---

 

Примечания:

1. Коэффициенты условий работы ??c < 1 при расчете одновременно учитывать не следует.

2. Коэффициенты условий работы, приведенные соответственно в поз. 1 и 6, в; 1 и 7; 1 и 8; 2 и 7; 2 и 8, а; 3 и 6, в, при расчете следует учитывать одновременно.

3. Коэффициенты условий работы, приведенные в поз. 3; 4; 6, а, в; 7; 8; 9 и 10, а также в поз. 5 и 6, б (кроме стыковых сварных соединений), при расчете соединении рассматриваемых элементов учитывать не следует.

4. В случаях, неоговоренных в настоящих нормах, в формулах следует принимать ??c = 1.

 

5. РАСЧЕТ ЭЛЕМЕНТОВ СТАЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ НА ОСЕВЫЕ СИЛЫ И ИЗГИБ

 

Центрально-растянутые и центрально-сжатые элементы

 

5.1. Расчет на прочность элементов, в том числе двутаврового сечения с гофрированными стенками (Рис. 1), подверженных центральному растяжению или сжатию силой N, кроме указанных в п. 5.2, следует выполнять по формуле

 

(5)

 

При расчете элементов двутаврового сечения с поперечно-гофрированной стенкой следует принимать Аn равной сумме площадей нетто двух поясов.

При расчете элементов двутаврового сечения с продольно-гофрированной стенкой следует принимать Аn равной сумме площадей нетто двух поясов и гофрированной стенки, вычисленной с учетом развернутой длины гофров.

Расчет на прочность сечений в местах крепления растянутых элементов из одиночных уголков, прикрепляемых одной полкой болтами, следует выполнять по формулам (5) и (6).

При этом значение ??c в формуле (6) должно приниматься по прил. 4 настоящих норм.

5.2. Расчет на прочность растянутых элементов конструкций из стали с отношением Ru / ??u > Ry, эксплуатация которых возможна и после достижения металлом предела текучести, следует выполнять по формуле

 

(6)

 

5.3. Расчет на устойчивость сплошностенчатых элементов, подверженных центральному сжатию силой N, следует выполнять по формуле

(7)

 

Значения ?? следует определять по формулам:

при 0 <2,5

 

(8)

 

при 2,5 < 4,5

 

(9)

 

при ?? 4,5

 

(10)

 

Численные значения ?? приведены в табл. 72.

 

а)

 

б)

 

Рис. 1. Двутавры с гофрированными стенками

а – с продольными гофрами; б – с поперечными гофрами

 

При расчете элементов двутаврового сечения с продольно-гофрированной стенкой (Рис. 1а) следует принимать А равной сумме площадей брутто двух поясов и гофрированной стенки, вычисленной с учетом развернутой длины гофров.

При расчете элементов двутаврового сечения с поперечно-гофрированной стенкой (Рис. 1б) следует принимать А равной сумме площадей сечения брутто двух поясов. Радиусы инерции сечения симметричного двутавра с поперечно-гофрированной стенкой следует определять по формулам:

 

iх = 0,5h;iy = 0,29вf,

 

где h – расстояние между центрами тяжести поясов двутавра,

вf – ширина пояса.

Для несимметричных двутавров проверяется устойчивость каждого пояса в его плоскости.

5.4. Стержни из одиночных уголков должны рассчитываться на центральное сжатие в соответствии с требованиями, изложенными в п. 5.3. При определении гибкости этих стержней радиус инерции сечения уголка i и расчетную длину ??ef следует принимать согласно пп.6.1-6.7.

При расчете поясов и элементов решетки пространственных конструкций из одиночных уголков следует выполнять требования п. 15.10 настоящих норм.

5.5. Сжатые элементы со сплошными стенками открытого П-образного сечения при ??x < З??y. где ??x и ??y — расчетные гибкости элемента в плоскостях, перпендикулярных осям соответственно x-x и y-y (рис.2), рекомендуется укреплять планками или решеткой, при этом должны быть выполнены требования пп. 5.6 и 5.8.

При отсутствии планок или решетки такие элементы помимо расчета по формуле (7) следует проверять на устойчивость при изгибно-крутильной форме потери устойчивости по формуле

 

,(11)

 

где— коэффициент продольного изгиба, вычисляемый согласно требованиям п. 5.3;

с — коэффициент, определяемый по формуле

 

, (12)

 

где ;

?? = ax / h — относительное расстояние между центром тяжести и центром изгиба.

Здесь

Jw — секториальный момент инерции сечения;

bi и ti — соответственно ширина и толщина прямоугольных элементов, составляющих сечение.

Для сечения, приведенного на рис. 2,а, значения и ?? должны определяться по формулам

 

(13)

где ?? = b / h.

 

 

Рис. 2. П-образные сечения элементов

а - открытое;

б, в - укрепленные планками или решеткой

 

5.6. Для составных сжатых стержней, ветви которых соединены планками или решетками, коэффициент ?? относительно свободной оси (перпендикулярной плоскости планок или решеток) должен определяться по формулам (8) - (10) с заменой в них наef. Значение ef следует определять в зависимости от значений приведенных в табл. 7.

В составных стержнях с решетками помимо расчета на устойчивость стержня в целом следует проверять устойчивость отдельных ветвей на участках между узлами. Гибкость отдельных ветвей ??1, ??2, и ??3 на участке между планками должна быть не более 40.

При наличии в одной из плоскостей сплошного листа вместо планок (рис. 2, б, в) гибкость ветви должна вычисляться по радиусу инерции полусечения относительно его оси, перпендикулярной плоскости планок.

В составных стержнях с решетками гибкость отдельных ветвей между узлами должна быть не более 80 и не должна превышать приведенную гибкость стержня в целом. Допускается принимать более высокие значения гибкости ветвей, но не более 120, при условии, что расчет таких стержней выполнен по деформированной схеме.

5.7. Расчет составных элементов из уголков, швеллеров и т. п., соединенных вплотную или через прокладки, следует выполнять как сплошностенчатых при условии, что наибольшие расстояния на участках между приваренными планками (в свету) или между центрами крайних болтов не превышают:

для сжатых элементов — 40 i;

для растянутых элементов — 80 i.

Здесь радиус инерции i 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 ставить не менее двух прокладок.

 

Таблица 7

 

 

Обозначения, принятые в табл. 7:

b — расстояние между осями ветвей;

?? — расстояние между центрами планок;

?? — наибольшая гибкость всего стержня;

??1, ??2, ??3 — гибкости отдельных ветвей при изгибе их в плоскостях, перпендикулярных осям соответственно 1 - 1, 2 - 2 и 3 - 3, на участках между приваренными планками (в свету) или между центрами крайних болтов;

А — площадь сечения всего стержня;

A d1 и А d2 — площади сечений раскосов решеток (при крестовой решетке — двух раскосов), лежащих в плоскостях, перпендикулярных осям соответственно 1 - 1 и 2 - 2;

A d — площадь сечения раскоса решетки (при крестовой решетке — двух раскосов), лежащей в плоскости одной грани (для трехгранного равностороннего стержня);

1 и 2 — коэффициенты, определяемые по формуле

= 10;

где , b, ?? — размеры, определяемые по рис. 3;

n, n1, n3 — коэффициенты, определяемые соответственно по формулам:

 

здесь

Jb1 и Jb3 — моменты инерции сечения ветвей относительно осей соответственно 1 — 1 и 3 — 3 (для сечений типов 1 и 3);

Jb1 и Jb2 — то же, двух уголков относительно осей соответственно 1 - 1 и 2 - 2 (для сечения типа 2);

Js — момент инерции сечения одной планки относительно собственной оси х - х (рис. 4);

Js1 и Js2 — моменты инерции сечения одной из планок, лежащих в плоскостях, перпендикулярных осям соответственно 1 - 1 и 2 - 2 (для сечения типа 2).

5.8. Расчет соединительных элементов (планок, решеток, продольно- и поперечно- гофрированных стенок двутавров) сжатых составных стержней должен выполняться на условную поперечную силу Qfic, принимаемую постоянной по всей длине стержня и определяемую по формуле

 

Q fic = 7,15 ?? 10 -6 (2330 - E / R y ) N / ?? ,(23)

 

где

N — продольное усилие в составном стержне;

?? — коэффициент продольного изгиба, принимаемый для составного стержня в плоскости соединительных элементов.

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 составных стержней условная поперечная сила, приходящаяся на систему соединительных элементов, расположенных в одной плоскости, должна приниматься равной 0,8Qfic.

5.9. Расчет соединительных планок и их прикрепления (рис. 4) должен выполняться как расчет элементов безраскосных ферм на:

силу F, срезывающую планку, по формуле

 

F = Qs ℓ / b; (24)

 

момент M1, изгибающий планку в ее плоскости, по формуле

 

M1 = Qs ℓ / 2,(25)

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

5.10. Расчет соединительных решеток должен выполняться как расчет решеток ферм. При расчете перекрестных раскосов крестовой решетки с распорками (рис. 5) следует учитывать дополнительное усилие Nad, возникающее в каждом раскосе от обжатия поясов и определяемое по формуле

 

(26)

где N — усилие в одной ветви стержня;

А — площадь сечения одной ветви;

Аd — площадь сечения одного раскоса;

?? — коэффициент, определяемый по формуле

 

?? = a ℓ 2 / (a3 + 2b3 ) ,(27)

 

где a, ℓ и b — размеры, указанные на рис. 5.

 

 

Рис. 3. Схема раскосной решеткиРис. 5. Схема крестовой решетки с распорками

 

 

Рис. 4. Составной стержень на планках

 

5.11. Расчет стержней, предназначенных для уменьшения расчетной длины сжатых элементов, должен выполняться на усилие, равное условной поперечной силе в основном сжатом элементе, определяемой по формуле (23).

 

Изгибаемые элементы

 

5.12. Расчет на прочность элементов с плоской стенкой (кроме балок с гибкой стенкой, с перфорированной стенкой и подкрановых балок), изгибаемых в одной из главных плоскостей, следует выполнять по формуле

 

.(28)

 

Расчет на прочность поясов элементов с поперечно-гофрированной стенкой, изгибаемых в одной из главных плоскостей, следует выполнять по формуле

 

,(28а)

 

где — расстояние между центрами тяжести поясов.

Значения касательных напряжений в сечениях изгибаемых элементов должны удовлетворять условиям:

— для элементов с плоской стенкой

 

,(29)

 

— для элементов с поперечно-гофрированной стенкой

 

(29 а)

где — коэффициент условий работы поперечно-гофрированной стенки на срез, равный 0,9.

При наличии ослабления стенки отверстиями для болтов значения ?? в формулах (29) и (29а) следует умножать на коэффициент ??, определяемый по формуле

 

?? = а / (a - d), (30)

 

где

а — шаг отверстий;

d — диаметр отверстия.

5.13. Для расчета на прочность стенки балки, в том числе и поперечно-гофрированной, в местах приложения нагрузки к верхнему поясу, а также в опорных сечениях балки, не укрепленных ребрами жесткости, следует определять местное напряжение ??loc по формуле

,(31)

 

где F — расчетное значение нагрузки (силы);

??ef — условная длина распределения нагрузки, определяемая в зависимости от условий опирания; для случая опирания по рис. 6

 

??ef = b + 2 t f ,(32)

 

где tf — толщина верхнего пояса балки, если нижняя балка сварная (рис 6, а), или расстояние от наружной грани полки до начала внутреннего закругления стенки, если нижняя балка прокатная (рис 6. б).

 

 

Рис. 6. Схемы для определения длины распределения нагрузки на балку

а — сварную с плоской или с поперечно-гофрированной стенками;

б — прокатную

 

5.14. Для стенок балок, рассчитываемых по формулам (28) и (28а). должны выполняться условия:

 

;

 

??xy ?? Rs ??c , (33)

 

где — нормальные напряжения в срединной плоскости стенки (за исключением поперечно-гофрированных стенок), параллельные оси балки;

??y — то же, перпендикулярные оси балки, в том числе ??loc, определяемое по формуле (31);

??xy — касательное напряжение, вычисляемое по формулам (29) и (29а) с учетом формулы (30).

Напряжения ??x и ??y, принимаемые в формуле (33) со своими знаками, а также ??xy следует определять в одной и той же точке балки.

При расчете балок из двутавров с поперечно-гофрированной стенкой следует принимать σх = 0.

5.15. Расчет на устойчивость балок двутаврового сечения с плоской стенкой, изгибаемых в плоскости стенки и удовлетворяющих требованиям пп. 5.12 и 5.14*, следует выполнять по формуле