14.1.3 Для фланцев растянутых поясов применяет ся толстолистовая горячекатаная термо обра ботанная сталь марки 14Г2АФ по ГОСТ 19281, расчетное сопротивление которой в направлении толщины проката принимается равным Rth = 275 МПа (2800 кгс/см2). Допускается изготов ление фланцев из других марок низколегирован ных сталей, применяемых для строительства с про веркой механических свойств стали в направлении толщины проката по специальной методике, изло женной в [38].
14.1.4 Расчетные сопротивления гнутосварных профилей следует принимать по СНиП РК 5.04-23-2002.
Рекомендуется учитывать повышение предела те кучести материала за счет упрочнения зон изгиба в соответствии с методикой, приведенной в п. 2.3.1 [39].
14.1.5 Профилированный настил рекомендуется прикреплять к поясам самонарезающими бол тами M6- X 20.56.099 по ОСТ 34-13-016, точечной сваркой в соответствии с [40] или дюбелями в соот ветствии с [41] и ОСТ 36-122.
14.2 Расчет элементов конструкций
14.2.1 Расчет элементов на прочность следует про изводить в соответствии с разд. 5 СНиП РК 5.04-23-2002 и п. 14.1.4 настоящего Пособия.
Проверку устойчивости элементов необходимо осуществлять в соответствии с разд. 5 СНиП РК 5.04-23-2002 стенок и полок - в соответствии с пп. 7.23, 7.30, 7.36 СНиП РК 5.04-23-2002 и п. 2.2.2 [39] [ для элементов, рассчитываемых по формуле (60) СНиП РК 5.04-23-2002].
14.2.2 Местная устойчивость стенок при сосредоточенных нагрузках
14.2.2.1 При совпадении плоскости действия нагруз ки с плоскостью стенки (опирание по типу, указан ному на рис. 26, б) наибольшую величину сосредо точенной нагрузки или реакции в опорном сечении, действующей на каждую стенку, следует определять:
а) реакцию крайней опоры, нагрузку на конце консоли и на участках 1,5 h1 (где h1 = Н -2t, см. рис. 26, а), прилегающих к опорам, по формуле
P1 ?? t2 Ry ??c ; (101)
б) реакцию промежуточной опоры и опоры кон соли, нагрузку на участках, расположенных на рас стоянии более 1,5 h1 от опор, по формуле
Р2 ?? t2 Ry ??c . (102)
14.2.2.2 При несовпадении плоскости действия наг рузки с плоскостью стенки (опирание по типу, ука занному на рис. 26, в):
Р1 ?? 5 ?? 10-3 t2 Ry ??c ; (103)
Р2 ?? 5 ?? 10-3 t2 Ry ??c ; (104)
здесь р1 = ; (105)
р2 = . (106)
В формулах (101) - (106) :
t - толщина стенки профиля;
z - условная длина распределения сосредото ченного груза, не превышающая высоту стенки h1;
r - внутренний радиус закругления, не пре вышающий 4t;
Ry - в МПа;
P1 и P2 - в кН.
а - схема нагрузок и реакций; б - опирание через проклад ку; в - непосредственное опирание
Рисунок 26 - К расчету местной устойчивости стенок элементов из гнутосварных профилей
14.2.3 Бесфасоночные узлы ферм
14.2.3.1 Бесфасоночные узлы ферм (рис. 27), сос тоящие из пояса и примыкающих к нему элементов решетки, следует проверять на:
- продавливание (вырывание) участка стенки поя са, контактирующей с элементом решетки;
- несущую способность участка боковой стенки пояса (параллельной плоскости узла) в месте при мыкания сжатого элемента решетки;
- несущую способность элемента решетки в зоне примыкания к поясу;
- прочность сварных швов прикрепления элемен та решетки к поясу.
14.2.3.2 В случае одностороннего примыкания к поясу двух элементов решетки или более с усилия ми разных знаков (см. рис. 27, а, б), а также одно го элемента в опорных узлах (см. рис. 27, в) при d/D ?? 0,9 и с/b ?? 0,25 несущую способность пояса на продавливание (вырывание) следует проверять для каждого примыкающего элемента по формуле
, (107)
Формула (107) относится к узлам К-образного типа, т. е. антисимметричным по усилиям в примыкающих элементах, при не слишком больших отно шениях поперечных размеров элемента решетки и пояса и малой раздвижке раскосов. При выводе формулы использованы опытные данные и теория предельного равновесия в кинематическом варианте. Формула (108) получена с учетом опытных данных.
а - K- образный; б - раскосный; в - опорный; г - Х-образный; д - Т-образный
Рисунок 27 - Бесфасоночные узлы ферм
где N - усилие в примыкающем элементе;
М - изгибающий момент от основного воздейст вия в примыкающем элементе в плоскости узла в сечении, совпадающем с примыкаю щей полкой пояса (момент от жесткости узлов допускается не учитывать);
??c - коэффициент условий работы, принимае мый по поз. 1 и 2 табл. 6 СНиП РК 5.04-23- 2002;
??d - коэффициент влияния знака усилия в при мыкающем элементе, принимаемый равным 1,2 при растяжении и 1,0 - в остальных слу чаях;
??D - коэффициент влияния продольной силы в поясе, определяемый при сжатии в поясе, если | F | / (A Ry) ?? 0,5, по формуле
??D = 1,5 - | F | / (A Ry), (108)
в остальных случаях ??D = 1,0;
F - продольная сила в поясе со стороны растя нутого элемента решетки;
А - площадь поперечного сечения пояса;
Ry - расчетное сопротивление стали пояса;
t - толщина стенки пояса;
b - длина участка линии пересечения примы кающего элемента с поясом в направлении оси пояса, равная db /sin ??;
с - половина расстояния между смежными стен ками соседних элементов решетки или по перечной стенкой раскоса и опорным реб ром;
f = (D-d) /2;
?? - угол примыкания элемента решетки к поясу.
14.2.3.3 Несущую способность пояса на продавливание в крестообразных, Т-образных узлах (см. рис. , д), а также в узлах, указанных в п. 15.2.3.2 при с/b > 0,25 следует проверять по формуле
. (109)
Формула (109), полученная аналитически, относится к Т-, У- и Х-образным узлам, а также при доста точно большой раздвижке раскосов - к узлам К-образного типа. В последнем случае условной гра ницей областей применения формул (107) и (109) яв ляется значение с/b = 0,25 (на самом деле это значе ние зависит от параметров d/D и b/D).
14.2.3.4 Несущую способность стенки пояса в плоскости узла в месте примыкания сжатого эле мента решетки при d/D > 0,85 следует проверять по формуле
N ?? 2??c ??f kRytdb /sin2 ??, (110)
где ??t - коэффициент влияния тонкостенности поя са, для отношений Db / t ?? 25 принимаемый равным 0,8, в остальных случаях - 1,0;
k - коэффициент, принимаемый в зависимости от тонкостенности пояса Db / t и расчетного сопротивления стали Ry по формулам, соот ветствующим трем областям, приведенным на графике рис. 28.
Формулой (110) учтена возможность исчерпания несущей способности узла от выпучивания боковой стенки пояса при достаточно больших отношениях d /D (когда продавливание затруднено). Коэффи циент k учитывает возможное снижение несущей способности участка стенки пояса как сжатой пластинки, работающей в упругой или упруго-пласти ческой стадии (k = ??cr /Ry; ??cr - кри ти ческое нап ряжение). Для сталей с Ry ?? 400 МПа (4100 кгс/см2) при отношениях Db/t ?? 40 k = 1,0.
14.2.3.5 Несущую способность элемента решетки в зоне примыкания к поясу следует проверять:
а) в узлах, указанных в п. 15.2.3.2, при углах при мыкания ?? = 40 - 50° - по формуле
| N | + ?? , (111)
где k - определяется, как и в п. 14.2.3.4, но с заменой характеристик пояса на характеристики эле мента решетки (Db - на большее из значений d и db; t на td; Ry - на Ryd);
Ryd - расчетное сопротивление стали элемента ре шетки;
Аd - площадь поперечного сечения элемента ре шетки;
td - толщина стенки элемента решетки;
для элемента решетки неквадратного сечения в правую часть формулы (111) следует вводить множитель ;
б) в узлах, указанных в п. 14.2.3.3, - по формуле
. (112)
Рисунок 28 - График для определения значений коэффициентов к
в зависимости от тонкостенности пояса
Выражение в круглых скобках формулы (112) не должно быть менее 0. Для элементов решетки неквадратного сечения в правую часть формулы (112) следует вводить множитель
.
14.2.3.6 Несущую способность сварных швов, при крепляющих элементы решетки к поясу, следует проверять:
а) в узлах, указанных в п. 15.2.3.2, при углах при мыкания ?? = 40 - 50° - по формуле
?? ??с Rw ??wf , (113)
где ??f , kf, ??wf, Rwf следует принимать согласно ука заниям разд. 11 и п. 12.8 СНиП РК 5.04-23-2002,
б) в узлах, указанных в п. 14.2.3.3, - по формуле
(114)
в) сварные швы, выполненные при наличии уста новочного зазора, равного 0,5 - 0,7 толщины стенки примыкающего элемента, с полным проплавлением стенки профиля, следует рассчитывать как стыко вые.
14.2.3.7 Формулы (111) - (114) учитывают неравномерное распределение напряжений по пери метру торца элемента решетки и при относительно высокой несущей способности пояса могут ли митировать расчетную прочность узла. Они получены на основе анализа и обработки экспе риментальных данных. Коэффициент k в формулах (111) и (112) имеет тот же смысл, что в формуле (110).
14.2.4 Узлы связей
14.2.4.1 Узлы связей из гнутосварных профилей (рис. 29) проверяют:
а) на прочность и устойчивость элементов узла и примыкающей к узлу зоны профиля;
б) на прочность сварных соединений.
а - типы хвостиков; б - соединение с фасонкой;
1 - линия центра тяжести сечения фасонки связи с ребром; 2 - ось фасонки фермы; 3 - ось рофиля
Рисунок 29 - Узлы связей из гнутосварных профилей
14.2.4.2 Несущую способность при растяжении элемента связи проверяют:
а) для узлов типа Ф (см. рис. 29, а) - по формуле
N ?? Ryf Df / (db – 3tfc) + Ryd td db , (115)
где N - усилие в элементе связи;
Ryf - расчетное сопротивление стали фланца;
Df - длина фланца вдоль фасонки связи;
Ryd - расчетное сопротивление стали элемента связи;
формула (115) получена на основе допущения образования в пластине фланца вдоль фасонки свя зи линейных пластических шарниров;
б) для узлов типа Фн (см. рис. 29, а) - по фор муле (115), но с заменой td на td + 0,6 th , где th - толщина накладки;
в) для узлов типа В (см. рис. 29, а) - по условию
??f , (116)
где А - площадь поперечного сечения элемента связи;
??f - коэффициент влияния глубины врезки, при нимаемый:
при 0,8 ?? l1/db ?? 1,6 ??f = 0,51 l1/db + 0,18;
„ l1/db ?? 1,6 ??f = 1,0.
14.2.4.3 Несущую способность при сжатии элемен тов связей следует проверять:
а) для узлов типа Ф (см. рис. 29, а) - по форму ле (115) и по формулам:
+ ?? Ryd ; (117)
?? Ryd??f ; (118)
б) для узлов типа Фр и Вр - по форму ле (118) и по формуле:
+ ?? Ryd ; (119)
В формулах (117) - (119):
е, е1, - расстояния соответственно от оси фа сонки закрепляемой конструкции до оси элемента связи и до центра тяже сти таврового сечения фасонки связи с ребром (см.рис. 29, б) ;
A, W - соответственно площадь сечения и мо мент сопротивления профиля относи тельно оси фасонки связи;
Afc, Wfc - соответственно площадь и момент сопротивления фасонки связи с уче том ребра (при его наличии);
??f - коэффициент условий работы, прини маемый в зависимости от наибольшей условной гибкости профиля:
при ?? 0,45 ??f = 0,6;
„ ?? 0,45 ??f = 0,54 +0,15, но не более 1,0.
Формулы справедливы при соотношении раз меров поперечного сечения элемента связи 0,75 ?? ?? 1,1 и отношении большего размера профиля к толщине не более 45.
14.2.4.4 Расчет сварных соединений профиля и фасонки связи с фланцем узлов типов Ф, Фн, Фр следует производить в соответствии с п. 11.2 СНиП РК 5.04-23-2002 с учетом коэффициента условий работы ??сf = 0,8, учитывающего неравномерность передачи усилий, и по металлу границы сплавления с фланцем в направлении толщины проката по фор муле
?? Rth ??wz ??cf . (120)
14.2.5 Проектирование
14.2.5.1 Расчетная длина панелей верхних поясов ферм беспрогонных покрытий lef определяется по формуле
lef = ?? l, (121)
где l - длина панели;
?? - коэффициент расчетной длины, при нимаемый:
?? = 0,65 - для панели пояса, не граничащей с шар нирным узлом (например, фланце вое соединение на болтах), и при наличии равномерно распределен ной нагрузки на соседних панелях;
?? = 0,8 - для панели пояса, граничащей с шарнир ным узлом или с панелью, не загру женной распределенной нагрузкой;
здесь п = - параметр распределенной нагрузки ;
q - распределенная нагрузка на пояс;
N - продольная сила;
Н - высота сечения пояса;
Нt - высота фермы по осям поясов;
L - пролет фермы.
14.2.5.2 Отношение высоты поясов к толщине стен ки следует принимать не более 45, элементов решет ки - не более 60.
14.2.5.3 Размеры элементов решетки по ширине (из плоскости конструкции) не следует принимать свыше D - 2 (t + td) для удобства наложения свар ных швов.
14.2.5.4 Для элементов решетки размер d рекомен дуется принимать не менее 0,6 поперечного размера пояса D.
14.2.5.5 Расстояние между смежными стенками (носками) раскосов должно быть минимальным из условия наложения двух сварных швов.
14.2.5.6 Заводские стыки элементов рекомендует ся выполнять сваркой встык на остающейся под кладке. Размещение этих стыков в растянутых эле ментах с напряжениями свыше 0,9 Ry не рекомен дуется.
14.2.5.7 Монтажные стыки рекомендуется выпол нять фланцевыми на высокопрочных пред ва ритель но напряженных болтах с учетом положений [38].
15 РАСЧЕТ БИСТАЛЬНЫХ БАЛОК
15.1 В расчетах прочности бистальных балок, в которых стенка выполнена из менее прочной стали, чем пояса (или один пояс), применяются следую щие главные критерии:
а) предельных (ограниченных) пластических де формаций, выражающийся в ограничении наиболь шей интенсивности пластических деформаций в стенке нормой предельной интенсивности пласти ческих деформаций ,lim, при этом в расчетах учи тываются пластические деформации не только в стенке, но и в поясах;
б) предельных напряжений (расчетных сопротив лений) в поясе балки при упругой его работе, при этом в расчетах учитываются пластические деформа ции только в стенке.
15.2 Для расчета на прочность устанавливаются следующие группы бистальных балок, отличающие ся критерием прочности и нормой предельных интенсивностей пластических деформаций ,lim:
1 - для которой расчеты прочности выполняют ся по критерию предельных напряжений в поясе - балки при расчетном сопротивлении стали поясов Rf = Ru / ??, меньшем расчетного сопротивления по пределу текучести; подкрановые балки под краны с режимами работы 1К-5К согласно ГОСТ 25546;
2 - 4 - для которых расчеты прочности выполня ются по критерию ограниченных пластических де формаций, в частности:
2 - для которой ,lim = 0,1 % - балки, непо средственно воспринимающие подвижные и вибра ционные нагрузки (балки рабочих площадок, бункерных и разгрузочных эстакад, транспортерных галерей, под краны гидротехнических сооружений и т. п.);
