненных из кипящей стали толщиной свыше 12 мм и эксплуатирующихся при отрицательных температурах). Места отбора проб для определения перечисленных показателей, количество проб и необходимость усиления мест вырезки устанавливает организация, производящая обследование конструкций.

22.7 Исследования и испытания металла конструкций, изготовленных до 1932 г., следует проводить в специализированных организациях, где, кроме свойств металла, устанавливается способ производства стали: пудлинговая, конвертерная с продувкой воздухом (бессемеровская или томасовская), мартеновская или электросталь.

22.8 Расчетные сопротивления проката, гнутых профилей и труб сохраняемых конструкций следует назначать согласно требованиям п.5.16, при этом значения Ryn, Run и γm следует принимать:

для металла конструкций, изготовленных до 1932 г., – по полученным при испытаниях минимальным значениям предела текучести и временного сопротивления, γm = 1,2; Ry для пудлинговой стали должно быть не более 170 Н/мм2, для конвертерной, мартеновской и электростали – не более 210 Н/мм2; для металла конструкций, изготовленных после 1932 г.:

а) при наличии сертификата – по минимальным значениям предела текучести и временного сопротивления в государственных стандартах и технических условиях, по которым изготовлена данная металлопродукция; γm = 1,025 для проката, изготовленного по ГОСТ 27772; γm = 1,05 для проката, изготовленного после 1982 г. по ГОСТ 380 и ГОСТ 19281; γm = 1,1 – для всего остального проката;

б) при отсутствии сертификата (по результатам исследований металла согласно п. 22.6, а также по сведениям о виде проката и времени строительства следует определять марку стали и нормативный документ, по которому изготовлена данная металлопродукция) – по минимальным значениям предела текучести и временного сопротивления в нормативном документе для данной продукции, γm = 1,1;

в) в случаях, когда идентифицировать сталь не удалось, – по минимальному результату испытаний, γm = 1,1; Ry не должно быть больше 210 Н/мм2.

Допускается не производить испытания металла конструкций, в элементах которых нормальные напряжения не выше 165 Н/мм2.

22.9 Расчётные сопротивления сварных соединений сохраняемых конструкций, подлежащих реконструкции или усилению, следует назначать с учётом марки стали, сварочных материалов, видов сварки, положения швов и способов их контроля, примененных в конструкциях. При отсутствии установленных нормами необходимых данных допускается принимать:

для угловых швов Rwf = Rwz = 0,44Run; βf = 0,7 и βz = 1,0, считая при этом γс = 0,8; для растянутых стыковых швов Rwy = 0,55Ry в конструкциях, изготовленных до 1972 г., и Rwy = 0,85Ry – после 1972 г. Допускается уточнять несущую способность сварных соединений по результатам испытаний образцов, взятых из конструкции.

22.10 Расчётные сопротивления срезу и растяжению болтов, а также смятию элементов, соединяемых болтами, следует определять согласно указаниям п. 5.21. Если невозможно установить класс прочности болтов, то значения расчётных сопротивлений одноболтовых соединений следует принимать: Rbs = 150 Н/мм2 и Rbt = 160 Н/мм2.

22.11 Расчётные сопротивления заклепочных соединений следует принимать по табл. 39. Если в исполнительной документации отсутствуют указания о способе образования отверстий и материале заклепок и установить их по имеющимся данным не представляется возможным, расчетные сопротивления следует принимать по табл. 39 как для соединений на заклепках группы С из стали марки Ст 2.

Расчёт заклёпочных соединений следует выполнять согласно формулам п. 13.7, принимая Rbs = Rrs; Rbp = Rrp; Rbt = Rrt; Ab = Abn = Ar = 0,785 ; γb = 1; db = dr.

Т а б л и ц а 39

Напряжённое состояние

Условное обозначение

Группа соединения

Расчётные сопротивления заклёпочных соединений, Н/мм2

срезу и растяжению заклёпок из стали марок

смятию соединяемых элементов

Ст2,Ст3

09Г2

Срез

Rrs

В

180

220

-

С

160

-

-

Растяжение (отрыв головки)

Rrt

В,С

120

150

-

Смятие

Rrp

В

-

-

Rrp =2Ry

С

Rrp =1,7Ry

Окончание таблицы 39

Напряжённое состояние

Условное обозначение

Группа соединения

Расчётные сопротивления заклёпочных соединений, Н/мм2

срезу и растяжению заклёпок из стали марок

смятию соединяемых элементов

Ст2,Ст3

09Г2

П р и м е ч а н и я 1 К группе В относятся соединения, в которых заклёпки поставлены в отверстия, сверленные в собранных элементах или в деталях по кондукторам. К группе С относятся соединения, в которых заклёпки поставлены в продавленные отверстия или в отверстия, сверленные без кондуктора в отдельных деталях. 2 При применении заклёпок с потайными или полупотайными головками расчетные сопротивления заклёпочных соединений срезу и смятию понижаются умножением на коэффициент 0,8. Работа указанных заклёпок на растяжение не допускается.

Усиление конструкций

22.12 Конструкции, эксплуатируемые при положительной температуре и изготовленные из кипящей малоуглеродистой стали, а также из других сталей, у которых по результатам испытаний значения ударной вязкости ниже гарантированных государственными стандартами по сталям для групп конструкций в соответствии с требованиями п. 4.4, не подлежат усилению или замене при условии, что напряжения в элементах из этих сталей не будут превышать значений, имевшихся до реконструкции. Решение об использовании, усилении или замене этих конструкций, если эксплуатация их не будет соответствовать указанному условию, следует принимать на основании заключения специализированной проектной организации по стальным конструкциям.

22.13 Расчётную схему конструкции следует принимать с учетом особенностей её действительной работы, в том числе с учетом фактических отклонений геометрической формы, размеров сечений, условий закрепления и выполнения узлов сопряжения элементов.

Проверочные расчёты элементов конструкций и их соединений следует выполнять с учетом обнаруженных дефектов и повреждений, коррозионного износа, фактических условий сопряжения и опирания. Расчёт элементов допускается выполнять по деформированной схеме, принимая при этом коэффициент условий работы γс = 1,0 для поз.7 и 10 табл. Д.1.

22.14 Конструкции, не удовлетворяющие требованиям разд.7, 9÷13, 15 (пп. 15.33 ÷ 15.47, 15.49) и 18.2, а также требованиям норм по нагрузкам и воздействиям по ограничению вертикальных прогибов, должны быть, как правило, усилены или заменены, за исключением случаев, указанных в данном разделе. Отклонения от геометрической формы, размеров элементов и соединений от номинальных, превышающие допускаемые правилами производства и приемки работ, но не препятствующие нормальной эксплуатации, могут не устраняться при условии обеспечения несущей способности конструкций с учётом требований п. 22.13.

22.15 Допускается не усиливать элементы конструкций, если: их вертикальные и горизонтальные прогибы и перемещения превышают предельные значения, установленные нормами СНиП 2.01.07 и п. 18.4, но не препятствуют нормальной эксплуатации, исходя из технологических требований; их гибкость превышает предельные значения, установленные в

п. 8.18, но отклонения положения конструкций не превышают значений, установленных

СНиП III-10, и усилия в элементах не будут возрастать в процессе дальнейшей эксплуатации, а также в тех случаях, когда возможность использования таких элементов проверена расчётом или испытаниями.

22.16 При разработке проектов реконструкции стальных конструкций зданий и сооружений следует выявлять и использовать резервы несущей способности и применять конструктивные решения, позволяющие осуществлять реконструкцию, как правило, без остановки производственного процесса.

При усилении конструкций допускается учитывать возможность предварительного напряжения и активного регулирования усилий (в том числе за счёт сварки, изменений конструктивной и расчётной схем), а также упругопластическую работу стали, закритическую работу тонкостенных элементов и обшивок конструкций в соответствии с действующими нормами.

22.17 Конструкции усиления и методы его выполнения должны предусматривать меры по снижению нежелательных дополнительных деформаций элементов в процессе усиления в соответствии с п. 14.13. Несущая способность конструкций в процессе выполнения работ по усилению должна обеспечиваться с учетом влияния ослаблений сечений дополнительными отверстиями под болты и влияния сварки.

В необходимых случаях в период усиления конструкция должна быть полностью или частично разгружена.

22.18 В конструкциях 2-й, 3-й и 4-й групп (согласно п. 4.4), эксплуатируемых при расчетной температуре не ниже минус 40°С в неагрессивной или слабоагрессивной среде, для обеспечения совместной работы деталей усиления и существующей конструкции допускается применять прерывистые фланговые швы. Во всех случаях применения угловых швов, как правило, следует назначать минимально необходимые катеты. Допускается концевые участки швов проектировать с катетом большим, чем катет промежуточных участков, и устанавливать их размеры в соответствии с расчётом.

22.19 При усилении элементов конструкций допускается применять комбинированные соединения: заклёпочные с фрикционными; заклёпочные с болтами класса точности А.

22.20 В элементах групп конструкций 1, 2, 3 или 4 (согласно п. 4.4), подверженных при усилении нагреву вследствие сварки, расчётное напряжение σd не должно превышать значений 0,2Ry; 0,4Ry; 0,6Ry или 0,8Ry соответственно.

Напряжение σd следует определять от нагрузок, действующих во время усиления, для неусиленного сечения с учётом фактического состояния конструкций (ослаблений сечения, искривлений элемента и др.). При превышении указанных напряжений необходима разгрузка конструкций или подведение временных опор.

22.21 При расчёте элементов конструкций, усиленных путем увеличения сечения, как правило, следует учитывать разные расчётные сопротивления материалов конструкции и усиления. Допускается принимать одно расчётное сопротивление, равное меньшему из них, если они отличаются не более чем на 15 %.

22.22 При расчёте на устойчивость элементов при центральном сжатии и сжатии с изгибом допускается принимать для усиленного сечения в целом приведенное значение расчётного сопротивления, вычисляемое по формуле

(176) где Ry – расчётное сопротивление основного металла, определяемое согласно требованиям

п. 22.8;

k – коэффициент, вычисляемый по формуле

(177)

здесь Rya – расчётное сопротивление металла усиления; A, I – соответственно площадь и момент инерции неусиленного сечения элемента относительно оси, перпендикулярной плоскости проверки устойчивости; Aa, Ia – то же, усиленного сечения элемента в целом.

22.23 Расчёт на прочность и устойчивость элементов, усиленных способом увеличения сечений, как правило, следует выполнять с учётом напряжений, существовавших в элементе в момент усиления (с учётом разгрузки конструкций). При этом следует учитывать начальные искривления элементов, смещение центра тяжести усиленного сечения и искривления, вызванные сваркой. Искривления от сварки при проверке устойчивости элементов при центральном сжатии и сжатии с изгибом допускается учитывать введением дополнительного коэффициента условий работы γc, ad = 0,8.

Проверку на прочность элементов, для которых согласно п. 22.21 принято одно расчётное сопротивление, кроме расчета по формулам (37), (38) и (47), допускается выполнять на полное расчётное усилие без учёта напряжений, существовавших до усиления, а при проверке стенок балок на местную устойчивость допускается использовать дополнительный коэффициент условий работы γc, ad = 0,8.

22.24 Расчёт на прочность элементов конструкций, усиливаемых методом увеличения сечений, следует выполнять по формулам: а) для центрально-растянутых симметрично усиливаемых элементов – формула (1); б) для центрально-сжатых симметрично усиливаемых элементов

(178)

где γN = 0,95 – при усилении без использования сварки; γN = 0,95 – 0,25 σd /Ry – при усилении с использованием сварки;

в) для несимметрично усиливаемых центрально-растянутых, центрально-сжатых и внецентренно-сжатых элементов

(179)

где γМ = 0,95 для конструкций группы 1; γМ = 1 для конструкций групп 2, 3 и 4; при N/(ARy) ≥ 0,6 следует принимать γМ = γN, здесь γN следует определять как в формуле (178). Изгибающие моменты Мх и Му следует определять относительно главных осей усиленного сечения.

22.25 Допускается не усиливать существующие стальные конструкции, выполненные с отступлением от требований пп.14.15, 14.19, 14.25, 15.2, 15.3, 15.6, 15.12, 15.14, 15.17, 15.29, 15.31, 15.50, 17.9, 17.11, 18.11 ÷ 18.14, 18.19, при условии, что:

отсутствуют вызванные этими отступлениями повреждения элементов конструкций; исключены изменения в неблагоприятную сторону условий эксплуатации конструкций; несущая способность и жесткость обоснованы расчётом с учётом требований пп. 22.13, 22.15 и 22.19; выполняются мероприятия по предупреждению усталостного и хрупкого разрушения конструкций, на которые распространяются указания пп. 11.1, 11.3 и разд. 12.

Приложение A1

Нормативные ссылки

В настоящих строительных нормах использованы нормативные ссылки на следующие документы: СНиП КР 23-02-00 «Строительная климатология»; СНиП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия»; СНиП КР 52-01:2009 «Несущие и ограждающие конструкции»; СНиП III-10-75 часть III гл. 10. Правила производства и приемка работ; СНиП III-18-75 «Металлические конструкции. Правила производства и приемки работ»; ГОСТ 380-2005 «Сталь углеродистая обыкновенного качества. Марки»; ГОСТ 535-2005 «Прокат сортовой и фасонный из стали углеродистой обыкновенного качества. Общие технические условия»; ГОСТ ISO 898-1-2014 Механические свойства крепежных изделий из углеродистых и легированных сталей. Часть 1. Болты, винты и шпильки установленных классов прочности с крупным и мелким шагом резьбы (ISO 898-1:2013, IDT); ГОСТ ISO 898-2-2015 Механические свойства крепежных изделий из углеродистых и легированных сталей. Часть 2. Гайки установленных классов прочности с крупным и мелким шагом резьбы (ISO 898-2:2012, IDT); ГОСТ 977-88 «Отливки стальные. Общие технические условия»; ГОСТ 1050-88 «Прокат сортовой, калиброванный, со специальной отделкой поверхности из углеродистой качественной конструкционной стали. Общие технические условия»; ГОСТ 1412-85 Чугун с пластинчатым графитом для отливов. Марки ГОСТ 1497-84 «Металлы. Методы испытаний на растяжение»; ГОСТ 1759.0-87* «Болты, винты, шпильки и гайки. Технические условия»; ГОСТ 2246-70* «Проволока стальная сварочная. Технические условия»; ГОСТ 3062-80* «Канат одинарной свивки типа ЛК-0 конструкции 1х7 (1х6). Сортамент»; ГОСТ 3063-80* «Канат одинарной свивки типа ТК конструкции 1х19 (1х6х12). Сортамент»; ГОСТ 3064-80* «Канат одинарной свивки типа ТК конструкции 1х37 (1х6х12х18). Сортамент»; ГОСТ 3066-80* «Канат двойной свивки типа ЛК-0 конструкции 6х7 (1+6)+ 1х7 (1+6).Сортамент»; ГОСТ 3067-88 «Канат стальной двойной свивки типа ТК конструкции 6х19 (1+6+12)+1 х19х(1+6+12). Сортамент»; ГОСТ 3068-88 «Канат стальной двойной свивки типа ТК конструкции 6х37 (1+6+12+18)+1х37х(1+6+12+18). Сортамент»; ГОСТ 3081-80* «Канат двойной свивки типа ЛК-0 конструкции 6х19 (1+9+9) + 7х7 (1+6). Сортамент»; ГОСТ 3090-73 «Канаты стальные. Канат закрытый несущий с одним слоем зетобразной проволоки и сердечником типа ТК. Сортамент»; ГОСТ 5915-70* «Гайки шестигранные класса точности В. Конструкция и размеры»; ГОСТ 5927-70* «Гайки шестигранные класса точности А. Конструкция и размеры»; ГОСТ 6402-70* «Шайбы пружинные. Технические условия ГОСТ 7268-82 Сталь. Метод определения склонности к механическому старению по испытанию на ударный изгиб»; ГОСТ 7372-79* «Проволока стальная канатная. Технические условия»; ГОСТ 7669-80 «Канат двойной свивки типа ЛК-РО конструкции 6х36 (1+7+7/7+14) +7х7 (1+6). Сортамент»; ГОСТ 7675-73* «Канаты стальные. Канат закрытый несущий с одним слоем клиновидной и одним слоем зетобразной проволоки и сердечником типа ТК. Сортамент»; ГОСТ 7676-73* «Канаты стальные. Канат закрытый несущий с двумя слоями клиновидной и одним слоем зетобразной проволоки и сердечником типа ТК. Сортамент»; ГОСТ 7796-70* «Болты с шестигранной уменьшенной головкой класса точности В. Конструкция и размеры»; ГОСТ 7798-70* «Болты с шестигранной головкой класса точности В. Конструкция и размеры»; ГОСТ 7805-70* «Болты с шестигранной головкой класса точности А. Конструкция и размеры»; ГОСТ 8050-85 «Двуокись углерода газообразная и жидкая. Технические условия»; ГОСТ 8724-2002 «Основные нормы взаимозаменяемости. Резьба метрическая. Диаметры и шаги»; ГОСТ 8731-74 «Трубы стальные бесшовные горячедеформированные. Технические условия»; ГОСТ 9087-81* «Флюсы сварочные плавленые. Технические условия ГОСТ 9150-2002 Основные нормы взаимозаменяемости. Резьба метрическая. Профиль»; ГОСТ 9454-78 «Металлы. Метод испытания на ударный изгиб при пониженных, комнатной и повышенных температурах»; ГОСТ 9467-75* «Электроды, покрытые металлические для ручной дуговой сварки конструкционных и теплоустойчивых сталей. Типы»; ГОСТ 10157-2016 «Аргон газообразный и жидкий. Технические условия»; ГОСТ 10605-94 «Гайки шестигранные с диаметром резьбы свыше 48 мм класса точности В. Технические условия»; ГОСТ 10705-80 «Трубы стальные электросварные. Технические условия»; ГОСТ 10706-76 «Трубы стальные электросварные прямошовные. Технические требования»; ГОСТ 10906-78* «Шайбы косые. Технические условия»; ГОСТ 11371-78* «Шайбы. Технические условия»; ГОСТ 11474-76 «Профили стальные гнутые. Технические условия»; ГОСТ 14637-89 «Прокат толстолистовой из углеродистой стали обыкновенного качества. Технические условия»; ГОСТ 14954-80 «Канат двойной свивки типа ЛК-Р конструкции 6х19 (1+6+6/6) + 7х7 (1+6). Сортамент»; ГОСТ 15589-70* «Болты с шестигранной головкой класса точности С. Конструкция и размеры»; ГОСТ 15591-70* «Болты с шестигранной уменьшенной головкой класса точности С. Конструкция и размеры»; ГОСТ 16523-97 «Прокат тонколистовой из углеродистой стали качественной и обыкновенного качества общего назначения. Технические условия»; ГОСТ 17066-94 «Прокат тонколистовой из стали повышенной прочности. Технические условия»; ГОСТ 18123-82* «Шайбы. Общие технические условия»; ГОСТ 18126-94 «Болты и гайки с диаметром резьбы свыше 48 мм. Общие технические условия»; ГОСТ 18901-73* «Канаты стальные. Канат закрытый несущий с двумя слоями зетобразной проволоки и сердечником типа ТК. Сортамент»; ГОСТ 19281-89* «Прокат из стали повышенной прочности. Общие технические условия»; ГОСТ 19425-74* «Балки двутавровые и швеллеры стальные специальные. Сортамент»;

ГОСТ 21.502-2007 Правила выполнения проектной и рабочей документации металлических конструкций»;

ГОСТ 22353-77* «Болты высокопрочные класса точности В. Конструкция и размеры»; ГОСТ 22354-77* «Гайки высокопрочные класса точности В. Конструкция и размеры»; ГОСТ 22355-77* «Шайбы класса точности С к высокопрочным болтам. Конструкция и размеры»; ГОСТ 22356-77* «Болты и гайки высокопрочные и шайбы. Общие технические условия»; ГОСТ 24705-2004 «Основные нормы взаимозаменяемости. Резьба метрическая. Основные размеры»; ГОСТ 24379.0-80 «Болты фундаментные. Общие технические условия»; ГОСТ 24379.1-80* «Болты фундаментные. Конструкция и размеры»; ГОСТ 26271-84* «Проволока порошковая для дуговой сварки углеродистых и низколегированных сталей. Общие технические условия»; ГОСТ 27751-88 «Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения по расчету»; ГОСТ 27772-88* «Прокат для строительных конструкций. Общие технические условия»; ГОСТ 30245-2003 «Профили стальные гнутые замкнутые сварные квадратные и прямоугольные для строительных конструкций. Технические условия».

Приложение A2

В настоящих строительных нормах применены следующие термины и определения:

А.1 безопасность: Свойство объекта при нормальной эксплуатации и при авариях ограничивать допустимым уровнем возможность наступления опасных социальных, экономических и экологических последствий.

А.2 геометрическая нелинейность: Свойство, определяемое нелинейной или кусочнолинейной зависимостью между деформациями и перемещениями.

А.3 гибкость стержня: Величина, определяемая отношением длины (расчетной длины) стержня к радиусу инерции его поперечного сечения.

А.4 гибкость пластинки (стенки, пояса): Величина, определяемая отношением длины пластинки (высоты стенки, ширины пояса или его свеса) к ее толщине.

А.5 деформированная (недеформированная) схема: Расчетная схема, в которой учитываются (не учитываются) перемещения от начального ненагруженного состояния и изменения расположения нагрузок вследствие деформаций системы.

А.6 депланация поперечного сечения: Перемещение точек поперечного сечения, преобразующее его в нелинейную поверхность или совокупность плоскостей.

А.7 диаграмма работы (деформирования) стали: Зависимость между напряжениями и относительными удлинениями, получаемая при испытании на растяжение стальных стандартных образцов.

А.8 долговечность: Свойство объекта длительное время сохранять работоспособность при установленной системе технического обслуживания и принятом порядке проведения ремонтов.

А.9 жесткость: Способность тел или конструкций сопротивляться образованию деформаций и перемещений, возникающих под действием внешних нагрузок и воздействий.

А.10 идеальная система: Система без начальных несовершенств, к которой нагрузка приложена таким образом, что при достижении критической нагрузки возможно появление качественно новых перемещений (например, вследствие потери устойчивости).

А.11 качественное изменение: Состояние, при котором необходимо прекратить эксплуатацию в связи с чрезмерными остаточными перемещениями, в том числе и сдвигами в соединениях.

А.12 класс точности: Совокупность значений технологических допусков, зависящих от номинальных значений геометрических параметров.

А.13 критическая нагрузка: Наименьшая нагрузка, при которой происходит потеря устойчивости идеальной системы с появлением перемещений, качественно отличающихся от тех, которые имели место до потери устойчивости (разветвление форм равновесия).

А.14 монтажный стык: Соединение монтажных элементов (блоков), выполняемое на строительной площадке.

А.15 монтажный блок: Блок, собираемый на строительной площадке из отправочных элементов перед установкой его в проектное положение.

А.16 надежность: Свойство объекта выполнять заданные функции в течение требуемого промежутка времен.

А.17 напряженное (деформированное) состояние: Состояние тела, возникающее в результате действия на него внешних нагрузок или иных воздействий и определяемое видом возникающих при этом напряжений (деформаций) и характером распределения их в сечении.

А.18 начальные несовершенства: Совокупность неблагоприятных факторов (отклонения формы или размеров сечения от номинальных, отступление от расчетной схемы, собственные начальные напряжения и др.), которые могут возникать при изготовлении, транспортировке и возведении и снижать несущую способность конструкций.

А.19 нелинейно упругий материал: Условный материал, характеризующийся при нагружении и разгрузке одной и той же нелинейной или кусочнолинейной зависимостью между деформациями и напряжениями.

А.20 несущая способность: Способность элементов и конструкций противостоять определенному виду и уровню нагрузки или воздействия.

А.21 нормальная эксплуатация: Эксплуатация, осуществляемая без ограничений в соответствии с предусмотренными в нормах или заданиях на проектирование технологическими или бытовыми условиями.

А.22 остаточная (пластическая) деформация: Деформация, не исчезающая после устранения вызвавших ее внешних нагрузок или воздействий.

А.23 отправочная марка: Конструктивный элемент или его часть, отправляемые с завода изготовителя на строительную площадку.

А.24 перемещение: Изменение положения точки, системы точек или тела.

А.25 переход в изменяемую систему: Состояние, при котором система при действии внешней нагрузки превращается в механизм и приобретает конечные перемещения ее частей без деформаций.

А.26 пластическое (вязкое) разрушение: Разрушение вследствие значительного развития пластических деформаций.

А.27 поверхность взаимодействия: Поверхность в пространстве напряжений или усилий, точки, которой характеризуют расчетные предельное или критическое состояние сечения, элемента или системы.

А.28 потеря устойчивости формы положения: Состояние, при котором конструкция или элемент при действии внешней нагрузки утрачивают способность сохранять свое равновесное состояние.

А. 29 потеря устойчивости действия момента (плоскости изгиба): Потеря устойчивости, сопровождающаяся перемещениями в направлении, перпендикулярном плоскости действия момента (плоскости изгиба).

А.30 предельная нагрузка: Нагрузка, при которой происходит исчерпание несущей способности рассматриваемого сечения или элемента.

А.31 предельное равновесие: Равновесное состояние системы, соответствующее достижению предельной нагрузки, как правило, при работе материала за пределом упругости.

А.32 предельное состояние: Состояние, при котором элемент, конструкция, здание или сооружение в целом или его часть перестают удовлетворять заданным требованиям.

А.33 приведенная гибкость сквозного стержня: Гибкость идеально прямого упругого стержня с абсолютно жесткими соединительными элементами, критическая сила которого такая же, как и для заданного сквозного стержня с податливыми соединительными элементами.

А.34 приведенное напряжение: Напряжение при простом растяжении или сжатии, которое вызывает такое же опасное состояние материала, как при рассматриваемом сложном напряженном состоянии.

А.35 простое (однопараметрическое) нагружение: Нагружение системы несколькими, одновременно действующими различными нагрузками, возрастающими пропорционально одному параметру.

А.36 расчетная (свободная) длина стержня: Условная длина однопролетного стержня, критическая сила которого (свободная) при шарнирном закреплении его концов такая же, как для заданного. Геометрическая расчетная длина может быть представлена как расстояние между двумя смежными точками перегиба упругой кривой заданного стержня.

А.37 расчетная ситуация: Учитываемый при проектировании комплекс условий, определяющих расчетные требования к конструкции, и включающий расчетные схемы, виды нагрузок и воздействий, перечень подлежащих проверке отдельных состояний.

А.38 реальная система: Система с начальными несовершенствами, в которой с самого начала нагружения появляются перемещения, сохраняющиеся вплоть до достижения предельной нагрузки.

А.39 реконструкция: Комплекс мероприятий, направленных на переустройство строительных объектов в связи с техническим перевооружением предприятий вследствие морального или физического износа технологического оборудования, смены или модернизации технологического процесса.

А.40 свободное кручение: Кручение, при котором все поперечные сечения тонкостенного стержня имеют одинаковую депланацию и в сечении возникают только касательные напряжения.

А.41 сложное напряженное состояние: Напряженное состояние, при котором в точках тела действуют не менее двух компонент напряжения.

А.42 собственные остаточные напряжения: Напряжения, существующие в конструкции при отсутствии воздействия на нее каких-либо внешних нагрузок.

А.43 стесненное кручение: Кручение, при котором поперечные сечения тонкостенного стержня имеют неодинаковую депланацию, и в сечениях возникают касательные и нормальные напряжения.

А.44 техническое состояние объекта: Совокупность физических свойств объекта, определяющих либо пригодность его к нормальной эксплуатации, либо указывающих на необходимость проведения ремонта или реконструкции и устанавливаемых по результатам обследования, проверочных расчетов, а также анализа проектно-технической документации.

А.45 ударная вязкость: Способность стали сопротивляться хрупкому разрушению при различных температурах, определяемая работой, затрачиваемой на разрушение стандартных образцов при ударном действии нагрузки.

А.46 условная поперечная сила: Поперечная сила, равная проекции сжимающей силы на направление, перпендикулярное изогнутой оси стержня.

А.47 усталостное разрушение: Разрушение, сопровождающееся образованием и развитием трещин в результате многократно повторяющихся силовых и иных воздействий.

А.48 упругая деформация: Деформация, исчезающая после устранения вызвавших ее внешних нагрузок и воздействий.

А.49 упруго пластический материал: Условный материал, характеризующийся при нагружении нелинейной или кусочно-линейной, а при разгрузке линейной зависимостью между деформациями и напряжениями.

А.50 физическая нелинейность: Свойство материала, определяемое нелинейной или кусочно-линейной зависимостью между деформациями и напряжениями.

А.51 хрупкое разрушение: Разрушение в виде отрыва, сопровождающееся малой деформацией, как правило, при наличии концентраторов напряжений, низких температур и ударных воздействий.

Приложение Б

В настоящих строительных нормах применены следующие основные символы и скоращения. П р и м е ч а н и е – Определение некоторых сиволов даны в тексте настоящих строительных норм там, где они используются. A – площадь сечения брутто; Abn – площадь сечения болта брутто; Аd – площадь сечения раскоса; Аf – площадь сечения полки (пояса); Аn – площадь сечения нетто; Аw – площадь сечения стенки; Àfw – площадь сечения по металлу углового шва; Аwz – площадь сечения по металлу границы сплавления; E – модуль упругости; F – сила; G – модуль сдвига; Jb – момент инерции сечения ветви; Jm; Jd – моменты инерции сечений пояса и раскоса фермы; Js – момент инерции сечения ребра, планки; Jsl – момент инерции сечения продольного ребра; Jt – момент инерции кручения балки, рельса; Jx; Jy – моменты инерции сечения брутто относительно осей соответственно х-х и у-у; Jxn; Jyn – то же; сечения нетто; M – момент, изгибающий момент; Mx; My – моменты относительно осей соответственно х-х и у-у; N – продольная сила; Nad – дополнительное усилие; Nbm – продольная сила от момента в ветви колонны; Q – поперечная сила, сила сдвига; Qfic – условная поперечная сила для соединительных элементов; Qs – условная поперечная сила, приходящаяся на систему планок, расположенных в одной плоскости; Rba – расчетное сопротивление растяжению фундаментных болтов; Rbh – расчетное сопротивление растяжению высокопрочных болтов; Rbp – расчетное сопротивление смятию болтовых соединений; Rbs – расчетное сопротивление срезу болтов; Rbt – расчетное сопротивление болтов растяжению; Rbun – нормативное сопротивление стали болтов, принимаемое равным временному сопротивлению σB по государственным стандартам и техническим условиям на болты; RbU – расчетное сопротивление растяжению U- образных болтов; Rcd – расчетное сопротивление диаметральному сжатию катков (при свободном касании в конструкциях с ограниченной подвижностью); Rdh – расчетное сопротивление растяжению высокопрочной проволоки; Rlp – расчетное сопротивление местному смятию в цилиндрических шарнирах (цапфах) при плотном касании; Rp – расчетное сопротивление стали смятию торцевой поверхности (при наличии пригонки); Rs – расчетное сопротивление стали сдвигу; Rth – расчетное сопротивление растяжению стали в направлении толщины проката; Ru – расчетное сопротивление стали растяжению, сжатию, изгибу по временному сопротивлению; Run – временное (нормативное) сопротивление стали разрыву, принимаемое равным минимальному значению σB по государственным стандартам и техническим условиям на сталь; Rwf – расчетное сопротивление угловых швов срезу (условному) по металлу шва; Rwu – расчетное сопротивление стыковых сварных соединений сжатию, растяжению, изгибу по временному сопротивлению; Rwun – нормативное сопротивление металла шва по временному сопротивлению; Rws – расчетное сопротивление стыковых сварных соединений сдвигу; Rwy – расчетное сопротивление стыковых сварных соединений сжатию, растяжению и изгибу по пределу текучести; Rwz – расчетное сопротивление угловых швов срезу (условному) по металлу границы сплавления; Ry – расчетное сопротивление стали растяжению, сжатию, изгибу по пределу текучести; Ryn – предел текучести (нормативное сопротивление) стали, принимаемый (-ое) равным значению предела текучести σТ по государственным стандартам и техническим условиям на сталь; S – статический момент сдвигаемой части сечения брутто относительно нейтральной оси; Wx;Wy – моменты сопротивления сечения брутто относительно осей соответственно х-х и у-у; Wxn; Wyn – моменты сопротивления сечения нетто относительно осей соответственно х-х и у-у; b – ширина; bef – расчетная ширина; bf – ширина полки (пояса); bh – ширина выступающей части ребра, свеса; c; cx; cy – коэффициенты для расчета на прочность с учетом развития пластических деформаций при изгибе относительно осей соответственно х-х, у-у; e – эксцентриситет силы; h – высота; hef – расчетная высота стенки; hw – высота стенки; i – радиус инерции сечения; imin – наименьший радиус инерции сечения; ix; iy – радиусы инерции сечения относительно осей соответственно х-х и у-у; kf – катет углового шва; l – длина, пролет; lc – длина стойки, колонны, распорки; ld – длина раскоса; lef – расчетная, условная длина; lm – длина панели пояса фермы или колонны; ls – длина планки; lw – длина сварного шва; lx; ly – расчетные длины элемента в плоскостях, перпендикулярных осям соответственно х-х и у-у; m – относительный эксцентриситет (m = eA/Wc); mef – приведенный относительный эксцентриситет (mef = mη); r – радиус; t – толщина; tf – толщина полки (пояса); tw – толщина стенки; βf , βz – коэффициенты для расчета углового шва соответственно по металлу шва и по металлу границы сплавления; γb – коэффициент условий работы соединения; γc – коэффициент условий работы; γn – коэффициент надежности по назначению; γm – коэффициент надежности по материалу; γu – коэффициент надежности в расчетах по временному сопротивлению; η – коэффициент влияния формы сечения; λ – гибкость (λ = lef/i );

– условная гибкость ;

λef – приведенная гибкость стержня сквозного сечения;

– условная приведенная гибкость стержня сквозного сечения ;

– условная гибкость стенки ;

– наибольшая условная гибкость стенки;

λx; λy – расчетные гибкости элемента в плоскостях, перпендикулярных осям соответственно х-х и у-у; ν – коэффициент поперечной деформации стали (Пуассона); σloc – местное напряжение; σx;σy – нормальные напряжения, параллельные осям соответственно х-х и у-у; τxy – касательное напряжение; φ(x,y) – коэффициент продольного изгиба; φb – коэффициент снижения расчетных сопротивлений при изгибно-крутильной форме потери устойчивости балок; φe – коэффициент снижения расчетных сопротивлений при внецентренном сжатии.

Приложение В

Материалы для конструкций и соединений

Т а б л и ц а В.1 – Сталь для стальных конструкций

Сталь по ГОСТ

Группа конструкций при t ≥ -40

27772

535, 14637

19281

1

2

3

4

С235

Ст3кп2,Ст3пс2

-

-

+а)

+

С245

Ст3пс5

-

+б)

+

-

С255

Ст3сп5

+

+

+

-

С275

-

+б)

+

-

С285

Ст3сп5

+

+

+

-

С345

09Г2С

+3/12

+1/4

+1/4

-

С345К

-

+

+

-

С375

09Г2С

+3/12

+1/4

+1/4

-

С390

10ХСНД

+/12

+/6

+/6

-

С440

+

+

+

-

С590

-

+

+

-

С590

-

-

-

-

Обозначения, принятые в табл. В.1 Знаки «+» и «–» означают, что данную сталь применять соответственно следует и не следует. Цифра у знака «+» означает категорию стали, буквы у этого знака обозначают:

а) - не применять для неотапливаемых зданий и конструкций, эксплуатируемых при температуре наружного воздуха;

б) - для неотапливаемых зданий и конструкций, эксплуатируемых при температуре наружного воздуха применять толщину проката не более 10 мм;

П р и м е ч а н и я 1 Требования таблицы распространяются на листовой прокат толщиной от 2 мм и фасонный прокат - от 4 мм. При толщине менее 5 мм приведенные в таблице стали применяются без требований по ударной вязкости (без указания категории). 2 Прокат из стали С235 толщиной менее 5 мм допускается применять для конструкций всех групп. 3 Применение термоупрочненного с прокатного нагрева фасонного проката из стали С345Т и С375Т, поставляемого как сталь С345 и С375, не допускается в конструкциях, которые при изготовлении подвергаются металлизации или пластической деформации при температуре выше 7000С. 4 Для сталей С345, С375, С390 и 09Г2С, 10ХСНД даны категории требований по ударной вязкости в числителе по ГОСТ 27772, в знаменателе - по ГОСТ 19281

Т а б л и ц а В. 2 – Стали для труб

Марка стали (толщина, мм)

ГОСТ или ТУ

Группа конструкций при t ≥ -40

1

2

3

4

Вст3кп (до 4)

ГОСТ 10705а)

-

+2г)

+2г)

+2г)

Вст3кп (4,5-10)

ГОСТ 10705а)

-

-

+2в,г)

+2в,г)

Вст3пс (до 5,5)

ГОСТ 10705а)

-

+2г)

+2г)

+2г)

Вст3пс (6-10)

ГОСТ 10705а)

-

+6

+6

+6

Вст3пс (5-15)

ГОСТ 10706б)

-

-

+4

+4

Окончание таблицы В.2

Марка стали (толщина, мм)

ГОСТ или ТУ

Группа конструкций при tо ≥ -40

1

2

3

4

20

ГОСТ 8731

+д)

+

+

-

09Г2С

ГОСТ 8731

+д)

+

+

-

Обозначения, принятые в табл. В.2 Знаки «+» и «–» означают, что данную сталь применять соответственно следует и не следует. Цифра у знака «+» означает категорию стали, буквы у этого знака обозначают:

а) группа В, табл. 1 ГОСТ 10705;

б) группа В с дополнительными требованиями по п. 1.6 ГОСТ 10706;

в) применять прокат толщиной до 10 мм, а в колоннах и стойках до 16 мм;

г) кроме опор ВЛ, ОРУ и КС;

д) бесшовные горячедеформированные трубы по ГОСТ 8731 допускается применять для элементов специальных опор больших переходов линий электропередачи высотой более

60 м, для антенных сооружений связи и других специальных сооружений, но с дополнительным требованием по ударной вязкости (при температуре испытания минус 200С) не менее 30 Дж/см2. Не допускается применять бесшовные горячедеформированные трубы, изготовленные из слитков, имеющих маркировку “Л”, не прошедшие контроль неразрушающим методом.

Т а б л и ц а В.3 – Требования к стали для сварных конструкций зданий и сооружений (кроме мостов)

Нормативные сопротивления стали, Н/мм2

Содержание элементов1), % (не более)

Сэ, % (не более)

С

Р

S

Ryn < 290 290 ≤ Ryn < 390 390 ≤ Ryn < 490 490 ≤ Ryn < 590 Ryn ≥ 590

0,22 0,14 0,12 0,13 0,15

0,040 0,035 0,0153) 0,015 0,010

0,0452) 0,0352) 0,0153) 0,010 0,005

- 0,45 0,46 0,47 0,51

1) Предельные отклонения по химическому составу в готовом прокате по ГОСТ 27772.

2) В случае термической обработки, направленной на измельчение зерна, S ≤ 0,025%.

3) S + P ≤ 0,020%.

П р и м е ч а н и я 1 Углеродный эквивалент (Сэ, %) следует определять по формуле: , где C, Mn, Si, Cr, Ni, Cu, V, Nb, Mo, P - массовые доли элементов, %. (углерод, марганец, кремний, хром, никель, медь, ванадий, ниобий, молибден, фосфор. 2 Для сталей с нормативным сопротивлением 290≤Ryn<390 Н/мм2 допускается повышение содержания углерода до 0,17% по согласованию с организацией - составителем норм. Для фасонных профилей с нормативным сопротивлением 390≤Ryn<490 Н/мм2 допускается содержание фосфора до P≤0,030% и серы до S ≤ 0,025% по согласованию с организацией – составителем норм.

Т а б л и ц а В.4 – Требования по ударной вязкости к стальному прокату

Расчетная темпера-тура, °С

Группа конст- рукций

Предел текучести проката, Н/мм2

Ryn < 290

290≤Ryn < 390

390≤Ryn< 490

Ryn ≥ 490

Показатель ударной вязкости, Дж/см2

KCA

KCV

KCV

KCV

KCV

при температуре испытаний на ударный изгиб, °С

+20

+20

0

-20

-20

-40

-40

-60

-60

t ≥ –40

1, 2, 3

29

34

-

-

34

-

34

-

40

Окончание таблицы В.4

Расчетная темпера-тура, °С

Группа конст- рукций

Предел текучести проката, Н/мм2

Ryn < 290

290≤Ryn < 390

390≤Ryn< 490

Ryn ≥ 490

Показатель ударной вязкости, Дж/см2

KCA

KCV

KCV

KCV

KCV

при температуре испытаний на ударный изгиб, °С

+20

+20

0

-20

-20

-40

-40

-60

-60

П р и м е ч а н и я 1 KСА - ударная вязкость образцов типа 1 по ГОСТ 9454, испытанных при температуре +20°С, с U-образным надрезом после механического старения; KCV - ударная вязкость образцов с V-образным надрезом (тип 11 по ГОСТ 9454). 2 В толстолистовом прокате испытываются поперечные образцы, в фасонном и сортовом - продольные.

Т а б л и ц а В.5 – Материалы для сварки, соответствующие стали

Сталь

Материалы для сварки

в углекислом газе (по ГОСТ 8050) или в его смеси с аргоном (по ГОСТ 10157)

под флюсом (по ГОСТ 9087)

порошковой проволокой (по ГОСТ 26271)

покрытыми электродами (по ГОСТ 9467)

Марка

Тип электрода

сварочной проволоки

флюса

порошковой проволоки

Ryn < 290

Св-08Г2С

Св-08А

АН348-А, АН60а)

ПП-АН-3, ПП-АН-8

Э42а), Э42А

Св-08ГА

Э46а), Э46А

2 90≤Ryn< <590

Св-10ГАб)

АН-17-М, АН-43, АН-47, АН-348-Ав)

Э50а), Э50А

Св-10Г2б), Св-10НМА

-

Ryn ≥ 590

Св-08Г2С, Св-08ХГСМА

Св10НМА

АН-17-М

Э60

Св-10ХГ2СМА

Св-08ХН2ГМЮ

Э70

а) флюс АН-60 и электроды типов Э42, Э46, Э50 применяют для конструкций групп 2, 3 при расчетных температурах t ≥ -40 °С.

б) не применять в сочетании с флюсом АН-43.

в) Для флюса АН-348-А требуется дополнительный контроль механических свойств металла шва при сварке соединений элементов всех толщин при расчетных температурах t<-40 °С и толщин свыше 32 мм - при расчетных температурах t ≥ - 40°С.

П р и м е ч а н и е – При соответствующем технико-экономическом обосновании для сварки конструкций допускается использовать сварочные материалы (проволоку, флюсы, защитные газы), не указанные в настоящей таблице. При этом механические свойства металла шва, выполняемого с их применением, должны быть не ниже свойств, обеспечиваемых применением материалов согласно настоящей таблице.

Т а б л и ц а В.6 – Марки стали фундаментных болтов и условия их применения

Конструкции

Нормативный документ

Марки стали при расчётной температуре, tоC ≥ -40

Конструкции, кроме опор воздушных линий электро-передачи, распредели-тельных устройств и кон-тактной сети

ГОСТ 535

Ст3пс2, Ст3сп2,

ГОСТ 1050

20

Для U-образных болтов, а также фундаментных болтов опор воздушных линий электропередачи, распре-делительных устройств и контактной сети

ГОСТ 535

Ст3пс4, Ст3сп4

Т а б л и ц а В.7 – Физические характеристики материалов для стальных конструкций

Характеристика

Значение

Плотность ρ, кг / м3: стального проката и стальных отливок отливок из серого чугуна

Коэффициент линейного расширения α, ºC-1: стального проката и стальных отливок отливок из серого чугуна

Модуль упругости Е, Н/мм2: стального проката и стальных отливок отливок из серого чугуна марок: СЧ15 СЧ20, СЧ25, СЧ30; пучков и прядей параллельных проволок канатов стальных: спиральных и закрытых несущих двойной свивки двойной свивки с неметаллическим сердечником

Модуль сдвига прокатной стали и стальных отливок G, Н/мм2: стального проката и стальных отливок отливок из серого чугуна Коэффициент поперечной деформации (Пуассона) ν: стального проката и стальных отливок отливок из серого чугуна

7850

7200

0,12 · 10-4 0,11 · 10-4

2,06 · 105

0,83 · 105 0,98 · 105

1,96 · 105 1,67 · 105 1,47 · 105 1,27 · 105

0,78 · 105 0,44 · 105 0,30 0,25

П р и м е ч а н и е – Значения модуля упругости даны для канатов, предварительно вытянутых усилием не менее 60 % разрывного усилия для каната в целом.

Приложение Г

Расчетные характеристики материалов и соединений

Т а б л и ц а Г.1 – Расчетные сопротивления стального проката и труб

Напряженное состояние и характеристика расчетного сопротивления

Условное обозначение

Расчетное сопротивление проката и труб

Растяжение, сжатие, изгиб: по пределу текучести по временному сопротивлению

Ry

Ry =Ryn / γm

Ru

Ru = Run / γm

Сдвиг

Rs

Rs = 0,58 Ryn / γm

Смятие: торцевой поверхности (при наличии пригонки) местное в цилиндрических шарнирах (цапфах) при плотном касании

Rp

Rp = Run / γm

Rlp

Rlp = 0,5 Run / γm

Диаметральное сжатие катков (при свободном касании в конструкциях с ограниченной подвижностью)

Rcd

Rcd = 0,025 Run / γm

Растяжение в направлении толщины проката t (при t до 60 мм)

Rth

Rth = 0,5 Run / γm

где γm – коэффициент надежности по материалу. П р и м е ч а н и е – Нормативные сопротивления по пределу текучести Ryn и по временному сопротивлению Run следует принимать равным минимальным значениям предела текучести σт и временного сопротивления σв, установленным в стандартах и технических условиях, а при оценке технического состояния эксплуатируемых конструкций – и на основании статистической обработки данных испытаний образцов, отобранных из конструкций

Т а б л и ц а Г.2 – Коэффициенты надежности по материалу для стального проката и труб

Государственный стандарт или технические условия на прокат и трубы

Коэффициент надежности по материалу γm

ГОСТ 27772 (кроме сталей С590 и С590К) и другая нормативная документация, использующая процедуру контроля свойств проката по ГОСТ 27772

1,025

ГОСТ 19281 для сортового проката с пределом текучести свыше 380 Н/мм2, ГОСТ 8731 для труб

1,100

Требования настоящих норм для остального проката и труб

1,050

Зарубежная нормативная документация для проката и труб

1,100

Т а б л и ц а Г.3 – Нормативные и расчетные сопротивления при растяжении, сжатии и изгибе листового, широкополосного универсального и фасонного проката

Сталь по ГОСТ 27772

Толщина проката1), мм

Нормативное сопротивление 2) проката, Н/мм2

Расчетное сопротивление3) проката, Н/мм2

Ryn

Run

Ry

Ru

С235

От 2 до 8

235

360

230/225

350/345

С245

От 2 до 20 Св. 20 до 30

245

235

370

370

240/235 230/225

360/350 360/350

С255

От 2 до 20 Св. 20 до 40

245

235

370

370

240/235 230/225

360/350 360/350

С285

От 2 до 10 Св. 10 до 20

275

265

390

380

270/260 260/250

380/370 370/360

С345

От 2 до 20 Св. 20 до 40 Св. 40 до 80 Св. 80 до 100

325

305

285

265

470

460

450

430

315/310 300/290 280/270 260/250

460/450 450/440 440/430 420/410

С345K

От 4 до 10

345

470

335/330

460/450

С375

От 2 до 20 Св. 20 до 40

355

335

490

480

345/340 325/320

480/465 470/455

С390

От 4 до 50

390

540

380/370

525/515

С440

От 4 до 30 Св. 30 до 50

440

410

590

570

430/420 400/390

575/560 555/540

С590,С590K

От 10 до 40

590

685

575/560

670/650

1) За толщину фасонного проката принимают толщину полки.

2) За нормативное сопротивление приняты гарантированные значения предела текучести и временного сопротивления, приводимые в государственных стандартах или технических условиях. В тех случаях, когда эти значения приведены только в одной системе единиц (кгс/мм2), нормативные сопротивления (Н/мм2) вычисляют умножением соответствующих величин на 9,81 с округлением до 5 Н/мм2.

3) Значения расчетных сопротивлений получены делением нормативных сопротивлений на коэффициенты надежности по материалу, определенные в соответствии с табл. Г.2, и округлением до 5 Н/мм2. В числителе представлены значения расчетных сопротивлений проката, поставляемого по ГОСТ 27772 (кроме стали С590K) или другой нормативной документации, в которой используется процедура контроля свойств проката по

ГОСТ 27772 (γm=1,025), в знаменателе – расчетное сопротивление остального проката при (γm=1,050).

Т а б л и ц а Г.4 – Нормативные и расчетные сопротивления при растяжении, сжатии и изгибе труб

Марка стали

ГОСТ

Толщина стенки, мм

Нормативное сопротивление2) проката, Н/мм2

Расчетное сопротивление3) проката, Н/мм2

Ryn

Run

Ry

Ru

ВСт3кп, ВСт3пс, ВСт3сп

ВСт3пс4, ВСт3сп4

20

ГОСТ 10705

ГОСТ 10706

ГОСТ 8731

До 10

4-15

4-36

225

245

245

370

370

410

215

235

225

350

350

375

П р и м е ч а н и е – Нормативные сопротивления для труб из стали марки 09Г2С по ГОСТ 8731 устанавливаются по соглашению сторон в соответствии с требованиями этого стандарта.

Т а б л и ц а Г.5 – Расчетные сопротивления проката смятию торцевой поверхности, местному смятию в цилиндрических шарнирах, диаметральному сжатию катков

Временное сопротивление, Н/мм2

Расчетное сопротивление, Н/мм2

смятию

диаметральному сжа- тию катков (при свобо- дном касании в конст- рукциях с ограничен- ной подвижностью) Rcd

торцевой поверхности (при наличии пригонки) Rp

местному в цилиндрических шарнирах (цапфах) при плотном касании Rlp

360

370

380

390

400

430

440

450

460

470

480

490

510

540

570

590

351/343 361/352 371/362 380/371 390/381 420/409 429/419 439/428 449/438 459/448 468/457 478/467 498/486 527/514 556/543 576/562

176/171 180/176 185/181 190/185 195/190 210/204 215/209 220/214 224/219 229/224 234/228 239/233 249/243 263/257 278/271 288/281

9/9 9/9 9/9 10/10 10/10 10/10 11/11 11/11 11/11 11/11 12/12 12/12 12/12 13/13 14/14 14/14

П р и м е ч а н и е – В таблице указаны значения расчетных сопротивлений, вычисленные по формулам табл. Г1 при γm = 1,025 (в числителе) и γm = 1,050 (в знаменателе).

Т а б л и ц а Г.6 – Расчетные сопротивления отливок, поковок, стальных канатов, пучков и прядей проволок, фундаментных и U - образных болтов, болтов во фрикционных соединениях

Элементы конструкций и напряженное состояние

Условное обозначение

Расчетное сопротивление

Отливки из углеродистой стали: растяжение, сжатие, изгиб

Ry

Ry =Ryn /1,3

Сдвиг

Rs

Rs = Ryn /2,2

Отливки из серого чугуна: растяжение

сжатие

сдвиг

Rt

Rt = Rtun /3

Rc

Rc = Rcun /2

Rs

Rs = Rtyn /4

Cтальные канаты

Ndh

Ndh = Nun /1,6

Пучки и пряди из проволок

Rdh

Rdh = Run /1,65

Фундаментные болты (расчетные)

Rba

Rba = Ryn /1,25

U- образные болты

RbU

RbU= Ryn /1,18

Высокопрочные болты во фрикционном соединении

Rbh

Rbh= Rbun /1,43

где Rtun – нормативное сопротивление серого чугуна при растяжении; Rcun – тоже, при изгибе; Nun – нормативное значение разрывного усилия для каната. П р и м е ч а н и е – Для канатов, пучков, прядей и болтов расчетные сопротивления приведены для растяжения.

Т а б л и ц а Г.7 – Расчетные сопротивления отливок из углеродистой стали

Напряженное состояние

Услов- ное обозна-чение

Расчётные сопротивления, Н/мм2, отливок из углеродистой стали марок

15Л

25Л

35Л

45Л

Растяжение, сжатие и изгиб

Ru

150

180

210

250

Сдвиг

Rs

90

110

130

150

Смятие торцевой поверхности (при наличии пригонки)

Rр

230

270

320

370

Смятие местное в цилиндрических шарнирах (цапфах) при плоском касании

Rlp

110

130

160

180

Диаметральное сжатие катков при свободном касании (в конструкциях с ограниченной подвижностью)

Rcd

6

7

8

10

П р и м е ч а н и е – Расчетные сопротивления отливок из низколегированной стали, поставляемой по другим стандартам и техническим условиям, в том числе зарубежного производства, следует назначать по согласованию с организацией – составителем норм.

Т а б л и ц а Г.8 – Расчетные сопротивления отливок из серого чугуна

Напряженное состояние

Услов- ное обозна-чение

Расчётные сопротивления, Н/мм2, отливок из углеродистой стали марок

CЧ 15

СЧ 20

СЧ 25

СЧ 30

Растяжение центральное и изгиб

Rt

55

65

85

100

Сжатие центральное и изгиб

Rс

160

200

230

250

Сдвиг

Rs

40

50

65

75

Смятие торцевой поверхности (при наличии пригонки)

Rр

240

300

340

370

Т а б л и ц а Г.9 – Расчетные сопротивления сварных соединений

Сварное соединение

Напряженное состояние

Характеристика расчетного сопротивления

Условное обозначение

Расчетное сопротивление сварного соединения

Стыковое

Сжатие, растяжение и изгиб при меха-низированной или ручной сварке с физическим контро-лем качества шва

По пределу текучести

Rwy

Rwy = Ry

По временному сопротивлению

Rwu

Rwu = Ru

Растяжение и изгиб при механизиро-ванной или ручной сварке

По пределу текучести

Rwy

Rwy = Ry/1,18

Сдвиг

Rws

Rws = Rs

С угловыми швами

Cрез (условный)

По металлу шва

Rwf

Rwf =Rwun /2,2

По металлу границы сплав-ления

Rws

Rws= Run /2,2

где Rwun – нормативное сопротивление металла шва по временному сопротивлению. П р и м е ч а н и е – При Rwun >590 Н/мм2 следует принимать Rwf =Rwun/2,4

Т а б л и ц а Г.10 – Нормативные и расчетные сопротивления металла швов сварных соединений с угловыми швами

Сварочные материалы

Rwun, Н/мм2

Rwf, Н/мм2

тип электрода (по ГОСТ 9467)

марка проволоки

Э42, Э42А

Св-08, Св-08А

410

180

Э46, Э46А

Св-08ГА,

450

200

Э50, Э50А

Св-08Г2С, Св-10ГА, ПП-АН-8, ПП-АН-З

490

215

Э60

Св-08Г2С1), Св-10НМА, Св-10Г2

590

240

Э70

Св-10ХГ2СМА, Св-08ХН2ГМЮ

685

280

Э85

-

835

340

1) Только для швов с катетом kf ≤ 8 мм в конструкциях из стали с пределом текучести 440 Н/мм2 и более.

Т а б л и ц а Г.11 – Расчетные сопротивления одноболтовых соединений

Напряженное состояние

Условное обозначе-ние

Расчетные сопротивления одноболтовых соединений

Срезу и растяжению болтов классов прочности

Высокопрочных болтов из стали марки 40Х «селект»

5,6

5,8

8,8

10,9

Срез

Rbs

0,38 Rbun

0,4 Rbun

0,4 Rbun

Растяжение

Rbt

0,42 Rbun

0,4 Rbun

0,4 Rbun

Смятие: болты класса точности А

Rbp

болты класса точности В и С

П р и м е ч а н и я 1 Значения Rbs и Rbt для болтов классов прочности 8.8 и 10.9 и из стали 40Х «селект» относятся к болтам без покрытия (например, цинкования, алюминирования) и без учета разупрочнения вследствие нагрева. 2 Значение Rbt для болтов класса прочности 5.8 указано при условии дополнительного последующего отпуска при температуре 650°С. 3 Значение Rbр казано для соединяемых элементов из стали с пределом текучести до 400 Н/мм2 и при Rbun > Run

Т а б л и ц а Г.12 – Нормативные сопротивления стали болтов и расчетные сопротивления одноболтовых соединений срезу и растяжению, Н/мм2

Класс прочности болтов

Rbun

Rbyn

Rbs

Rbt

5,6 5,8 8,8 10,9

500

520

830

1040

300

420

660

940

190

210

330

415

210

210

415

520

П р и м е ч а н и е – Значения расчетных сопротивлений, указанные в таблице, вычислены по формулам табл. Г.11 с округлением до 5 Н/мм2.

Т а б л и ц а Г.13 – Расчетные сопротивления смятию элементов, соединяемых болтами

Временное сопротивление стали соединяемых элементов Run, Н/мм2

Расчетные сопротивления Rbp, Н/мм2, смятию элементов, соединяемых болтами

класса точности А

классов точности В и С

360

365

370

380

390

400

430

440

450

460

475

485

495

515

535

560

625

650

675

695

430

440

450

465

485

505

565

585

605

625

Окончание таблицы Г.13

Временное сопротивление стали соединяемых элементов Run, Н/мм2

Расчетные сопротивления Rbp, Н/мм2, смятию элементов, соединяемых болтами

класса точности А

классов точности В и С

470

480

490

500

510

520

530

540

570

590

720

745

770

800

825

850

875

905

990

1045

645

670

690

715

735

760

780

805

880

930