Пособие по проектированию стальных конструкций

0,094

Примечание - В интервале между значениями, при веденными в таблице, коэффициент k опре деляется линей ной интерполяцией.

Если £ 0,9 или < 0,4, то принимается k₀₁ = 1,0.

17.3.5 При проверке устойчивости стенок ступен чатого поперечного сечения в гофрах нераз резного профилированного настила уступ на стенке рассмат ривается как продольное ребро экви валентной жест кости (рис.32).

Рисунок 32 - Участок стенки а, рассматриваемый как ребро жесткости, и его расчетное сечение б

17.3.6 Продольное ребро жесткости в виде уступа делит стенку гофра на два расчетных отсека, высоты которых h₀₁ и h₀₂ равны расстояниям от выкружек уступа соответственно до нижней и верхней полок настила (рис. 33).

Устойчивость каждого из отсеков стенки в надопорных зонах настила считается обеспеченной, если выполняются условия:

h₀₁ £ h₀; h₀₂ £ h₀,

где h₀ - наибольшая по условиям устойчивости ширина сжато-изогнутой пластины, за висящая от значения коэффициента a, определяемого по формулам:

a = (для отсека 1);

a = (для отсека 2),

здесь s_с =

- наибольшее сжимающее напряжение в отсеке 1, принимаемое со знаком «плюс»;

s₁ = s_с

- напряжение, соответствующее s_с, у противоположной расчетной границы отсека;

у

- расстояние от опорной полки гоф ра до горизонтальной оси уступа на стенке, принимаемое по ГОСТ 24045;

W_х1 и W_х2

- моменты сопротивления сечения на стила, принимаемые по табл. 60;

s_t

- наибольшее растягивающее напряже ние в надопорном сечении нас тила, принимаемое со знаком «минус».

При a £ 0,5 значение h₀ определяется по формуле

h₀ = (здесь s_c - в МПа). (139)

При a ³ 1,0 значение h₀ определяется по формуле

h₀ = 3,26t , (140)

1, 2 - расчетные отсеки пластинок

Рисунок 33 - Расчетная схема для проверки устойчивости ступенчатой стенки

где g - коэффициент, учитывающий мест ное смятие согласно [45] и опреде ляемый по формуле

g = 0,42 (2a-1) s_loc/ s_c; (141)

b - коэффициент, зависящий от харак тера напряжений в надопорном се чении стенки и опре деляемый по формуле

b = 1,4 (2a-1) ; (142)

здесь t_o = t₁ - среднее касательное напряжение в отсеке 1, определяемое по формуле

t_o = ; (143)

t_o = t₂ - среднее касательное напряжение в отсеке 2, определяемое по формуле

t_o = . (144)

В интервале 0,5 < a < 1,0 значение h₀ определяет ся линейной интерполяцией между значениями h₀ при a = 0,5 и a = 1,0.

Если h₀₁ > h₀ или h₀₂ > h₀, устойчивость стенок гофров считается необеспеченной и расчетную на грузку на настил следует уменьшить.

17.4 Крепление настилов

17.4.1 К прогонам и другим несущим элементам покрытия настил прикрепляется само наре заю щими болтами или винтами с уплотнительными шай бами.

17.4.2 Настил допускается крепить к поддержива ющим стальным элементам сварными электро зак лепками согласно [40].

17.4.3 К несущим стальным элементам толщиной от 5 до 12 мм настил допускается крепить пристрел кой дюбелями.

17.4.4 Во всех случаях, кроме указанных в пп. 17.4.5 и 17.4.6, настил на крайних опорах и в стыках следует крепить в каждом гофре, на про межуточных опорах неразрезных настилов - через гофр.

17.4.5 Крепления и соединения настила, выполня ющего функцию горизонтальных связей в покрыти ях зданий или учитываемого в расчете как диск, рекомендуется выполнять согласно [45].

17.4.6 В углах здания и по внешнему контуру покрытия на участках шириной 1,5 м, а также при расчетном отрицательном давлении ветра свыше 1,5 кН/м² (153кгс/м²) настил необходимо крепить к несущим конструкциям в каждом гофре на всех опорах.

17.4.7 Профили настила следует соединять между собой продольными крайними полками внахлест комбинированными заклепками.

При укрупнении профилей настила в монтажные карты до их установки в проектное положение допускается использовать вместо комбинирован ных заклепок точечную сварку, выполняемую согласно [40].

Шаг комбинированных заклепок или сварных то чек в продольных стыках настила следует принимать равным 500 мм, кроме случаев, предусмотрен ных п. 17.4.5.

17.4.8 Стыки настила по длине следует осуществ лять над прогонами или другими несущими элемен тами покрытия.

Ширину опирания настила рекомендуется прини мать не менее 40 мм на крайних и 60 мм - на про межуточных опорах.

18 ФЛАНЦЕВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ НА ВЫСОКОПРОЧНЫХ БОЛТАХ, РАБОТАЮЩИЕ НА РАСТЯЖЕНИЕ

18.1 Рекомендации настоящего раздела следует соблюдать при проектировании, изготовлении и монтажной сборке фланцевых соединений элемен тов открытого профиля (двутавров, тавров, швел леров и т. п.) стальных конструкций производствен ных зданий, подверженных растяжению, рас тяжению с изгибом при однозначной эпюре растягивающих напряжений (s_min / s_max ³ 0,5), а также действию местных поперечных усилий.

Рекомендации не распространяются на фланцевые соединения:

- воспринимающие знакопеременные нагрузки, а также многократно действующие подвижные, виб рационные или другого вида нагрузки с числом циклов свыше 10⁵ при коэффициенте асимметрии напряжений в соединяемых элементах р = s_min / s_max £ 0,8;

- эксплуатируемые в сильноагрессивной среде.

18.2 Фланцевые соединения следует выполнять только с предварительно напряженными высоко прочными болтами. Величину предварительного натяжения болтов B_о для расчетов следует прини мать равной

В_о = 0,9В_р = 0,9R_bh A_bn , (145)

где В_р - расчетное усилие растяжения болта.

18.3 Для фланцевых соединений следует при менять высокопрочные болты М24 и М27 из стали 40Х „селект" исполнения ХЛ с временным сопро тивлением не менее 1100 МПа (110 кгс/мм²), а также гайки высокопрочные и шайбы к ним по ГОСТ 22353 - ГОСТ 22356.

18.4 Для фланцев следует применять листовую сталь по ГОСТ 19903 марок 09Г2С-15 и 14Г2АФ-15 по ГОСТ 19281 с гарантированными механическими свойствами в направлении толщины проката.

18.5 Фланцы могут быть выполнены из других марок низколегированных сталей по ГОСТ 19281, предназначенных для строительных стальных кон струкций, при этом:

- сталь должна быть 12-й категории;

- временное сопротивление и относительное суже ние стали в направлении толщины проката должны быть s_bz ³ 0,8 R_un, y_z ³ 20 % (где R_un - временное сопротивление стали разрыву, принимаемое равным минимальному значению s_в по государственным стандартам и техническим условиям на сталь).

Проверку механических свойств стали в направ лении толщины проката осуществляет пред при ятие-изго товитель металлоконструкций по методике, изло женной в [38].

18.6 Дефекты стали для фланцев (внутренние расслои, грубые шлаковые включения и т. п.) должны удовлетворять требованиям, указанным в табл. 63. Контроль качества стали методами уль тразвуковой дефектоскопии осуществляет предприятие-изготовитель металлоконструкций.

18.7 Фасонки, ужесточающие фланцы (ребра жесткости), следует выполнять из стали тех же ма рок, что и основные профили.

18.8 Для механизированной сварки фланцевых соединений следует применять сплошную сварочную проволоку по ГОСТ 2246.

18.9 При конструировании фланцевых соедине ний болты следует располагать безмоментно отно сительно центра тяжести сечения соединяемого элемента с учетом неравномерности распределения внешних усилий между болтами наружной и внут ренней зон (рис. 34) в соответствии с табл. 64. Предельное усилие на один болт внутренней зоны следует принимать N_i = 0,9 В_р.

Таблица 63

Зона

Дефектоскопии

Характеристика дефекта

площадь, см²

частота

допустимая

длина максимально допустимая,

см

расстояние между дефектами минимально

допустимое, см

минимально учитываемая

максимально допустимая

Листы фланцев

Прикромочная

0,5

0,5

1,0

1,0

10 м ^-2

3 м ^-1

4

4

10

10

Примечания:

1. Дефекты, расстояния между края ми которых меньше протяженности минимального из них, оцениваются как один дефект.

2. По усмотрению предприятия-изготовителя металлоконст рукций разрешается дефек тоско пи чес кий контроль мате риала фланцев выполнять после приварки их к элементам конструкций.

Таблица 64

Диаметр

болта

Толщина

фланца,

мм

Отношение внешнего усилия на один болт внут ренней зоны к внешнему усилию на один болт наружной зоны k = N_i / N_e

М24

20

25

30

40

2,6

1,8

1,5

1,1

М27

25

30

40

2,1

1,7

1,2

Болты следует располагать как можно ближе к элементам присоединяемого профиля, при этом (см. рис. 34):

k_f + d_s/2 + 2 £ b₁ £ 3,5d, мм;

a ³ 0,8d_s;

w £ 4b,

где d_s - наружный диаметр шайбы, мм;

d - наружный диаметр стержня болта, мм.

18.10 Число болтов внутренней зоны определяет конструктивная форма соединения, а наружной зо ны - предварительно назначается из условия

n_e ³ k , (146)

где n_e, n_i - число болтов соответственно наруж ной и внутренней зон;

N - внешнее усилие на фланцевое соедине ние.

18.11 Фланцевые соединения растянутых элемен тов конструкций проверяют расчетом на проч ность:

- болтов;

- фланцев на изгиб;

- соединения при воздействии поперечных усилий;

- сварного соединения фланца с профилем.

18.12 Прочность фланца и болтов, относящихся к внутренней зоне, следует считать обеспеченной, если:

- толщина фланца находится в пределах от 20 до 40 мм,

- болты расположены в соответствии с п. 18.9,

- нагрузка на болт от действия внешних усилий не превышает величины, равной 0,9 В_р .

а - из широкополочных тавров; б - из парных

равнополочных уголков.

Рисунок 34 - Схема фланцевых соединений

стропильных ферм с поясами

18.13 При расчете на прочность болтов и фланца, относящихся к наружной зоне, выделяют участ ки фланца, которые рассматривают как Т-образные фланцевые соединения шириной w (см. рис. 34).

Прочность соединения следует считать обеспечен ной, если

N £ n_i N_i + , 147)

где N_j - расчетное усилие на j -й болт наружной зо ны, равное

N_j = min (N_bj, N_fj ); (148)

здесь N_bj - расчетное усилие на j -й болт, опреде ляемое из условия прочности соедине ния по болтам

N_bj = (a - b × _j lg _j ) B_p (149)

a, b - коэффициенты, принимаемые по табл. 65;

- параметр жесткости болта, определяе мый по формуле

_j = ; (150)

b_j - расстояние от оси j-го болта до края сварного шва;

w_j - ширина j-го участка фланца (см. рис. 34);

t - толщина фланца;

Таблица 65

Отношение толщины

фланца к диаметру

Коэффициенты

болта t / d

a

b

0,83

0,336

0,207

1,04

0,388

0,257

1,25

0,425

0,278

1,46

0,470

0,270

1,67

0,527

0,239

N_fj - расчетное усилие на j-й болт, опреде ляемое из условия прочности фланца на изгиб

N_fj = 1,3 , (151)

m_j - параметр, определяемый по формуле

m_j = , (152)

g_j - параметр, определяемый по табл. 66 или из уравнения

1,4 _j (g_j - 1)³ - + m_j g_j (g_j - 1) = 0. (153)

R_y - расчетное сопротивление стали фланца.

Таблица 66

Параметр жесткости болта

Значения g при m, равном

1,4

1,6

1,8

2,0

2,2

2.4

2,7

3,0

4,0

5,0

0,02

3,252

2,593

2,221

1,986

1,826

1,710

1,586

1,499

1,333

1,250

0,06

2,960

2,481

2,171

1,962

1,812

1,702

1,582

1,497

1,333

1,250

0,1

2,782

2,398

2,130

1,939

1,799

1,694

1,578

1,494

1,332

1,249

0,5

2,186

2,036

1,908

1,776

1,711

1,636

1,545

1,475

1,327

1,248

1,0

1,949

1,860

1,780

1,707

1,643

1,586

1,514

1,454

1,321

1,246

2,0

1,757

1,704

1,653

1,607

1,564

1,524

1,470

1,424

1,312

1,242

3,0

1,660

1,621

1,584

1,548

1,515

1,483

1,440

1,402

1,303

1,238

4,0

1,599

1,568

1,537

1,508

1,480

1,454

1,417

1,384

1,296

1,235

5,0

1,555

1,529

1,503

1,478

1,454

1,431

1,399

1,370

1,289

1,232

6,0

1,522

1,498

1,476

1,454

1,433

1,413

1,384

1,357

1,283

1,230

8,0

1,473

1,454

1,436

1,418

1,401

1,384

1,360

1,337

1,273

1,224

10

1,438

1,422

1,406

1,391

1,377

1,362

1,341

1,322

1,264

1,219

15

1,381

1,369

1,358

1,346

1,335

1,324

1,308

1,293

1,247

1,210

18.14 Прочность фланцевого соединения на дей ствие местной поперечной силы следует проверять по формуле

Q_loc £ m , (154)

где п - число болтов наружной зоны для фланце вых соединений элементов открытого про филя или общее число болтов для соеди нений элементов замкнутого профиля;

R_j - контактные усилия, принимаемые равны ми 0,1Bо для фланцевых соединений эле ментов замкнутого профиля, а для элемен тов открытого профиля, определяемые по формуле

R_j = B_p - 1,2N_bj ; (155)

m - коэффициент трения соединяемых поверх ностей фланцев, принимаемый в соответст вии с указаниями п. 11.13 СНиП РК 5.04-23-2002.

При отсутствии местной поперечной силы в рас чет вводится условное значение