СП 128.13330.2016 «Алюминиевые конструкции»

7.1Расчет элементов сплошного сечения

N

A R γ

Численные значения коэффициента ϕ приведены в таблицах Г.2 и Г.3.

а - открытое; б, в - укрепленные планками или решетками; г - расчетное сечение

Рисунок 2 - П-образные сечения элементов

При отсутствии планок или решеток такие элементы, помимо расчета по формуле (2) в главных плоскостях х -х и у -у , следует проверять на устойчивость при изгибнокрутильной форме потери устойчивости по формуле

где c - коэффициент, вычисляемый по формуле

;

≤

1. α = ax / h -относительное расстояние между центром изгиба и центром тяжести; ω = I ω ( ) 2 h I / y -здесь I ω - cекториальный момент инерции сечения;

It = 0,37 Σ bi t i 3 -момент инерции сечения при свободном кручении, здесь bi и t i -соответственно ширина и толщина листов, образующих сечение, включая стенку.

Для сечения, приведенного на рисунке 2,г, при η = b / h :

При наличии утолщений круглого сечения (бульб) момент инерции при кручении It следует увеличить на n π D 4 / 32, где n - число бульб в сечении; D - диаметр бульб.

7.2Расчет элементов сквозного сечения

При наличии в одной из плоскостей сплошного листа вместо планок (см. рисунок 2,б, в) гибкость ветви следует вычислять по радиусу инерции полусечения относительно его центральной оси, перпендикулярной к плоскости планок.

В сквозных стержнях с решетками условная гибкость отдельных ветвей между узлами должна быть не более 2,7 и не должна превышать условную приведенную гибкость λ ef стержня в целом.

Таблица 14

Окончание таблицы 14

Обозначения, принятые в таблице 14: λ у -λ max -λ b 1, λ b 2 , λ b 3 -b, (b 1 , b 2 ) -d , l b -А -Ad 1 , Ad 2 Ad 3 I b 1 , I b 3 -I b 1 , I b 2 -I s -I s 1 , I s 2 _ гибкость сквозного стержня в целом в плоскости, перпендикулярной к оси у -у ; наибольшая из гибкостей сквозного стержня в целом в плоскостях, перпендикулярных к осям х -х или у -у ; гибкости отдельных ветвей при изгибе в плоскостях, перпендикулярных к осям соответственно 1-1, 2-2 и 3-3, на участках между сварными швами или крайними болтами, прикрепляющими планки; расстояние между осями ветвей; размеры, определяемые по рисункам 3 и 4; площадь сечения всего стержня; площади сечений раскосов решеток (при крестовой решетке - двух раскосов), расположенных соответственно в плоскостях, перпендикулярных к осям 1-1 и 2-2; площадь сечения раскоса решетки (при крестовой решетке - двух раскосов), лежащей в плоскости одной грани (для трехгранного равностороннего стержня); моменты инерции сечения ветвей относительно осей соответственно 1-1 и 3-3 (для сечений типов 1 и 3 ); то же, двух уголков относительно осей соответственно 1-1 и 2-2 (для сечения типа 2); момент инерции сечения одной планки относительно собственной оси х -х (рисунок 4; для сечений типов 1 и 3);

• момент инерции сечения одной из планок, расположенных в плоскостях, перпендикулярных к осям соответственно 1-1 и 2-2 (для сечения типа 2).

Примечание - К типу 1 также следует относить сечения, у которых вместо швеллеров применены двутавры, трубчатые и другие профили для одной или обеих ветвей; при этом оси у - у и 1-1 должны проходить через центры тяжести соответственно сечения в целом и отдельной ветви, а значения n и λ b 1 в формуле (6) должны обеспечивать наибольшее значение λ ef . а - треугольная; б - треугольная с распорками; в - крестовая; г - крестовая с распорками Рисунок 3 - Схемы решеток сквозных стержней

2-2 b

Рисунок 4 - Сквозной стержень с планками

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

где N -продольное усилие в сквозном стержне; ϕ -коэффициент устойчивости при центральном сжатии, принимаемый при расчете сквозного стержня в плоскости планок или решеток.

Условную поперечную силу Qfic следует распределять: при наличии только соединительных планок (решеток) - поровну между планками (решетками), лежащими в плоскостях, перпендикулярных к оси, относительно которой проводят проверку устойчивости;

1-1 x x s b l при наличии сплошного листа и соединительных планок (решеток) - пополам между листом и планками (решетками), лежащими в плоскостях, параллельных листу; при расчете равносторонних трехгранных сквозных стержней - по 0,8 Qfic для каждой системы соединительных планок (решеток), расположенной в одной грани.

где Qs - условная поперечная сила, приходящаяся на планку одной грани.

где α 1 -коэффициент, принимаемый равным: 1,0 для решетки по рисунку 3,а, б и 0,5 - по рисунку 3,в;

Qs -условная поперечная сила, приходящаяся на одну плоскость решетки.

При расчете раскосов крестовой решетки с распорками (рисунок 3,г) следует учитывать дополнительное усилие Nad , возникающее в каждом раскосе от обжатия ветвей и вычисляемое по формуле

α 2 = d l 2 b / (2 b 3 + d 3 ) -здесь b , lb , d - размеры, указанные на рисунке 3;

Nb -усилие в одной ветви стержня;

Ad , Аb - площадь сечения раскоса и ветви соответственно.

7.3Расчет изгибаемых элементов

при действии в сечении поперечной силы

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

где х и у -расстояния от главных осей до рассматриваемой точки сечения;

В - бимомент;

I ω - секториальный момент инерции сечения; ωk секториальная координата.

где σ х = xn x y / I M -нормальное напряжение в срединной плоскости стенки, параллельное продольной оси балки; σ у = yn y x / I M -то же, перпендикулярное к продольной оси балки, в том числе σ loc , определяемое по формуле (42); τ ху = QS / ( Itw ) -касательное напряжение в стенке.

Напряжения σ х и σ у , принимаемые в формуле (20) со своими знаками, а также τ ху следует определять в одной и той же точке стенки балки.

В балках, рассчитываемых по формуле (19), значения напряжений в стенке балки должны быть проверены по формуле (20) в двух главных плоскостях изгиба.

При ослаблении стенки отверстиями для болтов левую часть формулы (18), a также значение τ ху в формуле (20), следует умножать на коэффициент α , вычисляемый по формуле

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

при изгибе в двух главных плоскостях (и наличии бимомента)

В формулах (22) и (23) обозначено: ϕ b - коэффициент устойчивости при изгибе, определяемый по приложению Д; Wcx - момент сопротивления сечения относительно оси х - х , вычисленный для сжатого пояcа;

Wy - момент сопротивления сечения относительно оси у - у , совпадающей с плоскостью изгиба;

Wω - секториальный момент сопротивления сечения.

• а) при передаче нагрузки на балку через сплошной жесткий настил (железобетонные плиты из тяжелого, легкого и ячеистого бетона, плоский , профилированный и волнистый металлический настилы и т.п.), непрерывно опирающийся на сжатый пояс балки и с ним связанный с помощью сварки, болтов, самонарезающих винтов и др; при этом силы трения учитывать не следует;
• б) при значениях условной гибкости сжатого пояса балки b λ = ( ) / b l ef R / E , не превышающих ее предельных значений ub λ , определяемых по формулам таблицы 15 для балок симметричного двутаврового сечения или асимметричного - с более развитым сжатым поясом, рассчитываемых по формуле (22), и имеющих отношение ширины растянутого пояса к ширине сжатого пояса не менее 0,75.

Таблица 15

(25)

При выполнении требований 7.3.5 а) балки, изгибаемые в двух плоскостях, на устойчивость не проверяются.

7.4Расчет элементов, подверженных действию осевой силы с изгибом

(

где х , у - расстояния от главных осей до рассматриваемой точки сечения.

Расчет на устойчивость внецентренно сжатых и сжато-изгибаемых элементов постоянного сечения в плоскости действия момента, совпадающей с плоскостью симметрии, следует выполнять по формуле

В формуле (28) коэффициент устойчивости при сжатии с изгибом ϕ e следует определять:

• а) для сплошностенчатых стержней по таблице Е.1 в зависимости от условной гибкости λ и приведенного относительного эксцентриситета mef , определяемого по формуле

где η - коэффициент влияния формы сечения, определяемый по таблице Е.3; m = eA / Wc - относительный эксцентриситет (здесь е = M / N - эксцентриситет, при вычислении которого значения М следует принимать согласно требованиям 7.4.3; Wc - момент сопротивления сечения, вычисленный для наиболее сжатого волокна).

При значениях mef > 10 расчет на устойчивость сплошностенчатых стержней выполнять не требуется. б) для сквозных стержней с решетками или планками, расположенными в плоскостях, параллельных плоскости изгиба, - по таблице Е.2 в зависимости от условной приведенной гибкости, вычисляемой по формуле

и относительного эксцентриситета m , вычисляемого по формуле

где х 1 , у 1 - расстояния соответственно от оси у - у или х - х до оси наиболее сжатой ветви, но не менее расстояния до оси стенки ветви.

В составных сквозных стержнях каждую ветвь необходимо проверять по формуле (27) при соответствующих значениях N, Mx, My, вычисленных для данной ветви.

Таблица 16

Для сжатых стержней с шарнирно-опертыми концами и сечениями, имеющими две оси симметрии, приведенные относительные эксцентриситеты mef следует определять по таблице Е.4.

где с - коэффициент, вычисляемый по формуле

здесь α , β - коэффициенты, вычисляемые по таблице 17.

Таблица 17

Значения коэффициентов α и β для сквозных стержней с решетками или планками следует принимать только при наличии не менее двух промежуточных диафрагм по длине стержня. В противном случае следует принимать коэффициенты, установленные для стержней открытого двутаврового сечения.

При определении относительного эксцентриситета mx за расчетный момент Мх следует принимать: для стержней с шарнирно-опертыми концами, закрепленными от смещения перпендикулярно к плоскости действия момента, - максимальный момент в пределах средней трети длины, но не менее половины наибольшего момента по длине стержня; для консолей - момент в заделке, но не менее момента в сечении, отстоящем на треть длины стержня от заделки.

При гибкости y λ > 3,8 коэффициент с не должен превышать для стержней: замкнутого сечения - единицы; двутаврового сечения - значений, вычисляемых по формуле

• для двутаврового сечения с двумя осями симметрии;

к = 1,25 - для двутаврового сечения с одной осью симметрии; к =1,20 - для таврового сечения; h -расстояние между осями поясов.

где ϕ х - коэффициент устойчивости при центральном сжатии, определяемый согласно требованиям 7.1.2.

При λ х ≤ λ y проверки устойчивости из плоскости действия момента не требуется. 7.4.6 При проверке на устойчивость внецентренно сжатых стержней сквозного сечения с соединительными планками или решетками следует выполнять расчет как стержня в целом, так и отдельных ветвей.

При расчете стержня в целом относительно свободной оси по формуле (28), когда решетка или планки расположены в плоскостях, параллельных плоскости действия момента, коэффициент ϕ e следует определять по таблице Е.2 в зависимости от условной приведенной гибкости ef λ и относительного эксцентриситета m , вычисляемого по формуле

где e = M / N - эксцентриситет, при вычислении которого значения M следует принимать согласно требованиям 7.4.3; а - расстояние от главной оси сечения, перпендикулярной к плоскости действия момента, до оси наиболее сжатой ветви, но не менее расстояния до оси стенки ветви;

I - момент инерции сечения сквозного стержня относительно свободной оси.

При значениях m > 10 расчет на устойчивость стержня в целом не требуется; в этом случае расчет следует выполнять как для изгибаемых элементов.

При расчете отдельных ветвей сквозных стержней с решетками по формуле (2) продольную силу в каждой ветви следует определять с учетом дополнительного усилия Nad от момента. Значение этого усилия следует вычислять по формулам:

Nad = Му / b - при изгибе стержня в плоскости, перпендикулярной к оси у -у , для сечений типов 1 и 3 (см. таблицу 14);

Nad = 0,5 Му / b 1 - то же, для сечений типа 2 (см. таблицу 14);

Nad = 1,16 Мх / b - при изгибе стержня в плоскости, перпендикулярной к оси х -х , для сечений типов 1 и 3 (см. таблицу 14);

Nad = 0,5 Мх / b 2 - то же, для сечений типа 2 (см. таблицу 14).

В данном случае b , b 1, b 2 - расстояния между осями ветвей (см. таблицу 14).

При изгибе стержня сквозного сечения типа 2 (см. таблицу 14) в двух плоскостях усилие Nad следует вычислять по формуле

При расчете отдельных ветвей сквозных стержней с планками в формуле (28) следует учитывать дополнительное усилие Nad от момента М и местный изгиб ветвей от фактической или условной поперечной силы (как в поясах безраскосной фермы).

где ϕ eхy = ϕ ey ( 4 3 0 4 0 6 с , с , + ).

Здесь следует определять: ϕ ey - согласно требованиям 7.4.2, принимая в формулах вместо m и λ соответственно my и y λ ; с - согласно требованиям 7.4.4.

Если mef,y < 2 mx , то кроме расчета по формуле (38), следует провести дополнительную проверку по формулам (28) и (32), принимая еу = 0.

Если λ x > λ y , то кроме расчета по формуле (38), следует провести дополнительную проверку по формуле (28), принимая еу = 0.

Значения относительных эксцентриситетов следует вычислять по формулам:

где Wcx и Wcy - моменты сопротивления сечений для наиболее сжатого волокна относительно осей соответственно х -х и у -у .

Если плоскость наибольшей жесткости сечения стержня ( Ix > Iy ) не совпадает с плоскостью симметрии, то расчетное значение m x следует увеличить на 25 %.

Рисунок 5 - Схема стержня сквозного сечения из двух сплошностенчатых ветвей

При расчете отдельной ветви по формуле (32) ее гибкость определяют по максимальному расстоянию между узлами решетки.

В случае, когда фактическая поперечная сила больше условной, ветви сквозных внецентренно сжатых элементов следует соединять решетками.

7.5Проверка устойчивости стенок и поясных листов изгибаемых и сжатых элементов

Стенки балок

Cжимающее (краевое) напряжение σ у расчетной границы стенки, принимаемое со знаком «плюс», и среднее касательное напряжение τ следует вычислять по формулам:

где М и Q - cредние значения соответственно изгибающего момента и поперечной силы в пределах отсека; если длина отсека а (расстояние между осями поперечных ребер жесткости) больше его расчетной высоты hef , то значения M и Q следует вычислять как средние для более напряженного участка с длиной, равной hef ; если в пределах отсека момент или поперечная сила меняют знак, то их средние значения следует вычислять на участке отсека с одним знаком; h ef - расчетная высота стенки, равная: в балках с поясными соединениями на высокопрочных болтах - расстоянию между ближайшими к оси балки краями поясных уголков; в клепаных балках - расстоянию между ближайшими к оси балки рисками поясных уголков; в сварных балках полной высоте стенки; в прессованных профилях - высоте в свету между полками (рисунок 6); hw - полная высота стенки; tw - толщина стенки.

Местное напряжение σ loc ( σ loc,y) в стенке под сосредоточенной нагрузкой следует определять согласно требованиям 7.5.4.

75 (1 - 95 R / E ) R / E - для сварных или прессованных балок;

115 (1 - 123 R / E ) R / E - для балок на болтах и высокопрочных болтах.

Рисунок 6 - Расчетные размеры стенок, свесов полок, поясных листов в прессованных, составных и гнутых профилях и типы прессованных профилей

При наличии местных напряжений в стенках балок указанные предельные значения w λ следует умножать на 0,7.

Стенки балок следует укреплять поперечными ребрами жесткости (см. 7.5.6) при w λ > 2,5.

где F - расчетное значение сосредоточенной нагрузки (силы); t - толщина стенки;

3 t I c l f ef = - условная длина распределения сосредоточенной нагрузки; с - коэффициент, принимаемый равным 3,25 для сварных балок и 3,75 для балок на высокопрочных болтах;

I f - момент инерции пояса балки относительно собственной оси.

В отсеках, где местная нагрузка приложена к растянутому поясу, одновременно учитывают только два компонента -σ и τ или σ loc и τ .

Расчет на устойчивость стенок балок симметричного сечения, укрепленных только поперечными ребрами жесткости, при наличии местного напряжения ( σ loc ≠ 0) следует выполнять:

где σ , σ loc и τ -значения, определяемые согласно требованиям 7.5.2; σ cr и τ cr -значения, определяемые по формулам (50) и (51); σ loc,cr - критическое напряжение смятия стенки под нагрузкой, определяемое по формуле

здесь с1 - коэффициент, принимаемый по таблице 18, E R t a a = 2 λ ; ϑ - значения, определяемые согласно требованиям 7.5.5;

Таблица 18

б) при ef h a > 0,8 - по формуле (43) два раза: при первой проверке σ cr следует вычислять по формуле σ w где с2 - коэффициент, принимаемый по таблице 19; при второй проверке σ cr следует определять по формуле (50) , а σ loc,cr - по формуле (44) с подстановкой значения a / 2 вместо a .

Таблица 19

В стенке, укрепленной продольным ребром жесткости, расположенным на расстоянии h1 от сжатой кромки отсека, обе пластинки, на которые ребро разделяет отсек, следует проверять отдельно: первую пластинку, расположенную между сжатым поясом и продольным ребром, - по формуле

где

в данном случае λ h 1 = ( h 1 / t ) R / E ; a λ = ( а / t ) R / E ; μ 1 - параметр, равный: a / h 1 при a / h 1 ≤ 2 и μ 1 = 2 при a / h 1 > 2; τ cr ,1 - напряжение, определяемое по формуле (51); ϑ - значения, определяемые согласно требованиям 7.5.5; вторую пластинку, расположенную между растянутым поясом и продольным ребром, - по формуле

где σ cr,2 и τ cr,2

1,

• напряжения, определяемые соответственно по формулам (57) и (51); σ loc,2 = 0,4 σ loc ; σ loc,cr ,2 - напряжение, определяемое по формуле (44) и таблице 18, принимая a / ( hef -h 1) вместо a / hef .

Если первая пластинка укреплена дополнительно короткими поперечными ребрами, то их следует доводить до продольного ребра. При этом для проверки первой пластинки необходимо применять формулы (46) и (48), в которых a следует заменять величиной a1 (где a1 -расстояние между осями соседних коротких ребер).

Проверка второй пластинки в этом случае остается без изменений.

где

где

(здесь при R i σ ≤ 0,7 следует принимать ϑ = 1. Значения R i σ > 1 не допускаются); c γ - следует принимать по таблице 6;

В формулах (49) - (52): μ - отношение бóльшей стороны отсека стенки к мéньшей; d λ = ( d / tw ) R / E - условная гибкость отсека стенки высотой d ; d

• мéньшая из сторон отсека стенки ( hef или а );

В стенке балки симметричного сечения (при отсутствии местного напряжения), укрепленной кроме поперечных ребер одним продольным ребром, расположенным на расстоянии h1 от расчетной (сжатой) границы отсека, обе пластинки, на которые это ребро разделяет отсек, следует рассчитывать отдельно:

• а) пластинку, расположенную между сжатым поясом и продольным ребром, -по формуле

(здесь λ 1 = ( h 1 / tw ) R / E - условная гибкость пластинки высотой h1 ); τ cr,1 - следует определять по формуле (51) с подстановкой размеров проверяемой пластинки; ϑ - следует определять по формуле (52), принимая при этом

c γ - следует принимать по таблице 6;

• б) пластинку, расположенную между растянутым поясом и продольным ребром, -по формуле

где τ cr,2 - следует определять по формуле (51) с подстановкой размеров проверяемой пластинки; c γ - следует принимать по таблице 6.

30 ef h + 40 мм; толщина ребра t r - не менее br / 12; расстояние между ребрами не должно превышать 2 hef .

Таблица 20

При расположении продольного и поперечных ребер жесткости с одной стороны стенки моменты инерции сечений каждого из них следует вычислять относительно оси, совпадающей с ближайшей к ребру гранью стенки.

При укреплении стенки балки опорными ребрами жесткости с шириной выступающей части br (не менее 0,5 bfi , bfi -ширина нижнего пояса балки) в расчетное сечение этой стойки следует включать сечение опорных ребер и полосы стенки шириной не более 0,5 tw E / R с каждой стороны ребра.

Толщина опорного ребра жесткости t r должна быть не менее 3 b r R / E , где b r -ширина выступающей части.

Расчетную длину стойки следует принимать равной расчетной высоте стенки балки h ef .

Нижние торцы опорных ребер жесткости должны быть плотно пригнаны или приварены к нижнему поясу балки и рассчитаны на воздействие опорной реакции.

Стенки центрально сжатых, внецентренно сжатых и сжато-изгибаемых элементов

При назначении сечения элемента по предельной гибкости наибольшие значения w λ следует умножать на коэффициент σ ϕ R ( A N σ = ), но не более чем в 1,5 раза. При этом значения w λ следует принимать не более 5,3.

Таблица 21

П р и м е ча н и я

1 Приведенные в таблице 21 данные относятся к сварным и прессованным профилям.

• 2 При вычислении w λ промежуточные значения λ определяются линейной интерполяцией между значениями при λ = 1 и λ = 5.

0,5 < α < 1 - линейной интерполяцией между значениями, вычисленными при α = 0,5 и α = 1.

Продольные ребра жесткости следует включать в расчетные сечения элементов. Если устойчивость стенки не обеспечена, то в расчет следует вводить два крайних участка стенки шириной по 0,6 tw E / R , считая от границ расчетной высоты.

Минимальные размеры выступающей части поперечных ребер жесткости следует принимать согласно требованиям 7.5.6.

Поясные листы и полки центрально сжатых, внецентренно сжатых, сжатоизгибаемых и изгибаемых элементов

При наличии вута, образующего со свесом угол не менее 30 о , расчетную ширину свеса следует измерять до начала вута (в случае выкружки- принимать вписанный вут).

В случае недонапряжения элемента наибольшие значения f λ из таблицы 22 следует увеличивать в σ ϕ m R раз, но не более чем в 1,5 раза, при этом значения f λ необходимо принимать не более 1,3 (φ m меньшее из значений φ, φ е , φ еху , сφ , использованное при проверке устойчивости стержня; N σ = ).

A

Таблица 22

В случае недонапряжения элемента наибольшую гибкость свеса поясного листа (полки) следует увеличить в σ R раз, но не более чем в 1,5 раза; здесь σ - большее из двух значений:

• наибольшее значение условной гибкости свеса при отсутствии утолщения, где f λ принимаемое по таблице 22; k - коэффициент, определяемый по таблице 23 в зависимости от f λ , γ 1 и λ ; γ 1 = D / t , где D - размер утолщения, принимаемый равным диаметру круглой бульбы; в квадратных и трапециевидных утолщениях нормального профиля D - высота утолщения при ширине бульбы не менее 1,5 D в трапециевидных (рисунок 7) и не менее D - в прямоугольных утолщениях.

Рисунок 7 - Схема утолщения (бульбы)

k для промежуточных значений λ от 0,6 до 0,75 и

Таблица 23

Примечание - Коэффициент f гибкости λ от 1 до 5 следует определять линейной интерполяцией.

где σ 1 - расчетное напряжение в оболочке; σ сr ,1 - критическое напряжение, при r / t ≤ 300 равное меньшему из значений ψ R или сЕt / r , а при r / t > 300 равное сЕt / r (здесь r - радиус срединной поверхности оболочки; t - толщина оболочки).

Значения коэффициентов ψ и с следует определять соответственно по таблицам 24 и 25.

Таблица 24

Таблица 25

В случае внецентренного сжатия параллельно образующим или чистого изгиба в диаметральной плоскости при касательных напряжениях в месте наибольшего момента, не превышающих значения 0,07 Е ( t / r ) 3/2 , напряжение σ cr ,1 должно быть увеличено в (1,1 - 0,1 1 σ ′ / σ 1 ) раза, 1 σ ′ - наименьшее напряжение (растягивающие напряжения считать отрицательными).

Кроме этого, устойчивость стенок таких труб должна быть проверена по 7.5.17. Расчет на устойчивость стенок бесшовных труб не требуется, если r / t не превышает значений 1,7 R / E или 35.

8.1Расчетные длины элементов плоских ферм и связей

а - треугольная со стойками; б - раскосная; в - треугольная со шпренгелями; г - полураскосная треугольная; д - перекрестная

Рисунок 8 - Схемы для определения расчетных длин сжатых элементов (обозначения - см. таблицу 26) решеток ферм

Таблица 26

Обозначения, принятые в таблице 26 (см. рисунок 8): l - геометрическая длина элемента (расстояние между центрами ближайших узлов) в плоскости фермы; l 1 - расстояние между узлами, закрепленными от смещения из плоскости фермы (поясами ферм, специальными связями, жесткими плитами покрытий, прикрепленными к поясу сварными швами или болтами и т.п.).

в плоскости пояса фермы

где α - отношение усилия, соседнего с максимальным, к максимальному усилию в панелях фермы; при этом 1 ≥ α ≥ - 0,55; из плоскости пояса фермы

где β - отношение суммы усилий на всех участках (рассматриваемой длины между точками закрепления пояса из плоскости), кроме максимального, к максимальному усилию; при этом ( к - 1) ≥ β ≥ - 0,5. При вычислении параметра β в формуле (63) растягивающие усилия в стержнях необходимо принимать со знаком «минус».

Расчетные длины l ef и l ef , 1 ветви сквозной колонны постоянного сечения (неразрезного стержня) с различными сжимающими усилиями на участках (число участков равной длины к ≥ 2) с граничными условиями, когда один конец стержня (нижний) жестко закреплен, а другой - шарнирно оперт в плоскости решетки при шарнирном креплении к нему элементов решетки (рисунок 9,б), вычисляются по формулам: в плоскости ветви

где α - отношение усилия, соседнего с максимальным, к максимальному усилию в месте заделки; при этом 1 ≥ α ≥ 0; а - пояс фермы; б - ветвь колонны

Рисунок 9 - Схемы для определения расчетной длины элементов из плоскости ветви

где β - отношение суммы усилий на всех участках, кроме максимального, к максимальному усилию в месте заделки; при этом ( к -1) ≥ β ≥ 0.

В обоих случаях l - длина участка (см. рисунки 8 и 9); l 1 -расстояние между точками связей из плоскости стержня (см. рисунок 9), и расчет на устойчивость следует выполнять на максимальное усилие.

Таблица 27

Обозначения, принятые в таблице 27 (см. рисунок 8,д): l - расстояние от центра узла фермы (связи) до точки пересечения элементов; l 1 - полная геометрическая длина элемента.

8.2Расчетные длины элементов пространственных решетчатых конструкций

Рисунок 10 -Схемы пространственных решетчатых конструкций

Таблица 28

Обозначения, принятые в таблице 28 (см. рисунок 10): ldc - условная длина, принимаемая по таблице 29; μ d - коэффициент расчетной длины раскоса, принимаемый по таблице 30.

Примечания

• 1 Раскосы по рисунку 10,а, д в точках пересечения должны быть скреплены между собой.
• 2 Значение l еf для распорок по рисунку 10 приведено для равнополочных уголков.
• 3 В скобках приведены значения l еf и i для раскосов из плоскости грани конструкции.

Таблица 29

Обозначение, принятое в таблице 29 (см. рисунок 10): n = Im, min ld / ( Id, min lm ), где Im, min и Id, min - наименьшие моменты инерции сечения соответственно пояса и раскоса.

Примечание - При n < 1 и n > 3 в формулах таблицы следует принимать соответственно n = 1 и n = 3.

Таблица 30

Обозначения, принятые в таблице 30: n - по таблице 29;

• l - длина, принимаемая равной: l d - для раскосов по рисунку 10,б,в,г,е; ldc по таблице 29 - для раскосов по рисунку 10,а, д.

Примечания

• 1 Значение μ d при 2 ≤ n ≤ 6 следует определять линейной интерполяцией.
• 2 При прикреплении одного конца раскоса к поясу без фасонок сваркой или болтами, а второго конца - через фасонку коэффициент расчетной длины раскоса следует принимать равным 0,5(1 + μ d ); при прикреплении обоих концов раскосов через фасонки -μ d = 1,0.

8.3Расчетные длины колонн (стоек)

где l - длина колонны, ее отдельного участка или высота этажа.

Коэффициенты расчетной длины μ колонн (стоек) постоянного сечения следует определять в зависимости от условий закрепления их концов и вида нагрузки. Для некоторых случаев закрепления концов и вида нагрузки значения μ приведены в таблице 31.

Таблица 31

При шарнирном креплении ригелей к колоннам в формуле (68) следует принимать n = 0.

Расчетную длину следует определять на основе расчетной схемы, учитывающей фактические условия закрепления концов колонн.

Таблица 32

8.4Предельные гибкости элементов

Примечание - Приведенные в таблице 33 данные относятся к элементам с сечениями, симметричными относительно действия сил. При сечениях, несимметричных относительно действия сил, предельную гибкость надлежит уменьшать на 30 %.

Таблица 34

9.1Элементы, работающие на сжатие и изгиб

где t - толщина листа.

b - полная ширина сечения; с - рабочая ширина сечения

Рисунок 11 -Расчетная схема сжатого тонколистового элемента

а - плоский лист; б - гофрированный лист

Рисунок 12 - Расчетная схема тонколистовых конструкций, усиленных продольными ребрами

здесь К, d - соответственно шаг и длина по периметру одной полуволны (рисунок 14); Ix1 - момент инерции одной волны;

= 0,3 -коэффициент поперечной деформации; ν G - модуль сдвига.

• а - без поперечных ребер жесткости; б - с поперечными ребрами жесткости

Рисунок 13 - Расчетная схема сжатого гофрированного листа а - трапециевидный гофр; б - волнистый гофр

Рисунок 14 - Геометрические параметры для гофра

Когда отношение b a < 3 или гофрированный лист разделяется поперечными ребрами, имеющими момент инерции Is (см. 9.1.4), на ряд ячеек с соотношением сторон b a < 3 (см. рисунок 13, б), значение с следует вычислять по формуле

В формуле (71) обозначения те же, что в формуле (70); значения a и b следует принимать по рисунку 13.

При наличии продольных ребер (рисунок 15) в рабочую площадь следует включать площадь этих ребер и часть листа размером с в каждую сторону от ребра.

1 - продольные ребра; 2 - поперечные ребра Рисунок 15 -Схема плиты из гофрированного листа с продольными и поперечными ребрами

Если гофрированный лист и поперечные ребра имеют различные модули упругости, то

где Es - модуль упругости материала ребра.

Обозначения в формулах (72) и (73) те же, что в формуле (70).

В случае, если значения Is меньше указанных в формулах (72) и (73) величин, то значение с подсчитывается по формуле (70).

При этом значение Dy следует принимать

Для листов с трапециевидным гофром размер сжатых полок, включаемых в расчетное сечение, следует определять по формуле (69). При этом в формулах (17) и (18) Wx и I x следует вычислять для рабочей площади сечения.

где α - коэффициент, учитывающий увеличение прогиба вследствие деформации поперечного сечения гофрированного листа под нагрузкой и принимаемый: для волнистых листов и листа с трапециевидным гофром с приклеенным жестким утеплителем (типа пенопласта) равным 1; для трапециевидных по таблице 35; f 0 - прогиб гофрированного листа, работающего как балка, при вычислении которого Ix принимается согласно 9.1.5.

Таблица 35

Обозначения, принятые в таблице 35: b - размер наклонной грани; a - размер сжатой горизонтальной грани (см. рисунок 14).

Примечание - Значения α для промежуточных отношений b/a следует определять линейной интерполяцией.

a - отношение ширины панели к шагу поперечных ребер; x EI - жесткость гофра относительно его нейтральной оси, деленная на длину по периметру, кН · м.

Рисунок 16 -Сечение трехслойной панели

где σ - сжимающие напряжения в грани от внешней нагрузки; kloc -коэффициент, принимаемый по таблице 36; где b ζ -коэффициент, принимаемый по таблице 37.

Таблица 36

Таблица 37

где b - ширина большей грани.

Местную устойчивость волнистого гофрированного листа при центральном сжатии следует проверять по формуле

где σ 1, σ 2 -нормальные напряжения соответственно у верхней и нижней границ наклонной грани листа, взятые со своими знаками; b -размер наклонной грани, принимаемый по рисунку 14;

Q -поперечная сила в проверяемом сечении волны листа.

Кроме наклонных граней необходимо проверять на устойчивость горизонтальные сжатые грани профилированного листа, при этом местные напряжения σ loc следует определять с учетом ослабления сечения по формуле

где F -опорная реакция, приходящаяся на одну волну листа; b -ширина полки прогона или ригеля; r -радиус сочленения наклонной и горизонтальной граней листа; α -угол наклона грани (см. рисунок 14).

9.2Элементы мембранных конструкций

При контроле процесса натяжения по силовым параметрам и возможности регулирования растягивающих усилий их величину следует назначать с учетом коэффициента условий работы γс = 1. При контроле только по геометрическим параметрам напряжения в обшивке должны удовлетворять условиям:

где σ p, σ F напряжения в листе соответственно от предварительного натяжения и от внешней нагрузки.

10.1Сварные соединения

Таблица 38

Обозначения, принятые в таблице 38:

• N - расчетная продольная сила;
• lw - расчетная длина шва, равная его полной длине за вычетом 3 t или 3 kf (при выводе шва за пределы соединения на подкладки за расчетную длину шва следует принимать его полную длину);
• t - наименьшая толщина соединяемых элементов;
• βf - коэффициент, принимаемый равным: 0,9 - при автоматической одно- и двухпроходной сварке; 0,7 - при автоматической многопроходной сварке, при ручной и механизированной сварке с любым числом проходов;
• kf - катет углового шва, принимаемый равным катету вписанного равнобедренного треугольника

Сварные соединения внахлест двумя лобовыми швами (см. рисунок 1,б) имеют расчетное сопротивление, равное расчетному сопротивлению сварного соединения встык (см. рисунок 1,а) при условии, что лобовые швы выполнены с катетом не менее толщины привариваемого элемента и их концы выведены за пределы соединения.

где σ w - напряжение в сварном соединении от изгиба; τw - напряжение в сварном соединении от среза.

An = Awf - расчетная площадь швов; Ixn, Iyn - момент инерции расчетной площади швов соответственно относительно осей х - х и у - у ; R = Rwf - расчетное сопротивление углового шва.

10.2Заклепочные и болтовые соединения

Болтовые или заклепочные соединения, воспринимающие продольные силы, следует рассчитывать на срез болтов или заклепок, смятие основного металла и на растяжение болтов (во фланцевых соединениях) по формулам таблицы 39.

Таблица 39

Обозначения, принятые в таблице 39:

N - расчетная продольная сила, действующая на соединение; n - число болтов или заклепок в соединении; ns - число рабочих срезов одного болта или заклепки;

• d - диаметр заклепки (или отверстия для заклепки) или наружный диаметр стержня болта;
• Σt - наименьшая суммарная толщина элементов, сминаемых в одном направлении;
• dо - внутренний диаметр резьбы болта;
• h = 0,4 d -высота поверхности отрыва головки.

При прикреплении выступающих полок уголков или швеллеров с помощью коротышей количество болтов, прикрепляющих коротыш к этой полке, должно быть увеличено против расчетного числа на 50 %.

10.3Монтажные соединения на высокопрочных стальных болтах

где Rbh -расчетное сопротивление растяжению высокопрочного болта, определяемое по соответствующим нормативным документам; γb -коэффициент условия работы соединения, принимаемый равным 0,8;

Abn - площадь сечения болта нетто, определяемая по соответствующим нормативным документам; μ -коэффициент трения, принимаемый по таблице 40; γh -коэффициент, принимаемый по таблице 42 СП 16.13330.

Таблица 40

Количество n высокопрочных болтов в соединении при действии продольной силы следует вычислять по формуле

где k1 -количество поверхностей трения соединяемых элементов.

Натяжение высокопрочного болта следует производить осевым усилием

10.4Соединения с фрезерованными торцами

В соединениях с фрезерованными торцами 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.

10.5Поясные соединения в составных балках

Таблица 41

Окончание таблицы 41

В формулах (93) - (96,а) приняты следующие обозначения:

• T = QS / I - сдвигающее пояс усилие на единицу длины, вызываемое поперечной силой Q (здесь S - статический момент брутто пояса балки относительно нейтральной оси); a - шаг поясных заклепок или высокопрочных болтов;

Qbh - расчетное усилие одного высокопрочного болта, вычисляемое по формуле (91); k1 - количество поверхностей трения соединяемых элементов;

4 2 d n R Q s rs rs π = - расчетное усилие одной заклепки на срез; n s - число расчетных срезов одной заклепки;

V = γ f F / lef - давление от сосредоточенного груза F (здесь γf - коэффициент, принимаемый согласно СП 20.13330); l ef - условная длина распределения сосредоточенной нагрузки, принимаемая по 7.5.4;

• α - коэффициент, принимаемый при нагрузке по верхнему поясу балки, в которой стенка пристрогана к верхнему поясу, α = 0,4; при отсутствии пристрожки стенки или при нагрузке по нижнему поясу α = 1.

11.1Общие указания по проектированию

• а) связи, обеспечивающие в процессе монтажа и эксплуатации устойчивость и пространственную неизменяемость сооружения в целом и его элементов, назначая их в зависимости от основных параметров и режима эксплуатации сооружения (конструктивной схемы пролетов, температурных воздействий и т.д.);
• б) возможность укрупнения элементов конструкций на строительной площадке для монтажа их крупными блоками и обеспечения устойчивости отдельных элементов и блоков сооружения в процессе монтажа;
• в) монтажные крепления элементов, обеспечивающие возможность их легкой сборки и удобного выполнения соединений на монтаже (устройство монтажных столиков и т.п.), а также быстроту выверки конструкций;
• г) монтажные соединения элементов болтовыми; сварные монтажные соединения применять лишь в случаях, когда болты нерациональны или не разрешены нормативными документами.

Относительные прогибы элементов алюминиевых конструкций не должны превышать значений, приведенных в СП 20.13330.

Таблица 42

Примечание - Наибольшие расстояния указаны для зданий и сооружений, в которых конструкции покрытий или (и) стен выполнены из алюминия, а колонны - из стали или алюминия.

11.2Проектирование ограждающих конструкций

При этом в летнее время должно быть учтено воздействие солнечной радиации.

Другие соединения: с использованием профилей специальной формы, в том числе в замок, шпунт, паз и др.; осуществляемые за счет пластических деформаций алюминия, в том числе в фальц, запрессовкой, пистонного типа; защелкиванием (разъемные и неразъемные); осуществляемые за счет упругих деформаций алюминия; болтами с обжимными кольцами (болт-заклепки или «лок-болты»); фрикционные; сшиванием; клеевые, клеесварные и клеезаклепочные и др. следует применять с учетом специфики свойств алюминия и изготовления алюминиевых профилей.

12.1Общие указания

Для термически не упрочняемых сплавов (особенно в отожженном состоянии) основным способом соединения следует выбирать сварку.

Сварные соединения элементов несущих конструкций следует выполнять в заводских условиях. При проектировании сварных конструкций необходимо предусматривать применение кондукторов.

Толщина элементов ограждающих конструкций при нормальных условиях их эксплуатации должна быть не менее 0,8 мм.

Непосредственное соприкосновение заполнения из стекла с элементами алюминиевого каркаса не допускается.

12.2Сварные соединения

Сварные соединения встык следует предусматривать с обязательной подваркой корня шва или с использованием формирующих подкладок. Концы швов встык следует выводить за пределы стыка (например, с помощью выводных планок).

При сварке встык двух листов разной толщины следует осуществлять переход от толстого листа к тонкому устройством скоса.

Число стыков в расчетных элементах должно быть минимальным.

Рекомендации по конструированию сварных соединений приведены в приложении И.

При сварке стыков кровельных покрытий в монтажных условиях следует применять аргонодуговую сварку вольфрамовым или плавящимся электродом с импульсивным питанием дуги. Основными видами соединений при этом являются нахлесточное и бортовое.

При применении аргонодуговой точечной сварки в монтажных условиях для соединения тонколистовых элементов основным видом соединения является нахлесточное; значение нахлестки должно быть не менее 30 мм.

12.3Заклепочные и болтовые соединения

Таблица 43

Обозначения, принятые в таблице 44: d - диаметр отверстия для болта;

• t - толщина наиболее тонкого наружного элемента пакета.

Соединительные болты, располагаемые вне узлов и стыков, следует размещать на максимальных расстояниях.