- •Цнииск им. Кучеренко Госстроя ссср
- •Предисловие
- •1. Основные положения расчета общие положения
- •Предельные состояния стальных конструкций
- •2. Материалы для конструкций и соединений
- •Основные требования к прокату
- •Болты и гайки для соединений
- •Фундаментные болты
- •3. Расчетные характеристики материалов и соединений общие положения
- •Расчетные сопротивления стального проката
- •Расчетные сопротивления сварных соединений
- •Расчетные сопротивления одноболтовых соединений
- •Характеристики стальных канатов
- •4. Учет условий работы и назначения конструкций коэффициенты надежности и условий работы
- •Особенности расчета стальных конструкций с учетом неупругих деформаций
- •5. Расчет элементов на осевые силы и изгиб центрально-растянутые и центрально-сжатые элементы
- •Изгибаемые элементы
- •Элементы, подверженные действию осевой силы с изгибом
- •6. Расчетные длины и предельные гибкости общие положения
- •Определение расчетных длин элементов
- •Примеры определения расчетных длин стоек рам
- •7. Проверка устойчивости стенок и поясных листов изгибаемых и сжатых элементов общие положения
- •Стенки и поясные листы центрально-, внецентренно-сжатых, сжато-изгибаемых и изгибаемых элементов
- •8. Расчет листовых конструкций расчет на устойчивость расчет на устойчивость
- •9. Расчет элементов стальных конструкций на выносливость
- •Расчет на малоцикловую прочность
- •10. Расчет элементов стальных конструкций на прочность с учетом хрупкого разрушения
- •11. Расчет соединений сварные соединения
- •Болтовые соединения Болтовые соединения без контролируемого натяжения
- •Болтовые соединения с контролируемым натяжением
- •12. Проектирование сварных соединений
- •13. Проектирование болтовых соединений виды болтовых соединений и условия их применения
- •Фермы из одиночных уголков общие положения
- •Конструирование
- •15. Фермы и связи из гнутосварных профилей материалы
- •Расчет элементов конструкций
- •Местная устойчивость стенок при сосредоточенных нагрузках
- •Бесфасоночные узлы ферм
- •Узлы связей
- •Проектирование
- •16. Фермы с поясами из широкополочных двутавров общие положения
- •Расчет узлов
- •Конструирование
- •17. Фермы с поясами из широкополочных тавров и перекрестной решеткой из одиночных уголков общие положения
- •Расчет элементов решетки
- •18. Конструкции из круглых труб общие положения
- •Конструирование
- •19. Покрытия из перекрестных элементов общие положения
- •Конструкции покрытий
- •Конструирование
- •20. Структурные конструкции покрытий из прОкатных профилей общие положения
- •Расчет элементов
- •Конструирование
- •21. Балки расчет балок с гибкой стенкой и ребрами
- •Расчет балок с гибкой неподкрепленной стенкой (18.9*)
- •Расчет бистальных балок
- •22. Подкрановые балки
- •Пример расчета на выносливость
- •23. Висячие покрытия общие положения
- •24. Мембранные конструкции общие положения
- •Материалы для конструкций покрытий
- •Конструирование Пролетная конструкция
- •Опорный контур
- •25. Профилированный настил общие положения
- •Характеристики настилов
- •Крепление настилов
- •26. Колонны с ветвями из сварных двутавров с предварительно напряженной стенкой
- •26.12. Расчетное сопротивление материала стенки Ryw определяется по формуле
- •27. Фланцевые соединения на высокопрочных болтах, работающие на растяжение
- •28. Подбор сечений центрально-сжатых, сжато-изгибаемых и изгибаемых элементов общие положения
- •Центрально-сжатые элементы
- •Сжато-изгибаемые и внецентренно-сжатые элементы
- •Изгибаемые элементы
- •Предварительный расчет
- •Примеры
- •29. Технико-экономические показатели общие положения
- •Нормативная база расчета
- •Методы расчета
- •Калькуляционный метод расчета на эвм технико-экономических показателей металлических конструкций каркаса промышленного здания
- •Трудоемкость изготовления конструкции
- •Расчет себестоимости изготовления конструкции
- •Основные технико-экономические показатели монтажа конструкции
- •Основные технико-экономические показатели конструкции 5к4 при изготовлении партиями по 5 шт.
- •Приложение 1 расчет стальных конструкций вероятностно-экономическим методом
- •Общие положения
- •Статистические характеристики давления ветра
- •Статистические характеристики веса снегового покрова
- •Коэффициенты вариации веса конструкций, оборудования
- •Коэффициенты k для ветровой нагрузки
- •Материалы
- •Статистические характеристики стали, поставляемой по гост 380-71*
- •Статистические характеристики стали, поставляемой по ту 14-1-3023-80
- •Расчет элементов конструкций
- •Приложение 2 расчет стальных рам как единых нелинейных систем
- •А) Расчет по сНиП п-23-81*
- •Б) Проверка области применения настоящих рекомендаций
- •В) Вычисление параметра критической нагрузки Pе
- •Г) Определение параметра нагрузки краевой текучести материала Ру
- •Д) Определение параметра нагрузки пластической усталости Pa
- •Статический метод
- •Кинематический метод
- •Ж) Определение параметров Рs и b кривой предельного равновесия “в большом”
- •Механические характеристики дюбелей
- •Толщина элементов, соединяемых дюбелями
- •Расчетные сопротивления элементов, соединяемых одним дюбелем
- •Коэффициент, учитывающий тип соединения
- •Список литературы
Изгибаемые элементы
28.17. Высота стенки балки hw » 0,96h, где h- высота балки симметричного сечения, назначаемая из конструктивных соображений (строительная высота) , должна, как правило, располагаться в интервале значений между минимальной и оптимальной высотами hmin£ hw£ hopt.
Минимальная высота балки hmin определяется по формуле
, (208)
где - норма прогиба для балки;
W - площадь эпюры изгибающего момента на длине балки l от нормативной величины поперечной нагрузки;
- принимается в соответствии со СНиП II-23.81*
Оптимальную высоту можно определять из единого выражения для любых случаев (балка постоянного и переменного селений, бистальная балка и балка, рассчитываемая с учетом ограниченной пластичности), так как некоторое ее изменение практически не влияет на оценку минимума массы или стоимости конструкции. Поэтому в дальнейшем используется выражение оптимальной высоты для упругой балки переменного сечения (см. п. 28.21):
. (209)
При hopt £ hmin £ 1,25hopt допускается принимать hw= hmin.
Из последнего условия определяется максимально возможное значение расчетного сопротивления материала балки (поясов бистальной балки) Ry.
28.18. Гибкость стенки - может быть определена из условия ее прочности на срез:
(k = 1,0 при учете пластических деформаций в опорном сечении балки; k = 1,2 при расчете по упругой стадии). При hw = hopt получается неравенство , к которому можно прийти формальным путем, приняв . В частности, при действии на балку равномерно распределенной нагрузки с интенсивностью р и . Так как обычно , условие прочности, как правило, не будет лимитировать гибкость стенки балки с оптимальной высотой, особенно при учете упруго-пластической стадии работы опорного сечения, и в случае применения стали повышенной и высокой прочности.
28.19. Гибкость упругой стенки lw лимитируется сверху условием ее местной устойчивости. При укреплении стенки только поперечными ребрами максимальная гибкость стенки определяется из формулы
,
где - максимальные условные гибкости стенки соответственно при действии только нормальных (в том числе и sloc) и только касательных напряжений в расчетном сечении при среднем их значении , вычисляемые в соответствии с пп. 7.4*,7.5, 7.6* СНиП II-23-81*:
при ;
.при ;
при ;
при .
Наибольшие значения для устойчивой стенки балки с поперечными ребрами жесткости в зависимости от напряженного состояния отсеков и соотношения размеров их сторон приведены в статье1.
___________
1 Соболев Ю. В. О проектировании стальных составных балок рационального сечения // Изв. вузов. Стр-во и архитектура. - 1985. № 1. - С. 18-24.
Для стенки балки, укрепленной кроме поперечных основных ребер одним продольным ребром на расстоянии от сжатого пояса , ее условная гибкость может быть ориентировочно увеличена до раз по сравнению с для стенки балки с поперечными ребрами.
28.20. Условная гибкость стенки упруго-пластической балки при обеспечении ее проверки на устойчивость в соответствии с п. 7.5 СНиП II-23-81 *должна находиться в интервале значений:
. (211)
В частности, для распространенного соотношения площадей сечения полки и стенки (балки переменного сечения) Af/Aw = 0,67 окажется, 2,2 < < 2,2 + 2,3, т. е. £ 4,5 и .
Соответственно для бистальной балки установлено, что упруго-пластическая устойчивая стенка должна иметь условную гибкость в ориентировочных пределах:
2,2 < £ 2,2 +3,2, где . (212)
Тогда (например, при ) окажется, что £ 4,1 и .
28.21. Средняя по длине (для балки переменного сечения) площадь поперечного сечения А симметричной балки определяется из выражения
, (213)
где
;
af и aw - конструктивные коэффициенты для полки и стенки;
- оптимальная высота балки с условной гибкостью стенки = 5,8;
c1 - коэффициент, определяемый по формулам (42) и (43) СНиП II-23-81*.
При этом значения коэффициента будут следующими:
для упругой балки переменного сечения (af = 0,85;aw = 1,10) и оптимальной высотой ;
для оптимальной упругой балки постоянного сечения (af = 1;aw= 1,10).
При учете ограниченной пластичности (с1 > 1) значения для балки переменного сечения, при которых обеспечивается выполнение проверки местной устойчивости стенки согласно п. 7.5 СНиП II-23-81* при t = 0, приведены в табл. 90.
Таблица90
|
Значения при с1, равном | ||||
|
1,04 |
1,06 |
1,08 |
1,10 |
1,12 |
3,0 |
1,77 |
1,69 |
1,67 |
1,67 |
1,69 |
3,5 |
1,66 |
1,60 |
1,54 |
1,60 |
1,63 |
4,0 |
1,56 |
1,54 |
1,55 |
1,59 |
1,64 |
4,5 |
1,50 |
1,54 |
1,60 |
1,67 |
1,76 |
Минимальным значениям соответствует с1=1,22-0,04.
Сопоставление минимальных значений для упругой и упруго-пластической балок показывает,. что при:
> 4,5 минимальной по массе будет упругая балка;
= 4,5-4,0 учет ограниченной пластичности приводит к снижению массы балки на 2-3 %;
= 3,5-3,0 эффект от учета пластических деформаций составляет 3-5 %;
< 3,0 эффект в среднем равен 5-10 % и может достигать 15 % при < 2,2.
Так как коэффициент уменьшается с ростом , то оказывается, что упругая балка является обычно наиболее эффективной (здесь не принимается в сравнение бистальная балка). Экономический эффект от учета пластических деформаций может быть получен при < 4,0, т.е. когда исключена возможность компоновки оптимального сечения упругой балки (например, из-за снижения строительной высоты) или когда толщина стенки определяется из условия прочности на срез и принимается больше требуемой толщины из конструктивных соображений.
28.22. Соотношение площадей сечения полки и стенки в общем случае определяется по формуле
. (214)
Требуемая площадь сечения полки определяется по формуле:
,
где
.
Толщину неокаймленной сжатой полки балки для обеспечения ее устойчивости согласно табл. 30 СНиП II-23-81* следует принимать равной:
- для упругой (и для бистальной с заменой Ry на ) балки;
- для балки с ограниченной пластичностью при 2,7 £< 4,5.
Толщину полки следует принимать по возможности минимальной (желательно не более 20 мм), так как при этом возрастает расчетное сопротивление стали Ry, за счет чего может быть получен дополнительный экономический эффект.