Расчет элементов конструкций

15.6. Расчет элементов на прочность следует производить в соответствии с разд. 5 СНиП II-23-81* и п. 15.4 настоящего Пособия.

Проверку устойчивости элементов необходимо осуществлять в соответствии с разд. 5 СНиП II-23-81* стенок и полок - в соответствии с пп. 7.14*, 7.20*, 7.26* СНиП II-23.81* и п. 2.2.2 [26] [для элементов, рассчитываемых по формуле (56) СНиП II-23-81*].

Местная устойчивость стенок при сосредоточенных нагрузках

15.7. При совпадении плоскости действия нагрузки с плоскостью стенки (опирание по типу, указанному на рис. 24, б) наибольшую величину сосредоточенной нагрузки или реакции в опорном сечении, действующей на каждую стенку, следует определять:

а) реакцию крайней опоры, нагрузку на конце консоли и на участках 1,5h¢ (где h¢=Н- 2t, см. рис. 24, а), прилегающих к опорам, по формуле

; (86)

б) реакцию промежуточной опоры и опоры консоли, нагрузку на участках, расположенных на расстоянии более 1,5h¢ от опор, по формуле

. (87)

Рис. 24. К расчету местной устойчивости стенок элементов из гнутосварных профилей

а - схема нагрузок и реакций; б - опирание через прокладку; в - непосредственное опирание

15.8. При несовпадении плоскости действия нагрузки с плоскостью стенки (опирание по типу, указанному на рис. 24, в):

; (88)

(89)

здесь

;(90)

. (91)

В формулах (86) - (91):

t - толщина стенки профиля;

z - условная длина распределения сосредоточенного груза, не повышающая высоту стенки h';

r - внутренний радиус закругления, не превышающий 4t;

R_y - в МПа;

P₁ и Р₂ - в кН.

Бесфасоночные узлы ферм

15.9. Бесфасоночные узлы ферм (рис. 25), состоящие из пояса и примыкающих к нему элементов решетки, следует проверять на:

продавливание (вырывание) участка стенки пояса, контактирующей с элементом решетки;

несущую способность участка боковой стенки пояса (параллельной плоскости узла) в месте примыкания сжатого элемента решетки;

несущую способность элемента решетки в зоне примыкания к поясу;

прочность сварных швов прикрепления элемента решетки к поясу.

Рис. 25. Бесфасоночные узлы ферм

а - К-образный; б - раскосный; в - опорный; г - Х-образный; д - Т-образный

15.10. В случае одностороннего примыкания к поясу двух элементов решетки или более с усилиями разных знаков (см. рис. 25, а,б), а также одного элемента в опорных узлах (см. рис. 25, в) при d/D£ 0,9 и c/b£ 0,25 несущую способность пояса на продавливание (вырывание) следует проверять для каждого примыкающего элемента по формуле

, (92)

где N - усилие в примыкающем элементе;

М - изгибающий момент от основного воздействия в примыкающем элементе в плоскости узла в сечении, совпадающем с примыкающей полкой пояса (момент от жесткости узлов допускается не учитывать);

g_с - коэффициент условий работы, принимаемый по поз. 1 и 2 табл. 6* СНиП II-23-81*;

g_d - коэффициент влияния знака усилия в примыкающем элементе, принимаемый равным 1,2 при растяжении и 1,0 - в остальных случаях;

g_D - коэффициент влияния продольной силы в поясе, определяемый при сжатии в поясе, если /(AR_y) > 0,5, по формуле

g_D= 1,5 - /(AR_y), (93)

в остальных случаях g_D= 1,0;

F - продольная сила в поясе со стороны растянутого элемента решетки;

А - площадь поперечного сечения пояса;

R_y - расчетное сопротивление стали пояса;

t - толщина стенки пояса;

b - длина участка линии пересечения примыкающего элемента с поясом в направлении оси пояса, равная d_b/sina;

с - половина расстояния между смежными стенками соседних элементов решетки или поперечной стенкой раскоса и опорным ребром;

f = (D - d)/2,

a- угол примыкания элемента решетки к поясу.

Формула (92) относится к узлам К-образного типа, т. е. антисимметричным по усилиям в примыкающих элементах, при не слишком больших отношениях поперечных размеров элемента решетки и пояса и малой раздвижке раскосов. При выводе формулы использованы опытные данные и теория предельного равновесия в кинематическом варианте. Формула (93) получена с учетом опытных данных.

15.11. Несущую способность пояса на продавливание в крестообразных, Т-образных узлах (см. рис. 25, г,д), а также в узлах, указанных в п. 15.10 при с/b > 0,25 следует проверять по формуле

. (94)

Формула (94), полученная аналитически, относится к Т-, У- и Х-образным узлам, а также при достаточно большой раздвижке раскосов - к узлам К-образного типа. В последнем случае условной границей областей применения формул (92) и (94) является значение с/b = 0,25 (на самом деле это значение зависит от параметров d/D и b/D).

15.12. Несущую способность стенки пояса в плоскости узла в месте примыкания сжатого элемента решетки при d/D> 0,85 следует проверять по формуле

, (95)

где g_t - коэффициент влияния тонкостенности пояса, для отношений D_b/t³25 принимаемый равным 0,8, в остальных случаях - 1,0;

k - коэффициент, принимаемый в зависимости от тонкостенности пояса D_b/t и расчетного сопротивления стали R_y по формулам, соответствующим трем областям, приведенным на графике 26.

Рис. 26. График для определения значений коэффициента k в зависимости от тонкостенности пояса

Формулой (95) учтена возможность исчерпания несущей способности узла от выпучивания боковой стенки пояса при достаточно больших отношениях d/D (когда продавливание затруднено). Коэффициент k учитывает возможное снижение несущей способности участка стенки пояса как сжатой пластинки, работающей в упругой или упруго-пластической стадии (k= s_cr/R_y;s_cr - критическое напряжение). Для сталей с R_y£ 400 МПа (4100 кгс/см²) при отношениях D_b/t£40 k= 1,0.

15.13. Несущую способность элемента решетки в зоне примыкания к поясу следует проверять:

а) в узлах, указанных в п. 15.10, при углах примыкания a = 40 - 50° - по формуле

, (96)

где k-определяется, как и в п. 15.12, но с заменой характеристик пояса на характеристики элемента решетки (D_b - на большее из значений d и d_b;t на t_d;R_y на R_yd);

R_yd - расчетное сопротивление стали элемента решетки;

A_d - площадь поперечного сечения элемента решетки;

t_d - толщина стенки элемента решетки;

для элемента решетки неквадратного сечения в правую часть формулы (96) следует вводить множитель ;

б) в узлах, указанных в п. 15.11, - по формуле

. (97)

Выражение в круглых скобках формулы (97) не должно быть менее 0. Для элементов решетки неквадратного сечения в правую часть формулы (97) следует вводить множитель

.

15.14. Несущую способность сварных швов, прикрепляющих элементы решетки к поясу, следует проверять:

а) в узлах, указанных в п. 15.10, при углах примыкания a= 40 - 50° -по формуле

, (98)

где b_f, k_f, g_wf, R_wf следует принимать согласно указаниям разд. 11 и п. 12.8 СНиП II-23-81*,

б) в узлах, указанных в п. 15.11, - по формуле

(99)

в) сварные швы, выполненные при наличии установочного зазора, равного 0,5-0,7 толщины стенки примыкающего элемента, с полным проплавлением стенки профиля, следует рассчитывать как стыковые.

15.15. Формулы (96) - (99) учитывают неравномерное распределение напряжений по периметру торца элемента решетки и при относительно высокой несущей способности пояса могут лимитировать расчетную прочность узла. Они получены на основе анализа и обработки экспериментальныхданных. Коэффициент k в формулах (96) и (97) имеет тот же смысл, что в формуле (95).