Площадь сечения брутто. Центрально-растянутые и центрально-сжатые элементы Нетто сечение
Расчет элементов деревянных конструкций по предельным состояниям первой группы
Центрально-растянутые и центрально-сжатые элементы
6.1 Расчетцентрально-растянутыхэлементов следует производить по формуле
где - расчетная продольная сила;
Расчетное сопротивление древесины растяжению вдоль волокон;
То же, для древесины из однонаправленного шпона (5.7);
Площадь поперечного сечения элемента нетто.
При определении ослабления, расположенные на участке длиной до 200 мм, следует принимать совмещенными в одном сечении.
6.2 Расчетцентрально-сжатыхэлементовпостоянного цельного сеченияследует производить по формулам:
а) на прочность
б) на устойчивость
где - расчетное сопротивление древесины сжатию вдоль волокон;
То же, для древесины из однонаправленного шпона;
Коэффициент продольного изгиба, определяемый согласно 6.3;
Площадь нетто поперечного сечения элемента;
Расчетная площадь поперечного сечения элемента, принимаемая равной:
при отсутствии ослаблений или ослаблениях в опасных сечениях, не выходящих на кромки (рисунок 1, а ), если площадь ослаблений не превышает 25%,, где- площадь сечения брутто; при ослаблениях, не выходящих на кромки, если площадь ослабления превышает 25%,; при симметричных ослаблениях, выходящих на кромки (рисунок 1,б ),.
а - не выходящие на кромку;б - выходящие на кромку
Рисунок 1 - Ослабление сжатых элементов
6.3 Коэффициент продольного изгибаследует определять по формулам:
при гибкости элемента 70
при гибкости элемента 70
где коэффициент 0,8 для древесины и1,0 для фанеры;
коэффициент 3000 для древесины и2500 для фанеры и древесины из однонаправленного шпона.
6.4 Гибкость элементов цельного сечения определяют по формуле
где - расчетная длина элемента;
Радиус инерции сечения элемента с максимальными размерами брутто относительно осейи.
6.5 Расчетную длину элементаследует определять умножением его свободной длинына коэффициент
согласно 6.21.
6.6 Составные элементы на податливых соединениях, опертые всем сечением, следует рассчитывать на прочность и устойчивость по формулам (8) и (9), при этомиопределять как суммарные площади всех ветвей. Гибкость составных элементовследует определять с учетом податливости соединений по формуле
где - гибкость всего элемента относительно оси(рисунок 2), вычисленная по расчетной длине элементабез учета податливости;
* - гибкость отдельной ветви относительно оси I-I (см. рисунок 2), вычисленная по расчетной длине ветви; применьше семи толщин () ветви принимаются с0*;
Коэффициент приведения гибкости, определяемый по формуле
* Формула и экспликация к ней соответствуют оригиналу. - Примечание изготовителя базы данных.
где и- ширина и высота поперечного сечения элемента, см;
Расчетное число швов в элементе, определяемое числом швов, по которым суммируется взаимный сдвиг элементов (на рисунке 2,а - 4 шва, на рисунке 2,б - 5 швов);
Расчетная длина элемента, м;
Расчетное число срезов связей в одном шве на 1 м элемента (при нескольких швах с различным числом срезов следует принимать среднее для всех швов число срезов);
Коэффициент податливости соединений, который следует определять по формулам таблицы 15.
а - с прокладками,б - без прокладок
Рисунок 2 - Составные элементы
Таблица 15
|
Вид связей |
Коэффициент при |
|
|
центральном сжатии |
сжатии с изгибом |
|
|
1 Гвозди, шурупы | ||
|
2 Стальные цилиндрические нагели | ||
|
а) диаметром толщины соединяемых элементов | ||
|
б) диаметром толщины соединяемых элементов | ||
|
3 Вклеенные стержни из арматуры А240-А500 | ||
|
4 Дубовые цилиндрические нагели | ||
|
5 Дубовые пластинчатые нагели | ||
|
Примечание - Диаметры гвоздей, шурупов, нагелей и вклеенных стержней , толщину элементов, ширинуи толщинупластинчатых нагелей следует принимать в см. |
||
При определении диаметр гвоздей следует принимать не более 0,1 толщины соединяемых элементов. Если размер защемленных концов гвоздей менее, то срезы в примыкающих к ним швах в расчете не учитывают. Значениесоединений на стальных цилиндрических нагелях следует определять по толщинеболее тонкого из соединяемых элементов.
При определении диаметр дубовых цилиндрических нагелей следует принимать не более 0,25 толщины более тонкого из соединяемых элементов.
Связи в швах следует расставлять равномерно по длине элемента. В шарнирно-опертых прямолинейных элементах допускается в средних четвертях длины ставить связи в половинном количестве, вводя в расчет по формуле (12) величину , принятую для крайних четвертей длины элемента.
Гибкость составного элемента, вычисленную по формуле (11), следует принимать не более гибкости отдельных ветвей, определяемой по формуле:
где - сумма моментов инерции брутто поперечных сечений отдельных ветвей относительно собственных осей, параллельных ocи(см. рисунок 2);
Площадь сечения брутто элемента;
Расчетная длина элемента.
Гибкость составного элемента относительно оси, проходящей через центры тяжести сечений всех ветвей (ось на рисунке 2), следует определять как для цельного элемента, т.е. без учета податливости связей, если ветви нагружены равномерно. В случае неравномерно нагруженных ветвей следует руководствоваться 6.7.
Если ветви составного элемента имеют различное сечение, то расчетную гибкость ветви в формуле (11) следует принимать равной
определение приведено на рисунке 2.
6.7 Составные элементы на податливых соединениях, часть ветвей которых не оперта по концам, допускается рассчитывать на прочность и устойчивость по формулам (5), (6) при соблюдении следующих условий:
а) площади поперечного сечения элемента иследует определять по сечению опертых ветвей;
б) гибкость элемента относительно оси (см. рисунок 2) определяется по формуле (11); при этом момент инерции принимается с учетом всех ветвей, а площадь - только опертых;
в) при определении гибкости относительно оси (см. рисунок 2) момент инерции следует определять по формуле
где и- моменты инерции поперечных сечений соответственно опертых и неопертых ветвей.
6.8 Расчет на устойчивость центрально-сжатых элементов переменного по высоте сечения следует выполнять по формуле
где - площадь поперечного сечения брутто с максимальными размерами;
Коэффициент, учитывающий переменность высоты сечения, определяемый по таблице Е.1 приложения Е (для элементов постоянного сечения1);
Коэффициент продольного изгиба, определяемый по 6.3 для гибкости, соответствующей сечению с максимальными размерами.
Изначально металл как наиболее прочный материал служил защитным целям – ограждения, ворота, решетки. Затем стали использовать чугунные столбы и арки. Расширенный рост промышленного производства потребовал строительства сооружений с большими пролетами, что стимулировало появление прокатных балок и ферм. В итоге металлический каркас стал ключевым фактором развития архитектурной формы, так как позволил освободить стены от функции несущей конструкции.
Центрально-растянутые и центрально-сжатые стальные элементы. Расчет па прочность элементов, подверженных центральному растяжению или сжатию силой N, следует выполнять по формуле
где – расчетное сопротивление стали растяжению, сжатию, изгибу по пределу текучести;– площадь сечения нетто, т.е. площадь за вычетом ослаблений сечения;– коэффициент условий работы, принимаемый по таблицам СНИП Н-23–81* "Стальные конструкции".
Пример 3.1. В стенке стального двутавра № 20 вырезано отверстие диаметром d = = 10 см (рис. 3.7). Толщина стенки двутавра – s – 5,2 мм, площадь поперечного сечения брутто – см2.
Требуется определить допускаемую нагрузку, которая может быть приложена вдоль продольной оси ослабленного двутавра. Расчетное сопротивление стали принять кг/см2, а .
Решение
Вычисляем площадь сечения нетто:
где – площадь сечения брутто, т.е. площадь полного поперечного сечения без учета ослаблений, принимается по ГОСТ 8239–89 "Двутавры стальные горячекатаные".
Определяем допускаемую нагрузку:
Определение абсолютного удлинения центрально-растянутого стального стержня
Для стержня со ступенчатым изменением площади поперечного сечения и нормальной силы общее удлинениевычисляется алгебраическим суммированием удлинений каждого участка:
где п – число участков; i – номер участка (i = 1, 2,..., п).
Удлинение от собственного веса стержня постоянного сечения определяется по формуле
где γ – удельный вес материала стержня.
Расчет на устойчивость
Расчет на устойчивость сплошностенчатых элементов, подверженных центральному сжатию силой N , следует выполнять по формуле
где А – площадь сечения брутто; φ – коэффициент продольного изгиба, принимаемый в зависимости от гибкости
Рис. 3.7.
и расчетного сопротивления сталипо таблице в СНИП Н-23–81 * "Стальные конструкции"; μ – коэффициент приведения длины; – минимальный радиус инерции поперечного сечения; Гибкости λ сжатых или растянутых элементов не должны превышать значений, приведенных в СНИП "Стальные конструкции".
Расчет составных элементов из уголков, швеллеров (рис. 3.8) и т.п., соединенных вплотную или через прокладки, следует выполнять как сплошностенных, при условии что наибольшие расстояния в свету на участках между приваренными планками или между центрами крайних болтов не превышают для сжатых элементов и для растянутых элементов.
Рис. 3.8.
Изгибаемые стальные элементы
Расчет изгибаемых в одной из главных плоскостей балок выполняют по формуле
где М – максимальный изгибающий момент; – момент сопротивления сечения нетто.
Значения касательных напряжений τ в середине изгибаемых элементов должны удовлетворять условию
где Q – поперечная сила в сечении; – статический момент половины сечения относительно главной оси z; – осевой момент инерции; t – толщина стенки; – расчетное сопротивление стали сдвигу; – предел текучести стали, принимаемый по государственным стандартам и техническим условиям на сталь; – коэффициент надежности по материалу, принимаемый по СНИП 11-23–81* "Стальные конструкции".
Пример 3.2. Требуется подобрать поперечное сечение однопролетной стальной балки, нагруженной равномерно распределенной нагрузкой q = 16 кН/м, длина банки l = 4 м, , МПа. Поперечное сечение балки – прямоугольное с отношением высоты h к ширине b балки равным 3 (h/b = 3).
4.1. Расчет центрально-растянутых элементов следует производить по формуле
где N – расчетная продольная сила;
R p – расчетное сопротивление древесины растяжению вдоль волокон;
F нт – площадь поперечного сечения элемента нетто.
При определении F нт ослабления, расположенные на участке длиной до 200 мм, следует принимать совмещенными в одном сечении.
4.2. Расчет центрально-сжатых элементов постоянного цельного сечения следует производить по формулам:
а) на прочность
б) на устойчивость
где R с – расчетное сопротивление древесины сжатию вдоль волокон;
j – коэффициент продольного изгиба, определяемый согласно п. 4.3;
F нт – площадь нетто поперечного сечения элемента;
F рас – расчетная площадь поперечного сечения элемента, принимаемая равной:
при отсутствии ослаблений или ослаблениях в опасных сечениях, не выходящих на кромки (рис. 1, а ), если площадь ослаблений не превышает 25% Е бр, Е расч = F бр, где F бр – площадь сечения брутто; при ослаблениях, не выходящих на кромки, если площадь ослабления превышает 25% F бр, F рас = 4/3 F нт; при симметричных ослаблениях, выходящих на кромки (рис. 1, б ), F рас = F нт.
4.3. Коэффициент продольного изгиба j следует определять по формулам (7) и (8);
при гибкости элемента l £ 70
при гибкости элемента l > 70
где коэффициент а = 0,8 для древесины и а = 1 для фанеры;
коэффициент А = 3000 для древесины и А = 2500 для фанеры.
4.4. Гибкость элементов цельного сечения определяют по формуле
где l о – расчетная длина элемента;
r – радиус инерции сечения элемента с максимальными размерами брутто соответственно относительно осей Х и У .
4.5. Расчетную длину элемента l о следует определять умножением его свободной длины l на коэффициент m 0
l о = l m 0 (10)
согласно пп. 4.21 и 6.25.
4.6. Составные элементы на податливых соединениях, опертые всем сечением, следует рассчитывать на прочность и устойчивость по формулам (5) и (6), при этом F нт и F рас определять как суммарные площади всех ветвей. Гибкость составных элементов l следует определять с учетом податливости соединений по формуле
где l у – гибкость всего элемента относительно оси У (рис. 2), вычисленная по расчетной длине элемента l о без учета податливости;
l 1 – гибкость отдельной ветви относительно оси I–I (см. рис. 2), вычисленная по расчетной длине ветви l 1 ; при l 1 меньше семи толщин (h 1) ветви принимаются l 1 = 0;
m у – коэффициент приведения гибкости, определяемый по формуле
где b и h – ширина и высота поперечного сечения элемента, см:
n ш – расчетное количество швов в элементе, определяемое числом швов, по которым суммируется взаимный сдвиг элементов (на рис. 2, а – 4 шва, на рис. 2, б – 5 швов);
l о – расчетная длина элемента, м;
n с – расчетное количество срезов связей в одном шве на 1 м элемента (при нескольких швах с различным количеством срезов следует принимать среднее для всех швов количество срезов);
k с – коэффициент податливости соединений, который следует определять по формулам табл. 12.
Таблица 12
Примечание. Диаметры гвоздей и нагелей d , толщину элементов а , ширину b пл и толщину d пластинчатых нагелей следует принимать в см.
При определении k с диаметр гвоздей следует принимать не более 0,1 толщины соединяемых элементов. Если размер защемленных концов гвоздей менее 4d , то срезы в примыкающих к ним швах в расчете не учитывают. Значение k с соединений на стальных цилиндрических нагелях следует определять по толщине а более тонкого из соединяемых элементов.
При определении k с диаметр дубовых цилиндрических нагелей следует принимать не более 0,25 толщины более тонкого из соединяемых элементов.
Связи в швах следует расставлять равномерно по длине элемента. В шарнирно-опертых прямолинейных элементах допускается в средних четвертях длины ставить связи в половинном количестве, вводя в расчет по формуле (12) величину n с, принятую для крайних четвертей длины элемента.
Гибкость составного элемента, вычисленную по формуле (11), следует принимать не более гибкости l отдельных ветвей, определяемой по формуле
где åI i бр – сумма моментов инерции брутто поперечных сечений отдельных ветвей относительно собственных осей, параллельных оси У (см. рис. 2);
F бр – площадь сечения брутто элемента;
l о – расчетная длина элемента.
Гибкость составного элемента относительно оси, проходящей через центры тяжести сечений всех ветвей (ось Х на рис. 2), следует определять как для цельного элемента, т. е. без учета податливости связей, если ветви нагружены равномерно. В случае неравномерно нагруженных ветвей следует руководствоваться п. 4.7.
Если ветви составного элемента имеют различное сечение, то расчетную гибкость l 1 ветви в формуле (11) следует принимать равной:
определение l 1 приведено на рис. 2.
4.7. Составные элементы на податливых соединениях, часть ветвей которых не оперта по концам, допускается рассчитывать на прочность и устойчивость по формулам (5), (6) при соблюдении следующих условий:
а) площади поперечного сечения элемента F нт и F рас следует определять по сечению опертых ветвей;
б) гибкость элемента относительно оси У (см. рис. 2) определяется по формуле (11); при этом момент инерции принимается с учетом всех ветвей, а площадь – только опертых;
в) при определении гибкости относительно оси Х (см. рис. 2) момент инерции следует определять по формуле
I = I о + 0,5I но, (15)
где I о и I но – моменты инерции поперечных сечений соответственно опертых и неопертых ветвей.
4.8. Расчет на устойчивость центрально-сжатых элементов переменного по высоте сечения следует выполнять по формуле
где F макс – площадь поперечного сечения брутто с максимальными размерами;
k жN – коэффициент, учитывающий переменность высоты сечения, определяемый по табл. 1 прил. 4 (для элементов постоянного сечения k жN = 1);
j – коэффициент продольного изгиба, определяемый по п. 4.3 для гибкости, соответствующей сечению с максимальными размерами.
Изгибаемые элементы
4.9. Расчет изгибаемых элементов, обеспеченных от потери устойчивости плоской формы деформирования (см. пп. 4.14 и 4.15), на прочность по нормальным напряжениям следует производить по формуле
где М – расчетный изгибающий момент;
R и – расчетное сопротивление изгибу;
W рас – расчетный момент сопротивления поперечного сечения элемента. Для цельных элементов W рас = W нт; для изгибаемых составных элементов на податливых соединениях расчетный момент сопротивления следует принимать равным моменту сопротивления нетто W нт, умноженному на коэффициент k w ; значения k w для элементов, составленных из одинаковых слоев, приведены в табл. 13. При определении W нт ослабления сечений, расположенные на участке элемента длиной до 200 мм, принимают совмещенными в одном сечении.
Таблица 13
| Обозначение коэф- | Число слоев | Значение коэффициентов для расчета изгибаемых составных элементов при пролетах, м | |||
| фициентов | в элементе | 9 и более | |||
| 0,7 | 0,85 | 0,9 | 0,9 | ||
| k w | 0,6 | 0,8 | 0,85 | 0,9 | |
| 0,4 | 0,7 | 0,8 | 0,85 | ||
| 0,45 | 0,65 | 0,75 | 0,8 | ||
| k ж | 0,25 | 0,5 | 0,6 | 0,7 | |
| 0,07 | 0,2 | 0,3 | 0,4 |
Примечание. Для промежуточных значений величины пролета и числа слоев коэффициенты определяются интерполяцией.
4.10. Расчет изгибаемых элементов на прочность по скалыванию следует выполнять по формуле
где Q – расчетная поперечная сила;
S бр – статический момент брутто сдвигаемой части поперечного сечения элемента относительно нейтральной оси;
I бр – момент инерции брутто поперечного сечения элемента относительно нейтральной оси;
b рас – расчетная ширина сечения элемента;
R ск – расчетное сопротивление скалыванию при изгибе.
4.11. Количество срезов связей n с, равномерно расставленных в каждом шве составного элемента на участке с однозначной эпюрой поперечных сил, должно удовлетворять условию
где Т – расчетная несущая способность связи в данном шве;
М А, М В – изгибающие моменты в начальном А и конечном В сечениях рассматриваемого участка.
Примечание. При наличии в шве связей разной несущей способности, но одинаковых по характеру работы (например, нагелей и гвоздей), несущие способности их следует суммировать.
4.12. Расчет элементов цельного сечения на прочность при косом изгибе следует производить по формуле
где М х и М у – составляющие расчетного изгибающего момента для главных осей сечения Х и У ;
W x и W у – моменты сопротивлений поперечного сечения нетто относительно главных осей сечения Х и У .
4.13. Клееные криволинейные элементы, изгибаемые моментом М , уменьшающим их кривизну, следует проверять на радиальные растягивающие напряжения по формуле
где s 0 – нормальное напряжение в крайнем волокне растянутой зоны;
s i – нормальное напряжение в промежуточном волокне сечения, для которого определяются радиальные растягивающие напряжения;
h i – расстояние между крайним и рассматриваемым волокнами;
r i – радиус кривизны линии, проходящей через центр тяжести части эпюры нормальных растягивающих напряжений, заключенной между крайним и рассматриваемым волокнами;
R р.90 – расчетное сопротивление древесины растяжению поперек волокон, принимаемое по п. 7 табл. 3.
4.14. Расчет на устойчивость плоской формы деформирования изгибаемых элементов прямоугольного постоянного сечения следует производить по формуле
где М – максимальный изгибающий момент на рассматриваемом участке l р;
W бр – максимальный момент сопротивления брутто на рассматриваемом участке l p .
Коэффициент j М для изгибаемых элементов прямоугольного постоянного поперечного сечения, шарнирно-закрепленных от смещения из плоскости изгиба и закрепленных от поворота вокруг продольной оси в опорных сечениях, следует определять по формуле
где l p – расстояние между опорными сечениями элемента, а при закреплении сжатой кромки элемента в промежуточных точках от смещения из плоскости изгиба – расстояние между этими точками;
b – ширина поперечного сечения;
h – максимальная высота поперечного сечения на участке l p ;
k ф – коэффициент, зависящий от формы эпюры изгибающих моментов на участке l p , определяемый по табл. 2 прил. 4 настоящих норм.
При расчете изгибаемых элементов с линейно меняющейся по длине высотой и постоянной шириной поперечного сечения, не имеющих закреплений из плоскости по растянутой от момента М кромке, или при m < 4 коэффициент j М по формуле (23) следует умножать на дополнительный коэффициент k жМ . Значения k жМ приведены в табл. 2 прил. 4. При m ³ 4 k жМ = 1.
При подкреплении из плоскости изгиба в промежуточных точках растянутой кромки элемента на участке l p коэффициент j М определенный по формуле (23), следует умножать на коэффициент k пМ :
где a p – центральный угол в радианах, определяющий участок l p элемента кругового очертания (для прямолинейных элементов a p = 0);
m – число подкрепленных (с одинаковым шагом) точек растянутой кромки на участке l p (при m ³ 4 величину следует принимать равной 1).
4.15. Проверку устойчивости плоской формы деформирования изгибаемых элементов постоянного двутаврового или коробчатого поперечного сечений следует производить в тех случаях, когда
l p ³ 7b , (25)
где b – ширина сжатого пояса поперечного сечения.
Расчет следует производить по формуле
где j – коэффициент продольного изгиба из плоскости изгиба сжатого пояса элемента, определяемый по п. 4.3;
R с – расчетное сопротивление сжатию;
W бр – момент сопротивления брутто поперечного сечения; в случае фанерных стенок – приведенный момент сопротивления в плоскости изгиба элемента.
площадь общая (брутто) - Площадь поперечного сечения камня (блока) без вычета площадей пустот и выступающих частей. [Англо русский словарь по проектированию строительных конструкций. МНТКС, Москва, 2011] Тематики строительные конструкции EN gross area …
площадь сечения болта брутто - A — [Англо русский словарь по проектированию строительных конструкций. МНТКС, Москва, 2011] Тематики строительные конструкции Синонимы A EN gross cross section of a bolt … Справочник технического переводчика
опорная часть - 3.10 опорная часть: Элемент мостового сооружения, передающий нагрузку от пролетного строения и обеспечивающий необходимые угловые и линейные перемещения опорных узлов пролетного строения. Источник: СТО ГК Трансстрой 004 2007: Металлические… …
ГОСТ Р 53628-2009: Опорные части металлические катковые для мостостроения. Технические условия - Терминология ГОСТ Р 53628 2009: Опорные части металлические катковые для мостостроения. Технические условия оригинал документа: 3.2 длина пролетного строения: Расстояние между крайними конструктивными элементами пролетного строения, измеренное по … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Кладка сооружений из природных или искусственных камней. КЛАДКА ИЗ ПРИРОДНЫХ КАМНЕЙ Благодаря красивому чередованию рядов кладки, а также естественной окраске природных камней кладка из таких камней дает архитектору более широкие возможности… … Энциклопедия Кольера
Терминология 1: : dw Номер дня недели. «1» соответствует понедельнику Определения термина из разных документов: dw DUT Разность между московским и всемирным координированным временем, выраженная целым количеством часов Определения термина из… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
- (США) (United States of America, USA). I. Общие сведения США государство в Северной Америке. Площадь 9,4 млн. км2. Население 216 млн. чел. (1976, оценка). Столица г. Вашингтон. В административном отношении территория США …
ГОСТ Р 53636-2009: Целлюлоза, бумага, картон. Термины и определения - Терминология ГОСТ Р 53636 2009: Целлюлоза, бумага, картон. Термины и определения оригинал документа: 3.4.49 абсолютно сухая масса: Масса бумаги, картона или целлюлозы после высушивания при температуре (105 ± 2) °С до постоянной массы в условиях,… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Гидроэлектростанция (ГЭС), комплекс сооружений и оборудования, посредством которых энергия потока воды преобразуется в электрическую энергию. ГЭС состоит из последовательной цепи гидротехнических сооружений (См. Гидротехнические… … Большая советская энциклопедия
- (до 1935 Персия) I. Общие сведения И. государство в Западной Азии. Граничит на С. с СССР, на З. с Турцией и Ираком, на В. с Афганистаном и Пакистаном. Омывается на С. Каспийским морем, на Ю. Персидским и Оманским заливами, в… … Большая советская энциклопедия
snip-id-9182: Технические спецификации на виды работ при строительстве, реконструкции и ремонте автомобильных дорог и искусственных сооружений на них - Терминология snip id 9182: Технические спецификации на виды работ при строительстве, реконструкции и ремонте автомобильных дорог и искусственных сооружений на них: 3. Автогудронатор. Используется при укреплении асфальтобетонного гранулята… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
А - площадь сечения брутто;
A bn - площадь сечения болта нетто;
A d - площадь сечения раскоса;
A f - площадь сечения полки (пояса);
А n - площадь сечения нетто;
A w - площадь сечения стенки;
A wf - площадь сечения по металлу углового шва;
A wz - площадь сечения по металлу границы сплавления;
Е - модуль упругости;
F - сила;
G - модуль сдвига;
J b - момент инерции сечения ветви;
J m ; J d - моменты инерции сечений пояса и раскоса фермы;
J s - момент инерции сечения ребра, планки;
J sl - момент инерции сечения продольного ребра;
J t - момент инерции кручения балки, рельса;
J x ; J y - моменты инерции сечения брутто относительно осей соответственно x-x и y-y ;
J xn ; J yn - то же, сечения нетто;
M - момент, изгибающий момент;
M x ; M y - моменты относительно осей соответственно x-x и y-y ;
N - продольная сила;
N ad - дополнительное усилие;
N bm - продольная сила от момента в ветви колонны;
Q - поперечная сила, сила сдвига;
Q fic - условная поперечная сила для соединительных элементов;
Q s - условная поперечная сила, приходящаяся на систему планок, расположенных в одной плоскости;
R ba - расчетное сопротивление растяжению фундаментных болтов;
R bh - расчетное сопротивление растяжению высокопрочных болтов;
R bp - расчетное сопротивление смятию болтовых соединений;
R bs - расчетное сопротивление срезу болтов;
R bt - расчетное сопротивление болтов растяжению;
R bun - нормативное сопротивление стали болтов, принимаемое равным временному сопротивлению σ в по государственным стандартам и техническим условиям на болты;
R bv - расчетное сопротивление растяжению U-образных болтов;
R cd - расчетное сопротивление диаметральному сжатию катков (при свободном касании в конструкциях с ограниченной подвижностью);
R dh - расчетное сопротивление растяжению высокопрочной проволоки;
R lp - расчетное сопротивление местному смятию в цилиндрических шарнирах (цапфах) при плотном касании;
R p - расчетное сопротивление стали смятию торцевой поверхности (при наличии пригонки);
R s - расчетное сопротивление стали сдвигу;
R th - расчетное сопротивление растяжению стали в направлении толщины проката;
R u - расчетное сопротивление стали растяжению, сжатию, изгибу по временному сопротивлению;
R un - временное сопротивление стали разрыву, принимаемое равным минимальному значению σ в по государственным стандартам и техническим условиям на сталь;
R wf - расчетное сопротивление угловых швов срезу (условному) по металлу шва;
R wu - расчетное сопротивление стыковых сварных соединений сжатию, растяжению, изгибу по временному сопротивлению;
R wun - нормативное сопротивление металла шва по временному сопротивлению;
R ws - расчетное сопротивление стыковых сварных соединений сдвигу;
R wy - расчетное сопротивление стыковых сварных соединений сжатию, растяжению и изгибу по пределу текучести;
R wz - расчетное сопротивление угловых швов срезу (условному) по металлу границы сплавления;
R y - расчетное сопротивление стали растяжению, сжатию, изгибу по пределу текучести;
R yn - предел текучести стали, принимаемый равным значению предела текучести σ т по государственным стандартам и техническим условиям на сталь;
S - статический момент сдвигаемой части сечения брутто относительно нейтральной оси;
W x ; W y - моменты сопротивления сечения брутто относительно осей соответственно x-x и y-y;
W xn ; W yn - моменты сопротивления сечения нетто относительно осей соответственно x-x и y-y ;
b - ширина;
b ef - расчетная ширина;
bf - ширина полки (пояса);
b h - ширина выступающей части ребра, свеса;
c ; c x ; c y - коэффициенты для расчета на прочность с учетом развития пластических деформаций при изгибе относительно осей соответственно x-x, y-y ;
е - эксцентриситет силы;
h - высота;
h ef - расчетная высота стенки;
h w - высота стенки;
i - радиус инерции сечения;
i min - наименьший радиус инерции сечения;
i x ; i y - радиусы инерции сечения относительно осей соответственно x-x и y-y ;
k f - катет углового шва;
l - длина, пролет;
l c - длина стойки, колонны, распорки;
l d - длина раскоса;
l ef - расчетная, условная длина;
l m - длина панели пояса фермы или колонны;
l s - длина планки;
l w - длина сварного шва;
l x ; l у - расчетные длины элемента в плоскостях, перпендикулярных осям соответственно x-x и y-y ;
m - относительный эксцентриситет (m = eA / W c );
m ef - приведенный относительный эксцентриситет (m ef = mη );
r - радиус;
t - толщина;
t f - толщина полки (пояса);
t w - толщина стенки;
β f и β z - коэффициенты для расчета углового шва соответственно по металлу шва и по металлу границы сплавления;
γ b - коэффициент условий работы соединения;
γ c - коэффициент условий работы;
γ n - коэффициент надежности по назначению;
γ m - коэффициент надежности по материалу;
γ u - коэффициент надежности в расчетах по временному сопротивлению;
η - коэффициент влияния формы сечения;
λ - гибкость (λ = l ef / i );
Условная гибкость ();
λ ef - приведенная гибкость стержня сквозного сечения;
Условная приведенная гибкость стержня сквозного сечения ();
Условная гибкость стенки ();
Наибольшая условная гибкость стенки;
λ x ; λ y - расчетные гибкости элемента в плоскостях, перпендикулярных осям соответственно x-x и y-y ;
v - коэффициент поперечной деформации стали (Пуассона);
σ loc - местное напряжение;
σ x ; σ y - нормальные напряжения, параллельные осям соответственно x-x и y-y;
τ xy - касательное напряжение;
φ (х , y ) - коэффициент продольного изгиба;
φ b - коэффициент снижения расчетных сопротивлений при изгибно-крутильной форме потери устойчивости балок;
φ e - коэффициент снижения расчетных сопротивлений при внецентренном сжатии.
| 1. Общие положения. 2 2. Материалы для конструкций и соединений. 3 3. Расчетные характеристики материалов и соединений. 4 4*. Учет условий работы и назначения конструкций. 6 5. Расчет элементов стальных конструкций на осевые силы и изгиб. 7 Центрально-растянутые и центрально-сжатые элементы.. 7 Изгибаемые элементы.. 11 Элементы, подверженные действию осевой силы с изгибом.. 15 Опорные части. 19 6. Расчетные длины и предельные гибкости элементов стальных конструкций. 19 Расчетные длины элементов плоских ферм и связей. 19 Расчетные длины элементов пространственных решетчатых конструкций. 21 Расчетные длины элементов структурных конструкций. 23 Расчетные длины колонн (стоек) 23 Предельные гибкости сжатых элементов. 25 Предельные гибкости растянутых элементов. 25 7. Проверка устойчивости стенок и поясных листов изгибаемых и сжатых элементов. 26 Стенки балок. 26 Стенки центрально внецентренно-сжатых и сжато-изгибаемых элементов. 32 Поясные листы (полки) центрально-, внецентренно-сжатых, сжато-изгибаемых и изгибаемых элементов. 34 8. Расчет листовых конструкций. 35 Расчет на прочность. 35 Расчет на устойчивость. 37 Основные требования к расчету металлических мембранных конструкций. 39 9. Расчет элементов стальных конструкций на выносливость. 39 10. Расчет элементов стальных конструкций на прочность с учетом хрупкого разрушения. 40 11. Расчет соединений стальных конструкций. 40 Сварные соединения. 40 Болтовые соединения. 42 Соединения на высокопрочных болтах. 43 Соединения с фрезерованными торцами. 44 Поясные соединения в составных балках. 44 12. Общие требования по проектированию стальных конструкций. 45 Основные положения. 45 Сварные соединения. 46 Болтовые соединения и соединения на высокопрочных болтах. 46 13. Дополнительные требования по проектированию производственных зданий и сооружений. 48 Относительные прогибы и отклонения конструкций. 48 Расстояния между температурными швами. 48 Фермы и структурные плиты покрытий. 48 Колонны.. 49 Связи. 49 Балки. 49 Подкрановые балки. 50 Листовые конструкции. 51 Монтажные крепления. 52 14. Дополнительные требования по проектированию жилых и общественных зданий и сооружений. 52 Каркасные здания. 52 Висячие покрытия. 52 15*. Дополнительные требования по проектированию опор воздушных линий электропередачи, конструкций открытых распределительных устройств и линий контактных сетей транспорта. 53 16. Дополнительные требования по проектированию конструкций антенных сооружений (ас) связи высотой до 500 м.. 55 17. Дополнительные требования по проектированию гидротехнических сооружений речных. 58 18. Дополнительные требования по проектированию балок с гибкой стенкой. 59 19. Дополнительные требования по проектированию балок с перфорированной стенкой. 60 20*. Дополнительные требования по проектированию конструкций зданий и сооружений при реконструкции. 61 Приложение 1. Материалы для стальных конструкций и их расчетные сопротивления. 64 Приложение 2. Материалы для соединений стальных конструкций и их расчетные сопротивления. 68 Приложение 3. Физические характеристики материалов. 71 Приложение 4*. Коэффициенты условий работы для растянутого одиночного уголка, прикрепляемого одной полкой болтами. 72 Приложение 5. Коэффициенты для расчета на прочность элементов стальных конструкций с учетом развития пластических деформаций. 72 Приложение 6. Коэффициенты для расчета на устойчивость центрально-, внецентренно-сжатых и сжато-изгибаемых элементов. 73 Приложение 7*. Коэффициенты φ b для расчета балок на устойчивость. 82 Приложение 8. Таблицы для расчета элементов на выносливость и с учетом хрупкого разрушения. 85 Приложение 8, а. Определение свойств металла. 88 Приложение 9*. Основные буквенные обозначения величин. 89 |
Западно-сибирским металлургическим комбинатом освоено производство фасонного проката (уголки равнополочные, швеллеры, двутавры) с толщиной полки до 10 мм включительно по ТУ 14-11-302-94 «Прокат фасонный С345 из углеродистой стали, модифицированной ниобием», разработанным комбинатом, АО «Уральский институт металлов» и согласованным ЦНИИСК им. Кучеренко.
Главтехнормирование сообщает, что фасонный прокат из стали С345 категорий 1 и 3 по ТУ 14-11-302-94 может применяться в соответствии со СНиП II-23-81 «Стальные конструкции» (табл. 50) в тех же конструкциях, для которых предусмотрен прокат из стали С345 категорий 1 и 3 по ГОСТ 27772-88.
Начальник Главтехнормирования В.В. Тищенко
Введение
Металлургической промышленностью освоено производство проката для строительных металлоконструкций и экономно-легированной стали С315. Упрочнение, как правило, достигается микролегированием малоуглеродистой спокойной стали каким-либо из элементов: титаном, ниобием, ванадием или нитридами. Легирование может сочетаться с контролируемой прокаткой или термической обработкой.
Достигнутые объемы производства листа и фасонных профилей из новой стали С315 позволяют полностью удовлетворить потребности строительства в прокате с прочностными характеристиками и хладостойкостью, близкими к нормам для низколегированной стали по ГОСТ 27772-88.
1. Нормативная документация на прокат
В настоящее время разработана серия технических условий на прокат из стали С315.
ТУ 14-102-132-92 «Прокат фасонный из стали С315». Держатель подлинника и изготовитель проката - Нижне-Тагильский металлургический комбинат, сортамент - швеллеры по ГОСТ 8240, равнополочные угловые профили, неравнополочные угловые профили, двутавры обыкновенные и с параллельными гранями полок.
ТУ 14-1-5140-92 «Прокат для строительных стальных конструкций. Общие технические условия». Держатель подлинника - ЦНИИЧМ, изготовитель проката - Нижне-Тагильский металлургический комбинат, сортамент - двутавры по ГОСТ 26020, ТУ 14-2-427-80.
ТУ 14-104-133-92 «Прокат повышенной прочности для строительных стальных конструкций». Держатель подлинника и изготовитель проката - Орско-Халиловский металлургический комбинат, сортамент - лист толщиной от 6 до 50 мм.
ТУ 14-1-5143-92 «Прокат листовой и рулонный повышенной прочности и хладостойкости». Держатель подлинника - ЦНИИЧМ, изготовитель проката - Ново-Липецкий металлургический комбинат, сортамент - листовой прокат по ГОСТ 19903 толщиной до 14 мм включительно.
ТУ 14-105-554-92 «Листовой прокат повышенной прочности и хладостойкости». Держатель подлинника и изготовитель проката - Череповецкий металлургический комбинат, сортамент - листовой прокат по ГОСТ 19903 толщиной до 12 мм включительно.
2. Общие положения
2.1. Прокат из стали С315 целесообразно применять вместо проката из малоуглеродистой стали С255, С285 по ГОСТ 27772-88 для групп конструкций по СНиП II-23-8I, применение которого в климатических районах строительства с расчетной температурой минус 40 °С не допускается. При этом необходимо использовать повышенную прочность проката из стали С315.
3. Материалы для конструкций
3.1. Прокат из стали С315 поставляется четырех категорий в зависимости от требований по испытаниям на ударный изгиб (категории приняты одинаковыми с прокатом из стали С345 по ГОСТ 27772-88).
3.2. Прокат из стали С315 можно применять в конструкциях, руководствуясь данными табл. 1.
Таблица 1
* При толщине проката не более 10 мм.
4. Расчетные характеристики проката и соединений
4.1. Нормативные и расчетные сопротивления проката из стали С315 принимаются в соответствии с табл. 2.
Таблица 2
| Толщина проката, мм | Нормативное сопротивление проката, МПа (кгс/мм 2) | Расчетное сопротивление проката, МПа (кгс/мм 2) | ||||||
| фасонного | листового, широкополосного универсального | фасонного | ||||||
| R yn | R un | R yn | R un | R y | R u | R y | R u | |
| 2-10 | 315 (32) | 440 (45) | 315 (32) | 440 (45) | 305 (3100) | 430 (4400) | 305 (3100) | 430 (4400) |
| 10-20 | 295 (30) | 420 (43) | 295 (30) | 420 (43) | 290 (2950) | 410 (4200) | 290 (2950) | 410 (4200) |
| 20-40 | 275 (28) | 410 (42) | 275 (28) | 410 (42) | 270 (2750) | 400 (4100) | 270 (2750) | 400 (4100) |
| 40-60 | 255 (26) | 400 (41) | - | - | 250 (2550) | 390 (4000) | - | - |
4.2. Расчетные сопротивления сварных соединений проката стали С315 для различных видов соединений и напряженных соединений следует определять по СНиП II-23-81* (п. 3.4, табл. 3).
4.3. Расчетные сопротивления смятию элементов, соединенных болтами, следует определять по СНиП II-23-81* (п. 3.5, табл. 5*).
5. Расчет соединений
5.1. Расчет сварных и болтовых соединений проката стали С315 выполняется в соответствии с требованиями СНиП II-23-81.
6. Изготовление конструкций
6.1. При изготовлении строительных конструкций из стали С315 следует использовать ту же технологию, что и для стали С255 и С285 по ГОСТ 27772-88.
6.2. Материалы для сварки проката стали С315 следует принимать в соответствии с требованиями СНиП II-23-81* (табл. 55*) для проката стали С255, С285 и С345 - по ГОСТ 27772-88, учитывая расчетные сопротивления проката из стали С315 для разных толщин.
О применении в строительстве толстолистового проката повышенной прочности по ТУ 14-104-133-92
Минстрой России направил министерствам и ведомствам Российской Федерации, госстроям республик в составе Российской Федерации, проектным и научно-исследовательским институтам письмо № 13-227 от 11 ноября 1992 г. следующего содержания.
Орско-Халиловским металлургическим комбинатом освоено производство толстолистового проката толщиной 6-50 мм по техническим условиям ТУ 14-104-133-92 «Прокат повышенной прочности для строительных стальных конструкций», разработанным комбинатом, ИТМТ ЦНИИчермета и ЦНИИСК им. Кучеренко.
Комбинатом за счет микролегирования малоуглеродистой спокойной стали титаном или ванадием (или тем и другим) с возможным применением термической обработки и контролируемых режимов прокатки получен новый высокоэффективный вид металлопроката из сталей С315 и С345Э, свойства которого не уступают показателям проката из низколегированных сталей по ГОСТ 27772-88. Способ микролегирования, вид термической обработки и режимы прокатки выбирает изготовитель. Прокат поставляется четырех категорий в зависимости от требований по испытанию на ударный изгиб, принятых в ГОСТ 27772-88 и СНиП II-23-81*, а также в стандарте ФРГ ДИН 17100 (на образцах с острым надрезом). Категория и вид испытания на ударный изгиб указывается потребителем в заказе на металлопрокат.
Минстрой России сообщает, что прокат из стали С345Э по ТУ 14-104-133-92 может применяться наряду и взамен проката из стали С345 по ГОСТ 27772-88 в конструкциях, запроектированных по СНиП II-23-81* «Стальные конструкции», без пересчета сечений элементов и их соединений. Область применения, нормативные и расчетные сопротивления проката из стали С315 по ТУ 14-104-133-92, а также применяемые материалы для сварки, расчетные сопротивления сварных соединений и смятию элементов, соединяемых болтами, следует принимать по рекомендациям ЦНИИСК им. Кучеренко, публикуемым ниже.
Нижнетагильским металлургическим комбинатом освоено производство фасонного проката - швеллеров по ГОСТ 8240, уголков по ГОСТ 8509 и ГОСТ 8510, двутавров по ГОСТ 8239, ГОСТ 19425, ТУ 14-2-427-80, широкополочных двутавров по ГОСТ 26020 по техническим условиям ТУ 14-1-5140-82 «Прокат фасонный повышенной прочности для строительных стальных конструкций», разработанным комбинатом, ЦНИИчерметом им. Бардина и ЦНИИСК им. Кучеренко.
Комбинатом за счет рационального подбора химического состава малоуглеродистой стали, микролегирования и насыщения ее нитридами и карбонитридами с измельчением зерна в процессе прокатки получен высокоэффективный вид проката из сталей С315, С345 и С375, свойства которого не уступают показателям проката из низколегированных сталей по ГОСТ 27772.
Прокат поставляется четырех категорий в зависимости от требований по испытанию на ударный изгиб, принятых в ГОСТ 27772-88 и СНиП II-23-81*, а также в стандарте ФРГ DIN 17100 (на образцах с острым надрезом). Категория и вид испытания на ударный изгиб указывается потребителем в заказе на металлопрокат.
Госстрой России сообщает, что прокат из стали С345 и С375 по ТУ 14-1-5140-92 может применяться наряду и взамен проката из стали С345 и С375 по ГОСТ 27772-88 в конструкциях, запроектированных по СНиП II-23-81* «Стальные конструкции», без пересчета сечений элементов и их соединений. Область применения, нормативные и расчетные сопротивления проката из стали С315 по ТУ 14-1-3140-92, а также применяемые материалы для сварки, расчетные сопротивления сварных соединений, смятию элементов, соединяемых болтами, следует принимать по «Рекомендациям» ЦНИИСК им. Кучеренко, которые опубликованы в журнале «Бюллетень строительной техники» № 1 за 1993 г.
Заместитель Председателя В.А. Алексеев
Исп. Поддубный В.П.
ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
1.1. Настоящие нормы следует соблюдать при проектировании стальных строительных конструкций зданий и сооружений различного назначения.
Нормы не распространяются на проектирование стальных конструкций мостов, транспортных тоннелей и труб под насыпями.
При проектировании стальных конструкций, находящихся в особых условиях эксплуатации (например, конструкций доменных печей, магистральных и технологических трубопроводов, резервуаров специального назначения, конструкций зданий, подвергающихся сейсмическим, интенсивным температурным воздействиям или воздействиям агрессивных сред, конструкций морских гидротехнических сооружений), конструкций уникальных зданий и сооружений, а также специальных видов конструкций (например, предварительно напряженных, пространственных, висячих) следует соблюдать дополнительные требования, отражающие особенности работы этих конструкций, предусмотренные соответствующими нормативными документами, утвержденными или согласованными Госстроем СССР.
1.2. При проектировании стальных конструкций следует соблюдать нормы СНиП по защите строительных конструкций от коррозии и противопожарные нормы проектирования зданий и сооружений. Увеличение толщины проката и стенок труб с целью защиты конструкций от коррозии и повышения предела огнестойкости конструкций не допускается.
Все конструкции должны быть доступны для наблюдения, очистки, окраски, а также не должны задерживать влагу и затруднять проветривание. Замкнутые профили должны быть герметизированы.
1.3*. При проектировании стельных конструкций следует:
выбирать оптимальные в технико-экономическом отношении схемы сооружений и сечения элементов;
применять экономичные профили проката и эффективные стали;
применять для зданий и сооружений, как правило, унифицированные типовые или стандартные конструкции;
применять прогрессивные конструкции (пространственные системы из стандартных элементов; конструкции, совмещающие несущие и ограждающие функции; предварительно напряженные, вантовые, тонколистовые и комбинированные конструкции из разных сталей);
предусматривать технологичность изготовления и монтажа конструкций;
применять конструкции, обеспечивающие наименьшую трудоемкость их изготовления, транспортирования и монтажа;
предусматривать, как правило, поточное изготовление конструкций и их конвейерный или крупноблочный монтаж;
предусматривать применение заводских соединений прогрессивных типов (автоматической и полуавтоматической сварки, соединений фланцевых, с фрезерованными торцами, на болтах, в том числе на высокопрочных и др.);
предусматривать, как правило, монтажные соединения на болтах, в том числе на высокопрочных; сварные монтажные соединения допускаются при соответствующем обосновании;
выполнять требования государственных стандартов на конструкции соответствующего вида.
1.4. При проектировании зданий и сооружений необходимо принимать конструктивные схемы, обеспечивающие прочность, устойчивость и пространственную неизменяемость зданий и сооружений в целом, а также их отдельных элементов при транспортировании, монтаже и эксплуатации.
1.5*. Стали и материалы соединений, ограничения по применению сталей С345Т и С375Т, а также дополнительные требования к поставляемой стали, предусмотренные государственными стандартами и стандартами СЭВ или техническими условиями, следует указывать в рабочих (КМ) и деталировочных (КМД) чертежах стальных конструкций и в документации на заказ материалов.
В зависимости от особенностей конструкций и их узлов необходимо при заказе стали указывать класс сплошности по ГОСТ 27772-88.
1.6*. Стальные конструкции и их расчет должны удовлетворять требованиям ГОСТ 27751-88 «Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения по расчету» и СТ СЭВ 3972-83 «Надежность строительных конструкций и оснований. Конструкции стальные. Основные положения по расчету».
1.7. Расчетные схемы и основные предпосылки расчета должны отражать действительные условия работы стальных конструкций.
Стальные конструкции следует, как правило, рассчитывать как единые пространственные системы.
При разделении единых пространственных систем на отдельные плоские конструкции следует учитывать взаимодействие элементов между собой и с основанием.
Выбор расчетных схем, а также методов расчета стальных конструкций необходимо производить с учетом эффективного использования ЭВМ.
1.8. Расчет стальных конструкций следует, как правило, выполнять с учетом неупругих деформаций стали.
Для статически неопределимых конструкций, методика расчета которых с учетом неупругих деформаций стали не разработана, расчетные усилия (изгибающие и крутящие моменты, продольные и поперечные силы) следует определять в предположении упругих деформаций стали по недеформированной схеме.
При соответствующем технико-экономическом обосновании расчет допускается производить по деформированной схеме, учитывающей влияние перемещений конструкций под нагрузкой.
1.9. Элементы стальных конструкций должны иметь минимальные сечения, удовлетворяющие требованиям настоящих норм с учетом сортамента на прокат и трубы. В составных сечениях, устанавливаемых расчетом, недонапряжение не должно превышать 5 %.
