СП 16.13330.2011 Стальные конструкции Актуализированная редакция СНиП II-23-81* (с Изменением N 1)

СВОД ПРАВИЛ

СП 16.13330.2011 Стальные конструкции
Steel structures
Актуализированная редакция СНиП II-23-81*
(с Изменением N 1)


Дата введения 2011-05-20


Статус: действующий

ПРЕДИСЛОВИЕ

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

Сведения о своде правил

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

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 465 "Строительство"

3 ПОДГОТОВЛЕН к утверждению Департаментом архитектуры, строительства и градостроительной политики

4 УТВЕРЖДЕН приказом Министерства регионального развития Российской Федерации (Минрегион России) от 27 декабря 2010 г. N 791 и введен в действие с 20 мая 2011 г.

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

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

ВНЕСЕНЫ опечатки, опубликованные в Информационном Бюллетене о нормативной, методической и типовой проектной документации N 6, 2011 г.

ВНЕСЕНО Изменение N 1, утвержденное и введенное в действие Приказом Министерства строительства и жилищно-коммунального хозяйства Российской Федерации от 30.12.2015 N 984/пр c 25.03.2016


Оглавление

Введение
1 Область применения
2 Нормативные ссылки
3 Термины и определения
4 Общие положения
4.1 Основные требования к конструкциям
4.2 Основные расчетные требования
4.3 Учет назначения и условий работы конструкций
5 Материалы для конструкций и соединений
6 Расчетные характеристики материалов и соединений
7 Расчет элементов стальных конструкций при центральном растяжении и сжатии
7.1 Расчет элементов сплошного сечения
7.2 Расчет элементов сквозного сечения
7.3 Проверка устойчивости стенок и поясных листов центрально-сжатых элементов сплошного сечения
8 Расчет элементов стальных конструкций при изгибе
8.1 Общие положения расчета
8.2 Расчет на прочность изгибаемых элементов сплошного сечения
8.3 Расчет на прочность балок крановых путей сплошного сечения
8.4 Расчет на общую устойчивость изгибаемых элементов сплошного сечения
8.5 Проверка устойчивости стенок и поясных листов изгибаемых элементов сплошного сечения
8.6 Расчет опорных плит
9 Расчет элементов стальных конструкций при действии продольной силы с изгибом
9.1 Расчет на прочность элементов сплошного сечения
9.2 Расчет на устойчивость элементов сплошного сечения
9.3 Расчет на устойчивость элементов сквозного сечения
9.4 Проверка устойчивости стенок и поясов
10 Расчетные длины и предельные гибкости элементов стальных конструкций
10.1 Расчетные длины элементов плоских ферм и связей
10.2 Расчетные длины элементов пространственных решетчатых конструкций, в том числе структурных
10.3 Расчетные длины колонн (стоек)
10.4 Предельные гибкости элементов
11 Расчет листовых конструкций
11.1 Расчет на прочность
11.2 Расчет на устойчивость
12 Расчет элементов стальных конструкций на усталость
12.1 Общие положения расчета
12.2 Расчет балок крановых путей
13 Проектирование стальных конструкций с учетом предотвращения хрупкого разрушения
14 Проектирование соединений стальных конструкций
14.1 Сварные соединения
14.2 Болтовые соединения
14.3 Фрикционные соединения (на болтах с контролируемым натяжением)
14.4 Поясные соединения в составных балках
15 Дополнительные требования по проектированию некоторых видов зданий, сооружений и конструкций
15.1 Расстояния между температурными швами
15.2 Фермы и структурные плиты покрытий
15.3 Колонны
15.4 Связи
15.5 Балки
15.6 Балки крановых путей
15.7 Листовые конструкции
15.8 Висячие покрытия
15.9 Фланцевые соединения
15.10 Соединения с фрезерованными торцами
15.11 Монтажные крепления
15.12 Опорные части
16 Дополнительные требования по проектированию конструкций опор воздушных линий электропередачи, открытых распределительных устройств и контактных сетей транспорта
17 Дополнительные требования по проектированию конструкций антенных сооружений связи высотой до 500 м
18 Дополнительные требования по проектированию конструкций зданий и сооружений при реконструкции
18.1 Общие положения
18.2 Расчетные характеристики стали и соединений
18.3 Усиление конструкций
Приложение А (справочное). Перечень нормативных документов
Приложение Б (справочное). Основные буквенные обозначения величин
Приложение В (справочное). Материалы для стальных конструкций и их расчетные сопротивления
Приложение Г (справочное). Материалы для соединений стальных конструкций
Приложение Д (обязательное). Коэффициенты для расчета на устойчивость центрально- и внецентренно-сжатых элементов
Приложение Е (обязательное). Коэффициенты для расчета элементов конструкций с учетом развития пластических деформаций
Приложение Ж (обязательное). Коэффициент устойчивости при изгибе "фи"(b)
Приложение И (рекомендуемое). Расчетные длины колонн и стоек
Приложение К (рекомендуемое). К расчету элементов на усталость
Приложение Л (рекомендуемое). Узлы ферм с непосредственными прикреплениями элементов решетки к поясам
Приложение М (рекомендуемое). Методика подбора минимальных сечений изгибаемых элементов
Библиография

Введение

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

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

1 Область применения

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

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

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

2 Нормативные ссылки

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

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

3 Термины и определения

В настоящем своде правил применены термины по ГОСТ 2601, ГОСТ Р ИСО 857-1, ГОСТ Р ИСО 17659 и ГОСТ 28548.

(Измененная редакция, Изм. N 1).

4 Общие положения

4.1 Основные требования к конструкциям

4.1.1 При проектировании стальных строительных конструкций следует:

  • принимать конструктивные схемы, обеспечивающие прочность, устойчивость и пространственную неизменяемость зданий и сооружений в целом и их отдельных элементов при транспортировании, монтаже и эксплуатации;
  • соблюдать требования СП 28.13330 в части защиты строительных конструкций от коррозии и требования [1];
  • стальные конструкции следует проектировать и возводить с учетом их огнестойкости, а также соблюдать их огнезащиту в соответствии с СП 2.13130;
  • увеличение толщины проката и стенок труб с целью защиты от коррозии и повышения предела огнестойкости конструкций допускается только при технико-экономическом обосновании;
  • соблюдать требования государственных стандартов и других нормативных документов на конструкции соответствующего вида; при необходимости выполнять расчет точности размеров конструкций и их элементов согласно нормативным документам;

Не допускается использование восстановленных (т.е. бывших в употреблении и выведенных из первичной эксплуатации или прошедших комплекс диагностических и восстановительных работ) стальных труб, профилей, балок, листов, полос, свай, шпунтов и других видов металлоконструкций предусматривать в проектной и рабочей документации на строительство, реконструкцию и капитальный ремонт зданий и сооружений повышенного и нормального уровня ответственности без заключения специализированной научной организации.

(Измененная редакция, Изм. N 1).

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

4.1.3 Рабочие чертежи стальных конструкций должны соответствовать требованиям по изготовлению (СП 53-101-98) и монтажу конструкций (СП 70.13330.2012).

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

  • марки стали и дополнительные требования к ним, предусмотренные государственными стандартами или техническими условиями и настоящими нормами;
  • способ выполнения сварных соединений, вид и режим сварки; типы, марки, диаметры электродов и материалов для автоматической и механизированной сварки, положение шва при сварке, тип подкладки для стыковых швов;
  • классы прочности и точности болтов;
  • способ подготовки контактных поверхностей для фрикционных соединений;
  • расположение и размеры сварных, болтовых и фрикционных соединений с указанием выполнения их в заводских или монтажных условиях и, при необходимости, последовательность наложения швов и установки болтов;
  • способы и объем контроля качества;
  • требования к защите конструкций от коррозии.

(Измененная редакция, Изм. N 1).

4.2 Основные расчетные требования

4.2.1 Стальные конструкции и их расчет должны удовлетворять требованиям ГОСТ Р 54257.

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

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

(Измененная редакция, Изм. N 1).

4.2.2 При расчете конструкций значения нагрузок и воздействий, а также предельные значения прогибов и перемещений элементов конструкций следует принимать согласно требованиям СП 20.13330.2011, СП 43.13330 и разделов 16 и 17 настоящих норм.

(Измененная редакция, Изм. N 1).

4.2.3 За расчетную температуру в районе строительства следует принимать температуру наружного воздуха наиболее холодных суток обеспеченностью 0,98, определенную согласно СП 131.13330.2012.

Расчетная технологическая температура устанавливается заданием на разработку строительной части проекта.

(Измененная редакция, Изм. N 1).

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

Рассматриваются следующие расчетные модели несущих конструкций:

  • отдельные конструктивные элементы (например, растянутые и сжатые стержни, балки, стойки и колонны сплошного сечения и др.);
  • плоские или пространственные системы, раскрепленные (несвободные - рисунок 1, а); систему следует считать раскрепленной, если конструкция раскрепления не менее чем в 5 раз уменьшает горизонтальные перемещения системы; расчет таких конструкций может быть выполнен путем расчета отдельных элементов с учетом их взаимодействия между собой и с основанием;
  • плоские или пространственные системы, нераскрепленные (свободные - рисунок 1, б); при расчете таких конструкций, наряду с проверкой отдельных элементов, следует учитывать возможность достижения предельного состояния системы в целом;
  • листовые конструкции (оболочки вращения).

Рисунок 1 - Схемы систем раскрепленных и не раскрепленных от перемещений

Рисунок 1 - Схемы систем раскрепленных (а) и не раскрепленных от перемещений (б)

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

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

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

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

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

  • 1-й класс - НДС, при котором напряжения по всей площади сечения не превышают расчетного сопротивления стали (упругое состояние сечения);
  • 2-й класс - НДС, при котором в одной части сечения , а в другой (упругопластическое состояние сечения);
  • 3-й класс - НДС, при котором по всей площади сечения (пластическое состояние сечения, условный пластический шарнир).

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

4.3 Учет назначения и условий работы конструкций

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

4.3.2 При расчете конструкций и соединений следует учитывать:

  • коэффициенты надежности по ответственности γn, принимаемые согласно требованиям СП 20.13330.2011;
  • коэффициент надежности γu=1,3 для элементов конструкций, рассчитываемых на прочность с использованием расчетных сопротивлений Ru;
  • коэффициенты условий работы элементов конструкций и соединений γc, γc1 и γb, принимаемые по таблице 1; пункту 7.1.2; таблице 45 и разделам 14, 16, 17 и 18 настоящих норм.

Таблица 1. СП 16.13330.2011
Стальные конструкции.
Актуализированная редакция СНиП II-23-81*

Элементы конструкций

Коэффициенты условий работы γc

1 Балки сплошного сечения и сжатые элементы ферм перекрытий под залами театров, клубов, кинотеатров, под трибунами, под помещениями магазинов, книгохранилищ и архивов и т.п. при временной нагрузке, не превышающей вес перекрытий

0,90

2 Колонны общественных зданий при постоянной нагрузке, равной не менее 0,8 расчетной, и опор водонапорных башен

0,95

3 Колонны одноэтажных производственных зданий с мостовыми кранами

1,05

4 Сжатые основные элементы (кроме опорных) решетки составного таврового сечения из двух уголков в сварных фермах покрытий и перекрытий при расчете на устойчивость указанных элементов с гибкостью λ > 60

0,80

5 Растянутые элементы (затяжки, тяги, оттяжки, подвески) при расчете на прочность по неослабленному сечению

0,90

6 Элементы конструкций из стали с пределом текучести до 440 Н/мм2, несущие статическую нагрузку, при расчете на прочность по сечению, ослабленному отверстиями для болтов (кроме фрикционных соединений)

1,10

7 Сжатые элементы решетки пространственных решетчатых конструкций из одиночных уголков, прикрепляемые одной полкой (для неравнополочных уголков - большей полкой):

а) непосредственно к поясам сварными швами либо двумя болтами и более, установленными вдоль уголка:

раскосы по рисунку 15, а и распорки по рисунку 15, б, в, е

0,90

раскосы по рисунку 15, в, г, д, е

0,80

б) непосредственно к поясам одним болтом или через фасонку независимо от вида соединения

0,75

8 Сжатые элементы из одиночных уголков, прикрепляемых одной полкой (для неравнополочных уголков - меньшей полкой), за исключением элементов плоских ферм из одиночных уголков и элементов, указанных в позиции 7 настоящей таблицы, раскосов по рисунку 15, б, прикрепляемых непосредственно к поясам сварными швами либо двумя болтами и более, установленными вдоль уголка, и плоских ферм из одиночных уголков

0,75

9 Опорные плиты из стали с пределом текучести до 390 Н/мм2, несущие статическую нагрузку, толщиной, мм:

а) до 40

1,20

б) св. 40 до 60

1,15

в) св. 60 до 80

1,10

Примечания:

  1. Коэффициенты γc < 1 при расчете совместно учитывать не следует.
  2. При расчете на прочность по сечению, ослабленному отверстиями для болтов, коэффициенты условий работы, приведенные в позициях 6 и 1; 6 и 2; 6 и 3, следует учитывать совместно.
  3. При расчете опорных плит коэффициенты, приведенные в позициях 9 и 2, 9 и 3, следует учитывать совместно.
  4. Коэффициенты для элементов, приведенных в позициях 1 и 2, следует учитывать также при расчете их соединений.
  5. В случаях, не оговоренных в настоящей таблице, в формулах следует принимать γc = 1.

Отношение критической нагрузки к расчетной для стержневых конструкций, рассчитываемых как идеализированные пространственные системы с использованием сертифицированных вычислительных комплексов (согласно 4.2.5, 4.2.6, должно быть не меньше коэффициента надежности по устойчивости системы γs = 1,3.

(Измененная редакция, Изм. N 1).

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

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

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

5 Материалы для конструкций и соединений

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

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

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

В зависимости от особенностей конструкций и узлов рекомендуется при заказе стали учитывать классификацию листового проката в зависимости от значения относительного сужения ψz(см. 13.5) по ГОСТ 28870.

Для обеспечения предела огнестойкости (45 мин) для всех групп, согласно приложению В, открытых конструкций (см. независимо от расчетной температуры следует назначать прокат из стали 06МБФ по [3]*, имеющей расчетные характеристики стали С345-4 по ГОСТ 27772, или прокат из других сталей, обеспечивающих предел огнестойкости 45 мин.

(Измененная редакция, Изм. N 1).

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

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

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

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

5.5 Для болтовых соединений следует применять стальные болты и гайки, удовлетворяющие техническим требованиям ГОСТ Р ИСО 898-1-2011, ГОСТ Р 52628, и шайбы, удовлетворяющие требованиям ГОСТ 18123, а также высокопрочные болты, указанные в 5.6, ГОСТ Р ИСО 4759-3 и ГОСТ Р ИСО 8992.

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

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

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

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

Высокопрочными болтами следует считать болты класса прочности не ниже 10.9.

(Измененная редакция, Изм. N 1).

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

Для фланцевых соединений следует применять высокопрочные болты климатического исполнения ХЛ.

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

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

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

Анкерные болты следует применять согласно требованиям СП 43.13330.2012.

(Измененная редакция, Изм. N 1).

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

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

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

5.10 Для шарниров, катков и болтов, работающих в качестве шарниров, а также подкладных листов под катки, следует применять поковки по СП 35.13330.2011.

(Измененная редакция, Изм. N 1).

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

  • канаты спиральные по ГОСТ 3062; ГОСТ 3063; ГОСТ 3064;
  • канаты двойной свивки по ГОСТ 3066; ГОСТ 3067; ГОСТ 3068; ГОСТ 3081; ГОСТ 7669; ГОСТ 14954;
  • канаты закрытые несущие по ГОСТ 3090; ГОСТ 18901; ГОСТ 7675; ГОСТ 7676;
  • пучки и пряди параллельных проволок, формируемых из канатной проволоки, удовлетворяющей требованиям ГОСТ 7372.

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

6 Расчетные характеристики материалов и соединений

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

Таблица 2. СП 16.13330.2011
Стальные конструкции.
Актуализированная редакция СНиП II-23-81*

Напряженное состояние

Расчетные сопротивления проката и труб

Растяжение, сжатие, изгиб:

по пределу текучести

по временному сопротивлению

Сдвиг

Смятие:

торцевой поверхности (при наличии пригонки)

местное в цилиндрических шарнирах (цапфах) при плотном касании

Диаметральное сжатие катков (при свободном касании в конструкциях с ограниченной подвижностью)

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

Таблица 3. СП 16.13330.2011
Стальные конструкции.
Актуализированная редакция СНиП II-23-81*

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

Для проката с пределом текучести свыше 380 Н/мм2 по ГОСТ 19281, для труб по ГОСТ 8731

1,100

Для остального проката и труб, соответствующих требованиям настоящих норм

1,050

Для проката и труб, поставляемых по зарубежной нормативной документации

1,100

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

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

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

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

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

Таблица 4. СП 16.13330.2011
Стальные конструкции.
Актуализированная редакция СНиП II-23-81*

Сварные соединения

Напряженное состояние

Характеристика расчетного сопротивления

Расчетные сопротивления сварных соединений

Стыковые

Сжатие, растяжение и изгиб при автоматической, механизированной или ручной сварке с физическим контролем качества шва

По пределу текучести

По временному сопротивлению

Растяжение и изгиб при автоматической, механизированной или ручной сварке

По пределу текучести

Сдвиг

С угловыми швами

Срез (условный)

По металлу шва

По металлу границы сплавления

Примечание. Значения коэффициентов надежности по металлу шва γwm следует принимать равными: 1,25 - при Rwun ≤ 490 Н/мм2; 1,35 - при Rwun ≥ 590 Н/мм2.

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

Значения нормативных (Rwun) и расчетных (Rwf) сопротивлений металла угловых швов приведены в таблице Г.2.

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

Таблица 5. СП 16.13330.2011
Стальные конструкции.
Актуализированная редакция СНиП II-23-81*

Напряженное состояние

Условное обозначение

Расчетные сопротивления одноболтовых соединений

срезу и растяжению болтов классов прочности

смятию соединяемых элементов

5,6

5,8

8,8

10,9

12,9

Срез

Rbs

0,42Rbun

0,41Rbun

0,40Rbun

0,35Rbun

-

Растяжение

Rbt

0,45Rbun

-

0,54Rbun

-

-

Смятие:

 

болты класса точности А

Rbp*

-

1,60Ru

болты класса точности В

-

1,35Ru

*Rbp следует определять для соединяемых элементов из стали с пределом текучести до 440 Н/мм2.

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

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

.(1)

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

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

.(2)

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

,(3)

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

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

.(4)

6.9 Значение расчетного сопротивления (усилия) растяжению стального каната следует принимать равным значению разрывного усилия каната в целом, установленному государственными стандартами или техническими условиями на стальные канаты, деленному на коэффициент надежности по материалу γm = 1,6.

7 Расчет элементов стальных конструкций при центральном растяжении и сжатии

7.1 Расчет элементов сплошного сечения

7.1.1 Расчет на прочность элементов из стали с нормативным сопротивлением Ryn ≤ 440 Н/мм2 при центральном растяжении или сжатии силой N следует выполнять по формуле

.(5)

Расчет на прочность растянутых элементов, эксплуатация которых возможна и после достижения металлом предела текучести, а также растянутых или сжатых элементов из стали с нормативным сопротивлением Ryn > 440 Н/мм2 следует выполнять по формуле (5) с заменой значения Ry на Ruu.

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

,(6)

где.

Здесь An - площадь сечения уголка нетто;

An1 - площадь части сечения прикрепляемой полки уголка между краем отверстия и пером;

α1, α2, β - коэффициенты, принимаемые по таблице 6.

Таблица 6. СП 16.13330.2011
Стальные конструкции.
Актуализированная редакция СНиП II-23-81*

Коэффициенты

Значения коэффициентов α1, α2 и β

при одном болте и расстоянии a, равном

при a ≥ 1,5d и s ≥ 2d при количестве болтов в ряду

1,35d*

1,5d

2d

2

3

4

α1

1,70

1,70

1,70

1,77

1,45

1,17

α2

0,05

0,05

0,05

0,19

0,36

0,47

β

0,65

0,85

1,0

1,0

1,0

1,0

* Только для элементов решеток (раскосов и распорок), кроме постоянно работающих на растяжение, при толщине полки до 6 мм.

Обозначения, принятые в таблице 6:

  • a - расстояние вдоль усилия от края элемента до центра ближайшего отверстия;
  • s - расстояние вдоль усилия между центрами отверстий.

При расчете тяг и поясов траверс, элементов опор ВЛ, ОРУ и КС, непосредственно примыкающих к узлам крепления проводов, а также элементов, соединяющих в стойках узлы крепления тяг и растянутых поясов траверс, коэффициент γc1 следует уменьшить на 10%.

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

,(7)

где φ - коэффициент устойчивости при центральном сжатии, значение которого при 0,4 следует определять по формуле

.(8)

Значение коэффициента σ в формуле (8) следует вычислять по формуле

,(9)

где - условная гибкость стержня;

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

Таблица 7. СП 16.13330.2011
Стальные конструкции.
Актуализированная редакция СНиП II-23-81*

Тип сечения

Значения коэффициентов

Обозначение

Форма

α

β

a

0,03

0,06

b

0,04

0,09

c

0,04

0,14

Примечание. Для прокатных двутавров высотой свыше 500 мм при расчете на устойчивость в плоскости стенки следует принимать тип сечения a.

Значения коэффициента φ, вычисленные по формуле (8), следует принимать не более 7,6/ при значениях условной гибкости свыше 3,8; 4,4 и 5,8 для типов сечений соответственно a, b и c.

При значениях 0,4 для всех типов сечений допускается принимать φ = 1.

Значения коэффициента φ приведены в приложении Д.

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

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

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

Рисунок 2 - П-образные сечения элементов

Рисунок 2 - П-образные сечения элементов

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

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

,(10)

здесь φc - коэффициент, принимаемый равным

φc = φ1 при φ1 ≤ 0,85;

φc = 0,68 + 0,21φ1 ≤ 1 при φ1 > 0,85,

где значение φ1 следует вычислять по формуле

.(11)

В формуле (11) коэффициент cmax следует определять согласно приложению Д.

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

7.2 Расчет элементов сквозного сечения

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

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

Таблица 8. СП 16.13330.2011
Стальные конструкции.
Актуализированная редакция СНиП II-23-81*

Тип сечения

Схема сечения

Приведенная гибкость λef стержня сквозного сечения

с планками

с решетками

1

,        (12)

где

,        (15)

где

2

,        (13)

где ;

,        (16)

где ; (d1 и d2 относятся к сторонам соответственно b1 и b2)

3

,        (14)

где

,        (17)

где

Обозначения, принятые в таблице 8:

  • λy - гибкость сквозного стержня в целом в плоскости, перпендикулярной оси y-y;
  • λmax - наибольшая из гибкостей сквозного стержня в целом в плоскостях, перпендикулярных оси x-x или y-y;
  • λb1, λb2, λb3 - гибкости отдельных ветвей при изгибе в плоскостях, перпендикулярных осям соответственно 1-1, 2-2 и 3-3, на участках между сварными швами или крайними болтами, прикрепляющими планки;
  • b (b1, b2) - расстояние между осями ветвей;
  • d, lb - размеры, определяемые по рисункам 3 и 4;
  • A - площадь сечения всего стержня;
  • Ad1, Ad2 - площади сечений раскосов решеток (при крестовой решетке - двух раскосов), расположенных соответственно в плоскостях, перпендикулярных осям 1-1 и 2-2;
  • Ad3 - площадь сечения раскоса решетки (при крестовой решетке - двух раскосов), лежащей в плоскости одной грани (для трехгранного равностороннего стержня);
  • Ib1, Ib3 - моменты инерции сечения ветвей относительно осей соответственно 1-1 и 3-3 (для сечений типов 1 и 3);
  • Ib1, Ib2 - то же, двух уголков относительно осей соответственно 1-1 и 2-2 (для сечения типа 2);
  • Is - момент инерции сечения одной планки относительно собственной оси x-x (рисунок 4; для сечений типов 1 и 3);
  • Is1, Is2 - момент инерции сечения одной из планок, расположенных в плоскостях, перпендикулярных осям соответственно 1-1 и 2-2 (для сечения типа 2).

Примечание. К типу 1 также следует относить сечения, у которых вместо швеллеров применены двутавры, трубчатые и другие профили для одной или обеих ветвей; при этом оси y-y и 1-1 должны проходить через центры тяжести соответственно сечения в целом и отдельной ветви, а значения n и λb1 в формуле (12) должны обеспечить наибольшее значение λef.

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

  • при планках - как расчет рамных систем;
  • при решетках - согласно требованиям 7.2.5.

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

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

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

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

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

7.2.5 Расчет сквозных стержней с решетками с учетом указанных в 7.2.2 и 7.2.4 допущений следует выполнять по формуле (7) с заменой в ней значения Ry на Ryd = φ1Ry.

При этом коэффициент устойчивости φ1 для отдельной ветви при 2,7 следует принимать равным 1,0, а при 3,2 - определять по формуле (8) при расчетной длине lef = 0,7lb, где lb - длина ветви (на рисунке 3, а длина ветви - 2lb).

Рисунок 3 - Схемы решеток сквозных стержней

Рисунок 3 - Схемы решеток сквозных стержней

а - треугольная, б - треугольная с распорками, в - крестовая, г - крестовая с распорками

Рисунок 4 - Сквозной стержень с планками

Рисунок 4 - Сквозной стержень с планками

В интервале условных гибкостей 2,73,2 значение φ1 допускается определять линейной интерполяцией между 1,0 и значением φ1 при 3,2.

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

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

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

,(18)

где N - продольное усилие в сквозном стержне;

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

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 сквозных стержней - равной 0,8Qfic для каждой системы соединительных планок (решеток), расположенной в одной грани.

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

;(19)


,(20)

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

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

,(21)

где α1 - коэффициент, принимаемый равным: 1,0 для решетки по рисунку 3, а, б и 0,5 - по рисунку 3, в;

Qs - условная поперечная сила, приходящаяся на одну плоскость решетки.

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

,(22)

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

Nb - усилие в одной ветви стержня;

Ad, Ab - площадь сечения одного раскоса и одной ветви соответственно.

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

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

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

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

Рисунок 5 - Расчетные размеры стенок, свесов полок, поясных листов в прокатных, составных и гнутых профилях

Рисунок 5 - Расчетные размеры стенок, свесов полок, поясных листов в прокатных, составных и гнутых профилях

  • полную высоту стенки - в сварных элементах;
  • расстояние между ближайшими к оси элемента краями поясных уголков - в элементах с фрикционными поясными соединениями;
  • расстояние между началами внутренних закруглений - в прокатных профилях;
  • расстояние между краями выкружек - в гнутых профилях.

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

Таблица 9. СП 16.13330.2011
Стальные конструкции.
Актуализированная редакция СНиП II-23-81*

Сечение

Условная гибкость элемента

Предельная условная гибкость стенки

≤2

       (23)

>2

       (24)

≤1

1,2               (25)

>1

       (26)

≤0,8

1,0               (27)

>0,8

       (28)

0,84

       (29)

Обозначения, принятые в таблице 9:

  • - условная гибкость элемента, принимаемая в расчете на устойчивость при центральном сжатии;
  • bf - ширина полки тавра.

Примечания:

  1. В коробчатом сечении значение следует определять для пластинок, расположенных параллельно плоскости, в которой проверяется устойчивость элемента в целом.
  2. В тавровом сечении должно соблюдаться условие 1 ≤ bf/hef ≤ 2; при 0,8 или 4 в формуле (29) следует принимать соответственно = 0,8 или = 4.
  3. Знак "≤" в формулах означает, что значение в случае его превышения при расчете по формуле следует принимать равным указанному в правой части.

7.3.3 Стенки центрально-сжатых элементов сплошного сечения (колонн, стоек, опор и т.п.) при 2,3, как правило, следует укреплять поперечными ребрами жесткости с шагом от 2,5hef до 3hef; на каждом отправочном элементе должно быть не менее двух ребер.

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

В стенке, укрепленной только поперечными ребрами, ширина их выступающей части br должна быть для парного симметричного ребра не менее (hef/30+40) мм, для одностороннего ребра - не менее (hef/20+50) мм; толщина ребра tr должна быть не менее .

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

7.3.4 В центрально-сжатых элементах двутаврового сечения с расчетной высотой стенки hef в случае укрепления стенки продольным ребром жесткости, расположенным посередине и имеющим момент инерции сечения Irl при 6, следует значение , установленное в 7.3.2, умножить на коэффициент

.(30)

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

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

Продольные ребра жесткости следует включать в расчетные сечения элементов.

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

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

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

Значение Ad следует вычислять по формулам:

  • для двутаврового и швеллерного сечений
  • ,(31)

  • для коробчатого сечения:
    • при центральном сжатии
    • ;(32)

    • при внецентренном сжатии
    • .(33)

В формулах (31)-(33) обозначено:

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

    bef,1 и bd - расчетная и уменьшенная ширина пояса коробчатого сечения, расположенного перпендикулярно плоскости, в которой проверяется устойчивость.

Значение hd в центрально-сжатых элементах следует вычислять по формулам:

  • для двутаврового сечения
  • ,(34)

    где при 3,5 следует принимать = 3,5;

  • для коробчатого сечения
  • ,(35)

    где при 2,3 следует принимать = 2,3;

  • для швеллерного сечения
  • .(36)

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

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

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

  • от грани стенки до края поясного листа (полки) - в сварных элементах;
  • от оси крайнего болта в поясе до края поясного листа - в элементах с фрикционными поясными соединениями;
  • от начала внутреннего закругления до края полки - в прокатных профилях;
  • от края выкружки до края полки - в гнутых профилях (см. рисунок 5).

7.3.8 Устойчивость поясных листов и полок центрально-сжатых элементов сплошного сечения следует считать обеспеченной, если условная гибкость свеса пояса (полки) не превышает значений предельной условной гибкости свеса пояса (полки) , определяемых по формулам таблицы 10, в которых при значениях 0,8 или 4 следует принимать соответственно = 0,8 или = 4.

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

7.3.10 Высота отгиба полки (стенки) aef (см. рисунок 5) должна быть не менее 0,3bef в элементах, не усиленных планками, и 0,2bef - в элементах, усиленных планками (см. таблицу 10); при этом толщина ребра должна быть не менее .

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

Таблица 10. СП 16.13330.2011
Стальные конструкции.
Актуализированная редакция СНиП II-23-81*

Сечение

Предельная условная гибкость свеса (отгиба) полки при гибкости элемента 0,84

       (37)

       (38)

       (39)

       (40)

Обозначение, принятое в таблице 10:

    - условная гибкость элемента, принимаемая в расчете на устойчивость при центральном сжатии.

Примечание. Для свесов (отгибов) полок (см. рисунок 5) предельные значения условной гибкости , вычисленные по формулам (37) и (38), следует умножать на коэффициент 1,5, а по формуле (39) - на 1,6.

8 Расчет элементов стальных конструкций при изгибе

8.1 Общие положения расчета

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

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

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

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

8.2 Расчет на прочность изгибаемых элементов сплошного сечения

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

  • при действии момента в одной из главных плоскостей
  • ;(41)

  • при действии в сечении поперечной силы
  • ;(42)

  • при действии моментов в двух главных плоскостях (и наличии бимомента)
  • ,(43)

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

  • при одновременном действии в стенке балки момента и поперечной силы
  • ,(44)

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

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

    - касательное напряжение в стенке.

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

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

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

,(45)

где s - шаг отверстий в одном ряду;

d - диаметр отверстия.

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

,(46)


где

.(47)

Здесь F - расчетное значение нагрузки (силы);

lef - условная длина распределения нагрузки, определяемая по формулам:

  • для случаев по рисунку 6, а и б
  • ;(48)

  • для случая по рисунку 6, в
  • ,(49)

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

    ψ - коэффициент, принимаемый равным: 3,25 - для сварных и прокатных балок;

    4,5 - для балок с фрикционными поясными соединениями;

    I1f - сумма собственных моментов инерции пояса балки и кранового рельса или момент инерции сечения, состоящего из пояса и рельса в случае приварки рельса швами, обеспечивающими совместную работу пояса и рельса.

Рисунок 6 - Схемы распределения сосредоточенной нагрузки на стенку балки

а - сварная; б - прокатная; в - сварная или прокатная при нагрузке от колеса крана

Рисунок 6 - Схемы распределения сосредоточенной нагрузки на стенку балки

8.2.3 Расчет на прочность разрезных балок 2-го и 3-го классов двутаврового и коробчатого сечений (рисунок 7) из стали с нормативным сопротивлением Ryn ≤ 440 Н/мм2 при соблюдении требований 8.4.6, 8.5.8, 8.5.9 и 8.5.18 и при касательных напряжениях (кроме опорных сечений) следует выполнять по формулам:

  • при изгибе в плоскости наибольшей жесткости (Ix > Iy)
  • ;(50)

  • при изгибе в двух главных плоскостях и напряжениях
  • .(51)

Здесь Mx, My - абсолютные значения изгибающих моментов;

cx, cy - коэффициенты, принимаемые согласно таблице Е.1;

β - коэффициент, принимаемый равным:

при   β = 1;

при

,(52)

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

Рисунок 7 - Схемы двутаврового и коробчатого сечений балок с действующими на них усилиями

Рисунок 7 - Схемы двутаврового (а) и коробчатого (б) сечений балок с действующими на них усилиями

При расчете сечения в зоне чистого изгиба в формулах (50) и (51) следует принимать β = 1 и вместо коэффициентов cx и cy соответственно

;

.(53)

Расчет на прочность в опорном сечении балок (при Mx = 0 и My = 0) следует выполнять по формулам:

;(54)


.(55)

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

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

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

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

В этом случае расчетное значение момента следует определять по формуле

,(56)

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

Mef - условный изгибающий момент, равный:

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

    ;(57)


    ,(58)

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

    M1 - изгибающий момент в крайнем пролете, вычисленный как в свободно опертой однопролетной балке;

    a - расстояние от сечения, в котором действует момент M1, до крайней опоры;

    l - длина крайнего пролета;

    M2 - максимальный изгибающий момент в промежуточном пролете, вычисленный как в шарнирно опертой однопролетной балке;

    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 (57).

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

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

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

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

  • при изгибе в одной главной плоскости
  • ;(59)

  • при изгибе в двух главных плоскостях
  • ;(60)

В формулах (59) и (60) обозначено:

,(61)

где ; ;

βr - коэффициент, принимаемый равным:

    при   βr = 1;

    при

    ;(62)

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

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

8.3 Расчет на прочность балок крановых путей сплошного сечения

8.3.1 Расчет на прочность балок крановых путей следует выполнять согласно требованиям 8.2.1 на действие вертикальных и горизонтальных нагрузок, определяемых согласно СП 20.13330.2011.

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

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

;(63)


;(64)


;(65)


,(66)

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

;     ;     ;     ;
;     ;     .

.(67)

В формулах (67) обозначено:

M и Q - соответственно изгибающий момент и поперечная сила в сечении балки от расчетной нагрузки, определяемой согласно СП 20.13330.2011;

γf - коэффициент надежности по нагрузке для крановых нагрузок, принимаемый согласно СП 20.13330.2011;

γf1 - коэффициент увеличения сосредоточенной вертикальной нагрузки от одного колеса крана, принимаемый согласно СП 20.13330.2011;

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

lef - условная длина, определяемая согласно требованиям 8.2.2;

Mt - местный крутящий момент, определяемый по формуле

,(68)

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

Qt - расчетная горизонтальная нагрузка, направленная поперек кранового пути, вызываемая перекосами мостовых кранов и непараллельностью крановых путей и принимаемая согласно СП 20.13330.2011;

hr - высота кранового рельса;

- сумма собственных моментов инерции при кручении рельса и пояса,

где bf и tf - соответственно ширина и толщина верхнего пояса балки.

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

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

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

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

Wxn = Wxnf - момент сопротивления сечения верхнего пояса относительно оси y-y;

cy - коэффициент, принимаемый равным 1,15.

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

8.4 Расчет на общую устойчивость изгибаемых элементов сплошного сечения

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

  • при изгибе в плоскости стенки, совпадающей с плоскостью симметрии сечения
  • ;(69)

  • при изгибе в двух главных плоскостях (и наличии секториальных напряжений)
  • .(70)

В формулах (69) и (70) обозначено:

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

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

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

Wω - секториальный момент сопротивления сечения.

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

8.4.2 При определении значения φb за расчетную длину балки lef следует принимать расстояние 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 закрепления сжатого пояса в горизонтальной плоскости - при закреплении пояса на конце и по длине консоли.

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

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

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

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

Таблица 11. СП 16.13330.2011
Стальные конструкции.
Актуализированная редакция СНиП II-23-81*

Место приложения нагрузки

Условная предельная гибкость сжатого пояса прокатной или сварной балки

К верхнему поясу

(71)

К нижнему поясу

(72)

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

(73)

Обозначения, принятые в таблице 11:

    b и t - соответственно ширина и толщина сжатого пояса;

    h - расстояние (высота) между осями поясных листов.

Примечания:

  1. Значения определены при 1 ≤ h / b ≤ 6 и 15 ≤ b / t ≤ 35; для балок с отношением b / t < 15 в формулах таблицы 11 следует принимать b / t = 15.
  2. Для балок с фрикционными поясными соединениями значения следует умножать на 1,2.
  3. Значения допускается повысить умножением на коэффициент , где .

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

  • при закреплении балки в отдельных точках - по формуле (18), в которой φ следует определять для сечения типа b (см. при гибкости (где i - радиус инерции сечения сжатого пояса в горизонтальной плоскости), а N - вычислять по формуле
  • ,(74)

    где Af и Aw - площади сечения соответственно сжатого пояса и стенки;

    ;

    Ryf и Ryw - расчетные сопротивления стали соответственно сжатого пояса и стенки;

  • при непрерывном закреплении - по формуле
  • ,(75)

    где qfic - условная поперечная сила на единицу длины пояса балки;

    Qfic - условная поперечная сила, определяемая по формуле (18), в которой φ = 1, а N следует вычислять по формуле (74).

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

,(76)

где c1x - коэффициент, определяемый по большему значению из формул:

или

,(77)

и изменяющийся в пределах 1 < c1x ≤ cx.

Здесь Mx - изгибающий момент в сечении;

β - коэффициент, принимаемый по формуле (52);

cx - коэффициент, принимаемый согласно таблице Е.1.

При этом допускается принимать значения условной предельной гибкости пояса балки:

- на участке длины балки, где учитываются пластические деформации;

- на участках длины балки с напряжениями в сечениях .

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

8.5 Проверка устойчивости стенок и поясных листов изгибаемых элементов сплошного сечения

8.5.1 Устойчивость стенок балок 1-го класса следует считать обеспеченной, если выполнены требования 8.2.1, 8.3.1-8.3.3, 8.4.1-8.4.5 и условная гибкость стенки

(см. не превышает значений:

  • 3,5 - при отсутствии местного напряжения σloc в балках с двусторонними поясными швами;
  • 3,2 - то же, в балках с односторонними поясными швами;
  • 2,5 - при наличии местного напряжения σloc в балках с двусторонними поясными швами.

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

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

Напряжения σ и τ следует вычислять по формулам:

;(78)


,(79)

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

hef - расчетная высота стенки, принимаемая согласно требованиям 7.3.1;

hw - полная высота стенки.

Местное напряжение σlocloc,y) в стенке под сосредоточенной нагрузкой следует определять согласно 8.2.2 и 8.3.3.

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

8.5.3 Устойчивость стенок балок 1-го класса симметричного сечения, укрепленных только поперечными ребрами жесткости (рисунок 8), при наличии местного напряжения (σloc ≠ 0) и при условной гибкости стенки следует считать обеспеченной, если выполнено условие

.(80)

Рисунок 8 - Схема участка балки, укрепленной поперечными ребрами жесткости

а - при приложении сосредоточенной нагрузки к сжатому поясу; б - то же, к растянутому поясу

Рисунок 8 - Схема участка балки, укрепленной поперечными ребрами жесткости

В формуле (80) обозначено:

σ, σloc, τ - напряжения, определяемые согласно требованиям 8.5.2;

σcr - критическое напряжение, вычисляемое по формуле

,(81)

где ccr - коэффициент, определяемый согласно 8.5.4-8.5.6;

σloc,cr - критическое напряжение, вычисляемое по формуле

,(82)

где c1 и c2 - коэффициенты, определяемые согласно 8.5.5;

τcr - критическое напряжение, вычисляемое по формуле:

,(83)*

здесь μ * - отношение большей стороны отсека стенки к меньшей;
________________
* Формула и экспликация к ней соответствуют оригиналу.

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

8.5.4 Для балок по 8.5.3 при σloc = 0 коэффициент ccr в формуле (81) следует определять по таблице 12 в зависимости от вида поясных соединений и значения коэффициента σ, вычисляемого по формуле

,(84)

где β - коэффициент, принимаемый по таблице 13;

bf, tf - соответственно ширина и толщина сжатого пояса балки.

Таблица 12. СП 16.13330.2011
Стальные конструкции.
Актуализированная редакция СНиП II-23-81*

Поясные соединения балок

Значение ccr при σ, равном

≤0,8

1,0

2,0

4,0

6,0

10,0

≥ 30,0

Сварные

30,0

31,5

33,3

34,6

34,8

35,1

35,5

Фрикционные

35,2

Таблица 13. СП 16.13330.2011
Стальные конструкции.
Актуализированная редакция СНиП II-23-81*

Балки

Условия работы сжатого пояса

β

Крановых путей

Крановые рельсы не приварены

2,0

Крановые рельсы приварены

Прочие

При непрерывном опирании плит

В прочих случаях

0,8

Примечание. Для отсеков балок крановых путей, где сосредоточенная нагрузка приложена к растянутому поясу, при вычислении коэффициента σ следует принимать β = 0,8.

8.5.5 При вычислении значений σloc,cr по формуле (82) при σloc ≠ 0 следует принимать:

c1 - по таблице 14 в зависимости от отношения a / hef и значения (здесь значение lef следует определять согласно требованиям ;

c2 - по таблице 15 в зависимости от отношения a / hef и значения δ, вычисляемого по формуле (84); для балок с фрикционными поясными соединениями следует принимать δ = 10.

Таблица 14. СП 16.13330.2011
Стальные конструкции.
Актуализированная редакция СНиП II-23-81*

ρ

Значения c1 при a / hef (a1 / hef), равном

0,50

0,60

0,67

0,80

1,0

1,2

1,4

1,6

1,8

≥ 2,0

0,10

56,7

46,6

41,8

34,9

28,5

24,5

21,7

19,5

17,7

16,2

0,15

38,9

31,3

27,9

23,0

18,6

16,2

14,6

13,6

12,7

12,0

0,20

33,9

26,7

23,5

19,2

15,4

13,3

12,1

11,3

10,7

10,2

0,25

30,6

24,9

20,3

16,2

12,9

11,1

10,0

9,4

9,0

8,7

0,30

28,9

21,6

18,5

14,5

11,3

9,6

8,7

8,1

7,8

7,6

0,35

28,0

20,6

17,4

13,4

10,2

8,6

7,7

7,2

6,9

6,7

0,40

27,4

20,0

16,8

12,7

9,5

7,9

7,0

6,6

6,3

6,1

Таблица 15. СП 16.13330.2011
Стальные конструкции.
Актуализированная редакция СНиП II-23-81*

δ

Значения коэффициента c2 при a / hef (a1 / hef), равном

0,50

0,60

0,67

0,80

1,00

1,20

1,40

≥ 1,60

≤1

1,56

1,56

1,56

1,56

1,56

1,56

1,56

1,56

2

1,64

1,64

1,64

1,67

1,76

1,82

1,84

1,85

4

1,66

1,67

1,69

1,75

1,88

2,01

2,09

2,12

6

1,67

1,68

1,70

1,77

1,92

2,08

2,19

2,26

10

1,68

1,69

1,71

1,78

1,96

2,14

2,28

2,38

≥ 30

1,68

1,70

1,72

1,80

1,99

2,20

2,38

2,52

При σloc ≠ 0 проверку стенки по формуле (80) следует выполнять в зависимости от значения a / hef:

    а) при отношении a / hef ≤ 0,8 значение ccr следует определять по формуле (81) с учетом требований 8.5.4.

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

    б) при отношении a / hef > 0,8 проверку по формуле (80) следует выполнять дважды:

    • при значении σcr, вычисленном по формуле (81) с учетом требований 8.5.4, и при таком значении σloc,cr по формуле (82), когда при определении коэффициентов c1 и c2 вместо размера a принят a1 = 0,5a при 0,8 ≤ a / hef ≤ 1,33 или a1 = 0,67hef при a / hef > 1,33;
    • при значениях σcr и σloc,cr, вычисленных при фактическом значении a / hef (если a / hef > 2, в расчете следует принимать a / hef = 2); при этом коэффициент ccr в формуле (81) следует определять по таблице 16.

Таблица 16. СП 16.13330.2011
Стальные конструкции.
Актуализированная редакция СНиП II-23-81*

Значение ccr при a / hef или a / (2hc), равном

≤0,8

0,9

1,0

1,2

1,4

1,6

1,8

≥ 2,0

По таблице 12

37,0

39,2

45,2

52,8

62,0

72,6

84,7

Значение τcr во всех случаях следует вычислять по фактическим размерам отсека.

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

  • при вычислении значений σcr по формулам (81) и (84) вместо значения hef принята удвоенная высота сжатой зоны стенки 2hc;
  • при a / hef > 0,8 и σloc ≠ 0 выполнены две проверки, указанные в 8.5.5, в которых при определении ccr по таблице 16 и σcr - по формуле (81) вместо значения hef принята удвоенная высота сжатой зоны стенки 2hc.

Значения τcr и σloc,cr следует определять по фактическим размерам отсека стенки.

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

,(85)

где ; ; σcr - по формуле (81).

Здесь σ1 и σ2 - сжимающее и растягивающее напряжения у расчетных границ стенки, принимаемые соответственно со знаком "плюс" и "минус" и определяемые по формуле (78);

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

ccr - коэффициент, определяемый по таблице 17 в зависимости от α.

Таблица 17. СП 16.13330.2011
Стальные конструкции.
Актуализированная редакция СНиП II-23-81*

α

1,0

1,2

1,4

1,6

1,8

2,0

ccr

10,2

12,7

15,5

20,0

25,0

30,0

8.5.8 Устойчивость стенок балок 2-го и 3-го классов из однородной стали и бистальных при отсутствии местного напряжения (σloc = 0) и с соблюдением требований 7.3.1, 8.2.3 и 8.2.8 следует считать обеспеченной при выполнении условий:

    а) для балок двоякосимметричного двутаврового и коробчатого сечений

    ,(86)

    где α - коэффициент, определяемый по таблице 18 (при τ = Q / Aw);

    r - следует принимать по указаниям 8.4.5;

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

    ,(87)

    где σ1, σ2 - напряжения соответственно в сжатом и растянутом поясах; если σ1 ≥ Ryf или σ2 ≥ Ryf, то следует принимать соответственно σ1 = Ryf или σ2 = Ryf.

Таблица 18. СП 16.13330.2011
Стальные конструкции.
Актуализированная редакция СНиП II-23-81*

τ / Rsw

Значения α при , равном

2,2

2,5

3,0

3,5

4,0

4,5

5,0

5,5

0

0,240

0,239

0,235

0,226

0,213

0,195

0,173

0,153

0,5

0,203

0,202

0,197

0,189

0,176

0,158

0,136

0,116

0,6

0,186

0,185

0,181

0,172

0,159

0,141

0,119

0,099

0,7

0,167

0,166

0,162

0,152

0,140

0,122

0,100

0,080

0,8

0,144

0,143

0,139

0,130

0,117

0,099

0,077

0,057

0,9

0,119

0,118

0,114

0,105

0,092

0,074

0,052

0,032

В выражении (87) высоту сжатой зоны стенки h1 следует определять по формуле

,(88)

Значения M и Q следует вычислять в одном сечении балки.

8.5.9 Стенки балок следует укреплять поперечными ребрами жесткости:

  • в балках 1-го класса, если значение условной гибкости стенки превышает 3,2 - при отсутствии подвижной нагрузки на поясе балки или 2,2 - при наличии такой нагрузки;
  • в балках 2-го и 3-го классов - при любых значениях условной гибкости стенки на участках длины балки, где учитываются пластические деформации, а на остальных участках - как в балках 1-го класса.

Расстояние между поперечными ребрами не должно превышать 2hef при 3,2 и 2,5hef при 3,2.

Для балок 1-го класса допускается превышать эти расстояния до значения 3hef при условии, что устойчивость балки и стенки обеспечена выполнением требований 8.4.4, а или 8.4.4, б, если не превышает значений, определяемых по формуле (71).

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

В стенке, укрепленной только поперечными ребрами, ширина их выступающей части br должна быть для парного ребра не менее (hw/30+25) мм, для одностороннего ребра - не менее (hw/24+40) мм; толщина ребра tr должна быть не менее 2.

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

8.5.10 Поперечное ребро жесткости, расположенное в месте приложения сосредоточенной нагрузки к верхнему поясу, следует проверять расчетом на устойчивость: двустороннее ребро - как центрально сжатую стойку, а одностороннее - как стойку, сжатую с эксцентриситетом, равным расстоянию от срединной плоскости стенки до центра тяжести расчетного сечения стойки. При этом в расчетное сечение стойки необходимо включать сечение ребра жесткости и полосы стенки шириной 0,65 с каждой стороны ребра, а расчетную длину стойки следует принимать равной расчетной высоте стенки hef.

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

8.5.12 В стенке балки симметричного двутаврового сечения 1-го класса, укрепленной кроме поперечных ребер одной парой продольных ребер жесткости, расположенной на расстоянии h1 от границы сжатого отсека (рисунок 9), обе пластинки, на которые это ребро разделяет отсек, следует рассчитывать порознь:

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

    ,(89)

    здесь значения σ, σloc,τ следует определять согласно требованиям 8.5.2, а значения σcr,1 и σloc,cr,1 - по формулам:

    • при σloc = 0
    • ,(90)

      где ;

    • при σloc ≠ 0 и μ1 = a / h1 ≤ 2 (при μ1 > 2 следует принимать μ1 = 2)
    • ;(91)


      ;(92)


      и

      ;(93)

    критическое напряжение τcr,1 следует определять по формуле (83) с подстановкой в нее размеров проверяемой пластинки;

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

    ,(94)

    где σ и τ - напряжения, определяемые согласно 8.5.2;

    ,(95)

    при

    ;(96)

    σloc,2 - напряжение, принимаемое равным в зависимости от того, к какому поясу приложена нагрузка: к сжатому (см. рисунок 9, а) - σloc,2 = 0,4σloc (здесь σloc следует определять согласно 8.5.2; к растянутому (см. рисунок 9, б) - σloc,2 = σloc;

    σloc,cr,2 - напряжение, определяемое по формуле (82), где c1 и c2 следует определять соответственно по таблице 14 при ρ = 0,4 и по таблице 15 при δ = 1, заменяя значение hef значением (hef - h1);

    τcr,2 - напряжение, определяемое по формуле (83) с подстановкой в нее размеров проверяемой пластинки.

Рисунок 9 - Схема балки, укрепленной поперечными и продольными ребрами жесткости

а - балка со сжатым верхним поясом; б - балка с растянутым верхним поясом

Рисунок 9 - Схема балки, укрепленной поперечными (3) и продольными (4) ребрами жесткости

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

Рисунок 10 - Схема балки, укрепленной поперечными, продольными и промежуточными ребрами жесткости

а - балка со сжатым верхним поясом; б - балка с растянутым верхним поясом

Рисунок 10 - Схема балки, укрепленной поперечными (3), продольными (4) и промежуточными (5) ребрами жесткости

В этом случае расчет пластинки 1 следует выполнять по формулам (89)-(93), в которых величину a следует заменять величиной a1, где a1 - расстояние между осями соседних промежуточных ребер (см. рисунок 10). Расчет пластинки 2 следует выполнять согласно требованиям 8.5.12, б.

8.5.14 Проверку устойчивости стенок балок асимметричного сечения (с более развитым сжатым поясом), укрепленных поперечными ребрами и парным продольным ребром, расположенным в сжатой зоне, следует выполнять по формулам (89) и (90); при этом в формулы (90), (91) и (94) вместо отношения h1 / hef следует подставлять , а в формулу (95) вместо (0,5 - h1 / hef) следует подставлять , где σ2 - краевое растягивающее растяжение (со знаком "минус") у расчетной границы отсека.

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

Таблица 19. СП 16.13330.2011
Стальные конструкции.
Актуализированная редакция СНиП II-23-81*

h1 / hef

Моменты инерции ребра

поперечного (Ir)

продольного (Irl)

требуемое

предельное

минимальное

максимальное

0,20

0,25

0,30

-

-

Примечание. При вычислении Irl* для промежуточных значений h1 / hef допускается линейная интерполяция.

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

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

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

При укреплении стенки балки опорными ребрами жесткости с шириной выступающей части br (как правило, не менее 0,5bfi, здесь bfi - ширина нижнего пояса балки) в расчетное сечение этой стойки следует включать сечение опорных ребер и полосы стенки шириной не более 0,65 с каждой стороны ребра.

Толщина опорного ребра жесткости tr должна быть не менее 3, где br - ширина выступающей части.

Расчетную длину стойки следует принимать равной расчетной высоте стенки балки hef.

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

Рисунок 11 - Схема опорного ребра жесткости

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

Рисунок 11 - Схема опорного ребра жесткости

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

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

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

  • для свеса полки (без окаймления и отгиба) двутаврового сечения
  • ;(97)

  • для поясного листа коробчатого сечения
  • .(98)

    Здесь σc - напряжение в сжатом поясе, определяемое по формулам:

    • для однородного сечения
    • или ;

    • для бистального сечения
    • или ;

      где α' - значения α из таблицы 18 при τ = 0; если σc > Ryf, то следует принимать σc = Ryf.

8.5.19 Устойчивость сжатых поясов следует считать обеспеченной, если условная гибкость свеса сжатого пояса или поясного листа балок 2-го и 3-го классов из однородной стали при выполнении требований 7.3.7, 8.2.3 и 8.5.8 не превышает предельных значений (), определяемых при 2,25,5 по формулам:

  • для свеса полки (без окаймления и отгиба) двутаврового сечения
  • ;(99)

  • для поясного листа коробчатого сечения
  • .(100)

8.5.20 В случае окаймления или отгиба полки (стенки) сечения (см. рисунок 5, имеющего размер aef ≥ 0,3bef и толщину , значения , определяемые по формулам (97) и (99), допускается увеличивать в 1,5 раза.

8.6 Расчет опорных плит

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

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

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

,(101)

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

  • для консольного участка плиты
  • ;(102)

  • для участка плиты, опертого на четыре стороны в направлении короткой и длинной сторон соответственно
  • ;(103)

  • для участка плиты, опертого по трем сторонам
  • ,(104)

  • для участка плиты, опертого на две стороны, сходящиеся под углом, по формуле (104), принимая при этом d1 - диагональ прямоугольника, а размер a1 в таблице Е.2 - расстояние от вершины угла до диагонали.
  • Здесь c - вылет консольного участка плиты;

    α1, α2, α3 - коэффициенты, зависящие от условий опирания и отношения размеров сторон участка плиты и принимаемые согласно таблице Е.2;

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

9 Расчет элементов стальных конструкций при действии продольной силы с изгибом

9.1 Расчет на прочность элементов сплошного сечения

9.1.1 Расчет на прочность внецентренно-сжатых (сжато-изгибаемых) и внецентренно-растянутых (растянуто-изгибаемых) элементов из стали с нормативным сопротивлением Ryn ≤ 440 Н/мм2, не подвергающихся непосредственному воздействию динамических нагрузок, при напряжениях и следует выполнять по формуле

,(105)

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

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

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

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

,(106)

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

9.1.2 Расчет на прочность внецентренно-сжатых (сжато-изгибаемых) элементов по формуле (105) выполнять не требуется при значении приведенного относительного эксцентриситета mef ≤ 20 (9.2.2), отсутствии ослабления сечения и одинаковых значениях изгибающих моментов, принимаемых в расчетах на прочность и устойчивость.

9.1.3 Внецентренно-сжатые (сжато-изгибаемые) элементы из стали с нормативным сопротивлением Ryn > 440 Н/мм2, имеющие несимметричные сечения относительно оси, перпендикулярной плоскости изгиба (например, сечения типа 10, 11 по таблице Д.2, следует проверять на прочность растянутого волокна сечения в плоскости действия момента по формуле

,(107)

где Wtn - момент сопротивления сечения, вычисленный для растянутого волокна;

σ - коэффициент, определяемый по формуле

.(108)

9.2 Расчет на устойчивость элементов сплошного сечения

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

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

.(109)

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

,(110)

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

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

При значениях mef > 20 расчет следует выполнять как для изгибаемых элементов (см. раздел 8).

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

При этом значения M следует принимать равными:

  • для колонны постоянного сечения рамной системы - наибольшему моменту в пределах длины колонны;
  • для ступенчатой колонны - наибольшему моменту на длине участка постоянного сечения;
  • для колонны с одним защемленным, а другим свободным концом - моменту в заделке, но не менее момента в сечении, отстоящем на треть длины колонны от заделки;
  • для сжатых поясов ферм и структурных плит, воспринимающих внеузловую поперечную нагрузку, - наибольшему моменту в пределах средней трети длины панели пояса, определяемому из расчета пояса как упругой неразрезной балки;
  • для сжатого стержня с шарнирно-опертыми концами и сечением, имеющим одну ось симметрии, совпадающую с плоскостью изгиба, - моменту, определяемому по формулам таблицы 20 в зависимости от относительного эксцентриситета и принимаемому равным не менее 0,5Mmax.

Таблица 20. СП 16.13330.2011
Стальные конструкции.
Актуализированная редакция СНиП II-23-81*

Относительный эксцентриситет mmax

Момент M при условной гибкости стержня

4

4

mmax ≤ 3

3 < mmax ≤ 20

Обозначения, принятые в таблице 20:

  • Mmax - наибольший изгибающий момент в пределах длины стержня;
  • M1 - наибольший изгибающий момент в пределах средней трети длины стержня, принимаемый равным не менее 0,5Mmax;
  • M2 - изгибающий момент, принимаемый равным M при mmax ≤ 3 и 4, но не менее 0,5Mmax.

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

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

,(111)

где c - коэффициент, определяемый согласно требованиям 9.2.5;

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

9.2.5 Коэффициент c в формуле (111) следует определять:

  • при значениях mx ≤ 5 по формуле
  • ,(112)

    где α, β - коэффициенты, определяемые по таблице 21;

  • при значениях mx ≥ 10 по формуле
  • ,(113)

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

  • при значениях 5 < mx < 10 по формуле
  • ,(114)

    где следует определять: c5 - по формуле (112) при mx = 5; c10 - по формуле (113) при mx = 10. Здесь - относительный эксцентриситет, где Mx следует принимать согласно требованиям 9.2.6.

При гибкости 3,14 коэффициент c не должен превышать значений cmax, определяемых согласно приложению Д; в случае если c > cmax, в формулах (111) и (116) вместо c следует принимать cmax.

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

  • для стержней с концами, закрепленными от смещения перпендикулярно плоскости действия момента, - максимальный момент в пределах средней трети длины, но не менее половины наибольшего момента по длине стержня;
  • для стержней с одним защемленным, а другим свободным концом - момент в заделке, но не менее момента в сечении, отстоящем на треть длины стержня от заделки.

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

9.2.8 Внецентренно-сжатые (сжато-изгибаемые) элементы постоянного сечения, изгибаемые в плоскости наименьшей жесткости (Iy < Ix и ey ≠ 0), следует рассчитывать по формуле (109), а при гибкости λx > λy - также проверять расчетом на устойчивость из плоскости действия момента как центрально-сжатые элементы по формуле

,(115)

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

При λx ≤ λy проверки устойчивости из плоскости действия момента не требуется.

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

,(116)

где

.(117)

Таблица 21. СП 16.13330.2011
Стальные конструкции.
Актуализированная редакция СНиП II-23-81*

Тип сечения

Схема сечения и эксцентриситет

Значения коэффициентов

α при

β при

mx ≤ 1

1 < mx ≤ 5

3,14

3,14

1

0,7

0,65+0,05mx

1

2

3

4

1-0,3I2 / I1

1

β = 1 при I2 / I1 < 0,5

Обозначения, принятые в таблице 21:

  • I1 и I2 - моменты инерции соответственно большей и меньшей полок относительно оси симметрии сечения y-y;
  • φc - значение φy при 3,14.

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

Здесь следует определять:

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

    c - согласно требованиям 9.2.5.

При вычислении значения mef,y = ηmy для стержней двутаврового сечения с неодинаковыми полками коэффициент η следует определять как для сечения типа 8 по таблице Д.2.

Если mef,y < mx, то кроме расчета по формуле (116) следует произвести дополнительную проверку по формулам (109) и (111), принимая ey = 0.

Если λx> λy, то кроме расчета по формуле (116) следует произвести дополнительную проверку по формуле (109), принимая ey = 0.

Значения относительных эксцентриситетов следует вычислять по формулам:

;(118)


,(119)

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

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

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

;(120)


,(121)

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

cx, cy - коэффициенты, принимаемые по таблице Е.1;

δx, δy - коэффициенты, определяемые по формулам:

и

;(122)

и принимаемые равными 1,0 соответственно при 1 и 1.

При одноосном изгибе в плоскости наибольшей жесткости (Ix > Iy; My = 0) вместо φey следует принимать φy.

9.3 Расчет на устойчивость элементов сквозного сечения

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

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

,(123)

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

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

I - момент инерции сечения сквозного стержня относительно свободной оси.

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

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

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

Nad = 0,5My / b1 - то же, для сечений типа 2 (см. таблицу 8).

Nad = 1,16Mx / b - при изгибе стержня в плоскости, перпендикулярной оси x-x, для сечений типа 3 (см. таблицу 8);

Nad = 0,5Mx / b2 - то же, для сечений типа 2 (см. таблицу 8).

Здесь b, b1, b2 - расстояния между осями ветвей (см. таблицу 8).

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

.(124)

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

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

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

  • для стержня в целом - в плоскости, параллельной плоскостям решеток, согласно требованиям 9.3.2, принимая ex = 0;
  • для отдельных ветвей - как внецентренно-сжатых элементов по формулам (109) и (111); при этом продольную силу в каждой ветви следует определять с учетом дополнительного усилия от момента My (9.3.3), а момент Mx распределять между ветвями пропорционально их жесткостям I (см. рисунок 12); если момент Mx действует в плоскости одной из ветвей, то следует считать его полностью передающимся на эту ветвь. При расчете по формуле (109) гибкость отдельной ветви следует определять с учетом требований 10.3.10, а при расчете по формуле (111) - по максимальному расстоянию между узлами решетки.

Рисунок 12 - Схема сквозного сечения стержня из двух сплошностенчатых ветвей

Рисунок 12 - Схема сквозного сечения стержня из двух сплошностенчатых ветвей

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

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

9.4 Проверка устойчивости стенок и поясов

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

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

Таблица 22. СП 16.13330.2011
Стальные конструкции.
Актуализированная редакция СНиП II-23-81*

Тип сечения

Схема сечения и эксцентриситет

Условия применения формул

Предельная условная гибкость стенки

1

1 ≤ mx ≤10;
для двутавра cφy > φв

2

(125)

2

(126)

2

cφy ≤ φв;
1 ≤ α ≤ 2

(127)

3

1 ≤ α ≤ 2

(128)

4

1 ≤ bf / hef ≤ 2; 0,84

(129)

5

my ≥ 1

(130)

Обозначения, принятые в таблице 22:

  • - условная гибкость стержня в плоскости действия момента;
  • ccr - коэффициент, определяемый по таблице 17 в зависимости от α;
  • (здесь σ1 - наибольшее сжимающее напряжение у расчетной границы стенки, принимаемое со знаком "плюс" и вычисленное без учета коэффициентов φe, cφy и φexy; σ2 - соответствующее напряжение у противоположной расчетной границы стенки);
  • (здесь τ = Q / (twhw) - среднее касательное напряжение в рассматриваемом сечении; для коробчатого сечения τ = Q / (2twhw));
  • bf - ширина полки тавра.

Примечания:

  1. Для сечений типа 1 при значениях 0 < mx < 1 или 10 < mx ≤ 20 значения следует определять линейной интерполяцией между значениями , вычисленными согласно 7.3.2 (mx = 0) или 8.5.8 (mx = 20) и по формулам (125) и (126) соответственно.
  2. Для сечения типа 2 при α ≤ 0,5 значение следует определять дважды: согласно 7.3.2 и с использованием формул (125), (126); при 0,5 < α < 1 - линейной интерполяцией между значениями , вычисленными при α = 0,5 и α = 1.
  3. Для сечения типа 4 при 0,8 или 4 в формуле (129) следует принимать 0,8 или 4 соответственно.
  4. Для сечений типа 5 при значениях 0 < my < 1 значения следует определять линейной интерполяцией между значениями , вычисленными согласно 7.3.2 (my = 0) и по формуле (130).

9.4.3 При выполнении условия 0,81 предельную условную гибкость , вычисленную по формулам (125) и (126) таблицы 22, допускается увеличивать путем определения ее по формуле

,(131)

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

При выполнении условия 0,8 значение следует принимать равным .

9.4.4 Стенки внецентренно-сжатых (сжато-изгибаемых) элементов сплошного сечения (колонн, стоек, опор и т.п.) при 2,3 следует, как правило, укреплять поперечными ребрами жесткости в соответствии с требованиями 7.3.3.

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

9.4.6 В случаях когда фактическое значение условной гибкости стенки превышает предельное значение , вычисленное для сечений типа 1 по формулам таблицы 22, а для сечений типов 2 и 3 с учетом примечания 2 таблицы 22 (при α ≤ 0,5), допускается проверку устойчивости стержня по формулам (109), (115) и (116), а также при α ≤ 0,5 по формуле (111) выполнять с учетом расчетной уменьшенной площади Ad в соответствии с 7.3.6.

9.4.7 Устойчивость поясов (полок) внецентренно-сжатых (сжато-изгибаемых) стержней с гибкостью 0,84 следует считать обеспеченной, если условная гибкость свеса пояса (полки) или поясного листа не превышает значений предельной условной гибкости , определяемых по формулам таблицы 23.

Таблица 23. СП 16.13330.2011
Стальные конструкции.
Актуализированная редакция СНиП II-23-81*

Тип сечения

Схема сечения и эксцентриситет

Условие применения формул

Предельная условная гибкость свеса пояса или поясного листа при гибкости стержня 0,84

1

0 ≤ mx ≤ 5

(132)

2

(133)

3

-

(134)

4

(135)

Обозначение, принятое в таблице 23:

- предельное значение условной гибкости свеса пояса или поясного листа центрально-сжатого элемента, определяемое согласно требованиям 7.3.8 и 7.3.9.

Примечание. При 5 < mx ≤ 20 значения следует определять линейной интерполяцией между значениями , вычисленными по формулам настоящей таблицы, и согласно 8.5.18 и 8.5.19 (при m = 20) соответственно.

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

Размеры отгиба следует определять согласно требованиям 7.3.10.

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

10 Расчетные длины и предельные гибкости элементов стальных конструкций

10.1 Расчетные длины элементов плоских ферм и связей

10.1.1 Расчетные длины сжатых элементов плоских ферм и связей в их плоскости lef и из плоскости lef,1 (рисунок 13, а, б, в, г), за исключением элементов, указанных в 10.1.2 и 10.1.3, следует принимать по таблице 24.

Рисунок 13 - Схемы для определения расчетных длин сжатых элементов решеток ферм

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

Рисунок 13 - Схемы для определения расчетных длин сжатых элементов (обозначения - см. таблицу 24) решеток ферм

Таблица 24. СП 16.13330.2011
Стальные конструкции.
Актуализированная редакция СНиП II-23-81*

Направление продольного изгиба элемента фермы

Расчетные длины lef и lef,1

поясов

опорных раскосов и опорных стоек

прочих элементов решетки

1 В плоскости фермы lef:

 

а) для ферм, кроме указанных в позиции 1, б

l

l

0,8l

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

l

l

0,9l

2 В направлении, перпендикулярном плоскости фермы (из плоскости фермы) lef,1:

 

а) для ферм, кроме указанных в позиции 2, б

l1

l1

l1

б) для ферм с прикреплением элементов решетки к поясам впритык

l1

l1

0,9l1

3 В любом направлении lef = lef,1 для ферм из одиночных уголков при одинаковых расстояниях между точками закрепления элементов в плоскости и из плоскости фермы

0,85l

l

0,85l

Обозначения, принятые в таблице 24 (см. рисунок 13):

  • l - геометрическая длина элемента (расстояние между центрами ближайших 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.).

10.1.2 Расчетные длины lef и lef,1 верхнего пояса фермы (неразрезного стержня) постоянного сечения с различными сжимающими или растягивающими усилиями на участках (число участков равной длины k ≥ 2) в предположении шарнирного сопряжения (рисунок 14, а) элементов решетки и связей допускается определять по формулам:

  • в плоскости пояса фермы
  • ,(136)

    где α - отношение усилия, соседнего с максимальным, к максимальному усилию в панелях фермы; при этом 1 ≥ α ≥ -0,55;

  • из плоскости пояса фермы
  • ,(137)

    где β - отношение суммы усилий на всех участках (рассматриваемой длины между точками закрепления пояса из плоскости), кроме максимального, к максимальному усилию; при этом (k -1) ≥ β ≥ -0,5. При вычислении параметра β в формуле (137) растягивающие усилия в стержнях необходимо принимать со знаком "минус".

Расчетные длины lef и lef,1 ветви сквозной колонны постоянного сечения (неразрезного стержня) с различными сжимающими усилиями на участках (число участков равной длины k ≥ 2) с граничными условиями, когда один конец стержня (нижний) жестко закреплен, а другой - шарнирно оперт в плоскости решетки при шарнирном креплении к нему элементов решетки (рисунок 14, б), допускается определять по формулам:

  • в плоскости ветви
  • ,(138)

    где α - отношение усилия, соседнего с максимальным, к максимальному усилию в месте заделки; при этом 1 ≥ α ≥ 0;

  • из плоскости ветви
  • ,(139)

    где β - отношение суммы усилий на всех участках, кроме максимального, к максимальному усилию в месте заделки; при этом (k -1) ≥ β ≥ 0.

Рисунок 14 - Схемы для определения расчетной длины элементов

а - пояса фермы; б - ветви колонны

Рисунок 14 - Схемы для определения расчетной длины элементов

В обоих случаях l - длина участка (см. рисунки 13 и 14); l1 - расстояние между точками связей из плоскости стержня (см. рисунок 14), и расчет на устойчивость следует выполнять на максимальное усилие.

10.1.3 Расчетные длины lef и lef,1 (при допущении, что они не зависят от соотношения усилий) элементов перекрестной решетки, скрепленных между собой (см. рисунок 13, д), следует принимать по таблице 25.

Таблица 25. СП 16.13330.2011
Стальные конструкции.
Актуализированная редакция СНиП II-23-81*

Конструкция узла пересечения элементов решетки

Расчетная длина lef,1 из плоскости фермы (связи) при поддерживающем элементе

растянутом

неработающем

сжатом

Оба элемента не прерываются

l

0,7l1

l1

Поддерживающий элемент прерывается и перекрывается фасонкой:

 

рассматриваемый элемент не прерывается

0,7l1

l1

1,4l1

рассматриваемый элемент прерывается и перекрывается фасонкой

0,7l1

-

-

Обозначения, принятые в таблице 25 (см. рисунок 13, д):

  • l - расстояние от центра узла фермы (связи) до точки пересечения элементов;
  • l1 - полная геометрическая длина элемента.

10.1.4 Радиусы инерции i-x сечений элементов из одиночных уголков при определении гибкости следует принимать:

  • при расчетной длине элемента не менее 0,85l (где l - расстояние между центрами ближайших узлов) - минимальными (i = imin);
  • в остальных случаях - относительно оси уголка, перпендикулярной или параллельной плоскости фермы (i = ix или i = iy), в зависимости от направления продольного изгиба.

10.2 Расчетные длины элементов пространственных решетчатых конструкций, в том числе структурных

10.2.1 Расчетные длины lef элементов структурных конструкций следует принимать по таблице 26 (l - геометрическая длина элемента - расстояние между центрами узлов структурных конструкций).

Таблица 26. СП 16.13330.2011
Стальные конструкции.
Актуализированная редакция СНиП II-23-81*

Элементы структурных конструкций

Расчетная длина lef

1 Кроме указанных в позициях 2 и 3

l

2 Неразрезные (не прерывающиеся в узлах) пояса, а также элементы поясов и решеток, прикрепляемых в узлах сваркой впритык к шаровым или цилиндрическим узловым элементам

0,85l

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

l

св. 90 до 120

0,90l

св. 120 до 150 (только для элементов решетки)

0,75l

св. 150 до 200 (только для элементов решетки)

0,70l

б) одним болтом при l / imin:

до 90

l

св. 90 до 120

0,95l

св. 120 до 150 (только для элементов решетки)

0,85l

св. 150 до 200 (только для элементов решетки)

0,80l

Радиусы инерции сечений i-x 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).

10.2.3* Расчетные длины lef и радиусы инерции сечений i-x сжатых, растянутых и ненагруженных элементов пространственных конструкций (рисунок 15) из одиночных уголков при определении гибкости следует принимать по таблицам 27, 28 и 29.

_______________
* Нумерация соответствует оригиналу.

Таблица 27. СП 16.13330.2011
Стальные конструкции.
Актуализированная редакция СНиП II-23-81*

Элементы пространственных конструкций

Сжатые и ненагруженные элементы

Растянутые элементы

lef

i

lef

i

Пояса:

 

по рисунку 15, а, б, в

lm

imin

lm

imin

по рисунку 15, г, д

0,73lm

imin

0,73lm

imin

по рисунку 15, е

0,64lm

imin

0,64lm

imin

Раскосы:

 

по рисунку 15, а, д

μdldc

imin

ld(ld1)

imin(ix)

по рисунку 15, б, в, г, е

μdld

imin

ld

imin

Распорки:

 

по рисунку 15, б, е

0,80lc

imin

-

-

по рисунку 15, в

0,73lc

imin

Обозначения, принятые в таблице 27 (рисунок 15):

  • ldc - условная длина, принимаемая по таблице 28;
  • μd - коэффициент расчетной длины раскоса, принимаемый по таблице 29.

Примечания:

  1. Раскосы по рисунку 15, а, д в точках пересечения должны быть скреплены между собой.
  2. Значение lef для распорок по рисунку 15, в дано для равнополочных уголков.
  3. В скобках даны значения lef и i для раскосов из плоскости грани конструкции.

Таблица 28. СП 16.13330.2011
Стальные конструкции.
Актуализированная редакция СНиП II-23-81*

Конструкция узла пересечения элементов решетки

Условная длина раскоса ldc при поддерживающем элементе

растянутом

неработающем

сжатом

Оба стержня не прерываются

ld

1,3ld

0,8ld1

Поддерживающий элемент прерывается и перекрывается фасонкой; рассматриваемый элемент не прерывается:

 

в конструкциях по рисунку 15, а

1,3ld

1,6ld

ld1

в конструкциях по рисунку 15, д

(1,75-0,15n)ld

(1,9-0,1n)ld

ld1

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

ld

ld

ld

Обозначение, принятое в таблице 28 (рисунок 15):

,

где Im,min и Id,min - наименьшие моменты инерции сечения соответственно пояса и раскоса.

Примечание. При n < 1 и n > 3 в формулах таблицы следует принимать соответственно n = 1 и n = 3.

Таблица 29. СП 16.13330.2011
Стальные конструкции.
Актуализированная редакция СНиП II-23-81*

Прикрепление раскоса к поясам

Значение n

Значение μd при l / imin, равном

до 60

св. 60 до 160

св. 160

Сварными швами, болтами (не менее двух), расположенными вдоль раскоса

До 2

1,14

0,54+36imin / l

0,765

Свыше 6

1,04

0,54+28,8imin / l

0,740

Одним болтом без фасонки

При любых значениях

1,12

0,64+28,8imin / l

0,820

Обозначения, принятые в таблице 29:

Примечания:

  1. Значение μd при 2 ≤ n ≤ 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 раскосов через фасонки μd = 1,0.

10.2.4 Для определения расчетных длин раскосов по рисунку 15, в, при прикреплении их без фасонок к распорке и поясу сварными швами или болтами (не менее двух), расположенными вдоль раскоса, значение коэффициента расчетной длины μd следует принимать по строке таблицы 29 при значении n "До 2". В случае прикрепления их концов одним болтом значение μd следует принимать по строке таблицы 29 "Одним болтом без фасонки", а при вычислении значения lef по таблице 27 вместо μd следует принимать 0,5(1 + μd).

Рисунок 15 - Схемы пространственных решетчатых конструкций

а, б, в - с совмещенными в смежных гранях узлами; г, д - с несовмещенными в смежных гранях узлами; е - с частично совмещенными в смежных гранях узлами

Рисунок 15 - Схемы пространственных решетчатых конструкций

10.2.5 Расчетные длины lef и радиусы инерции i-x элементов из труб или парных уголков следует принимать согласно требованиям 10.1.1-10.1.3.

10.2.6 Расчетные длины сжатых элементов пространственных решетчатых конструкций допускается определять из расчета с использованием сертифицированных вычислительных комплексов (в предположении упругой работы стали и недеформированной схемы). При этом рекомендуется использовать программные комплексы, в которых несущая способность сжатых стержней определена с учетом неплоской формы продольного изгиба.

10.3 Расчетные длины колонн (стоек)

10.3.1 Расчетные длины lef колонн (стоек) постоянного сечения или отдельных участков ступенчатых колонн следует определять по формуле

,(140)

где l - длина колонны, отдельного участка ее или высота этажа;

μ - коэффициент расчетной длины.

10.3.2 При определении коэффициентов расчетной длины колонн (стоек) значения продольных сил в элементах системы следует принимать, как правило, для того сочетания нагрузок, для которого выполняется проверка устойчивости колонн (стоек) согласно разделам 7 и 9.

Допускается определять коэффициенты расчетной длины колонн постоянного сечения и отдельных участков ступенчатых колонн лишь для сочетания нагрузок, дающего наибольшие значения продольных сил в колоннах и на отдельных участках, и полученные значения коэффициентов μ использовать для участков с другими сочетаниями нагрузок.

При этом необходимо различать несвободные (раскрепленные) рамы, у которых узлы крепления ригелей к колоннам не имеют свободы перемещения в направлении, перпендикулярном оси колонны в плоскости рамы, и свободные (нераскрепленные) рамы, у которых такие перемещения возможны (см. рисунок 1).

10.3.3 Коэффициенты расчетной длины μ колонн (стоек) постоянного сечения следует определять в зависимости от условий закрепления их концов и вида нагрузки. Для некоторых случаев закрепления концов и вида нагрузки значения μ приведены в таблице 30.

Таблица 30. СП 16.13330.2011
Стальные конструкции.
Актуализированная редакция СНиП II-23-81*

Схема закрепления колонны (стойки) и вид нагрузки

μ

1,0

0,7

0,5

2,0

1,0

2,0

0,725

1,12

Коэффициенты расчетной длины колонн (стоек) постоянного сечения с упругим закреплением концов следует определять по формулам, приведенным в таблицах И.1 и И.2 приложения И.

10.3.4 Коэффициенты расчетной длины μ колонн постоянного сечения в плоскости свободных или несвободных рам при жестком креплении ригелей к колоннам и при одинаковом нагружении узлов, расположенных в одном уровне, следует определять по формулам таблицы 31.

Таблица 31. СП 16.13330.2011
Стальные конструкции.
Актуализированная редакция СНиП II-23-81*

Схема рамы

Параметры

Коэффициент расчетной длины

p

n

Свободные рамы

p = 0

(141)

;

k ≥ 2

p = ∞

(142)

;

k ≥ 2

Верхний этаж

При n ≤ 0,2

; (143)

Средний этаж

при n > 0,2

(144)

Нижний этаж

Частные случаи

p = 0

От 0,03 до 0,2

Св. 0,2

0,03 ≤ p ≤ 50

 

p = ∞

От 0,03 до 0,2

Св. 0,2

Несвободные рамы

Верхний этаж

(145)

Средний этаж

Нижний этаж

Частные случаи

p = 0

p = ∞

Обозначения, принятые в таблице 31:

  • Is1, Is2 и Ii1, Ii2 - моменты инерции сечения ригелей, примыкающих соответственно к верхнему и нижнему концам проверяемой колонны;
  • Ic, lc - соответственно момент инерции сечения и длина проверяемой колонны;
  • l, l1, l2 - пролеты рамы;
  • k - число пролетов;
  • ; ; ;

Примечание. Для крайней колонны свободной многопролетной рамы коэффициент μ следует определять при значениях p и n как для колонн однопролетной рамы.

10.3.5 При отношении H / B > 6 (где H - полная высота свободной многоэтажной рамы, B - ширина рамы) должна быть проверена общая устойчивость рамы в целом как составного стержня, защемленного в основании и свободного вверху.

10.3.6 При неравномерном нагружении верхних узлов колонн в свободной одноэтажной раме и наличии жесткого диска покрытия или продольных связей по верху всех колонн коэффициент расчетной длины μef наиболее нагруженной колонны в плоскости рамы следует определять по формуле

,(146)

где μ - коэффициент расчетной длины проверяемой колонны, вычисленный по формулам (141) и (142) таблицы 31;

Ic, Nc - момент инерции сечения и усилие в наиболее нагруженной колонне рассматриваемой рамы соответственно;

Ni, ∑Ii - сумма расчетных усилий и моментов инерции сечений всех колонн рассматриваемой рамы и четырех соседних рам (по две с каждой стороны) соответственно; все усилия следует находить при том же сочетании нагрузок, которое вызывает усилие Nc в проверяемой колонне.

10.3.7 Коэффициенты расчетной длины μ отдельных участков ступенчатых колонн в плоскости рамы следует определять согласно приложению И.

При определении коэффициентов расчетной длины μ для ступенчатых колонн рам одноэтажных производственных зданий допускается:

  • не учитывать влияние степени загружения и жесткости соседних колонн;
  • 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.

10.3.8 Коэффициенты расчетной длины μ, определенные для колонн свободных одноэтажных (при отсутствии жесткого диска покрытия) и многоэтажных рам, допускается уменьшать умножением на коэффициент ψ, определяемый по формуле

,(147)

где ;
.

Здесь обозначено

0,2; ;

- условная гибкость колонны, вычисленная с учетом требований 7.3.2 и 7.3.3.

Расчетные значения продольной силы N и изгибающего момента M в рассчитываемой свободной раме следует определять согласно требованиям 9.2.3.

Значение изгибающего момента M1 следует определять для того же сочетания нагрузок в том же сечении колонны, где действует момент M, рассматривая раму в данном расчетном случае как несвободную.

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

10.3.10 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 μ, 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 проверена общая устойчивость опоры в целом как составного стержня, защемленного в основании и свободного вверху.

10.4 Предельные гибкости элементов

10.4.1 Гибкости элементов λ = lef / i, как правило, не должны превышать предельных значений λu, приведенных в таблице 32 для сжатых элементов и в таблице 33 - для растянутых.

Таблица 32. СП 16.13330.2011
Стальные конструкции.
Актуализированная редакция СНиП II-23-81*

Элементы конструкций

Предельная гибкость сжатых элементов λu

1 Пояса, опорные раскосы и стойки, передающие опорные реакции:

а) плоских ферм, структурных конструкций и пространственных конструкций из труб или парных уголков высотой до 50 м

180-60α

б) пространственных конструкций из одиночных уголков, а также пространственных конструкций из труб и парных уголков высотой св. 50 м

120

2 Элементы, кроме указанных в позициях 1 и 7:

а) плоских ферм, сварных пространственных и структурных конструкций из одиночных уголков, пространственных и структурных конструкций из труб и парных уголков

210-60α

б) пространственных и структурных конструкций из одиночных уголков с болтовыми соединениями

220-40α

3 Верхние пояса ферм, не закрепленные в процессе монтажа (предельную гибкость после завершения монтажа следует принимать по позиции 1)

220

4 Основные колонны

180-60α

5 Второстепенные колонны (стойки фахверка, фонарей и т.п.), элементы решетки колонн, элементы вертикальных связей между колоннами (ниже балок крановых путей)

210-60α

6 Элементы связей, кроме указанных в позиции 5, а также стержни, служащие для уменьшения расчетной длины сжатых стержней, и другие ненагруженные элементы, кроме указанных в позиции 7

200

7 Сжатые и ненагруженные элементы пространственных конструкций таврового и крестового сечений, подверженные воздействию ветровых нагрузок, при проверке гибкости в вертикальной плоскости

150

Обозначение, принятое в таблице 32:

- коэффициент, принимаемый не менее 0,5 (в необходимых случаях вместо φ следует принимать φe).

Таблица 33. СП 16.13330.2011
Стальные конструкции.
Актуализированная редакция СНиП II-23-81*

Элементы конструкций

Предельная гибкость растянутых элементов λu при воздействии на конструкцию нагрузок

динамических, приложенных непосредственно к конструкции

статических

от кранов (см. прим. 4) и железнодорожных составов

1 Пояса и опорные раскосы плоских ферм (включая тормозные фермы) и структурных конструкций

250

400

250

2 Элементы ферм и структурных конструкций, кроме указанных в позиции 1

350

400

300

3 Нижние пояса балок и ферм крановых путей

-

-

150

4 Элементы вертикальных связей между колоннами (ниже балок крановых путей)

300

300

200

5 Прочие элементы связей

400

400

300

6 Пояса и опорные раскосы стоек и траверс, тяги траверс опор линий электропередачи, открытых распределительных устройств и контактных сетей транспорта

250

-

-

7 Элементы опор линий электропередачи, открытых распределительных устройств и контактных сетей транспорта, кроме указанных в позициях 6 и 8

350

-

-

8 Элементы пространственных конструкций таврового и крестового сечений (а в тягах траверс опор линий электропередачи и из одиночных уголков), подверженных воздействию ветровых нагрузок, при проверке гибкости в вертикальной плоскости

150

-

-

Примечания:

  1. В конструкциях, не подвергающихся динамическим воздействиям, гибкость растянутых элементов следует проверять только в вертикальных плоскостях.
  2. Для элементов связей (позиция 5), у которых прогиб под действием собственного веса не превышает l / 150, при воздействии на конструкцию статических нагрузок допускается принимать λu = 500.
  3. Гибкость растянутых элементов, подвергнутых предварительному напряжению, не ограничивается.
  4. Значения предельных гибкостей следует принимать при кранах групп режимов работы 7К (в цехах металлургических производств) и 8К в соответствии со СП 20.13330.2011.
  5. Для нижних поясов балок и ферм крановых путей при кранах групп режимов работы 1К-6К допускается принимать λu = 200.
  6. К динамическим нагрузкам, приложенным непосредственно к конструкции, относятся нагрузки, принимаемые в расчетах на усталость или с учетом коэффициентов динамичности по СП 20.13330.2011.

10.4.2 Для элементов конструкций, которые согласно приложению В относятся к группе 4, в зданиях и сооружениях I и II уровней ответственности (согласно требованиям СП 20.13330.2011), а также для всех элементов конструкций в зданиях и сооружениях III уровня ответственности допускается повышать значение предельной гибкости на 10%.

11 Расчет листовых конструкций

11.1 Расчет на прочность

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

,(148)

где σx и σy - нормальные напряжения по двум взаимно перпендикулярным направлениям;

γc - коэффициент условий работы конструкций, назначаемый в соответствии с требованиями СП 43.13330.2012.

При этом абсолютные значения главных напряжений должны быть не более значений расчетных сопротивлений, умноженных на γc.

11.1.2 Напряжения в безмоментных тонкостенных оболочках вращения (рисунок 16), находящихся под давлением жидкости, газа или сыпучего материала, следует определять по формулам:

,(149)


,(150)

где σ1 и σ2 - соответственно меридиональное и кольцевое напряжения;

F - проекция на ось z - z оболочки полного расчетного давления, действующего на часть оболочки abc (см. рисунок 16);

r и β - радиус и угол, показанные на рисунке 16;

t - толщина оболочки;

p - расчетное давление на поверхность оболочки;

r1, r2 - радиусы кривизны в главных направлениях срединной поверхности оболочки.

Рисунок 16 - Схема оболочки вращения

Рисунок 16 - Схема оболочки вращения

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

  • для цилиндрических оболочек
  • ;

    ;(151)

  • для сферических оболочек
  • ;(152)

  • для конических оболочек
  • ;

    ;(153)

    где p - расчетное внутреннее давление на единицу поверхности оболочки;

    r - радиус срединной поверхности оболочки (рисунок 17);

    β - угол между образующей конуса и его осью z - z (см. рисунок 17).

Рисунок 17 - Схема конической оболочки вращения

Рисунок 17 - Схема конической оболочки вращения

11.1.4 При проверке прочности оболочек в местах изменения их формы или толщины, а также изменения нагрузки следует учитывать местные напряжения (краевой эффект).

11.2 Расчет на устойчивость

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

,(154)

где σ1 - расчетное напряжение в оболочке;

σcr,1 - критическое напряжение, равное меньшему из значений ψRy или cEt / r (здесь r - радиус срединной поверхности оболочки; t - толщина оболочки) при r / t ≤ 300; при r / t > 300 σcr,1 = cEt / r.

Значения коэффициентов ψ при 0 < r / t ≤ 300 следует определять по формуле

.(155)

Значения коэффициента c следует определять по таблице 34.

Таблица 34. СП 16.13330.2011
Стальные конструкции.
Актуализированная редакция СНиП II-23-81*

r / t

100

200

300

400

600

800

1000

1500

2500

c

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 значения 0,07E(t / r)3/2, напряжение σcr,1 должно быть увеличено в (1,1-0,1σ'1 / σ1) раза, где σ'1 - наименьшее напряжение (растягивающие напряжения считать отрицательными).

11.2.2 В трубах, рассчитываемых как сжатые или внецентренно-сжатые стержни при условной гибкости , должно быть выполнено условие

.(156)

Такие трубы следует рассчитывать на устойчивость в соответствии с требованиями разделов 7 и 9 независимо от расчета на устойчивость стенок. Расчет на устойчивость стенок бесшовных или электросварных труб не требуется, если значения r / t не превышают половины значений, определяемых по формуле (156).

11.2.3 Цилиндрическая панель, опертая по двум образующим и двум дугам направляющей, равномерно сжатая вдоль образующих, при b2 / (r t) ≤ 20 (где b - ширина панели, измеренная по дуге направляющей) должна быть рассчитана на устойчивость как пластинка по формулам:

  • при расчетном напряжении σ ≤ 0,8Ry
  • ;(157)

  • при расчетном напряжении σ = Ry
  • .(158)

При 0,8Ry < σ < Ry наибольшее отношение b / t следует определять линейной интерполяцией.

Если b2 / (r t) > 20, то панель следует рассчитывать на устойчивость как оболочку согласно требованиям 11.2.1.

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

,(159)

где σ2 = pr / t - расчетное кольцевое напряжение в оболочке;

σcr,2 - критическое напряжение, определяемое по формулам:

  • при 0,5 ≤ l / r ≤ 10
  • ;(160)

  • при l / r ≥ 20
  • ;(161)

  • при 10 < l / r < 20 напряжение σcr,2 следует определять линейной интерполяцией.

Здесь l - длина цилиндрической оболочки.

Та же оболочка, но укрепленная кольцевыми ребрами, расположенными с шагом s ≥ 0,5r между осями, должна быть рассчитана на устойчивость по формулам (159)-(161) 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 7.1.3 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.

11.2.5 Расчет на устойчивость замкнутой круговой цилиндрической оболочки вращения, подверженной одновременному действию нагрузок, указанных в 11.2.1 и 11.2.4, следует выполнять по формуле

,(162)

где σcr,1 должно быть вычислено согласно требованиям 11.2.1 и σcr,2 - согласно требованиям 11.2.4.

11.2.6 Расчет на устойчивость конической оболочки вращения с углом конусности β ≤ 60°, сжатой силой N вдоль оси (рисунок 18), следует выполнять по формуле

,(163)

где Ncr - критическая сила, определяемая по формуле

,(164)

здесь t - толщина оболочки;

σcr,1 - значение напряжения, вычисленное согласно требованиям 11.2.1 с заменой радиуса r радиусом rm, равным

.(165)

Рисунок 18 - Схема конической оболочки вращения под действием продольного усилия сжатия

Рисунок 18 - Схема конической оболочки вращения под действием продольного усилия сжатия

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

,(166)

здесь σ2 = prm / t - расчетное кольцевое напряжение в оболочке;

σcr,2 - критическое напряжение, определяемое по формуле

,(167)

где rm - радиус, определяемый по формуле (165);

h - высота конической оболочки (между основаниями).

11.2.8 Расчет на устойчивость конической оболочки вращения, подверженной одновременному действию нагрузок, указанных в 11.2.6 и 11.2.7, следует выполнять по формуле

,(168)

где значения Ncr и σcr,2 следует вычислять по формулам (164) и (167).

11.2.9 Расчет на устойчивость полной сферической оболочки (или ее сегмента) при r / t ≤ 750 и действии внешнего равномерного давления p, нормального к ее поверхности, следует выполнять по формуле

,(169)

где σ = pr / (2t) - расчетное напряжение;

σcr = 0,1Et / r - критическое напряжение, принимаемое равным не более Ry;

здесь r - радиус срединной поверхности сферы.

12 Расчет элементов стальных конструкций на усталость

12.1 Общие положения расчета

12.1.1 При проектировании стальных конструкций и их элементов (балки крановых путей, балки рабочих площадок, элементы конструкций бункерных и разгрузочных эстакад, конструкции под двигатели и др.), непосредственно воспринимающих многократно действующие подвижные, вибрационные или другого вида нагрузки с количеством циклов нагружений 105 и более, которые могут привести к явлению усталости, следует применять такие конструктивные решения, которые не вызывают значительной концентрации напряжений, и проверять расчетом на усталость.

Количество циклов нагружений следует принимать по технологическим требованиям эксплуатации.

Расчет конструкций на усталость следует производить на действие нагрузок, устанавливаемых согласно требованиям СП 20.13330.2011.

Расчет на усталость также следует выполнять для конструкций высоких сооружений (типа мачт, башен и т.п.), проверяемых на ветровой резонанс согласно требованиям СП 20.13330.2011.

12.1.2 Расчет на усталость следует производить по формуле

,(170)

где σmax - наибольшее по абсолютному значению напряжение в рассчитываемом сечении элемента, вычисленное по сечению нетто без учета коэффициента динамичности и коэффициентов φ, φb, φe;

Rv - расчетное сопротивление усталости, принимаемое по таблице 35 в зависимости от временного сопротивления стали Run и групп элементов и соединений конструкций, приведенных в таблице К.1 приложения К;

α - коэффициент, учитывающий количество циклов нагружений n:

  • при n ≥ 3,9·106 принимаемый равным α = 0,77;
  • при n < 3,9·106 вычисляемый по формулам:
    • для групп элементов 1 и 2
    • ;(171)

    • для групп элементов 3-8
    • ;(172)

ϒv - коэффициент, определяемый по таблице 36 в зависимости от напряженного состояния и коэффициента асимметрии напряжений ρ = σmin / σmax (здесь σmin - наименьшее по абсолютному значению напряжение в рассчитываемом сечении элемента, вычисляемое так же и при том же загружении, как и σmax). При разнозначных напряжениях σmax и σmin значение коэффициента ρ следует принимать со знаком "минус".

Таблица 35. СП 16.13330.2011
Стальные конструкции.
Актуализированная редакция СНиП II-23-81*

Группа элементов

Значение Rv при нормативном значении временного сопротивления стали Run, H/мм2

до 420

св. 420 до 440

св. 440 до 520

св. 520 до 580

св. 580 до 675

1

120

128

132

136

145

2

100

106

108

110

116

3

Для всех марок стали 90

4

Для всех марок стали 75

5

Для всех марок стали 60

6

Для всех марок стали 45

7

Для всех марок стали 36

8

Для всех марок стали 27

Таблица 36. СП 16.13330.2011
Стальные конструкции.
Актуализированная редакция СНиП II-23-81*

Напряженное состояние (для σmax)

Коэффициент асимметрии напряжений ρ

Формулы для вычисления коэффициента ϒv

Растяжение

-1 ≤ ρ ≤ 0

2,5
1,5-ρ

0 < ρ ≤ 0,8

2,0
1,2-ρ

0,8 < ρ < 1

1,0
1-ρ

Сжатие

-1 ≤ ρ < 1

2,0
1-ρ

При расчете по формуле (170) должно быть выполнено условие .

12.1.3 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 усталость.

12.2 Расчет балок крановых путей

Расчет на усталость балок крановых путей следует выполнять согласно требованиям 12.1.1 и 12.1.2 на действие крановых нагрузок, определяемых согласно СП 20.13330.2011. При этом следует принимать α = 0,77 при кранах групп режимов работы 7К (в цехах металлургических производств) и 8К и α = 1,1 - в остальных случаях. Расчет на усталость верхней зоны стенок составных балок крановых путей в этих случаях следует выполнять по формуле

,(173)

где Rv - расчетное сопротивление усталости, принимаемое для всех марок сталей, равным для балок со сварными и фрикционными поясными соединениями соответственно:

  • для сжатой верхней зоны стенки (сечения в пролете балки)
  • Rv = 75 Н/мм2 и 96 Н/мм2;

  • для растянутой верхней зоны стенки (опорные сечения неразрезных балок)
  • Rv = 65 Н/мм2 и 89 Н/мм2.

Значения напряжений в формуле (173) следует определять по формулам 8.3.3.

13 Проектирование стальных конструкций с учетом предотвращения хрупкого разрушения

13.1 При проектировании стальных конструкций следует исключать возможность хрупкого разрушения, возникающую вследствие неблагоприятного влияния сочетания следующих факторов:

  • пониженной температуры, при которой сталь в зависимости от ее химического состава, структуры и толщины проката переходит в хрупкое состояние;
  • действия подвижных, динамических и вибрационных нагрузок;
  • высоких местных напряжений, вызванных воздействием сосредоточенных нагрузок или деформаций деталей соединения, а также остаточных напряжений;
  • резких концентраторов напряжений, ориентированных поперек направления действия растягивающих напряжений.

13.2 Для предотвращения хрупкого разрушения конструкций следует:

  • выбирать сталь согласно требованиям 5.2 и таблицам В.1, В.2, В.3 приложения В;
  • по возможности избегать расположения сварных швов в зонах действия растягивающих напряжений, превышающих 0,4Ry;
  • принимать меры по снижению неблагоприятного влияния концентрации напряжений и наклепа, вызванных конструктивным решением или возникающих при различных технологических операциях (правка, гибка, гильотинная резка, продавливание отверстий и т.п.);
  • избегать пересечений сварных швов;
  • для сварных стыковых соединений применять выводные планки и физические методы контроля качества швов;
  • учитывать, что конструкции со сплошной стенкой имеют меньше концентраторов напряжений, чем решетчатые;
  • в стыках элементов, перекрываемых накладками, фланговые швы не доводить до оси стыка не менее чем на 25 мм с каждой стороны;
  • применять возможно меньшие толщины элементов сечения (особенно при гильотинной резке кромок и продавливании отверстий);
  • фасонки связей, вспомогательных и других второстепенных элементов крепить к растянутым элементам конструкций по возможности на болтах.

13.3 При применении в сварных соединениях проката толщиной s ≥ 25 мм из низколегированных сталей в крестообразных, тавровых и угловых соединениях, а также у сварных швов с полным проплавлением, один из элементов в которых испытывает растягивающие напряжения по толщине листа, возникает риск появления слоистого разрушения (дефекта в прокате, образующегося под действием сварки, в виде слоистых трещин, параллельных плоскости проката).

Такой дефект обычно обнаруживается при ультразвуковом контроле качества швов.

Возникновение слоистого разрушения существенно зависит от формы соединений и расположения сварных швов, от размера шва, толщины свариваемых элементов, степени жесткости соединения и технологии сварки.

13.4 Склонность проката к слоистым разрушениям следует определять при испытаниях на растяжение в соответствии с ГОСТ 28870 по величине относительного сужения ψz на образцах, ось которых нормальна поверхности проката.

13.5 Исключить возможность слоистого разрушения можно при соблюдении условия

,

где ψzp - суммарный фактор риска;

ψ - нормируемое значение фактора риска для проката в соответствии с ГОСТ 28870:

ψ = 15, ψ = 25, ψ = 35 соответственно для групп качества проката Z15, Z25, Z35.

При этом прокат по 13.3 должен удовлетворять:

  • для конструкций группы 1- уровня ответственности I (по ГОСТ 27751) требованиям группы качества Z35;
  • для других конструкций группы 1, а также для фланцевых соединений и в случае, когда усилие нормально поверхности листа, - требованиям группы качества Z25;
  • в остальных случаях - Z15.

Расчетное значение ψzp следует определять по формуле

,(174)

где ψ - форма соединения и расположение сварных швов;

ψ - толщина свариваемого проката;

ψ - катет шва;

ψ - степень жесткости соединения;

ψzc - влияние технологии сварки (суммарный фактор от количества проходов, последовательности наложения швов и подогрева).

Значения ψ, ψ, ψ, ψ, ψzc представлены в таблице 37.

Таблица 37. СП 16.13330.2011
Стальные конструкции.
Актуализированная редакция СНиП II-23-81*