На какие усилия должны рассчитываться пояса металлических ферм при приложении нагрузок вне узлов
Обновлено: 01.05.2024
* В соединяемых элементах из стали с пределом текучести свыше 380 МПа (3900 кгс/см2) минимальное расстояние между болтами следует принимать равным 3d.
Обозначения, принятые в таблице 39:
d - диаметр отверстия для болта;
t - толщина наиболее тонкого наружного элемента.
Примечание. В соединяемых элементах из стали с пределом текучести до 380 МПа (3900 кгс/см2) допускается уменьшение расстояния от центра болта до края элемента вдоль усилия и минимального расстояния между центрами болтов в случаях расчета с учетом соответствующих коэффициентов условий работы соединений согласно пп. 11.7* и 15.14*.
Соединительные болты должны размещаться, как правило, на максимальных расстояниях, а стыках и узлах следует размещать болты на минимальных расстояниях.
При размещении болтов в шахматном порядке расстояние между их центрами вдоль усилия следует принимать не менее a + 1,5d, где а - расстояние между рядами поперек усилия, d - диаметр отверстия для болта. При таком размещении сечение элемента An определяется с учетом ослабления его отверстиями, расположенными только в одном сечении поперек усилия (не по «зигзагу»).
При прикреплении уголка одной полкой отверстие, наиболее удаленное от его конца, следует размещать на риске, ближайшей к обушку.
12.20*. В соединениях с болтами классов точности А, В и С (за исключением крепления второстепенных конструкций и соединений на высокопрочных болтах) должны быть предусмотрены меры против развинчивания гаек (постановка пружинных шайб или контргаек).
13. Дополнительные требования по проектированию производственных зданий и сооружений1
Относительные прогибы и отклонения конструкций
1 Допускается применять для других видов зданий и сооружений.
13.1*. Прогибы и перемещения элементов конструкций не должны превышать предельных значений, установленных СНиП по нагрузкам и воздействиям.
Табл. 40* исключена.
13.2-13.4 и табл. 41* исключены.
Расстояния между температурными швами
13.5. Наибольшие расстояния между температурными швами стальных каркасов одноэтажных зданий и сооружений следует принимать согласно табл. 42.
При превышении более чем на 5 % указанных в табл. 42 расстояний, а также при увеличении жесткости каркаса стенами или другими конструкциями в расчете следует учитывать климатические температурные воздействия, неупругие деформации конструкций и податливость узлов.
Характеристика зданий и сооружений
Наибольшие расстояния, м
между температурными швами
от температурного шва или торца здания до оси ближайшей вертикальной связи
по длине блока (вдоль здания)
по ширине блока
в климатических районах строительства
всех, кроме I1, I2, II2 и II3
I1, I2, II2 и II3
всех, кроме I1, I2, II2 и II3
I1, I2, II2 и II3
всех, кроме I1, I2, II2 и II3
I1, I2, II2 и II3
Неотапливаемые здания и горячие цехи
Примечание. При наличии между температурными швами здания или сооружения двух вертикальных связей расстояние между последними в осях на должно превышать: для зданий - 40-50 м и для открытых эстакад - 25-30 м, при этом для зданий и сооружений, возводимых в климатических районах I1, I2, II2 и II3, должны приниматься меньшие из указанных расстояний.
Фермы и структурные плиты покрытий
13.6. Оси стержней ферм и структур должны быть, как правило, центрированы во всех узлах. Центрирование стержней следует производить в сварных фермах по центрам тяжести сечений (с округлением до 5 мм), а в болтовых - по рискам уголков, ближайшим к обушку.
Смещение осей поясов ферм при изменении сечений допускается не учитывать, если оно не превышает 1,5 % высоты пояса.
При наличии эксцентриситетов в узлах элементы ферм и структур следует рассчитывать с учетом соответствующих изгибающих моментов.
При приложении нагрузок вне узлов фермы пояса должны быть рассчитаны на совместное действие продольных усилий и изгибающих моментов.
13.7. При пролетах ферм покрытий свыше 36 м следует предусматривать строительный подъем, равный прогибу от постоянной и длительной нагрузок. При плоских кровлях строительный подъем следует предусматривать независимо от величины пролета, принимая его равным прогибу от суммарной нормативной нагрузки плюс 1/200 пролета.
13.8. При расчете ферм с элементами из уголков или тавров соединения элементов в узлах ферм допускается принимать шарнирными. При двутавровых, Н-образных и трубчатых сечениях элементов расчет ферм по шарнирной схеме допускается, когда отношение высоты сечения к длине элементов не превышает: 1/10 - для конструкций, эксплуатируемых во всех климатических районах, кроме I1, I2, II2 и II3; 1/15 - в районах I1, I2, II2 и II3.
При превышении этих отношений следует учитывать дополнительные изгибающие моменты в элементах от жесткости узлов. Учет жесткости узлов в фермах разрешается производить приближенными методами; осевые усилия допускается определять по шарнирной схеме.
13.9*. Расстояние между краями элементов решетки и пояса в узлах сварных ферм с фасонками следует принимать не менее а = 6t - 20 мм, но не более 80 мм (здесь t - толщина фасонки, мм).
Между торцами стыкуемых элементов поясов ферм, перекрываемых накладками, следует оставлять зазор не менее 50 мм.
Сварные швы, прикрепляющие элементы решетки фермы к фасонкам, следует выводить на торец элемента на длину 20 мм.
13.10. В узлах ферм с поясами из тавров, двутавров и одиночных уголков крепление фасонок к полкам поясов встык следует осуществлять с проваром на всю толщину фасонки. В конструкциях группы 1, а также эксплуатируемых в климатических районах I1, I2, II2 и II3 примыкание узловых фасонок к поясам следует выполнять согласно поз. 7 табл 83*.
13.11. Отправочные элементы сквозных колонн с решетками в двух плоскостях следует укреплять диафрагмами, располагаемыми у концов отправочного элемента.
В сквозных колоннах с соединительной решеткой в одной плоскости диафрагмы следует располагать не реже чем через 4 м.
13.12*. В центрально-сжатых колоннах и стойках с односторонними поясными швами согласно п. 12.9* в узлах крепления связей, балок, распорок и других элементов в зоне передачи усилия следует применять двусторонние поясные швы, выходящие за контуры прикрепляемого элемента (узла) на длину 30kf с каждой стороны.
13.13. Угловые швы, прикрепляющие фасонки соединительной решетки к колоннам внахлестку, следует назначать по расчету и располагать с двух сторон фасонки вдоль колонны в виде отдельных участков в шахматном порядке, при этом расстояние между концами таких швов не должно превышать 15 толщин фасонки.
В конструкциях, возводимых в климатических районах I1, I2, II2 и II3, а также при применении ручной дуговой сварки швы должны быть непрерывными по всей длине фасонки.
13.14. Монтажные стыки колонн следует выполнять с фрезерованными торцами, сварными встык, на накладках со сварными швами или болтами, в том числе высокопрочными. При приварке накладок швы следует не доводить до стыка на 30 мм с каждой стороны. Допускается применение фланцевых соединений с передачей сжимающих усилий через плотное касание, а растягивающих - болтами.
13.15. В каждом температурном блоке здания следует предусматривать самостоятельную систему связей.
13.16. Нижние пояса подкрановых балок и ферм пролетом свыше 12 м следует укреплять горизонтальными связями.
13.17. Вертикальные связи между основными колоннами ниже уровня подкрановых балок при двухветвевых колоннах следует располагать в плоскости каждой из ветвей колонны.
Ветви двухветвевых связей, как правило, следует соединять между собой соединительными решетками.
13.18. Поперечные горизонтальные связи следует предусматривать в уровне верхнего или нижнего поясов стропильных ферм в каждом пролете здания по торцам температурных блоков. При длине температурного блока более 144 м следует предусматривать промежуточные поперечные горизонтальные связи.
Стропильные фермы, не примыкающие непосредственно к поперечным связям, следует раскреплять в плоскости расположения этих связей распорками и растяжками.
В местах расположения поперечных связей следует предусматривать вертикальные связи между фермами.
При наличии жесткого диска кровли в уровне верхних поясов следует предусматривать инвентарные съемные связи для выверки конструкций и обеспечения их устойчивости в процессе монтажа.
В покрытиях зданий и сооружений, эксплуатируемых в климатических районах I1, I2, II2 и II3, следует, как правило, предусматривать (дополнительно к обычно применяемым) вертикальные связи посредине каждого пролета вдоль всего здания.
13.19*. Продольные горизонтальные связи в плоскости нижних поясов стропильных ферм следует предусматривать вдоль крайних рядов колонн в зданиях с кранами групп режимов работы 6К-8К по ГОСТ 25546-82; в покрытиях с подстропильными фермами; в одно- и двупролетных зданиях с мостовыми кранами грузоподъемностью 10 т и более, а при отметке низа стропильных конструкций свыше 18 м - независимо от грузоподъемности кранов.
В зданиях с числом пролетов более трех горизонтальные продольные связи следует размещать также вдоль средних рядов колонн не реже чем через пролет в зданиях с кранами групп режимов работы 6К-8К по ГОСТ 25546-82 и через два пролета - в прочих зданиях.
13.20. Горизонтальные связи по верхним и нижним поясам разрезных ферм пролетных строений транспортерных галерей следует конструировать раздельно для каждого пролета.
13.21. При применении крестовой решетки связей покрытий допускается расчет по условной схеме в предположении, что раскосы воспринимают только растягивающие усилия.
При определении усилий в элементах связей обжатие поясов ферм, как правило, учитывать не следует.
13.22. При устройстве мембранного настила в плоскости нижних поясов ферм допускается учитывать работу мембраны.
13.23. В висячих покрытиях с плоскостными несущими системами (двупоясными, изгибно-жесткими вантами и т. п.) следует предусматривать вертикальные и горизонтальные связи между несущими системами.
13.24. Применять пакеты листов для поясов сварных двутавровых балок, как правило, не разрешается.
Для поясов балок на высокопрочных болтах допускается применять пакеты, состоящие не более чем из трех листов, при этом площадь поясных уголков следует принимать равной не менее 30 % всей площади пояса.
13.25. Поясные швы сварных балок, а также швы, присоединяющие к основному сечению балки вспомогательные элементы (например, ребра жесткости), должны выполняться непрерывными.
13.26. При применении односторонних поясных швов в сварных двутавровых балках, несущих статическую нагрузку, должны быть выполнены следующие требования:
расчетная нагрузка должна быть приложена симметрично относительно поперечного сечения балки;
должна быть обеспечена устойчивость сжатого пояса балки в соответствии с п. 5.16*, а;
в местах приложения к поясу балки сосредоточенных нагрузок, включая нагрузки от ребристых железобетонных плит, должны быть установлены поперечные ребра жесткости.
В ригелях рамных конструкций у опорных узлов следует применять двусторонние поясные швы.
В балках, рассчитываемых согласно требованиям пп. 5.18*-5.23 настоящих норм, применение односторонних поясных швов не допускается.
13.27. Ребра жесткости сварных балок должны быть удалены от стыков стенки на расстояние не менее 10 толщин стенки. В местах пересечения стыковых швов стенки балки с продольным ребром жесткости швы, прикрепляющие ребро к стенке, следует не доводить до стыкового шва на 40 мм.
13.28. В сварных двутавровых балках конструкций групп 2-4 следует, как правило, применять односторонние ребра жесткости с расположением их с одной стороны балки.
В балках с односторонними поясными швами ребра жесткости следует располагать со стороны стенки, противоположной расположению односторонних поясных швов.
13.29. Расчет на прочность подкрановых балок следует выполнять согласно требованиям п. 5.17 на действие вертикальных и горизонтальных нагрузок.
13.30*. Расчет на прочность стенок подкрановых балок (за исключением балок, рассчитываемых на выносливость, для кранов групп режимов работы 7К в цехах металлургических производств и 8К по ГОСТ 25546-82) следует выполнять по формуле (33), в которой при расчете сечений на опорах неразрезных балок вместо коэффициента 1,15 следует принимать коэффициент 1.3.
13.31. Расчет на устойчивость подкрановых балок следует выполнять в соответствии с п. 5.15.
13.32. Проверку устойчивости стенок и поясных листов подкрановых балок следует выполнять согласно требованиям разд. 7 настоящих норм.
13.33*. Подкрановые балки следует рассчитывать на выносливость согласно разд. 9 настоящих норм, при этом следует принимать ?? = 0,77 при кранах групп режимов работы 7К (в цехах металлургических производств) и 8К по ГОСТ 25546-82 и ?? = 1,1 в остальных случаях.
В подкрановых балках для кранов групп режимов работы 7К (в цехах металлургических производств) и 8К по ГОСТ 25546-82 стенки дополнительно следует рассчитывать на прочность согласно п. 13.34* и на выносливость согласно п.13.35*.
Расчет подкрановых балок на прочность и на выносливость следует производить на действие крановых нагрузок, устанавливаемых согласно требованиям СНиП по нагрузкам и воздействиям.
Проектирование фермы начинают с ее компоновки. На этой стадии выбирают статическую схему и очертание фермы, назначают вид решетки и определяют генеральные размеры. Затем производят статический расчет фермы, подбор сечений элементов фермы, расчет и конструирование ее узлов.
5.2.1. Определение нагрузок на ферму
Стропильные фермы рассчитываются на нагрузки, передающиеся на них в виде сосредоточенных сил в узлах: постоянную – от веса кровли, конструкций подвесного потолка, собственного веса фермы со связями и др.; временные – от снега, а также от ветра (при уклонах кровли более 30 о ), подвесного подъемно-транспортного оборудования (при его наличии) и других возможных технологических нагрузок.
Равномерно распределенная нагрузка подсчитывается сначала на 1 м 2 площади, затем по грузовой площади находится сосредоточенная сила, действующая на каждый узел.
При возможном загружении фермы снеговой нагрузкой на половине пролета может измениться знак усилия с «плюса» на «минус» в средних малонагруженных элементах решетки. В практических расчетах такие элементы принимаются конструктивно по предельно допустимой гибкости как сжатые (независимо от знака усилия).
При жестком сопряжении ригеля с колонной ферма в составе рамы испытывает воздействие рамных опорных моментов и продольной силы (усилия от распора) Nр, передающейся при восходящем опорном раскосе на нижний пояс фермы.
Рекомендуемые файлы
Розрахунок і конструювання сталевої стропильної ферми покриття промислового будинку Проектирование колонн и стропильных балок одноэтажного производственного здания Дополнительная горизонтальная предварительно напряженная арматура в ферме покрытия Строительные чертежи: понятие и общий порядок их составленияЗначение опорных моментов Мл и Мп принимаются при одной и той же комбинации нагрузок. При определении усилий в стержнях фермы опорные моменты заменяются двумя парами горизонтальных сил, приложенных на опорах:
где hо – высота фермы на опоре по центрам тяжести поясов.
5.2.2. Определение усилий в стержнях фермы
При работе ферм с элементами из уголков или тавров принимается допущение, что все стержни соединены в узлах шарнирно, оси всех стержней прямолинейны, расположены в одной плоскости и пересекаются в узле в одной точке.
После предварительного определения опорных реакций фермы, усилия в элементах стропильных ферм от неподвижной нагрузки определяются, как правило, графическим методом – путем построения диаграммы Максвелла-Кремоны или аналитическим методом отдельно для всех загружений. Для симметричного загружения диаграмма усилий строится для половины фермы.
При наличии опорных моментов строится диаграмма усилий от единичного момента М1, приложенного к левой опоре. Зеркальное отображение этих усилий дает значение усилий в стержнях фермы от единичного момента,
приложенного к правой опоре. Единичный момент заменяется эквивалентной парой сил Н = М1/hо с плечом hо. Умножая значение усилий в стержнях фермы от единичных моментов соответственно на Мл и Мп, получаем фактические усилия в стержнях.
Усилия от каждого загружения оформляются в табличной форме (табл. 5.1).
Расчетные усилия в стержнях фермы, кН (форма таблицы)
Лучше всего расчет ферм выполнить на ЭВМ, воспользовавшись любой из известных программ.
Для подбора сечений элементов ферм необходимо получить для каждого элемента максимально возможное усилие при самом невыгодном сочетании нагрузок.
При приложении нагрузок вне узлов фермы ее пояса рассчитываются на совместное действие продольных усилий и изгибающего момента как неразрезные балки, опирающиеся на узлы ферм. Значение изгибающего момента от сосредоточенной силы F приближенно определяется по формуле
М = 0,9Fd/4,
где коэффициент 0,9 учитывает неразрезность пояса;
d – длина панели.
5.2.3. Определение расчетных длин и предельных гибкостей
стержней фермы
В критическом состоянии потеря устойчивости при продольном изгибе сжатых стержней возможна в любом направлении (в плоскости фермы или из ее плоскости).
Предельная гибкость для сжатых элементов ферм и связей зависит от назначения стержня, степени его загруженности, оцениваемой коэффициентом
где N – расчетное усилие;
Предельные гибкости сжатых элементов
Пояса, опорные раскосы и стойки плоских ферм, передающие опорные реакции
Верхние пояса ферм, незакрепленные в процессе монтажа (предельную гибкость после завершения монтажа следует принимать по поз.1)
Второстепенные колонны (стойки фахверка, фонарей и т.п.), элементы решетки колонн, элементы вертикальных связей между колоннами (ниже подкрановых балок)
Элементы связей, кроме указанных в поз. 4, а также стержни, служащие для уменьшения расчетной длины сжатых стержней, и другие ненагруженные элементы
Гибкие растянутые стержни могут провисать под действием собственного веса, легко повреждаться при транспортировании и монтаже, а при действии динамических нагрузок вибрировать, поэтому их гибкость тоже ограничена (табл. 5.3). При статических нагрузках гибкость растянутых элементов ограничивается только в вертикальной плоскости.
Гибкость стержня определяется его расчетной длиной lеf (табл. 5.4) и радиусом инерции сечения i:
Расчетные длины стержней определяются:
– в плоскости фермы
– из плоскости фермы
l – геометрическая длина элемента (расстояние между центрами узлов);
l1 – расстояние между узлами, закрепленными от смещения из плоскости фермы (прогонами, специальными связями, жесткими плитами покрытий, прикрепленными к поясу сварными швами или болтами, и т.п.).
Предельные гибкости растянутых элементов
динамических, приложенных непосредственно к конструкции
Пояса и опорные раскосы плоских ферм (включая тормозные фермы) и структурных конструкций
Элементы ферм и структурных конструкций, кроме указанных в поз.1
Нижние пояса подкрановых балок и ферм
П р и м е ч а н и я: 1. В конструкциях, не подвергающихся динамическим воздействиям, гибкость растянутых элементов следует проверить только в вертикальных плоскостях.
2. Для растянутых элементов, в которых при неблагоприятном расположении нагрузки может изменяться знак усилия, предельную гибкость следует принимать как для сжатых элементов, при этом соединительные прокладки в составных элементах необходимо устанавливать не реже чем через 40i.
Расчетные длины стержней ферм
Расчетная длина lef
опорные раскосы и опорные стойки
прочие элементы решетки
В плоскости фермы:
а) для ферм, кроме указанных в поз. 1, б
б) для ферм из одиночных уголков и ферм с прикреплением элементов решетки к поясам впритык
Перпендикулярно плоскости фермы (из плоскости фермы):
а) для ферм, кроме указанных в поз. 2, б
б) для ферм с поясами из замкнутых профилей с прикреплением элементов решетки к поясам впритык
Обозначения:
l – геометрическая длина элемента (расстояние между центрами узлов) в плоскости фермы;
l1 – расстояние между узлами, закрепленными от смещения из плоскости фермы (прогонами, специальными связями, жесткими плитами покрытий, прикрепленными к поясу сварными швами или болтами, и т.п.).
5.2.4. Выбор типа сечений стержней фермы
Для центрально-сжатых стержней, рассчитываемых на устойчивость, основным требованием при конструировании элемента является стремление к обеспечению равноустойчивости стержня относительно осей х-х и у-у:
Наиболее распространенными и традиционными являются тавровые сечения стержней ферм, выполненные из двух уголков.
Такие сечения имеют большой диапазон площадей, удобны для конструирования узлов на фасонках и прикрепления примыкающих к фермам конструкций (прогонов, кровельных плит, связей). Существенными недостатками такой конструктивной формы являются: большое количество элементов с различными типоразмерами, значительный расход стали на фасонки и прокладки, высокая трудоемкость изготовления и наличие щели между уголками, что способствует коррозии.
Использование для поясов ферм тавров позволяет значительно упростить узлы.
Приближенные значения радиусов сечений элементов из уголков
Если пояс работает на местный изгиб от межузловой нагрузки при lу = 2lх, сечение пояса принимается из равнополочных уголков. При больших межузловых нагрузках сечение может выполняться из двух швеллеров.
При уменьшении расчетной длины в плоскости фермы lх вдвое с помощью шпренгеля (что имеет место в типовых фермах покрытий производственных зданий) более рациональным является сечение опорного раскоса из неравнополочных уголков, составленных узкими полками.
Остальные сжатые раскосы, а также сжатые стойки обычно проектируются из равнополочных уголков, у которых соотношение радиусов инерции примерно отвечает соотношению расчетных длин lу = 1,25lх.
Для растянутых стержней ферм тип и ориентация уголков имеют второстепенное значение. Сечение нижнего пояса рекомендуется принимать из двух неравнополочных уголков, составленных узкими полками для придания ферме боковой жесткости во время перевозки и монтажа.
Растянутые стержни решетки, как и сжатые, обычно проектируются таврового сечения из двух равнополочных уголков.
Для соединения стрежней из двух уголков между собой и обеспечения их совместной работы как единого стержня ставятся прокладки. Наибольшие расстояния на участках между приваренными прокладками (в свету) должны не превышать: для сжатых элементов – 40i, для растянутых – 80i, где i – радиус инерции уголка, принимаемый для тавровых сечений относительно оси, параллельной плоскости расположения прокладок, а для крестовых сечений – минимальным. Прокладки выполняются шириной 60 – 100 мм и длиной на 20 – 30 мм больше ширины уголка. В сжатых элементах ставится не менее двух прокладок.
Наиболее эффективным для сжатых элементов является тонкостенное трубчатое сечение, обладающее благоприятным распределением материала относительно центра тяжести и хорошей обтекаемостью, благодаря чему они испытывают меньшие ветровые давления, на них мало задерживается грязь и влага, поэтому они более стойкие против коррозии, их легко очищать и окрашивать, что также повышает долговечность. Сопряжение трубчатых стержней в узлах представляет определенные трудности.
Прямоугольные гнутозамкнутые сечения, обладая почти теми же преимуществами, что и круглые трубы, позволяют упростить узлы сопряжения элементов.
При наличии межузловой нагрузки, действующей на верхний пояс фермы, возможно выполнение его из двух швеллеров.
При относительно небольшом усилии стержни ферм могут выполняться из одиночных уголков.
5.2.5. Подбор сечений элементов фермы
При подборе сечений элементов ферм для удобства комплектования металла, необходимо стремиться к возможно меньшему числу различных номеров и калибров уголковых профилей, ограничиваясь обычно 6 – 8.
При значительных усилиях в элементах ферм возможно применение двух классов стали: более высокой прочности – для сильно нагруженных поясов и опорных раскосов; малоуглеродистой стали обыкновенного качества – для элементов решетки.
Для снижения трудоемкости изготовления в фермах пролетом до 24 м включительно, состоящих из двух отправочных марок, пояса принимаются постоянного сечения, подобранного по максимальному усилию. В стропильных фермах пролетом 30 м и более сечение поясов по длине рационально изменять, при этом лучше изменять только ширину полок, сохраняя неизменной толщину уголков, чтобы облегчить устройство стыков.
Подбор сечений элементов ферм оформляется в табличной форме.
Для примеров геометрическая схема фермы с расчетными усилиями в стержнях представлена на рис. 5.1.
Рис. 5.1. Расчетная и геометрическая схемы фермы
Толщину фасонок выбирают в зависимости от действующих усилий в элементах решетки (табл. 5.6). Принимаем толщину фасовки tф = 14 мм при максимальном усилии в олорном раскосе 670 кН.
1. Многоболтовое в расчетах на срез и смятие при болтах:
класса точности А
класса точности В и С, высокопрочных с нерегулируемым натяжением
2. Одноболтовое и многоболтовое в расчете на смятие при a = 1,5d и b = 2d в элементах конструкций из стали с пределом текучести, МПа (кгс/см 2 ):
св. 285 (2900) до 380 (3900)
Обозначения, принятые в таблице 35*:
a – расстояние вдоль усилия от края элемента до центра ближайшего отверстия;
b – то же, между центрами отверстий;
d – диаметр отверстия для болта.
Примечания: 1. Коэффициенты, установленные в поз. 1 и 2, следует учитывать одновременно.
2. При значениях расстояний a и b, промежуточных между указанными в поз. 2 в табл. 39, коэффициент g b следует определять линейной интерполяцией.
Для одноболтовых соединений следует учитывать коэффициенты условий работы g c согласно требованиям п. 11.8.
11.8. Количество n болтов в соединении при действии продольной силы N следует определять по формуле
где Nmin – меньшее из значений расчетного усилия для одного болта, вычисленных согласно требованиям п. 11.7* настоящих норм.
11.9. При действии на соединение момента, вызывающего сдвиг соединяемых элементов, распределение усилий на болты следует принимать пропорционально расстояниям от центра тяжести соединения до рассматриваемого болта.
11.10. Болты, работающие одновременно на срез и растяжение, следует проверять отдельно на срез и растяжение.
Болты, работающие на срез от одновременного действия продольной силы и момента, следует проверять на равнодействующее усилие.
11.11. В креплениях одного элемента к другому через прокладки или иные промежуточные элементы, а также в креплениях с односторонней накладкой количество болтов должно быть увеличено против расчета на 10 %.
При креплениях выступающих полок уголков или швеллеров с помощью коротышей количество болтов, прикрепляющих одну из полок коротыша, должно быть увеличено против расчета на 50 %.
Соединения на высокопрочных болтах
11.12. Соединения на высокопрочных болтах следует рассчитывать в предположении передачи действующих в стыках и прикреплениях усилий через трение, возникающее по соприкасающимся плоскостям соединяемых элементов от натяжения высокопрочных болтов. При этом распределение продольной силы между болтами следует принимать равномерным.
11.13*. Расчетное усилие Qbh, которое может быть воспринято каждой поверхностью трения соединяемых элементов, стянутых одним высокопрочным болтом, следует определять по формуле
где Rbh – расчетное сопротивление растяжению высокопрочного болта;
m - коэффициент трения, принимаемый по табл. 36*;
g h - коэффициент надежности, принимаемый по табл. 36*;
Abn – площадь сечения болта нетто, определяемая по табл. 62*;
g b - коэффициент условий работы соединения, зависящий от количества n болтов, необходимых для восприятия расчетного усилия, и принимаемый равным:
0,8 при n 5;
Количество n высокопрочных болтов в соединении при действии продольной силы следует определять по формуле
где k – количество поверхностей трения соединяемых элементов.
Натяжение высокопрочного болта следует производить осевым усилием P = Rbh Abn.
Коэффициенты g h при нагрузке и при разности номинальных диаметров отверстий и болтов d , мм
динамической и при d = 3 – 6; статической и при d = 5 – 6
динамической и при d = 1; статической и при d = 1 – 4
1. Дробеметный или дробеструйный двух поверхностей без консервации
2. То же, с консервацией (металлизацией распылением цинка или алюминия)
3. Дробью одной поверхности с консервацией полимерным клеем и посыпкой карборундовым порошком, стальными щетками без консервации – другой поверхности
4. Газоплазменный двух поверхностей без консервации
5. Стальными щетками двух поверхностей без консервации
6. Без обработки
Примечания. 1. Способ регулирования натяжения болтов по M означает регулирование по моменту закручивания, а по a – по углу поворота гайки.
2. Допускаются другие способы обработки соединяемых поверхностей, обеспечивающие значения коэффициентов трения m не ниже указанных в таблице.
Соединения с фрезерованными торцами
11.15. В соединениях элементов с фрезерованными торцами (в стыках и базах колонн и т. п.) сжимающую силу следует считать полностью передающейся через торцы.
Во внецентренно-сжатых и сжато-изгибаемых элементах сварные швы и болты, включая высокопрочные, указанных соединений следует рассчитывать на максимальное растягивающее усилие от действия момента и продольной силы при наиболее неблагоприятном их сочетании, а также на сдвигающее усилие от действия поперечной силы.
Поясные соединения в составных балках.
11.16. Сварные швы и высокопрочные болты, соединяющие стенки и пояса составных двутавровых балок, следует рассчитывать согласно табл. 37*.
Формулы для расчета поясных
соединений в составных балках
Угловые швы двусторонние
Обозначения, принятые в таблице 37*:
– сдвигающее пояс усилие на единицу длины, вызываемое поперечной силой Q, где S – статический момент брутто пояса балки относительно нейтральной оси;
– давление от сосредоточенного груза F (для подкрановых балок от давления колеса крана, принимаемого без коэффициента динамичности), где g f – коэффициент, принимаемый согласно требованиям СНиП по нагрузкам и воздействиям, lef – условная длина распределения сосредоточенного груза, принимаемая по пп. 5.13 и 13.34* настоящих норм;
a – коэффициент, принимаемый при нагрузке по верхнему поясу балки, в которой стенка пристрогана к верхнему поясу, a = 0,4, а при отсутствии пристрожки стенки или при нагрузке по нижнему поясу a = 1;
a – шаг поясных высокопрочных болтов;
Qbh – расчетное усилие одного высокопрочного болта, определяемое по формуле (131)*;
k – количество поверхностей трения соединяемых элементов.
При отсутствии ребер жесткости для передачи больших неподвижных сосредоточенных нагрузок расчет прикрепления верхнего пояса следует выполнять как для подвижной сосредоточенной нагрузки.
При приложении неподвижной сосредоточенной нагрузки к нижнему поясу балки сварные швы и высокопрочные болты, прикрепляющие этот пояс к стенке, следует рассчитывать по формулам (138) – (140)* табл. 37* независимо от наличия ребер жесткости в местах приложения грузов.
Сварные поясные швы, выполненные с проваром на всю толщину стенки, следует считать равнопрочными со стенкой.
11.17. В балках с соединениями на высокопрочных болтах с многолистовыми поясными пакетами прикрепление каждого из листов за местом своего теоретического обрыва следует рассчитывать на половину усилия, которое может быть воспринято сечением листа. Прикрепление каждого листа на участке между действительным местом его обрыва и местом обрыва предыдущего листа следует рассчитывать на полное усилие, которое может быть воспринято сечением листа.
12. Общие требования по проектированию стальных конструкций
Основные положения
12.1*. При проектировании стальных конструкций необходимо:
предусматривать связи, обеспечивающие в процессе монтажа и эксплуатации устойчивость и пространственную неизменяемость сооружения в целом и его элементов, назначая их в зависимости от основных параметров сооружения и режима его эксплуатации (конструктивной схемы, пролетов, типов кранов и режимов их работы, температурных воздействий и т. п.);
учитывать производственные возможности и мощность технологического и кранового оборудования предприятий – изготовителей стальных конструкций, а также подъемно-транспортное и другое оборудование монтажных организаций;
производить разбивку конструкций на отправочные элементы с учетом вида транспорта и габаритов транспортных средств, рационального и экономичного транспортирования конструкций на строительство и выполнения максимального объема работ на предприятии-изготовителе;
использовать возможность фрезерования торцов для мощных сжатых и внецентренно-сжатых элементов (при отсутствии значительных краевых растягивающих напряжений) при наличии соответствующего оборудования на предприятии-изготовителе;
предусматривать монтажные крепления элементов (устройство монтажных столиков и т. п.);
в болтовых монтажных соединениях применять болты класса точности В и С, а также высокопрочные, при этом в соединениях, воспринимающих значительные вертикальные усилия (креплениях ферм, ригелей, рам и т. п.), следует предусматривать столики; при наличии в соединениях изгибающих моментов следует применять болты класса точности В и С, работающие на растяжение.
12.2. При конструировании стальных сварных конструкций следует исключать возможность вредного влияния остаточных деформаций и напряжений, в том числе сварочных, а также концентрации напряжений, предусматривая соответствующие конструктивные решения (с наиболее равномерным распределением напряжений в элементах и деталях, без входящих углов, резких перепадов сечения и других концентраторов напряжений) и технологические мероприятия (порядок сборки и сварки, предварительных выгиб, механическую обработку соответствующих зон путем строгания, фрезерования, зачистки абразивным кругом и др.).
12.3. В сварных соединениях стальных конструкций следует исключать возможность хрупкого разрушения конструкций в процессе их монтажа и эксплуатации в результате неблагоприятного сочетания следующих факторов:
высоких местных напряжений, вызванных воздействием сосредоточенных нагрузок или деформаций деталей соединений, а также остаточных напряжений;
резких концентраторов напряжений на участках с высокими местными напряжениями и ориентированных поперек направления действующих растягивающих напряжений;
пониженной температуры, при которой данная марка стали в зависимости от ее химического состава, структуры и толщины проката переходит в хрупкое состояние.
При конструировании сварных конструкций следует учитывать, что конструкции со сплошной стенкой имеют меньше концентраторов напряжений и менее чувствительны к эксцентриситетам по сравнению с решетчатыми конструкциями.
12.4*. Стальные конструкции следует защищать от коррозии в соответствии со СНиП по защите строительных конструкций от коррозии.
Защита конструкций, предназначенных для эксплуатации в условиях тропического климата, должна выполняться по ГОСТ 15150-69*.
12.5. Конструкции, которые могут подвергаться воздействию расплавленного металла (в виде брызг при разливке металла, при прорыве металла из печей или ковшей), следует защищать облицовкой или ограждающими стенками из огнеупорного кирпича или жароупорного бетона, защищенными от механических повреждений.
Конструкции, подвергающиеся длительному воздействию лучистой или конвекционной теплоты или кратковременному воздействию огня во время аварий тепловых агрегатов, следует защищать подвесными металлическими экранами или футеровкой из кирпича или жароупорного бетона.
Сварные соединения
12.6. В конструкциях со сварными соединениями следует:
предусматривать применение высокопроизводительных механизированных способов сварки;
обеспечивать свободный доступ к местах выполнения сварных соединений с учетом выбранного способа и технологии сварки.
12.8. Размеры и форму сварных угловых швов следует принимать с учетом следующих условий:
а) катеты угловых швов kf должны быть не более 1,2t, где t – наименьшая толщина соединяемых элементов;
б) катеты угловых швов kf следует принимать по расчету, но не менее указанных в табл. 38*;
в) расчетная длина углового сварного шва должна быть не менее 4kf и не менее 40 мм;
г) расчетная длина флангового шва должна быть не более 85 b f kf ( b f – коэффициент, принимаемый по табл. 34*), за исключением швов, в которых усилие действует на всем протяжении шва;
д) размер нахлестки должен быть не менее 5 толщин наиболее тонкого из свариваемых элементов;
е) соотношения размеров катетов угловых швов следует принимать, как правило, 1:1. При разных толщинах свариваемых элементов допускается принимать швы с неравными катетами, при этом катет, примыкающие к более тонкому элементу, должен соответствовать требованиям п. 12.8,а, а примыкающий к более толстому элементу – требованиям п. 12.8,б;
ж) в конструкциях, воспринимающих динамические и вибрационные нагрузки, а также возводимых в климатических районах I1, I2, II2 и II3, угловые швы следует выполнять с плавным переходом к основному металлу при обосновании расчетом на выносливость или на прочность с учетом хрупкого разрушения.
При проведении монтажа ферм требуется обеспечить устойчивость плоской формы изгиба от собственного веса конструкции. Поэтому необходимо выполнять расчёт ферм на нагрузки, которые могут возникать в процессе монтажа конструкций.
Для ферм с параллельными или слабонаклонными поясами (уклоном не более 1:10) двутаврового, таврового, в том числе из парных уголков, трубчатого (круглого или прямоугольного) или других симметричных относительно вертикальной плоскости сечений, при строповке за один или два узла верхнего пояса проверяется устойчивость по формуле
где Q — критическая масса фермы при подъёме или опускании, определяемая по формуле
В данной формуле
где Е — модуль упругости стали; Н— высота фермы; L — длина фермы; / — расстояние между точками строповки; у — коэффициент, определяемый по вышеприведённой формуле, для распространённых случаев можно определить по табл. 8; , 1% — моменты инерции нижнего и верхнего поясов фермы из плоскости изгиба, в случае ступенчатого переменного по длине сечения пояса, уменьшаемого от середины фермы к опорам, принимаются приведённые моменты инерции, равные произведению момента инерции на участке с максимальным сечением на коэффициент а, определяемый по табл. 9; — собственная масса фермы, принимаемая по рабочим чертежам; если ферму поднимают или опускают с опорными стойками, то в формулу вместо Оф подставляют значение Qnp — приведённой массы фермы: Qnp = (2ф + 8,4QCT; QCT — масса опорной стойки (при двух — по наибольшей); ун — коэффициент надёжности при подъёме (опускании), принимаемый равным 1,7.
Численные значения коэффициента у для часто встречающихся случаев
- 1. При значении 1-0 принимается коэффициент у = 0,2.
- 2. Во всех случаях должно соблюдаться условие / > 0,51.
Численные значения коэффициентов а1 и а2
При одном месте изменения пояса на полуферме
При двух местах изменения пояса на полуферме
Примечание. Для промежуточных значений нимаются по интерполяции.
коэффициенты ах и я2 п Р и_
Для треугольных, полигональных и других ферм с поясами из различных профилей и при разнообразных способах строповки, а также ферм с параллельными и слабонаклонными поясами при строповке за три узла или с расстоянием между узлами строповки более половины пролёта проверяется устойчивость по формуле
где Ркр — критическая нагрузка для сжатого участка нижнего или верхнего пояса на одной половине фермы; Рпр — приведённое усилие в сжатом участке нижнего или верхнего пояса.
Критическую нагрузку определяют по формуле
где I* — момент инерции сжатого сечения участка нижнего или верхнего пояса из плоскости; в случае ступенчатого, переменного по длине сечения сжатого нижнего или верхнего пояса, уменьшаемого от середины фермы к опорам, принимаются приведённые моменты инерции, равные произведению момента инерции на участке с максимальным сечением на коэффициент а] для нижнего и а2 — для верхнего пояса, определяемые по табл. 9, при уменьшении сечения поясов от опор к середине фермы моменты инерции сечения принимают по минимальному значению; /0 — длина пояса от середины фермы до конца сжатого участка; если при этом средние пролёты пояса растянуты, то в запас устойчивости усилия в них принимаются равными нулю.
Приведённое усилие в сжатом участке пояса вычисляют по формуле
где Рх, Р2, Р3, . Рп — узловые нагрузки на сжатый стержень, вычисляемые как разность усилий в стержнях соседних панелей пояса фермы от её собственного веса (рис. 32), а именно: Рх =NX -N2; P2 = N2 -N3 ;P3 = N3 -N4 -Pn = Nn.
Если в результате проверок оказалось, что условие устойчивости при различных вариантах строповки не выполняется, то следует усилить сжатый пояс фермы и проверить устойчивость с учётом элементов усиления. Для этого расчёта приведённые моменты инерции определяются при жёстком креплении элементов усиления к нижнему поясу как для единого сечения; при податливом креплении берётся сумма моментов инерции сечений пояса и усиления.
Далее, после монтажа ферм до расстроповки, необходимо обеспечить их устойчивость против опрокидывания под действием ветра, а также устойчивость плоской формы изгиба от собственного веса.
Рис. 32. Расчётная схема пояса фермы, работающего на сжатие
Ветровой опрокидывающий момент определяется согласно нормам проектирования по нагрузкам и воздействиям. Несущая способность опорных узлов ферм определяется исходя из их конструктивного решения, а также несущей способности болтового и сварного соединений фермы к опоре. При этом удерживающая сила от собственного веса фермы не учитывается. Для ферм с опирающимся верхним поясом и нисходящими опорными раскосами проверку на опрокидывания от действия ветра можно не выполнять.
В случае если условие устойчивости против опрокидывания ферм не выполняется, то верхний пояс в узлах требуется раскрепить парными расчалками или распорками, число которых и места их установки следует принимать с учётом обеспечения устойчивости плоской формы изгиба ферм. Площадь сечения расчалок и распорок определяется расчётом на усилия от действия ветровой нагрузки в установленном порядке. Коэффициент надёжности каната расчалок принимается не менее 3.
Читайте также: