Стальные конструкции нормы проектирования

Для элементов двутаврового сечения с продольно-гофрированной стенкой, имеющей гофры треугольного очертания, отношение ширины панели гофра к толщине стенки b _w / t _w (Рис. 19) не должно превышать значений , где определяется по табл. 29 при m = 0.

Толщина продольно-гофрированных стенок колонн должна быть не менее величины

t _w ³ , (108)

где g _fic - определяется по формулам (40) и (23), в которых N / j = A _{f *} R _{y f} - несущая способность пояса колонны, а l - расстояние между поперечными ребрами жесткости.

7.24. Для центрально-сжатых, а также внецентренно-сжатых и сжато-изгибаемых элементов двутаврового сечения с продольно-гофрированной стенкой, имеющей гофры треугольного очертания (см. Рис. 19), общая устойчивость стенки проверяется по формуле:

, (109)

где s - максимальное нормальное напряжение в стенке;

t - касательное напряжение в стенке от фактической или условной поперечной силы;

- нормальное критическое напряжение в продольно-гофрированной стенке с гофрами треугольного очертания:

= , (110)

где . (111)

Здесь h _ef = b ₁ > h - развернутая высота гофрированной стенки (ширина заготовки стенки);

t _w - толщина гофрированной стенки.

При отсутствии поперечных ребер или установки их с шагом l > коэффициент С _о следует определять по формуле

С _о = 0,91 + 1,23 (f / t _w) , (112)

где f - высота волны гофра.

При установке поперечных ребер с шагом l < коэффициент С_о следует определять по формуле

С _о = 0,65 (113)

Касательные критические напряжения t _{cr, o} следует определять по формуле

t _{cr, o} = . (114)

7.25. Для центрально-сжатых, а также внецентренно-сжатых и сжато-изгибаемых элементов двутаврового сечения с поперечно-гофрированной стенкой отношение высоты стенки к ее толщине h_ef / t _w п. 7.24. не регламентируется. Толщина гофрированной стенки определяется из условия прочности и устойчивости согласно п. 5.38, а также технологическими соображениями.

Рис. 19. Двутавр с продольно-гофрированной стенкой

7.26. Для внецентренно-сжатых и сжато-изгибаемых элементов двутаврового и коробчатого сечений (рис. 18), рассчитываемых по формуле (60), отношение расчетной высоты стенки h_ef к толщине t следует определять в зависимости от значения a = (s - s₁) / s (s - наибольшее сжимающее напряжение у расчетной границы стенки, принимаемое со знаком „плюс" и вычисленное без учета коэффициентов j_e, j_exy или с j; s₁ - соответствующее напряжение у противоположной расчетной границы стенки) и принимать не более значений, определяемых:

при a £ 0,5 - по п. 7.23 настоящих норм;

" a ³ 1 - по формуле

(115)

где b=1,4 (2a - 1) (здесь t = - среднее касательное напряжение в рассматриваемом сечении);

при 0,5 < a < 1 — линейной интерполяцией между значениями, вычисленными при a = 0,5 и a = 1.

7.27. Для внецентренно-сжатых и сжато-изгибаемых элементов с сечениями, отличными от двутаврового и коробчатого (за исключением таврового сечения), установленные в п. 7.26 значения отношений h_ef / t следует умножать на коэффициент 0,75.

7.28. Для центрально-, внецентренно-сжатых и сжато-изгибаемых элементов таврового сечения с условной гибкостью от 0,8 до 4 отношение расчетной высоты стенки тавра к толщине при 1 £ b_f / h_ef £ 2 не должно превышать значений, определяемых по формуле

(116)

где b_f - ширина полки тавра;

h_ef - расчетная высота стенки тавра.

При значениях < 0,8 или > 4 в формуле (116) следует принимать соответственно = 0,8 или = 4.

При назначении сечения элемента по предельной гибкости, а также при соответствующем обосновании расчетом наибольшие значения h_ef / t следует умножать на коэффициент (где j_m = j или j_m = j_e, s = N / A), но не более чем на 1,25.

7.29. В центрально-сжатых элементах двутаврового сечения для стенок, имеющих расчетную высоту h_ef и укрепленных парным продольным ребром, расположенным посредине, значение h_ef / t, установленное в п. 7.23, следует умножать на коэффициент b, определяемый при J_sl / (h_ef t³) £ 6 по формуле

, (117)

где J_sl — момент инерции сечения продольного ребра.

При укреплении стенки внецентренно-сжатого или сжато-изгибаемого элемента продольным ребром жесткости с моментом инерции J_sl ³ 6 h_ef t³, расположенным посредине стенки, наиболее нагруженную часть стенки между поясом и осью ребра следует рассматривать как самостоятельную пластинку и проверять согласно требованиям п. 7.23 или 7.26.

При расположении ребра с одной стороны стенки его момент инерции должен вычисляться относительно оси, совмещенной с ближайшей гранью стенки.

Продольные ребра жесткости следует включать в расчетные сечения элементов.

В случае выполнения продольного ребра в виде гофра стенки при вычислении h_ef следует учитывать развернутую ширину гофра.

Минимальные размеры выступающей части продольных ребер жесткости следует принимать согласно требованиям п. 7.10 настоящих норм.

7.30. В случаях, когда фактическое значение h_ef / t превышает значение, определяемое по п. 7.23 (для центрально-сжатых элементов не более чем в два раза), в расчетных формулах за значение А следует принимать значение A_red , вычисленное c высотой стенки h_red (в коробчатом сечении определяются h_red и h_red1 для пластинок, образующих сечение и расположенных соответственно параллельно и перпендикулярно плоскости изгиба) :

для двутаврового и швеллерного сечений A_red = A – (h_ef – h_red) t;

для коробчатого сечения:

при центральном сжатии

A_red = A – 2 (h_ef – h_red) t – 2 (h_ef1 – h_red1) t₁;

при внецентренном сжатии и сжатии с изгибом A_red = A – 2 (h_ef – h_red) t;

Значения h_red следует определять:

для центрально-сжатых элементов швеллерного сечения по формуле

(118)

где - условная гибкость стенки швеллерного сечения, принимаемая по табл. 29;

для центрально-сжатых элементов двутаврового и коробчатого сечений по формуле

(119)

где - условная гибкость стенки соответствующего сечения, принимаемая по табл. 29 при т = 0;

- условная гибкость стенки, при вычислении h_red1 принимаемая равной

k — коэффициент, принимаемый равным для двутаврового сечения k = 1,2 + 0,15 (при > 3,5 следует принимать = 3,5) и для коробчатого сечения k = 2,9 + 0,2 - 0,7 _w (при _w > 2,3 следует принимать _w = 2,3); здесь - условная гибкость элемента, принятая по табл.29;

для внецентренно-сжатых и сжато-изгибаемых элементов по формуле (119), где значение _uw следует вычислять по табл. 29, а значение k при = ₁.

Указанные изменения расчетной высоты стенки следует принимать только для определения площади сечения A при расчетах по формулам (7), (55), (65) и (66) настоящих норм.

7.31. Стенки сплошных колонн, в том числе и продольно-гофрированные, при h_ef / t ³ 2,3 следует укреплять поперечными ребрами жесткости, расположенными на расстоянии (2,5 – 3,0) h_ef одно от другого; на каждом отправочном элементе должно быть не менее двух ребер.

Минимальные размеры выступающей части поперечных ребер жесткости следует принимать согласно требованиям п. 7.10 настоящих норм.

Поясные листы (полки) центрально-, внецентренно-сжатых, сжато-изгибаемых и изгибаемых элементов 7.32. Расчетную ширину свеса поясных листов (полок) b_ef следует принимать равной расстоянию:

в сварных элементах — от грани стенки (при односторонних швах от грани стенки со стороны шва) до края поясного листа (полки); в прокатных профилях — от начала внутреннего закругления до края полки; в гнутых профилях (рис. 12) —от края выкружки стенки до края поясного листа (полки).

Для двутавров с поперечно-гофрированной стенкой расчетную ширину свеса поясных листов (полок) b _еf следует принимать равной b _еf = 0,5 (b + 0,7f ), где b – ширина пояса, f – высота волны гофров.

7.33. В центрально-, внецентренно-сжатых и сжато-изгибаемых элементах с условной гибкостью от 0,8 до 4 отношение расчетной ширины свеса поясного листа (полки) b_ef к толщине t следует принимать не более значений, определяемых по формулам табл. 30.

Таблица 30

Характеристика полки (поясного листа) и сечения элемента

Наибольшие отношения

Неокаймленная двутавра и тавра

Окаймленная ребром двутавра и тавра

Неокаймленная равнополочных уголков и гнутых профилей (за исключением швеллера)

Окаймленная ребром равнополочных уголков и гнутых профилей

Неокаймленная большая неравнополочного уголка и полка швеллера

Окаймленная ребром и усиленная планками гнутых профилей

При значениях < 0,8 или > 4 в формулах табл. 30 следует принимать соответственно

= 0,8 или = 4.

7.34. В изгибаемых элементах отношение ширины свеса сжатого пояса b_ef к толщине t следует принимать не более значений, определяемых по табл. 31.

Таблица 31

Расчет изгибаемых элементов

Характеристика свеса

Наибольшие значения отношения ¹⁾

В пределах упругих деформаций

Неокаймленный

Окаймленный ребром

С учетом развития пластических деформаций ²⁾

Неокаймленный

b_ef / t = 0,11 h_ef / t_w, но не более 0,5

Окаймленный ребром

b_ef / t = 0,16 b_ef / t_w, но не более 0,75

¹⁾ Для двутавров с поперечно-гофрированной стенкой b_ef следует принимать в соответствии с указаниями п. 7.32.

²⁾ При h_ef / t_w £ 2,7 наибольшее значение отношения b_ef / t следует принимать:

- для неокаймленного свеса b_ef / t = 0,3 ;

- для окаймленного ребром свеса b_ef / t = 0,45 .

Обозначения, принятые в табл.31:

h_ef - расчетная высота балки

t_w - толщина стенки балки.

7.35. Высота окаймляющего ребра полки а _ef, измеряемая от ее оси, должна быть не менее 0,3b_ef в элементах, не усиленных планками (рис. 12) и 0,2b_ef -в элементах, усиленных планками, при этом толщина ребра должна быть не менее 2 а _ef .

7.36 .В центрально-сжатых элементах коробчатого сечения наибольшее отношение расчетной ширины пояса к толщине b_ef / t следует принимать по табл. 29 как для стенок коробчатого сечения.

Во внецентренно-сжатых и сжато-изгибаемых элементах коробчатого сечения наибольшее отношение b_ef / t следует принимать:

при т £ 0,3 - как для центрально-сжатых элементов;

при т ³ 1,0 и £ 2 + 0,04m b_ef / t = ;

при т ³ 1,0 и > 2 + 0,04m b_ef / t = .

При значениях относительного эксцентриситета 0,3 < m < 1 наибольшие отношения b_ef / t следует определять линейной интерполяцией между значениями b_ef / t, вычисленными при m = 0,3 и m = 1.

7.37. При назначении сечений центрально-, внецентренно-сжатых и сжато- изгибаемых элементов по предельной гибкости, а изгибаемых элементов - по предельным прогибам, а также при соответствующем обосновании расчетом наибольшие значения отношения расчетной ширины свеса к толщине b_ef / t следует умножать на коэффициент , но не более чем на 1,25 .

Здесь следует принимать:

для центрально-, внецентренно-сжатых и сжато-изгибаемых элементов: j _m - меньшее из значений j, j_e, j_exy, c j, использованное при проверке устойчивости элемента; s = N / A;

для изгибаемых элементов: j_m = 1; s – большее из двух значений или .

8. РАСЧЕТ ЛИСТОВЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Расчет на прочность

8.1. Расчет на прочность листовых конструкций (оболочек вращения), находящихся в безмоментном напряженном состоянии, следует выполнять по формуле

, (120)

где s_x и s_y — нормальные напряжения по двум взаимно перпендикулярным направлениям;

g_c - коэффициент условий работы конструкций, назначаемый в соответствии с требованиями СНиП по проектированию сооружений промышленных предприятий.

При этом абсолютные значения главных напряжений должны быть не более значений расчетных сопротивлений, умноженных на g_c.

8.2. Напряжения в безмоментных тонкостенных оболочках вращения (рис. 20), находящихся под давлением жидкости, газа или сыпучего материала, следует определять по формулам:

; (121)

; (122)

где s₁ и s₂ - соответственно меридиональное и кольцевое напряжения;

r₁ и r₂ - радиусы кривизны в главных направлениях срединной поверхности оболочки;

p - расчетное давление на единицу поверхности оболочки;

t - толщина оболочки;

F - проекция на ось z-z оболочки полного расчетного давления, действующего на часть оболочки abc (рис. 20) ;

r и b - радиус и угол, показанные на рис. 20.

8.3. Напряжения в замкнутых безмоментных тонкостенных оболочках вращения, находящихся под внутренним равномерным давлением, следует определять по формулам:

для цилиндрических оболочек

s₁ = и s₂ = ; (123)

Рис. 20 Схема оболочки вращения

Рис. 21. Схема конической оболочки вращения

для сферических оболочек

; (124)

для конических оболочек

и ; (125)

где р - расчетное внутреннее давление на единицу поверхности оболочки;

r - радиус срединной поверхности оболочки (рис. 21);

b - угол между образующей конуса и его осью z-z (рис. 21).

8.4. В местах изменения формы или толщины оболочек, а также изменения нагрузки должны быть учтены местные напряжения (краевой эффект).

  Расчет на устойчивость 8.5. Расчет на устойчивость замкнутых круговых цилиндрических оболочек вращения, равномерно сжатых параллельно образующим, следует выполнять по формуле