при ?? ?? 0,5Rs c1 = c;(42)
при 0,5Rs ?? ?? ?? 0,9Rs c1 = 1,05??c,(43)
где (44)
здесь с - коэффициент, принимаемый по табл. 66;
t и h - соответственно толщина и высота стенки;
?? - коэффициент, равный ?? = 0,7 для двутаврового сечения, изгибаемого в плоскости стенки; ?? = 0 - для других типов сечений;
с1 - коэффициент, принимаемый не менее единицы и не более коэффициента с.
С целью оптимизации балок при их расчете с учетом требований пп. 5.20, 7.5, 7.24 и 13.1 значения коэффициентов с, сх и су в формулах (39) и (40) допускается принимать меньше значений, приведенных в табл. 66, но не менее 1,0.
При наличии ослабления стенки отверстиями для болтов значения касательных напряжений ?? следует умножать на коэффициент, определяемый по формуле (30).
5.19*. Расчет на прочность балок переменного сечения с учетом развития пластических деформаций следует выполнять только для одного сечения с наиболее неблагоприятным сочетанием усилий M и Q; в остальных сечениях учитывать развитие пластических деформаций не допускается.
Расчет на прочность изгибаемых элементов из стали с пределом текучести до 530 МПа (5400 кгс/см2), воспринимающих динамические, вибрационные или подвижные нагрузки, допускается выполнять с учетом развития пластических деформаций, не препятствующих требуемым условиям эксплуатации конструкций и оборудования.
5.20. Для обеспечения общей устойчивости балок, рассчитываемых с учетом развития пластических деформаций, необходимо, чтобы либо были выполнены требования п. 5.16*, а, либо наибольшие значения отношений расчетной длины балки к ширине сжатого пояса lef/b, определяемые по формулам табл. 8*, были уменьшены умножением на коэффициент ?? = [1 - 0,7(c1 - 1)/(c - 1)], здесь 1 ?? c1 ?? c.
Учет пластичности при расчете балок со сжатым поясом менее развитым, чем растянутый, допускается лишь при выполнении условий п. 5.16*, а.
5.21. В балках, рассчитываемых с учетом развития пластических деформаций, стенки следует укреплять поперечными ребрами жесткости согласно требованиям пп. 7.10, 7.12 и 7.13, в том числе в местах приложения сосредоточенной нагрузки.
5.22. Расчет на прочность неразрезных и защемленных балок постоянного двутаврового сечения, изгибаемых в плоскости наибольшей жесткости, со смежными пролетами, отличающимися не более чем на 20 %, несущих статическую нагрузку, при условии соблюдения требований пп. 5.20, 5.21, 7.5 и 7.24 следует выполнять по формуле (39) с учетом перераспределения опорных и пролетных моментов.
Расчетные значения изгибающего момента М следует определять по формуле
М = ??Mmax,(45)
где Mmax - наибольший изгибающий момент в пролете или на опоре, определяемый из расчета неразрезной балки в предположении упругой работы материала;
?? - коэффициент перераспределения моментов, определяемый по формуле
(46)
здесь Mef - условный изгибающий момент, равный:
а) в неразрезных балках со свободно опертыми концами большему из значений
(47)
Mef = 0,5M2,(48)
где символ max означает, что следует найти максимум всего следующего за ним выражения;
M1 - изгибающий момент в крайнем пролете, вычисленный как в свободно опертой однопролетной балке;
М2 - максимальный изгибающий момент в промежуточном пролете, вычисленный как в свободно опертой однопролетной балке;
а - расстояние от сечения, в котором действует момент М1, до крайней опоры;
l - длина крайнего пролета;
б) в однопролетных и неразрезных балках с защемленными концами Mef = 0,5М3, где М3 - наибольший из моментов, вычисленных как в балках с шарнирами на опорах;
в) в балке с одним защемленным и другим свободно опертым концом значение Mef следует определять по формуле (47).
Расчетное значение поперечной силы Q в формуле (44) следует принимать в месте действия Mmax. Если Mmax - момент в пролете, следует проверить опорное сечение балки.
5.23. Расчет на прочность неразрезных и защемленных балок, удовлетворяющих требованиям п. 5.22, в случае изгиба в двух главных плоскостях при ?? ?? 0,5Rs следует производить по формуле (40) с учетом перераспределения опорных и пролетных моментов в двух главных плоскостях согласно требованиям п. 5.22.
Элементы, подверженные действию осевой силы с изгибом
5.24*. Расчет на прочность внецентренно-сжатых и сжато-изгибаемых элементов по формуле (49) выполнять не требуется при значении приведенного эксцентриситета mef ?? 20, отсутствии ослабления сечения и одинаковых значениях изгибающих моментов, принимаемых в расчетах на прочность и устойчивость.
5.25*. Расчет на прочность внецентренно-сжатых, сжато-изгибаемых, внецентренно-растянутых и растянуто-изгибаемых элементов из стали с пределом текучести до 530 МПа (5400 кгс/см2), не подвергающихся непосредственному воздействию динамических нагрузок, при ?? ?? 0,5Rs и N/(AnRy) ?? 0,1 следует выполнять по формуле
(49)
где N, Mx и My - абсолютные значения соответственно продольной силы и изгибающих моментов при наиболее неблагоприятном их сочетании;
n, cx и cy - коэффициенты, принимаемые по прил. 5.
Если N/(AnRy) ?? 0,1, формулу (49) следует применять при выполнении требований пп. 7.5 и 7.24.
В прочих случаях расчет следует выполнять по формуле
(50)
где х и у - координаты рассматриваемой точки сечения относительно его главных осей.
5.26. Расчет на устойчивость внецентренно-сжатых и сжато-изгибаемых элементов следует выполнять как в плоскости действия момента (плоская форма потери устойчивости), так и из плоскости действия момента (изгибно-крутильная форма потери устойчивости).
5.27*. Расчет на устойчивость внецентренно-сжатых и сжато-изгибаемых элементов постоянного сечения (с учетом требований пп. 5.28* и 5.33 настоящих норм) в плоскости действия момента, совпадающей с плоскостью симметрии, следует выполнять по формуле
(51)
В формуле (51) коэффициент ??e следует определять:
а) для сплошностенчатых стержней по табл. 74 в зависимости от условной гибкости ?? и приведенного относительного эксцентриситета mef, определяемого по формуле
mef = ??m,(52)
где ?? - коэффициент влияния формы сечения, определяемый по табл. 73;
- относительный эксцентриситет (здесь е - эксцентриситет; Wc - момент сопротивления сечения для наиболее сжатого волокна);
б) для сквозных стержней с решетками или планками, расположенными в плоскостях, параллельных плоскости изгиба, по табл. 75 в зависимости от условной приведенной гибкости ??ef (??ef по табл. 7) и относительного эксцентриситета m, определяемого по формуле
(53)
где а - расстояние от главной оси сечения, перпендикулярной плоскости изгиба, до оси наиболее сжатой ветви, но не менее расстояния до оси стенки ветви.
При вычислении эксцентриситета e = M/N значения M и N следует принимать согласно требованиям п. 5.29.
Расчет на устойчивость внецентренно-сжатых и сжато-изгибаемых трехгранных сквозных стержней с решетками или планками и постоянным по длине равносторонним сечением следует выполнять согласно требованиям разд. 15*.
Расчет на устойчивость не требуется для сплошно-стенчатых стержней при mef ?? 20 и для сквозных стержней при m ?? 20, в этих случаях расчет следует выполнять как для изгибаемых элементов.
5.28*. Внецентренно-сжатые элементы, выполненные из стали с пределом текучести свыше 530 МПа (5400 кгс/см2) и имеющие резко несимметричные сечения (типы сечений 10 и 11 по табл. 73), кроме расчета по формуле (51), должны быть проверены на прочность по формуле
(54)
где значение Wnt следует вычислять для растянутого волокна, а коэффициент ?? определять по формуле
?? = 1 - N??2/(??2EA).(55)
5.29. Расчетные значения продольной силы N и изгибающего момента М в элементе следует принимать для одного и того же сочетания нагрузок из расчета системы по недеформированной схеме в предположении упругих деформаций стали.
При этом значения М следует принимать равными:
для колонн постоянного сечения рамных систем - наибольшему моменту в пределах длины колонн;
для ступенчатых колонн - наибольшему моменту на длине участка постоянного сечения;
для колонн с одним защемленным, а другим свободным концом - моменту в заделке, но не менее момента в сечении, отстоящем на треть длины колонны от заделки;
для сжатых верхних поясов ферм и структурных плит, воспринимающих внеузловую нагрузку, - наибольшему моменту в пределах средней трети длины панели пояса, определяемому из расчета пояса как упругой неразрезной балки;
для сжатых стержней с шарнирно-опертыми концами и сечениями, имеющими одну ось симметрии, совпадающую с плоскостью изгиба, - моменту, определяемому по формулам табл. 9.
Таблица 9
Относительный эксцентриситет, соответствующий Mmax |
Расчетные значения M при условной гибкости стержня |
|
|
?? ?? 4 |
?? ?? 4 |
m ?? 3 |
|
M = M1 |
3 ?? m ?? 20 |
|
|
Обозначения, принятые в таблице 9:
Mmax - наибольший изгибающий момент в пределах длины стержня;
M1 - наибольший изгибающий момент в пределах средней трети длины стержня, но не менее 0,5Mmax;
m - относительный эксцентриситет, определяемый по формуле m = MmaxA/(NWc).
Примечание. Во всех случаях следует принимать M ?? 0,5Mmax.
Для сжатых стержней с шарнирно-опертыми концами и сечениями, имеющими две оси симметрии, расчетные значения эксцентриситетов mef следует определять по табл. 76.
5.30. Расчет на устойчивость внецентренно-сжатых элементов постоянного сечения из плоскости действия момента при изгибе их в плоскости наибольшей жесткости (Jx ?? Jy), совпадающей с плоскостью симметрии, следует выполнять по формуле
(56)
где с - коэффициент, вычисляемый согласно требованиям п. 5.31;
??y - коэффициент, вычисляемый согласно требованиям п. 5.3 настоящих норм.
5.31. Коэффициент с в формуле (56) следует определять:
при значениях относительного эксцентриситета mx ?? 5 по формуле
(57)
где ?? и ?? - коэффициенты, принимаемые по табл. 10;
Таблица 10
Типы сечений |
Значения коэффициентов |
||||
|
?? при |
?? при |
|||
|
mx ?? 1 |
1 ?? mx ?? 5 |
??y ?? ??c |
??y ?? ??c |
|
Открытые
|
0,7 |
0,65 + 0,05mx |
1 |
|
|
|
|
|
1 |
при J2/J1 < 0,5 ?? = 1 |
|
Замкнутые: |
|
|
|
|
|
с решетками (с планками) |
сплошные |
|
|
|
|
|
|
0,6 |
0,55 + 0,05mx |
1 |
|
Обозначения, принятые в таблице 10:
J1 и J2 - моменты инерции соответственно большей и меньшей полок относительно оси симметрии сечения y-y;
??c - значения??y при
Примечание. Значения коэффициентов ?? и ?? для сквозных стержней с решетками (или планками) следует принимать как для замкнутых сечений при наличии не менее двух промежуточных диафрагм по длине стержня. В противном случае следует принимать коэффициенты, установленные для стержней открытого двутаврового сечения.
при значениях относительного эксцентриситета mx ?? 10 по формуле
(58)
где ??b - коэффициент, определяемый согласно требованиям п. 5.15 и прил. 7* как для балки с двумя и более закреплениями сжатого пояса; для замкнутых сечений ??b = 1,0;
при значениях относительного эксцентриситета 5 ?? mx ?? 10 по формуле
c = c5(2 - 0,2mx) + с10(0,2mx - 1),(59)
где с5 определяется по формуле (57) при mx = 5, a c10 - по формуле (58) при mx = 10.
При определении относительного эксцентриситета mx за расчетный момент Mx следует принимать:
для стержней с шарнирно-опертыми концами, закрепленными от смещения перпендикулярно плоскости действия момента, - максимальный момент в пределах средней трети длины (но не менее половины наибольшего по длине стержня момента);
для стержней с одним защемленным, а другим свободным концом - момент в заделке (но не менее момента в сечении, отстоящем на треть длины стержня от заделки).
При гибкости коэффициент с не должен превышать:
для стержней замкнутого сечения - единицы;
для стержней двутаврового сечения с двумя осями симметрии - значений, определяемых по формуле
,(60)
где ?? = 4??/??; ?? = (Jx + Jy)/(Ah2); ; Jt = 0,433??biti3;
здесь bi и ti - соответственно ширина и толщина листов, образующих сечение;
h - расстояние между осями поясов;
для двутавровых и тавровых сечений с одной осью симметрии коэффициенты с не должны превышать значений, определяемых по формуле (173) прил. 6.
5.32. Внецентренно-сжатые элементы, изгибаемые в плоскости наименьшей жесткости (Jy ?? Jx и ey ?? 0), при ??x ?? ??y следует рассчитывать по формуле (51), а также проверять на устойчивость из плоскости действия момента как центрально-сжатые стержни по формуле
,(61)
где ??x - коэффициент, принимаемый согласно требованиям п. 5.3 настоящих норм.
При ??x ?? ??y проверка устойчивости из плоскости действия момента не требуется.
5.33. В сквозных внецентренно-сжатых стержнях с решетками, расположенными в плоскостях, параллельных плоскости изгиба, кроме расчета на устойчивость стержня в целом по формуле (51) должны быть проверены отдельные ветви как центрально-сжатые стержни по формуле (7).
Продольную силу в каждой ветви следует определять с учетом дополнительного усилия от момента. Значение этого усилия при изгибе в плоскости, перпендикулярной оси y-y (табл. 7), должно быть определено по формулам: Nad = M/b - для сечений типов 1 и 3; Nad = M/2d - для сечения типа 2; для сечения типа 3 при изгибе в плоскости, перпендикулярной оси х-х, усилие от момента Nad = 1,16M/b (здесь b - расстояние между осями ветвей).
Отдельные ветви внецентренно-сжатых сквозных стержней с планками следует проверять на устойчивость как внецентренно-сжатые элементы с учетом усилий от момента и местного изгиба ветвей от фактической или условной поперечной силы (как в поясах безраскосной фермы), а также п. 5.36 настоящих норм.