Лекции и пособия / СП 5.04.01-2021 Стальные конструкции

Рисунок 3 — Схемы решеток стержней сквозного сечения: а — треугольной; б — треугольной с распорками; в — крестовой;

г — крестовой с распорками

Рисунок 4 — Стержень сквозного сечения с планками

7.2.6 Расчет стержней составных сечений из уголков, швеллеров и др., соединенных стенками вплотную или через прокладки, выполняют как сплошностенчатых при условии, что участки между соединяющими сварными швами или центрами крайних болтов не превышают для сжатых элементов 40i, а для растянутых — 80i (i — радиус инерции сечения уголка или швеллера; принимают для тавровых или двутавровых сечений относительно оси, параллельной плоскости расположения прокладок, а для крестовых сечений — минимальным).

При этом в пределах длины сжатого элемента предусматривают не менее двух промежуточных связей (прокладок).

7.2.7 Расчет соединительных планок и элементов решеток сжатых стержней сквозного сечения выполняют на условную поперечную силу Vfic, принимаемую постоянной по всей длине стержня и определяемую по формуле

где NEd — расчетное значение осевого усилия в сквозном стержне;

— коэффициент устойчивости при центральном сжатии, принимаемый при расчете стержня сквозного сечения в плоскости планок или решеток.

17

СП 5.04.01-2021

Условную поперечную силу Vfic следует распределять:

—при наличии только соединительных планок (решеток) — поровну между планками (решетками), расположенными в плоскостях, перпендикулярных оси, относительно которой производят проверку устойчивости;

—при наличии сплошного листа и соединительных планок (решеток) — поровну между листом

ипланками (решетками), расположенными в плоскостях, параллельных листу;

—при расчете равносторонних трехгранных стержней сквозного сечения — 0,8Vfic для каждой системы соединительных планок (решеток), расположенной в одной грани.

7.2.8 Расчет соединительных планок и их креплений (см. рисунок 4) выполняют, как расчет эле-

ментов безраскосных ферм, на совместное действие силы Fs, срезающей планку, и момента Ms, изгибающего планку в ее плоскости. Значения Fs и Ms определяют по формулам:

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

7.2.9 Расчет элементов соединительных решеток составных стержней выполняют как расчет элементов решеток плоских ферм. При расчете раскосов решеток по рисунку 3 усилие в раскосе определяют по формуле

d b

где 1 — коэффициент; принимают равным: 1,0 — для решетки согласно рисунку 3 а), б) и 0,5 — согласно рисунку 3 в);

Vs — условная поперечная сила, приходящаяся на одну плоскость решетки.

При расчете раскосов крестовой решетки с распорками (см. рисунок 3 г)) учитывают дополнительное усилие Nad, возникающее в каждом раскосе от обжатия ветвей, определяемое по формуле

7.2.10 Расчет стержней, предназначенных для уменьшения расчетной длины сжатых элементов, выполняют на усилие, равное условной поперечной силе в основном сжатом элементе, определяемой по формуле (19).

Расчет распорок, предназначенных для уменьшения расчетной длины ветвей колонн в плоскости, перпендикулярной плоскости поперечных рам, при наличии нагрузок от мостовых или подвесных кранов, выполняют на условную поперечную силу, определяемую по формуле (19), где значение NEd принимают равным сумме осевых усилий (продольных сил) в двух ветвях колонн, соединенных распоркой.

7.3 Проверка устойчивости стенок и поясных листов центрально-сжатых элементов сплошного сечения

7.3.1 При проверке устойчивости стенок расчетную высоту hef принимают согласно рисунку 5:

—полную высоту стенки — для сварных элементов;

—расстояние между ближайшими к оси элемента краями поясных уголков — для элементов

сфрикционными поясными соединениями;

—расстояние между началами внутренних закруглений — для прокатных профилей;

—расстояние между краями выкружек — для гнутых профилей.

18

Рисунок 5 — Расчетные размеры стенок, свесов полок, поясных листов в прокатных, составных и гнутых профилях

7.3.2 Устойчивость стенок центрально-сжатых элементов сплошного сечения считают обеспе-

гибкости uw , определяемых по формулам таблицы 9. Более гибкие стенки применяют при подтверждении их устойчивости (теоретическим или опытным путем).

Таблица 9

19

СП 5.04.01-2021

Окончание таблицы 9

Примечания

1Обозначения, принятые в таблице:

— условная гибкость элемента, принимаемая в расчете на устойчивость при центральном сжатии; bf — ширина полки тавра.

2В коробчатом сечении значение uw определяют для пластинок, расположенных параллельно плоскости,

за исключением рассчитанных с учетом геометрической нелинейности конструкций, при w 2,3 укрепляют поперечными ребрами жесткости с шагом от 2,5hef до 3hef.

Всплошностенчатых ветвях колонн сквозного сечения ребра жесткости устанавливают только

вузлах крепления соединительных решеток (планок).

Встенке, укрепленной только поперечными ребрами, ширина их выступающей части br, мм,

При укреплении стенки односторонними поперечными ребрами жесткости одиночные уголки приваривают к стенке пером.

7.3.4В центрально-сжатых элементах двутаврового сечения с расчетной высотой стенки hef

вслучае укрепления стенки продольным ребром жесткости, расположенным посередине, и с момен-

При расположении ребра с одной стороны стенки его момент инерции вычисляют относительно оси, совпадающей с ближайшей гранью стенки, и он должен быть не менее, чем для парного симметричного ребра.

В случае выполнения продольного ребра в виде гофра стенки при вычислении hef учитывают развернутую длину гофра.

Продольные ребра жесткости включают в расчетные сечения элементов.

Минимальные размеры выступающей части продольных ребер жесткости принимают как для поперечных ребер жесткости в соответствии с 7.3.3.

7.3.5 При расчете центрально- и внецентренно-сжатых стержней сплошного сечения в случаях,

СП 5.04.01-2021

сжатии не более чем в 2 раза) значение предельной условной гибкости стенки uw , полученное в соот-

ветствии с 7.3.2, а также 9.4.2 и 9.4.3, в формулах (8), (114), (117), (121), (122) и (125) вместо A при-

нимают расчетную уменьшенную площадь сечения Ad. 7.3.6 Значение Ad определяют по формулам:

— для двутаврового и швеллерного сечений

где hef и hd — соответственно расчетная и уменьшенная высота стенки, расположенной параллельно плоскости, в которой проверяют устойчивость;

bef,1 и bd — соответственно расчетная и уменьшенная ширина пояса коробчатого сечения, расположенного перпендикулярно плоскости, в которой проверяют устойчивость.

Значение hd в центрально-сжатых элементах вычисляют по формулам:

— для двутаврового сечения

ветствии с 7.3.2. При вычислении значения bd для коробчатого сечения по формуле (34) вместо hd, tw,

в соответствии с 7.3.9.

Значение hd для внецентренно-сжатых элементов двутаврового и коробчатого сечения вычисляют по формулам (33) и (34) соответственно, принимая значения x и uw по 9.4.2.

7.3.7При проверке устойчивости поясных листов за расчетную ширину свеса bef принимают рас-

стояние:

— от грани стенки до края поясного листа (полки) — в сварных элементах;

— от оси крайнего болта в поясе до края поясного листа — в элементах с фрикционными поясными соединениями;

— от начала внутреннего закругления до края полки — в прокатных профилях;

— от края выкружки до края полки — в гнутых профилях (см. рисунок 5).

7.3.8Устойчивость поясных листов и полок центрально-сжатых элементов сплошного сечения

ний предельной условной гибкости свеса пояса (полки) uf , определяемых по формулам таблицы 10,

СП 5.04.01-2021

Таблица 10

Форма сечения

Предельная условная гибкость свеса (отгиба) полки uf при условной гибкости элемента 0,8 4

Примечания

1— условная гибкость элемента, принимаемая в расчете на устойчивость при центральном сжатии.

2Для свесов пояса (полки), окаймленных ребрами, предельные значения условной гибкости uf , вычисленные по формулам (36) и (37), умножают на коэффициент 1,5, по формуле (38) — на коэффициент 1,6.

7.3.9 В центрально-сжатых элементах коробчатого сечения предельную условную гибкость пояс-

7.3.10 Высота отгиба полки (стенки) aef (см. рисунок 5) должна быть не менее 0,3bef в элементах, не усиленных планками, и не менее 0,2bef — в элементах, усиленных планками (см. таблицу 10);

7.3.11 При назначении сечений центрально-сжатых элементов по предельной гибкости (в соответствии с 10.4) значения предельных условных гибкостей стенки uw и поясов uf ( uf ,1), определяе-

8 Расчет элементов стальных конструкций при изгибе

8.1 Общие положения

В зависимости от назначения и условий эксплуатации конструкций расчет изгибаемых элементов (балок) выполняют без учета или с учетом пластических деформаций в соответствии с классом элементов согласно 4.2.5.

Балки 1-го класса применяют для нагрузок всех видов и рассчитывают в пределах упругих деформаций; балки 2-го и 3-го класса применяют для статических нагрузок и рассчитывают с учетом развития пластических деформаций.

Балки крановых путей под краны групп режимов работы А1–А8 по ГОСТ 34017 при расчете на прочность относят к 1-му классу.

22

СП 5.04.01-2021

Бистальные балки относят ко 2-му классу и рассчитывают с учетом ограниченных пластических деформаций в стенке, значения которых определяют при достижении расчетного значения предела текучести fydf в поясах, выполненных из более прочной стали.

8.2 Расчет на прочность изгибаемых элементов сплошного сечения

8.2.1 Расчет на прочность балок 1-го класса выполняют по формулам:

— при действии момента в одной из главных плоскостей

— при действии в сечении поперечной силы

— при действии моментов в двух главных плоскостях (и наличии бимомента)

где x и y — расстояния от главных осей до рассматриваемой точки сечения;

— секториальная координата рассматриваемой точки сечения;

—при одновременном действии в стенке балки момента и поперечной силы

где x — нормальное напряжение в срединной плоскости стенки, действующее параллельно про-

дольной оси балки; x Mx,Ed y ;

Ixn

y — то же перпендикулярно продольной оси балки, в том числе loc, определяемое по фор-

муле (46);

xy — касательное напряжение в стенке; xy VEdS .

Itw

Напряжения x и y, принимаемые в формуле (43) со своими знаками, а также xy определяют в одной и той же точке стенки балки.

При проверке прочности на действие поперечной силы на опоре для разрезных балок формулу (41) используют без учета работы поясов.

Для балок, рассчитываемых по формуле (42), значения напряжений в стенке балки должны быть проверены по формуле (43) в двух главных плоскостях изгиба.

При ослаблении стенки отверстиями для болтов левую часть формулы (41), а также значение xy в формуле (43) умножают на коэффициент , определяемый по формуле

где s — шаг отверстий в одном вертикальном ряду; d — диаметр отверстия.

8.2.2 Расчет на прочность стенки балки, не укрепленной ребрами жесткости, при действии местного напряжения loc в местах приложения нагрузки к верхнему поясу, а также в опорных сечениях балки, выполняют по формуле

СП 5.04.01-2021

b— ширина опирания верхнего элемента. Жесткость опорной части верхнего элемента должна обеспечивать равномерную передачу нагрузки. В случае опирания верхнего элемента двутаврового сечения без ребер жесткости ширину b принимают не более 10-кратной толщины опорного пояса балки;

h— размер, равный сумме толщины верхнего пояса балки и катета поясного шва, если нижняя балка сварная (рисунок 6 а)), или расстоянию от наружной грани полки до начала внутреннего закругления стенки, если нижняя балка прокатная (рисунок 6 б));

— коэффициент; принимают равным: 3,25 — для сварных и прокатных балок; 4,5 — для балок с фрикционными поясными соединениями;

I1f — сумма собственных моментов инерции пояса балки и кранового рельса или момент инерции сечения, состоящего из пояса и рельса в случае приварки рельса швами, обеспечивающими совместную работу пояса и рельса.

Рисунок 6 — Схемы распределения сосредоточенной нагрузки на стенку балки: а — сварной; б — прокатной;

в— сварной или прокатной при нагрузке от колеса крана

8.2.3Расчет на прочность разрезных балок 2-го и 3-го класса двутаврового и коробчатого сечения (рисунок 7) из стали с характеристическим значением предела текучести fyk 440 Н/мм2 при со-

СП 5.04.01-2021

— коэффициент; принимают:

здесь f Af — отношение площади сечения пояса к площади сечения стенки (для несиммет-

Aw

ричного сечения Af — площадь меньшего пояса; для коробчатого сечения Aw — суммарная площадь сечений двух стенок);

— при изгибе в плоскости наибольшей жесткости (Ix Iy) и стесненном кручении симметричных двутавров

где с — определяют линейной интерполяцией по таблице 11.

Рисунок 7 — Схемы двутаврового (а) и коробчатого (б) сечений балок с действующими на них усилиями

Таблица 11

Расчет на прочность в опорном сечении балок (при Mx,Ed 0 и My,Ed 0) выполняют по формулам:

При ослаблении стенки отверстиями для болтов левую часть формул (54) и (55) умножают на коэффициент , определяемый по формуле (44).

Для установления размеров минимальных сечений составных балок коэффициенты cx и cy принимают меньше значений, приведенных в таблице Е.1 (приложение Е), но не менее 1,0.

25