Пособие по проектированию стальных конструкций

Q_loc = 0,1 m N.

18.15 Расчет сварного соединения фланца с про филем следует производить в соответствии с п. 4.10 [38].

18.16 При изготовлении конструкций с фланце выми соединениями сборку элементов следует осу ществлять только в кондукторах.

Сварку фланца и присоединяемого элемента сле дует выполнять механизированным способом, при этом технология сварки должна обеспечивать ми нимальные сварочные деформации фланцев. После выполнения сварки внешние поверхности фланцев должны быть отфрезерованы. Толщина фланцев пос ле фрезеровки должна быть не менее указанной в чертежах КМ или КМД.

Точность изготовления отправочных элементов конструкций с фланцевыми соединениями должна соответствовать следующим требованиям:

- тангенс угла отклонения фрезерованной поверхности фланцев не должен превы шать 0,0007;

- предельные отклонения не должны пре вышать следующих значений, мм:

- зазор между внешней плоскостью фланца и ребром стальной линейки…….………... 0,3;

- смещение фланца от проектного по ложения относительно осей сечения присоединяемого элемента…………………………………………………………………... ± 1,5;

- допускаемое отклонение длины эле мента с фланцевым соединением при проектной длине элемента, м:- св. 4,5 до 9,0……………………………….…………………................ ± 2,0;

- св. 9,0 до 15 ………………………………………………………………………………. ± 2,5.

Калибр диаметром, равным номинальному диа метру болта, должен при контрольной сборке про ходить во все отверстия соединения.

18.17 Предварительное натяжение высокопроч ных болтов при монтажной сборке фланцевых сое динений следует производить закручиванием гаек до значения момента закручивания М_t , определяе мого по формуле

M_t = n k B_o d, (156)

где п - коэффициент, принимаемый равным: при натяжении высокопрочных болтов 1,06;

при контроле усилия натяжения бол тов 1,0;

k - среднее значение коэффициента закручива ния для каждой партии болтов по сертифи кату или принимаемое равным 0,18 при отсутствии таких значений в сертификате;

B_о - усилие предварительного натяжения болтов, определяемое в соответствии с п. 18.2, тc;

d - номинальный диаметр болта, м.

18.18 Контроль усилия натяжения следует осу ществлять во всех установленных высо копрочных болтах тарированными динамометрическими клю чами. Контроль усилия натяжения следует произ водить не ранее чем через 8 ч после выполнения на тяжения всех болтов в соединении.

Контроль следует осуществлять по моменту за кручивания, определяемому в соот ветствии с п. 18.17.

Отклонение фактического момента закручивания от расчетного должно быть от 0 до +10%. Если при контроле обнаружатся болты, не отвечающие этому условию, то усилие натяжения таких болтов должно быть доведено до требуемой величины с последую щим контролем через 6 ч.

18.19 После выполнения монтажной сборки кон струкции отклонения от проектных линейных раз меров и геометрической формы фланцевых соедине ний не должны превышать следующих значений, мм:

- просвет между фланцами или фланцем и полкой колонны после предварительного натяжения высокопрочных болтов по линии стенок и полок профиля…………………....... 0,2;

- то же, по краям фланцев при толщине фланцев, мм:

- до 25. ......................……….………………………………………………………………. 0,6;

- св.25 .......……………….. ………………………………………..................................…1,0;

щуп толщиной 0,1 мм не должен проникать в зо ну радиусом 40 мм от оси болта.

19 ПОДБОР СЕЧЕНИЙ ЦЕНТРАЛЬНО-СЖАТЫХ, СЖАТО-ИЗГИБАЕМЫХ И ИЗГИБАЕМЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

19.1 Общие положения

19.1.1 Подбор поперечных сечений стальных эле ментов обычно выполняется в три этапа:

- первый - предварительный расчет, выявляющий ориентировочные параметры элементов сечения;

- второй - компоновка сечения и вычисление его геометрических характеристик;

- третий - поверочный расчет сечения элемента и уточнение его параметров.

19.1.2 Основным этапом, определяющим качество всего расчета, является первый. От него зависит, насколько эффективным будет окончательно приня тое сечение элемента и какова трудоемкость расче та. Значение первого этапа подбора сечения возрос ло в связи со строгими требованиями к качеству расчета, предъявляемыми СНиП РК 5.04-23-2002. Предвари тельный расчет должен позволять производить за один раз компоновку сечения при обеспечении всех нормативных требований. Его можно выполнять при двух условиях, предъявляемых к габаритам сечения:

- первом - габариты могут быть заданы или приня ты из конструктивных соображений;

- втором - габариты должны быть определены из критериев оптимальности.

При первом условии расчет выполняется обыч ным порядком исходя из ориентировочных зависи мостей расчетных параметров от размеров сечения;

при втором - с использованием прямого метода подбора сечения, позволяющего наиболее просто по лучить оптимальное решение, под которым обычно понимают достижение минимума массы или стои мости элемента.

19.1.3 Второй этап подбора выполняется с целью увязки расчетных параметров с дейст вительными размерами элементов составного сечения в соответ ствии с требованиями констру ирования и факти ческими размерами элементов, указанными в сор таменте. Этот этап является, как правило, вспомо гательным, не определяющим размеры поперечного сечения, а лишь вносящим некоторую корректиров ку, учитывающую реальное проектирование.

19.1.4 Третий этап - завершение подбора сечения поверочным расчетом в соответствии с требованиями СНиП РК 5.04-23-2002. При необходимости на этом эта пе производится несу щест венное уточнение парамет ров и характеристик сечения, не вызывающих необ ходимость перерасчета.

19.1.5 При конструировании колонн с поперечно и продольно гофрированными стенками в оголовках, базах, а также в местах приложения значительных по величине нагрузок, следует делать вставки из плоских листов, толщина которых подбирается по расчету. Вставки сверху и снизу подкрепляются диафрагмами из плоских листов.

19.2 Центрально-сжатые элементы

19.2.1 Требуемая площадь поперечного сечения А при заданных габаритах определяется по фор муле (7) СНиП РК 5.04-23-2002:

А = . (157)

Коэффициент продольного изгиба j при £ 4,0 рекомендуется определять из выражения j = k (0,95 - 0,035 ), где коэффициент k принимается по табл. 67. Для предварительного расчета при £ 3,5 k может быть принят равным единице.

Таблица 67

R_y,

Значения k при , равной

МПа

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

210

1,037

1,019

1,006

1,000

1,003

0,982

1,004

1,112

290

1,038

1,021

1,010

1,006

1,014

0,994

1,015

1,120

380

1,039

1,024

1,015

1,015

1,027

1,006

1,027

1,128

530

1,040

1,028

1,023

1,028

1,048

1,028

1,047

1,142

При > 4,0 j = , т.е. для предварительных расчетов допускается расширить диапа зон использования выражения (10) СНиП РК 5.04-23-2002 с погрешностью до 1 % при = 4,0 - 4,5.

Условная гибкость стержня = (где ) может быть определена с использованием приближенных значений радиусов инерции сечений относительно главных осей i_х, i_y, принимаемых по табл. 68 (х - горизонтальная, у - вертикальная оси).

Для сквозных стержней при вычислении от носительно свободной оси вместо l принимается l_ef определяемая по табл. 7 СНиП РК 5.04-23-2002. Для составных стержней сквозного сечения с планками при (где h_b - ширина планки; b - расстояние в осях ветвей) следует считать I_s l / (I_b b) ³ 5.

Таблица 68

Радиус

инерции

Приближенные значения радиусов инерции i_x и i_y для сечений

i_x

0,35d

0,29h

0,43 h

0,30 h

0,20 h

0,20 h

0,32 h

0,32 h

0,32 h

i_y

0,35 d

0,29 h

0,24b

0,20 b

0,20 b

0,40 h

0,49 b

0,58 b

0,40 b

Радиус

инерции

Приближенные значения радиусов инерции i_x и i_y для сечений

i_x

0,30 h

0,32 h

0,28 h

0,40 h

0,40 h

0,40 h

0,43 h

0,21 h

0,41b

i_y

0,22 b

0,20 b

0,24 b

0,51 b

0,44 b

0,60 b

0,43 b

0,21 b

0,41 b

19.2.2 Оптимальное сечение стержня заданной фор мы должно удовлетворять двум условиям:

- равноустойчивости, т. е. l_x = l_y;

- предельной тонкостенности элементов сечения (стенки и полки) в соответствии с табл. 29 и 30 и пп.7.23; 7.28-7.30 СНиП РК 5.04-23-2002.

Верхняя граница рациональной области примене ния стали повышенной и высокой прочности опреде ляется из условия снижения массы стержня (площа ди поперечного сечения А) с ростом величины рас четного сопротивления, т. е. dA / dR_y £ 0, которое выполняется при £ 3,9. Поэтому стержни с условной гибкостью > 3,9 должны выполняться из ма лоуглеродистой стали, так как при l > 120 приме нение стали с расчетным сопротивлением R_y > 230 МПа (2350 кгс/см²) является нерентабель ным.

Применение стали повышенной и высокой проч ности экономически эффективно (наблюдается не только снижение массы, но и стоимости конструк ции) при £ 2,5.

Условием оптимальности центрально сжатой стойки двутаврового сечения с поперечно-гофрированной стенкой является равенство гибкостей относительно осей симметрии l_х = l_у Если ℓ_у = aℓ_х a < 1, то l_х = , l_у = ,

где h, в - высота двутавра (между центрами тяжести поясов), ширина пояса (Рисунок 35)

ℓ_х, ℓ_у - расчетные длины стойки.

у

Рисунок 35 - Сечение стойки с поперечно-гофрированной стенкой

Приравняв l_х = l_у , , получим условие оптимальности сечения

1,725a. (158)

При: a = 0,5 = 0,863; a = 0,25 = 0,43.

Подбор сечения двутавра с поперечно-гофрированной стенкой при заданных расчетных длинах ℓ_х, ℓ_у = aℓ_х и сжимающей силе - N можно производить, задавшись гибкостью стойки l_у. После чего найти j_у и определить площадь поперечного сечения поясов:

А = 2А_f = . (159)

Затем по площади пояса А_f = 0,5А найти его ширину в и толщину t из условия максимального свеса:

0,5 (в + 0,7 f) = (0,36 + 0,10 ) , (160)

где f - высота гофра, , l - гибкость стойки.

Проверить гибкость пояса l_у = и откорректировать его сечение. Возможно, это потребуется выполнить несколько раз, после чего определить высоту двутавра h = . Это и будет оптимальная высота двутавра.

Толщина гофрированной стенки назначается по условной поперечной силе Q_fic.

19.2.3 Прямой метод подбора поперечного сече ния стержня позволяет получить значение требуемой условной гибкости за один раз. Для этого формула (7) СНиП РК 5.04-23-2002 преобразована в формулу