СНиП РК 1.01-01-2001 сторінка 2 з 28

Пособие по проектированию стальных конструкций

а) растянутых, нормальная эксплуатация кото рых возможна и после достижения металлом пре дела текучести (некоторые типы листовых конст рукций, в основном, с равномерным распределе нием растягивающих напряжений: листовые насти лы, отдельные виды трубопроводов и резервуаров с учетом опыта их эксплуатации);

б) сечений, ослабленных отверстиями для бол тов, в болтовых конструкциях, а также в местах стыков, выполненных на болтах (кроме конструк ций на высокопрочных болтах);

в) растянутых одиночных уголков, прикрепляе мых одной полкой болтами;

г) стенок перфорированных балок.

Пластическое разрушение учитывается согласно СНиП РК 5.04-23-2002 также при установлении расчетных сопротивлений сварных и болтовых соединений.

К пластическому разрушению следует относить предельные состояния конструкций при повторяю щихся нагрузках по условиям переменной теку чести и прогрессивного разрушения.

1.2.3 Хрупкое разрушение сопровождается малой деформацией, как правило, при концентрации нап ряжений, низких температурах или ударных воз действиях, в большинстве случаев при одно вре мен ном действии указанных факторов.

В соответствии со СНиП РК 5.04-23-2002 способность стальных конструкций противостоять хрупкому разрушению следует обеспечивать главным образом выполнением требований к выбору сталей, приме нению соответствующих конструктивных решений, технологии обработки деталей и образования отвер стий.

Согласно СНиП РК 5.04-23-2002 рекомендуется также проверка расчетом на прочность с учетом хрупкого разрушения, в первую очередь, центрально- и внецентренно-растянутых элементов и зон растяжений изгибаемых элементов в предположении упругих деформаций стали при действии расчетных предель ных нагрузок.

1.2.4 Усталостное разрушение сопровождается об разованием и развитием трещин в результате много кратно повторяющихся силовых воздействий от подвижных, виб ра ционных, сейсмических и других переменных нагрузок, приложенных непосредственно к кон струкциям.

Проверка этого предельного состояния согласно СНиП РК 5.04-23-2002 выполняется расчетом элементов конструкций на выносливость в пределах упругих деформаций стали при действии расчетных эксплуа тационных нагрузок с учетом характеристик сталей, вида напряженного состояния, конструктивной схе мы узла или соединения, технологии обработки де тали, вида нагрузки и числа циклов нагружений. Усталостные разрушения возможны и при небольшом количестве циклов знакопеременного нагружения, если материал конструкций работает в упругопластической стадии. Проверку такого предельного состояния следует выполнять используя методики расчета на мало цикловую прочность, например, уравнение Менсона-Коффина [6].

1.2.5 Потеря устойчивости формы или положения характеризуется тем, что конструкция или элемент утрачивают способность сохранять свое равновесное состояние, соответствующее дейст вующим при этом внешним нагрузкам и воздействиям.

Проверку устойчивости формы или положения следует выполнять для системы в целом и для ее от дельных элементов.

В соответствии со СНиП РК 5.04-23-2002 проверка поте ри устойчивости формы заключается в установлении максимального значения нагрузки, которая может быть воспринята элементом, имеющим, как пра вило, начальные несовершенства, при расчете его по деформированной схеме с учетом неупругих дефор маций стали.

При соответствующем обосновании допускается рассчитывать на устойчивость идеальные системы или элементы в пределах упругих деформаций. Этот метод, в частности, использован в СНиП РК 5.04-23-2002 при определении расчетных длин сжатых стержней, установлении при веденной гиб кости сжатых сквозных стержней, проверке балок на общую устойчивость и т. д.

1.2.6 Переход конструкции в изменяемую систе му характеризуется превращением ее в кинемати ческий механизм, у которого возможность изме нения формы в направлении действия нагрузки не ограничена никакими связями.

1.2.7 Предельное состояние в результате теку чести материала, неупругих сдвигов в соединениях, качественного изменения конфигурации означает переход конструкций в такое состояние, когда при сохранении общей несущей способности необ ходимо прекратить эксплуатацию конструкций в связи с существенным нарушением геометриче ской формы и выполнить ремонтные работы по за мене или восстановлению конструкций. Указанное предельное состояние, как и потеря несущей способ ности, относится к первой группе и проверяется на действие тех же расчетных предельных нагрузок.

В отличие от несущей способности, когда крите риями предельных состояний являются силовые факторы (или нагрузки) и выполняется проверка усилий или напряжений, для полной непригодности к эксплуатации предельные состояния конструкций при сохранении их несущей способности по суще ству должны оцениваться на основе деформацион ных критериев - ограничений перемещений или деформаций конструкций, работающих за пределом упругости.

Вместе с тем проверка рассматриваемого пре дельного состояния в ряде случаев может выпол няться в традиционной форме сравнения напряже ний (усилий).

1.2.8 Предельные состояния по ограничению пере мещений, сдвигов в соединениях, колебаний и изменения положения конструкций и элементов (вто рая группа) харак те ризуются тем, что нару шаются условия нормальной эксплуатации, связанные с пре быванием людей, работой техно ло гического обору дования и сохранностью ограждающих конструк ций.

Значения указанных деформационных величин, определяемые расчетом, как правило, в пределах упругих деформаций стали не должны превышать предельно допустимых значений, установленных СНиП 2.01.07-85*.

В отличие от предельных состояний первой груп пы, возможность наступления которых, в прин ципе, не допускается системой частных коэффициентов метода предельных состояний, уста нов ленные СНиП 2.01.07-85* для второй группы предельно до пустимые значения перемещений или па раметров колебаний и изменения положения конструкций могут быть достигнуты (но не превзойдены) в процессе работы конструкций при действии расчет ных эксплуатационных нагрузок.

2 МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ КОНСТРУКЦИЙ И СОЕДИНЕНИЙ

2.1 Основные требования к прокату

2.1.1 Горячекатаный фасонный (уголки, двутавры, швеллеры), листовой, широкополосный уни вер сальный прокат и гнутые профили из углеродистой и низколегированной сталей, предназначенные для стальных строительных конструкций со сварными и другими соединениями, должны поставляться по стандарту «Прокат для строительных конструкций» ГОСТ 27772. Допускается применять прокат, изготовленный по этому стандарту для других отраслей промышленности, а также прокат, пост авляемый по другим государственным стандартам и техническим условиям, указанных в таблице 51б СНиП РК 5.04-23-2002.

2.1.2 (2.1) В целях унификации применяемые в строительных металлоконструкциях стали по гаран ти ро ванным значениям предела текучести и временного сопротивления разрыву в табл. 51 СНиП РК 5.04-23-2002 разделены на десять основных уровней (классов) прочности. При выборе уровня прочности прокатной стали следует учитывать степень ответственности конст рукций зданий и сооружений, а также условия их из готовления и эксплуатации в соответствии с табл.50 СНиП РК 5.04-23-2002.

При проектировании металлоконструкций про мышленных зданий и сооружений необходимо стремиться к максимальному сокращению уровней прочности применяемых сталей и типоразмеров проката.

2.1.3 (2.1) По хладостойкости металл проката должен отвечать требованиям, указанным в табл. 2.

Таблица 2

Гарантированные

значения предела

текучести сталей

Ryn, МПа (кгс/мм²)

Требования к сталям по группам хладостойкости стальных конструкций

Климатический район строительства по ГОСТ 16350

I₁

I₂, II₂, II₃

II₄, II₅ и др.

I₁

I₂, II₂, II₃

II₄, II₅ и др.

Ryn < 295 (30)

С235 - С285

Не

применять

KCU^-50;

КСА

KCU^-20;

КСА

Не применять

KCU^-40;

КСА

KCU^-20;

КСА

295(30)£ Ryn <390(40)

С345 - С390

KCU^-70;

КСА

KCU^-50;

КСА

KCU^-40;

КСА

KCU^-70;

КСА

KCU^-50;

КСА

KCU^-40

390(40)£ Ryn <635(65)

С440 - С590

KCU^-70;

КСА

KCU^-50;

КСА

KCU^-40;

КСА

KCU^-70;

КСА

KCU^-70;

КСА

KCU^-40

Гарантированные

значения предела

текучести сталей

Ryn, МПа (кгс/мм²)

Требования к сталям по группам хладостойкости стальных конструкций

Климатический район строительства по ГОСТ 16350

I₁

I₂, II₂, II₃

II₄, II₅ и др.

I_1,I₂, II₂, II₃

II₄, II₅ и др.

Ryn < 295 (30)

С235 - С285

Не применять

KCU^-40

КСА**

KCU^-20; КСА

Не предъявляются

295(30)£ Ryn <390(40)

С345 - С390

KCU^-50*

KCU^-40

390(40)£ Ryn <635(65)

С440 - С590

KCU^-70

KCU^-50*

KCU^-40

* Допускаются также стали, удовлетворяющие требованиям KCU^-40 и КСА.

** Только для района II₄Обозначения, принятые в табл. 2:

KCU - ударная вязкость, определенная на образце с концентратором вида U (при соот ветст вующей температуре) по ГОСТ 9454.

КСА - ударная вязкость после механического старения по ГОСТ 7268.

2.1.4 Уровни прочности стали для элементов стальных конст рукций и сооружений, вос при нимающих растягива ющие нагрузки в направлении толщины проката, следует принимать по табл. 50 СНиП РК 5.04-23-2002, при этом прокат толщиной свыше 60 мм без прове дения дополнительных испытаний применять не ре комендуется.

Для изготовления элементов, в которых в на правлении по толщине проката возникают высокие растягивающие напряжения от внешней нагрузки, приближающиеся к 0,5 R_u, и высокие растягиваю щие реактивные напряжения, рекомендуется приме нять стали, используемые для конструкций группы 1.

Фланцы и подобные им элементы тяжело нагру женных ферм, балок и т. п. при толщине элементов свыше 40 мм рекомендуется выполнять из листово го проката с пониженным содержанием серы (не более 0,015 - 0,020).

Для изготовления элементов ответственных кон струкций, в которых заведомо ожидается большой уровень реактивных напряжений, например, вслед ствие приварки защемленных элементов при нали чии зазоров между ними, также рекомендуется использовать конструктивно-технологические реше ния, исключающие возникновение высоких растя гивающих реактивных напряжений в направлении толщины проката.

Материал элементов конструкций, воспринимаю щих растягивающие напряжения по толщине листа, в зонах, прилегающих к местам наложения сварных швов, рекомендуется на предприятиях по изготовлению металлоконструк ций дополнительно (до сварки) подвергать ультра звуковому дефекто скопическому контролю на на личие внутренних несплошностей типа расслоев, гру бых шлаковых включений и т. п. Площадь макси мально допустимого дефекта не должна превышать 1 см², а до пустимая частота дефектов - 10 м^-2. Расстояние между дефектами не должно быть мень ше величины наибольшего из них.

2.1.5 (2.9) Физические характеристики стального проката следует принимать с учетом их изме нения в диапазоне климатических температур, как указано в табл. 3.

2.1.6 При выборе уровня прочности стали следует руководст воваться результатами технико-экономических ра счетов с учетом получения максимальной экономии металла при минимальном использовании дефицит ных легирующих элементов за счет расширенного применения термической обработки и с учетом обес печения надежности конструкций в условиях клима тических воздействий.

Таблица 3

Характеристика стального

проката

Значения характеристики

при t = 20° C

при климатической t_i

Плотность, кг/м³

r = 7850

Коэффициент линейного расширения, °С^-1

a = 0,12 × 10^-4

a_i = a [1 + 0,02 (t_i-t )]*

Модуль упругости, МПа (кгс/см²)

Е = 2,06 ×10⁵ (2,1 × 10⁶)

Е_i = Е [1+0,27×10^-3 (t_i-t)]**

Модуль сдвига, МПа (кгс/см²)

G = 0,78 ×10⁵(0,8 × 10⁶)

Коэффициент поперечной деформации (Пуассона)

n = 0,3

* Получено обобщением данных, приведенных в [7].

** Получено с учетом данных [8].

2.1.7 Для конструкций из листового проката тол щиной менее 4 мм можно применять марки угле родистой стали по ГОСТ 380 с физическими характеристиками (плотностью, коэффициентом линейного расширения, модулем упругости, моду лем сдвига, коэффициентом поперечной деформа ции) в соответствии с табл. 50 СНиП РК 5.04-23-2002. Расчетные сопротивления следует уста навливать де лением нормативных значений предела текучести и временного сопротивления, указанных в ГОСТ 380 для проката толщиной до 20 мм, на коэффициент надежности по материалу, равный 1,05 в соответствии с табл. 2 СНиП РК 5.04-23-2002.

2.2 Болты и гайки для соединений

2.2.1 (2.4) Выбор болтов следует производить по табл. 57 СНиП РК 5.04-23-2002 с учетом условий их применения - климатического района, характера действующих нагрузок, условий работы в соедине ниях (растяжение или срез).

Для конструкций, возводимых в климатичес ких районах I₁, I₂, II₂ и II₃, но эксплуатируемых в отапливаемых помещениях, болты следует назначать по табл. 4.

2.2.2 Для болтовых соединений следует, как пра вило, использовать крепежные изделия из „Сокра щенного сортамента крепежных изделий для строи тельных металлических конструкций"

Таблица 4

Условия работы болтов

Технологические требования к болтам (по табл. 1 и 10 ГОСТ 1759)

класс прочности (табл. 1)

дополнительные виды испытаний (табл. 10)

марка стали

В конструкциях, не рассчитываемых на выносливость

Растяжение или

срез

4.6; 5.6;

4.8; 5.8;

6.6

Поз.1

То же

По табл. 1

То же

В конструкциях, рассчитываемых на выносливость

Растяжение или срез

Срез

4.6; 5.6;

6.6

4.8; 5.8

Поз. 1 и 4

То же

Поз. 1

По табл. 1

2.2.3 Крепежные изделия применяют обычно без покрытия. Применение, в случае необходимости, крепежных изделий с покрытием по ГОСТ 1759 должно быть согласовано проектной организацией с заказчиком проектируемого объекта.

2.2.4 Запрещается использовать болты без клей ма и маркировки. Клеймение и маркировка должны соответствовать ГОСТ 1759.

2.2.5 Запрещается использовать крепежные изде лия с отклонениями от соответствующих стандар тов, в том числе крепежные детали 2-го сорта и бол ты, изготовленные из автоматных сталей.

2.2.6 Запись условных обозначений крепежных изделий на всех стадиях разработки и про изводства стальных конструкций следует выполнять только по форме, приведенной в ГОСТ 1759 и в Инструкции КМ. Запре щается при записи условных обозначений крепеж ных изделий делать пропуск каких-либо характерис тик, предусмотренных соответствующими стандар тами, в том числе допол нительных требований, за исключением длины болтов в чертежах КМ.

2.3 Фундаментные болты

2.3.1 По условиям эксплуатации болты подраз деляются на расчетные и конструктивные.

К расчетным болтам относятся болты, восприни мающие нагрузки, возникающие при эксплу атации строительных конструкций.

К конструктивным болтам относятся болты, предусматриваемые для крепления строительных конструкций, устойчивость которых против опро кидывания или сдвига обеспечивается собственным весом конструкций.

Конструктивные болты предназначаются для рих товки строительных конструкций во время их мон тажа, обеспечения стабильной работы во время экс плуатации конструкций, а также для предот вра ще ния случайных смещений конструкций.