ДБН В 2.6-163:2010
Цей документ є державними будівельними нормами, що встановлюють вимоги до проектування, виготовлення та монтажу сталевих конструкцій будівель і споруд. Він регламентує технічні параметри, методи розрахунку надійності та безпеки, а також матеріали для забезпечення довговічності металоконструкцій. Документ обов'язковий для застосування проектними та будівельними організаціями.
Спеціаліст з ОП повинен контролювати наявність проектної документації на монтаж, виконаної згідно з цими нормами, а також перевіряти наявність сертифікатів відповідності на металоконструкції та матеріали, що використовуються на об'єкті. Важливо забезпечити дотримання технологічних карт монтажу та вимог безпеки при проведенні зварювальних та монтажних робіт на висоті.
Завантажити документ
Формат .docx · доступно зареєстрованим користувачам
Конструкції будівель і споруд
СТАЛЕВІ КОНСТРУКЦІЇ Норми проектування, виготовлення і монтажу
Мінрегіонбуд України Київ 2011
Товариство з обмеженою відповідальністю "Український інститут сталевих конструкцій імені В. М. Шимановського" (ТОВ Укрінсталькон ім. В. М. Шима- новського)
В. Гейфман
, інж.; В. Гордеєв, д-р техн. наук; С. Колесниченко, канд. техн
наук;
М. Кондра
, канд. техн. наук; В. Корольов, д-р техн. наук;
М. Микитаренко, канд. техн. наук; В. Пасечнюк, інж.; А. Перельмутер, д-р
техн. наук (науковий керівник), В. Шимановський, чл.-кор. НАН України,
О. Шимановський , д-р техн. наук
За участю:
Інститут електрозварювання ім. Є. О. Патона НАН України)
Е. Гарф, д-р техн. наук; В. Дворецький, д-р техн. наук; В. Кір'ян, чл.-кор. НАН України; В. Книш, канд. фіз.-мат. наук; Л. Лобанов, акад. НАН України Донбаська національна академія будівництва і архітектури:
В. Василев, канд. техн. наук; Є. Горохов, д-р техн. наук; Є. Зайцев, інж.,
В. Мущанов, д-р техн. наук; I. Роменський, канд. техн. наук; А. Югов, д-р техн.наук
Київський національний університет будівництва і архітектури:
В. Пермяков, д-р техн. наук; С. Білик, д-р техн. наук; О. Нілов, канд. техн. наук; В. Юрченко, канд. техн. наук
Полтавський національний технічний університет ім. Ю. Кондратюка:
В. Латинський, д-р техн. наук; С. Пічугін, д-р. техн. наук ЦНДІБК ім. В. А. Кучеренка, Російська Федерація;
ЦНДІПСК ім. М. П. Мельнікова, Російська Федерація;
МДБУ, Російська Федерація.
МНС України, лист від 20.04.2010 р. № 1/03-9-1313/2583 Мінпромполітики України, лист від 14.05.2010 р. № 13/5-1 -1170 Держпожбезпеки МНС України, лист від 29.10.2010 р. № 1602/02
Міністерство регіонального розвитку та будівництва України
ЗАТВЕРДЖЕНОнаказ Мінрегіонбуду України від 16.12. 2010 р. № 521; від 30.12.2010 р.
ТА НАДАНО ЧИННОСТІ: № 571, та від 22.08.2011 р. № 93; з 1 грудня 2011 р.
визнати такими, що не застосовуються на території України, СНиП ІІ-23-81' окрім розділів 15*-19, СНиП 111-18-75, окрім розділів 3-8; СНиП 3.03.01 -87 у частині, що стосується сталевих конструкцій, окрім п.п. 4.78-4.134
Право власності на цей документ належить державі.
Цей документ не може бути повністю чи частково відтворений, тиражований і розповсюджений як офіційне видання без дозволу Міністерства регіонального розвитку та будівництва України
© Мінрегіонбуд України, 2011
Офіційний видавець нормативних документів у галузі будівництва і промисловості будівельних матеріалів Мінрегіонбуду України ДП "Укрархбудінформ"
Сфера використання 1
Нормативні посилання 1
Терміни, визначення понять і познаки1
Вимоги проектування 2
Основні принципи забезпечення надійності, безпеки, довговічності та економічності конструкцій 2
Матеріали для конструкцій і з'єднань8
Розрахункові характеристики матеріалів і з'єднань11
Розрахунок елементів сталевих конструкційпри центральному розтягу і стиску. ... 13
Розрахунок елементів сталевих конструкційпри згині22
Розрахунок елементів сталевих конструкційна дію поздовжньої сили та
згинального моменту38
Розрахунок опорних плит48
Розрахунок опорних частин48
Розрахункові довжини і граничні гнучкості елементів сталевих конструкцій48
Розрахунок листових конструкцій58
Розрахунок елементів сталевих конструкційна витривалість63
Проектування з'єднань сталевих конструкцій65
Додаткові вимоги щодо проектування елементів будівель і споруд різного призначення78
Додаткові вимоги до проектування конструкцій при ремонті, підсиленні і реконструкції87
Вимоги виготовлення91
Загальні положення91
Вимоги до конструкторської документації, контроль якості91
Вхідний контроль, зберігання металопрокату, зварювальних, лакофарбових матеріалів і металовиробів92
Підготовка металопрокату, зварювальних і лакофарбових матеріалів93
Розмічання, намічання, виготовлення шаблонів і кондукторів, виправлення і згинання94
Різання і обробка кромок96
Складання98
Зварювання102
Влаштування отворів і контрольне складання107
Ґрунтування і фарбування109
Покриття конструкцій гарячим цинкуванням і алюмінізація110
Маркування, приймання і відвантаження110
Вимоги монтажу 111
Загальні положення111
Транспортування, зберігання і подавання до монтажу112
Укрупнювальне складання113
Стропування, підйом, встановлення конструкцій у проектне положення113
Монтаж (демонтаж) основних конструктивних елементів114
Попереднє напруження конструкцій118
Монтажні з’єднання118
Випробування конструкцій125
Контроль якості і приймання монтажних робіт126
Нормативні посилання 128
Терміни, визначення понять і познаки134
Категорії конструкцій за призначенням і за напруженим станом та групи
конструкцій 140
Фізичні характеристики матеріалів144
Вимоги до сталей для сталевих конструкцій145
Вибір сталей для конструкцій будівель і споруд147
Матеріали для з'єднання сталевих конструкцій ..152
Коефіцієнти умов робот для розтягнутого одиночного кутика, який прикріплюється однією полицею болтами157
Коефіцієнти для розрахунку на стійкість центрально і позацентрово стиснутих
елементів 158
Коефіцієнт стах для розрахунку на стійкість стиснутих стрижнів тонкостінного відкритого перерізу167
Стиснуті елементи з гнучкою стінкою170
Коефіцієнти для розрахунку на міцність елементів сталевих конструкцій171
Коефіцієнт стійкості при згині 173
Стійкість стінок балок, укріплених поздовжніми і проміжними ребрами жорсткості . . . 178
Розрахункові довжини колон і стояків .181
Коефіцієнти розрахункової довжини ц ділянок ступінчастих колон186
Таблиці для розрахунку елементів на витривалість191
Конструктивні заходи по первинному захисту металевих конструкцій від корозії
при проектуванні 197
Визначення властивостей сталей199
Бібліографія201
Конструкції будівель і споруд
СТАЛЕВІ КОНСТРУКЦІЇ Норми проектування, виготовлення і монтажу
Конструкции зданий и сооружений
СТАЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИ Нормы проектирования, изготовления и монтажа
The constructions of buildings and structures
THE STEEL CONSTRUCTIONS Norms for design, fabrication and erection
Чинні від 2011-12-01
Вимоги цих Норм поширюються на проектування, виготовлення і монтаж будівельних сталевих конструкцій будівель і споруд різного призначення, що працюють за температури навколишнього середовища не вище 100 °С і можливим короткочасним підвищенням до 150 °С (без ознак надзвичайної ситуації).
Норми встановлюють вимоги до проектування сталевих конструкцій, у тому числі при їх реконструкції, а також при визначенні придатності до експлуатації існуючих конструкцій, що мають дефекти і пошкодження.
Під час проектування, виготовлення і монтажу сталевих конструкцій, що перебувають в особливих умовах експлуатації (наприклад, конструкції доменних печей, магістральних і технологічних трубопроводів, резервуарів спеціального призначення, конструкцій будівель, що підлягають сейсмічним, інтенсивним температурним впливам або впливам агресивних середовищ, конструкцій гідротехнічних споруд), конструкцій унікальних будівель і споруд, а також спеціальних видів конструкцій (попередньо напружених, трансформованих, мобільних) необхідно дотримуватись додаткових вимог, які відображають особливості роботи цих конструкцій, передбачені відповідними нормативними документами, затвердженими чи погодженими відповідно до законодавства України.
Норми не поширюються на вибір технічних рішень та роботи щодо спеціального захисту сталевих конструкцій (вогнезахист, захист від корозії, вибухозахищеність тощо).
У цих Нормах використані посилання на документи, наведені у додатку А.
У цих нормах застосовані терміни, визначення понять і познаки, наведені у додатку Б.
Примітка. Обов'язкові вимоги цих Норм надруковані звичайним шрифтом, рекомендовані положення та пояснення - дрібним.
1 ВИМОГИ ПРОЕКТУВАННЯ 1.1 Основні принципи забезпечення надійності, безпеки, довговічності та економічності конструкцій
Загальні вимоги
Надійність конструкцій повинна бути забезпечена відповідно до вимог ДБН В.1.2-14.
При проектуванні конструкцій повинні бути забезпечені експлуатаційна придатність і безпека протягом строку експлуатації, визначеного у завданні на проектування. Окрім цього, проектування конструкцій виконують з урахуванням вимог охорони навколишнього середовища, а також інших особливих умов, наведених у завданні на проектування.
Для цього необхідно:
забезпечувати надійність конструкцій за рахунок виконання вимог до вибору матеріалів, конструювання та розрахунків;
приймати конструктивні рішення, що забезпечують міцність, жорсткість, стійкість і просторову незмінюваність будівель і споруд у цілому та їх окремих елементів під час транспортування, монтажу та експлуатації, при цьому передбачаючи в'язі залежно від основних параметрів будівлі та режиму її експлуатації (конструктивної схеми, прольотів, типів кранів та режимів їх роботи, температурних впливів тощо);
передбачувати заходи щодо забезпечення довговічності конструкцій та захисту їх від корозії, впливу вогню і тепла, зносу та стирання;
враховувати вимоги ДБН В.1.1-7, ДБН В. 1.2-7 та інших відповідних нормативних документів стосовно забезпечення міцності та стійкості несучих конструкцій в умовах пожежі;
передбачувати технологічність виготовлення та монтажу конструкцій;
забезпечувати складальність конструкцій розрахунком точності геометричних параметрів згідно з ДСТУ-Н Б.В. 1.3 зі встановленням необхідності контрольного чи загального складання або використанням регулювальних пристроїв;
враховувати відхилення від проектних розмірів і геометричної форми елементів конструкцій, які допускаються під час виготовлення та зведення;
встановлювати методи та обсяги контролю під час виготовлення та зведення конструкцій, а також у процесі їх експлуатації, включаючи, за необхідності, виконання випробувань окремих елементів, вузлів, з'єднань і конструкцій у цілому, а також, за необхідності, встановлення контрольно-сигнальних систем чи інших засобів моніторингу;
передбачати можливість огляду, обстеження і діагностики, а також проведення профілактичних і ремонтних робіт. За необхідності передбачати для цього ходові сходи та площадки, спеціальні пристосування (столики, провушини, фіксатори тощо) для забезпечення можливості кріплення постійних і тимчасових пристосувань, а також пристосувань для встановлення засобів діагностики технічного стану конструкцій у процесі експлуатації.
У робочих кресленнях конструкцій і в документації на замовлення матеріалів слід наводити відомості про:
категорію конструкції та її елементів за призначенням та напруженим станом відповідно до додатка В;
сталі та додаткові вимоги до них, передбачені нормативними документами і цими Нормами;
спосіб виконання зварних з'єднань, вид і режим зварювання, типи, марки, діаметри електродів для механізованого зварювання, положення шва при зварюванні, тип підкладки для стикових швів;
клас міцності і точності болтів, спосіб підготовки (обробки) контактних поверхонь для фрикційних з'єднань, величину контрольованого натягу болтів;
розміщення і розміри зварних, болтових і фрикційних з'єднань із вказівкою виконання їх у заводських чи монтажних умовах і, за необхідності, послідовність накладання швів і встановлення болтів, способи контролю якості;
вид та спосіб виконання засобів вогнезахисту, вогнезахисна здатність яких забезпечує нормований клас вогнестійкості згідно з ДСТУ Б-В.1.1-17.
У необхідних випадках під час роботи прокату на розтяг у напрямку його товщини при замовленні сталі слід зазначати клас суцільності згідно з ГОСТ 27772.
З урахуванням особливостей конструкцій та їх вузлів рекомендується при замовленні сталі враховувати класифікацію листового прокату в залежності від значення відносного звуження згідно з ГОСТ 28870.
Робочі креслення сталевих конструкцій повинні розроблятись з урахуванням вимог щодо виготовлення і монтажу, а також виду (типу) вогнезахисного покриття (облицювання) та способу його нанесення.
У проекті слід указувати послідовність монтажу елементів і виконання вузлів, а також допустимі монтажні навантаження, якщо зазначені чинники враховувались під час визначення розрахункових зусиль.
У проекті слід використовувати конструктивні рішення, що підвищують корозійну стійкість за рахунок раціонального вибору сталі, концентрації матеріалу в перерізах, вибору геометричної форми конструкції в цілому та її елементів зокрема, а також їх розташуванні у просторі, опору внутрішнім факторам корозії (місцевій, піттінговій, контактній, щілинній корозії, корозійному розтріскуванню, міжкристалевій корозії, корозійній утомленості тощо).
Також слід передбачити антикорозійний захист з урахуванням вимог ДСТУ 21.513 до первинного захисту (підвищення корозійної стійкості конструктивної форми) і вторинного захисту (підвищення довговічності засобів і методів протикорозійного захисту). Конструктивні заходи, що забезпечують підвищення корозійної стійкості під час проектування, наведено у додатку Ф.
За відсутності доступу для огляду і ремонту конструктивних елементів довговічність первинного і вторинного захисту повинна відповідати строку служби конструкції без технічного обслуговування.
При проектуванні сталевих конструкцій, що підлягають безпосередньому впливу рухомих, вібраційних та інших змінних навантажень, які викликають можливість руйнувань від утомленості, слід враховувати вимоги до вибору сталі, конструювання і технології виготовлення, а у випадках, указаних у нормах, виконувати розрахунок на витривалість.
При конструюванні сталевих зварних конструкцій слід знижувати негативний вплив залишкових деформацій і напружень, у тому числі зварних, а також концентрації напружень, передбачати відповідні рішення (з найбільш рівномірним розподілом напружень в елементах і деталях, без вхідних кутів, різких перепадів перерізу та інших концентраторів напружень) і технологічні заходи (порядок складання і зварювання, попередній вигин, механічне оброблення відповідних зон струганням, фрезеруванням, зачисткою абразивним кругом тощо).
Рекомендації
Рекомендується:
обирати оптимальні за техніко-економічними показниками конструктивні схеми будівель і споруд, а також перерізи елементів конструкцій з урахуванням їх призначення та умов експлуатації;
застосовувати економічні профілі прокату та ефективні сталі;
дотримуватися однотипності конструктивних елементів та вузлів, що досягається застосуванням уніфікованих рішень;
застосовувати прогресивні конструкції (просторові системи із стандартних елементів; конструкції, що поєднують несучі та огороджувальні функції; попередньо напружені, вантові, тонколистові та комбіновані конструкції зі сталей різної міцності);
передбачати технологічність і найменшу трудомісткість виготовлення конструкцій; враховувати виробничі можливості та потужність технологічного і кранового устаткування під- приємств-виробників, передбачати заводські з'єднання прогресивних типів (механізоване зварювання, з’єднання на болтах, у тому числі на високоміцних тощо); використовувати можливість фрезерування торців для потужних стояків і колон;
виконувати розділення конструкцій на відправні елементи з урахуванням виду транспорту та габаритів транспортних засобів, підіймально-транспортного та іншого устаткування монтажних організацій, раціонального та економічного транспортування конструкцій, а також виконання максимального обсягу робіт на підприємстві-виробнику;
застосовувати конструкції, що забезпечують технологічність і найменшу трудомісткість монтажу; застосовувати монтажні з'єднання на болтах, у тому числі фланцеві та фрикційні, з фрезерованими торцями (зварні монтажні з'єднання допускати лише за відповідного обґрунтування); передбачати монтажні кріплення елементів (монтажні столики тощо);
встановлювати показники довговічності з урахуванням конструктивних, технологічних та експлуатаційних обмежень паспортних характеристик режиму експлуатації будівель і споруд.
Для конструкцій, що знаходяться в умовах агресивних впливів, рекомендується застосовувати сталевий прокат зі сталей з підвищеною корозійною стійкістю.
Конструкції, які можуть підлягати впливу розплавленого металу (у вигляді бризок при розливанні металу, при прориві металу з печей чи ковшів), рекомендується захищати облицюванням або огороджувальними стінками, виконаними з вогнетривкої цегли або жаротривкого бетону, які захищені від механічних ушкоджень.
Конструкції, що підлягають тривалому впливу променевої чи конвекційної теплоти або короткочасному впливу вогню під час аварій теплових агрегатів, рекомендується захищати металевими екранами чи футеруванням із цегли або жаротривкого бетону.
Основні розрахункові вимоги
Кліматичні дані району будівництва слід приймати згідно з ДБН В.1.2-2.
Розрахункові технологічні температури встановлюються завданням на розроблення будівельної частини проекту.
Навантаження і впливи з урахуванням їх одночасної дії і найбільш несприятливих сполучень слід приймати згідно з ДБН В.1.2-2, ДБН В.1.1-12, а також з іншими нормативними документами і завданням на проектування. Групи режимів роботи кранів слід приймати відповідно до ГОСТ 25546.
Граничні значення прогинів і переміщень елементів конструкцій слід приймати відповідно до вимог ДСТУ Б В.1.2-3.
При проектуванні сталевих конструкцій слід дотримуватися правил забезпечення захисту від корозії. У проекті необхідно наводити дані про зонування будівлі (споруди) за складом та інтенсивністю агресивних впливів, класифікацією корозійних середовищ, вимоги до строків експлуатації та відновлення захисних покриттів.
Усі конструкції повинні бути доступні для спостереження, очистки, фарбування. Конструкції не повинні затримувати вологу і ускладнювати провітрювання. Замкнуті профілі повинні бути герметизовані.
При відповідному техніко-економічному обґрунтуванні чи за вимогою замовника допускається збільшувати товщини прокату і стінок труб з урахуванням можливості корозії та підвищенняграниці вогнестійкості конструкцій. При цьому для оцінки несучої здатності і довговічності конструкцій збільшення перерізів елементів враховувати не слід.
При проектуванні сталевих конструкцій, до яких у ДБН В.1.1-7 та інших нормативних документах встановлені вимоги до значення класу вогнестійкості, рекомендується враховувати вимоги стосовно проектування вогнестійких конструкцій, визначені у ДСТУ-Н Б В.2.6-ХХ:201Х*.
Залежно від призначення конструкцій і можливих наслідків при досягненні ними граничних станів слід розрізняти три категорії конструкцій та їх елементів за призначенням:
А - конструкції та елементи, досягнення граничних станів яких може призвести до повної непридатності до експлуатації будівлі чи споруди в цілому або її значної частини;
Б - конструкції та елементи, досягнення граничних станів яких може призвести до ускладнення нормальної експлуатації будівель і споруд внаслідок виникнення недопустимих прогинів або переміщень;
В - допоміжні конструкції та елементи, досягнення граничних станів яких не призводить до порушення експлуатаційних вимог, що висуваються до несучих конструкцій.
Залежно від можливості та причин досягнення граничних станів, а також виходячи з умов руйнування від утомленості чи крихкого руйнування слід розрізняти три категорії конструкцій та їх елементів за напруженим станом:
- конструкції та елементи, досягнення граничних станів яких можливе в результаті безпосереднього впливу динамічного рухомого чи вібраційного навантаження;
- конструкції та елементи, досягнення граничних станів яких можливе лише при поєднанні несприятливих чинників (динамічного чи вібраційного навантаження, концентраторів напружень, зон напружень розтягу тощо);
- конструкції та елементи, руйнування від утомленості чи крихке руйнування яких неможливо через відсутність несприятливих чинників або через їх незначний вплив.
Перелік конструкцій та елементів із вказівкою категорій за призначенням і за напруженим станом наведено в додатку В, табл. В.1.
Елементи і конструкції, що розглядаються в цих Нормах, поділяються на три класи залежно від прийнятого в розрахунку виду напружено-деформованого стану (НДС) розрахункового перерізу:
й клас - НДС, за якого нормальні напруження ст на всіх ділянках розрахункового перерізу є меншими за розрахунковий опір сталі Ry і можуть досягнути його лише в найбільш напружених волокнах перерізу ст = Ry (пружна робота перерізу - рисунок 1.1.1 а);
й клас - НДС, за якого нормальні напруження ст на деяких ділянках розрахункового перерізу є меншими за розрахунковий опір сталі Ry, а на інших ділянках - дорівнюють йому (пружно-пластична робота перерізу - рисунок 1.1.1 б);
R„
Рисунок 1.1.1 - Класифікація перерізів за видом НДС
Знаходиться на стадії розроблення
й клас - НДС, за якого нормальні напруження а по всій площі розрахункового перерізу дорівнюють розрахунковому опору сталі Ry (пластифікація всього перерізу з утворенням пластичного шарніру - рисунок 1.1.1 в).
Розрахункові схеми й основні передумови розрахунку повинні відображати дійсні умови роботи сталевих конструкцій.
Сталеві конструкції необхідно, як правило, розраховувати як єдині просторові системи з урахуванням чинників, що визначають напружений і деформований стан за потреби з урахуванням нелінійних властивостей розрахункової схеми. У необхідних випадках розрахунок конструкції на різних етапах монтажу або експлуатації необхідно виконувати з урахуванням впливу чинників, що визначають її напружено-деформований стан на кожному з етапів.
При поділі єдиних просторових систем на окремі плоскі підсистеми слід враховувати взаємодію елементів між собою і основою.
Вибір розрахункових схем, а також методів розрахунку сталевих конструкцій рекомендується здійснювати з урахуванням ефективного використання ЕОМ.
При поділі системи на окремі елементи розрахункові зусилля (поздовжні і поперечні сили, згинальні та крутні моменти) в статично невизначуваних конструкціях допускається визначати за недеформованою схемою з припущенням пружної роботи сталі.
Розрахунок окремих елементів на дію цих зусиль слід виконувати за деформованою схемою, що враховує вплив переміщень під навантаженням.
Розрахунок статично невизначуваних конструкцій як єдиних систем допускається також виконувати за деформованою схемою в границях пружної роботи сталі.
Вимоги цих Норм передбачають такі розрахункові моделі несучих конструкцій:
окремі конструктивні елементи (наприклад, розтягнуті і стиснуті стрижні, балки, стояки і колони суцільного перерізу тощо);
плоскі або просторові системи, закріплені від перекосу (рисунок 1.1.2 а); розрахунок таких конструкцій може бути виконаний шляхом розрахунку окремих елементів з урахуванням їх взаємодії між собою і з основою;
плоскі або просторові системи, не закріплені від перекосу (рисунок 1.1.2 б); при розрахунку таких конструкцій поряд із перевіркою окремих елементів слід враховувати можливість досягнення граничного стану системи в цілому;
Рисунок 1.1.2 - Розрахункові моделі несучих конструкцій у вигляді стрижневих систем, закріплених (а) і не закріплених (б) від перекосу
листові конструкції (оболонки обертання), що перебувають у безмоментному напруженому стані.
При спеціальному обґрунтуванні допустимо використовувати більш точні розрахункові моделі (наприклад, геометрично чи фізично нелінійні, чи моделі, які враховують моментну роботу оболонкових конструкцій).
Для розрахункових моделей у формі окремих конструктивних елементів чи систем, закріплених від перекосу, перевірка стійкості виконується як для окремих стрижневих елементів на основі розгляду їх розрахункових довжин, визначених без урахування рівня навантаженості сусідніх елементів.
Для систем, не закріплених від перекосу, поряд із перевіркою стійкості окремих елементів повинна бути виконана перевірка загальної стійкості. При перевірці загальної стійкості коефіцієнт надійності за загальною стійкістю ys не повинен бути меншим за 1,3.
Для елементів, ослаблених у розрахунковому перерізі отворами для болтових з'єднань, окрім фрикційних, при розрахунках на міцність і витривалість слід приймати площу перерізу нетто Ап, на стійкість і жорсткість - площу перерізу брутто А.
Врахування призначення та умов роботи конструкцій
При розрахунку конструкцій і з'єднань слід враховувати:
коефіцієнт надійності за відповідальністю (коефіцієнт відповідальності) уп відповідно до вимог ДБН В.1.2-14;
додатковий коефіцієнт надійності за матеріалом уи =1,3 для елементів конструкцій, які розраховуються на міцність із використанням розрахункових опорів Ru, що визначаються за тимчасовим опором при розтягу;
коефіцієнти умов роботи елементів конструкцій ус, що приймаються за таблицею 1.1.1, та коефіцієнти умов роботи з'єднань уь за вимогами розділу 1.12 цих Норм.
Таблиця 1.1.1 - Коефіцієнт умов роботи
Елементи конструкцій
Коефіцієнт умов роботи у,-
1. Балки суцільного перерізу і стиснуті елементи ферм перекриттів під залами театрів, клубів, кінотеатрів, під трибунами, під приміщеннями магазинів, книгосховищ і архівів тощо при тимчасовому навантаженні, що не перевищує ваги перекриття
0,90
2. Колони громадських будівель і опор водонапірних башт
0,95
3. Колони одноповерхових виробничих будівель із мостовими кранами
1,05
4. Стиснуті основні елементи (крім опорних), ґратки складеного таврового перерізу з двох кутиків у зварних фермах покриттів і перекриттів при розрахунку на стійкість зазначених елементів із гнучкістю X > 60
0,80
5. Затяжки, тяги, відтяжки, підвіски при розрахунку на міцність у перерізі без послаблень
0,90
'У
6. Елементи конструкцій зі сталі з границею текучості до 440 Н/мм , що несуть статичне навантаження, при розрахунку на міцність у перерізі, послабленому отворами для болтів (окрім фрикційних з'єднань)
1,10
7. Стиснуті елементи гратки просторових ґратчастих конструкцій, виконані з одиночних рівнополичкових кутиків за рис. 1.9.3, які прикріплюються
однією полицею (для нерівнополичкових кутиків - більшою полицею):
а)безпосередньо до поясів за допомогою зварних швів або двох болтів і більше, які влаштовані вздовж кутика:
розкоси за рис. 1.9.3 а;
розпірки за рис. 1.9.3 б, в, е;
розкоси за рис. 1.9.3 в, г, д, е
б)безпосередньо до поясів за допомогою одного болта або через фасонку незалежно від виду з'єднання
0,90
0,90
0,80
0,75
Кінець таблиці 1.1.1
Елементи конструкцій
Коефіцієнт умов роботи у с
8. Стиснуті елементи, виконані з одиночних кутиків, які прикріплюються однією полицею (для нерівнополичкових кутиків - меншою полицею), за винятком елементів, наведених у поз.7 цієї таблиці, а також елементів плоских ферм з одиночних кутиків
0,75
9. Опорні плити, виконані зі сталі з границею текучості до 390 Н/мм2, що несуть статичне навантаження, товщиною, мм:
а) до 40 включно;
1,20
б) понад 40 до 60 включно;
1,15
в) понад 60 до 80 включно;
1,10
Примітка 1. Коефіцієнти ус< 1,0 при розрахунку не слід враховувати сумісно.
Примітка 2. При розрахунку на міцність у перерізі, послабленому отворами для болтів, коефіцієнти, наведені в поз. 6 і 1, 6 і 2, 6 і 5, слід враховувати сумісно.
Примітка 3. При розрахунку опорних плит коефіцієнти, наведені в поз. 9 і 2,9 і 3, слід враховувати сумісно. Примітка 4. При розрахунку з'єднань коефіцієнти ус для елементів, які наведені в поз. 1 і 2, слід враховувати разом із коефіцієнтом умов роботи з'єднання у Примітка 5. У випадках, не обумовлених цими Нормами, у розрахункових формулах слід приймати ус - 1,0.
Матеріали для конструкцій і з'єднань
Загальні вимоги
Для сталевих будівельних конструкцій слід застосовувати сталевий прокат (листовий, фасонний, широкосмуговий універсальний, сортовий), гнуті профілі і труби з низьковуглецевої і низьколегованої сталі, а також сталеві канати.
Застосовується прокат загального призначення і прокат для зварних конструкцій.
Допускається також застосувати арматурну гарячекатану сталь, що зварюється, пучки і пасма з дроту.
В окремих випадках, наприклад, для опорних вузлів, допускається застосування виливків і поковок із вуглецевої і легованої сталі, а також виливків з чавуну.
Виливки (опорні частини тощо) для сталевих конструкцій рекомендується проектувати з вуглецевої сталі марок І5Л, 25Л, 35Л і 45Л та інші, що задовольняють вимоги для груп виливків II або III згідно з ГОСТ 977, а також із сірого чавуну марок СЧІ5, СЧ20, СЧ25 і СЧЗО, що задовольняє вимоги ГОСТ 1412.
За показниками корозійної стійкості сталі поділяються на три групи:
І група - сталі звичайної корозійної стійкості, а саме низьковуглецеві сталі марки СтЗпс та низьколеговані сталі марок 09Г2С, 10Г2С, 15Г2СФ та інші;
II група - сталі підвищеної корозійної стійкості марок 09Г2Д, 09Г2СД, 14Г2Д, 10ХСНД, 15ХСНД та інші для середньо-, високо- та сильноагресивного середовищ;
III група - атмосферостійкі (економно леговані) сталі марок 10ХНДП, 14ХГНДЦ та інші.
Для конструкцій, що експлуатуються в умовах агресивного середовища, рекомендується
застосовувати сталевий прокат із сталей з підвищеною корозійною стійкістю.
Основні фізичні властивості матеріалів для конструкцій слід приймати згідно з додатком Г.
Прокат листовий, фасонний і широкосмуговий універсальний слід поділяти на:
- прокат звичайної міцності з низьковуглецевих сталей з границею текучості Ryn до 290 Н/мм2, які розрізняються за ступенем розкислення на киплячі, напівспокійні та спокійні, а також без урахування граничних відхилень задовольняють такі вимоги (за масовою часткою елементів): вміст вуглецю не повинен перевищувати 0,22 %, вміст сірки - 0,05 % і вміст фосфору - 0,04 %;
тимчасове видовження круглих зразків з розрахунковою довжиною, що дорівнює п'яти діаметрам зразка, не повинне бути менше за 18 %;
прокат підвищеної міцності, як правило, з низьколегованих сталей з границею текучості Ryn понад 290 Н/мм2 до 390 Н/мм2 включно при товщині прокату до 50 мм, із тимчасовим видовженням круглих зразків при їх розрахунковій довжині, що дорівнює п’яти діаметрам зразка, не меншим за 16 %;
прокат високої міцності, як правило, з термооброблених сталей з границею текучості Ryn від 390 Н/мм2 до 590 Н/мм2, із тимчасовим видовженням круглих зразків при їх розрахунковій довжині, що дорівнює п’яти діаметрам зразка, не меншим за 14 %.
Вимоги до низьколегованої сталі для сталевих конструкцій наведені у таблиці Д2 додатка Д.
Вимоги до застосування сталевого прокату залежно від ступеня розкислення та показника ударної в'язкості наведені у таблиці ДЗ додатка Д.
Сталевий прокат згідно з 1.2.1.5 повинен задовольняти вимоги щодо ударної в'язкості відповідно до додатка Д, таблиці Д.1.
Прокат з низьколегованих сталей для зварних конструкцій повинен задовольняти вимоги щодо хімічного складу і вуглецевого еквівалента відповідно до додатка Д, таблиці Д.2.
При рівноцінних показниках механічних властивостей перевагу слід надавати використанню прокату для виготовлення зварних конструкцій з меншими значеннями вуглецевого еквівалента.
Листовий прокат завтовшки 25 мм і більше для елементів, що працюють в напрямку товщини прокату, а також прокат завтовшки 40 мм і більше повинні задовольняти вимоги ГОСТ 28870 за властивостями в напрямку товщини прокату.
Для конструкцій, не захищених від впливу високих температур, за необхідності, слід застосовувати прокат підвищеної жаростійкості. Прокат повинен мати характеристичне значення тимчасового опору за температури 600 °С не менше за Run = 240 Н/мм2.
При виборі сталі для конструкцій слід враховувати:
клас відповідальності будівель і споруд відповідно до вимог ДБН В.1.2-14;
призначення конструкцій та елементів;
можливі наслідки досягнення граничних станів;
характер діючих напружень (статичне, динамічне) та їх рівень;
вид напруженого стану (одноосьовий, плоский чи об'ємний, розтяг або стиск);
наявність зварних з'єднань (рівень залишкових напружень, ступінь концентрації напружень, властивості сталі в зоні зварювання);
ступінь агресивності впливів;
товщину прокату;
особливості конструктивної форми і технології виготовлення (концентратори напружень, гільйотинне різання, наклеп тощо);
кліматичний район будівництва і розрахункову температуру експлуатації.
За розрахункову мінімальну температуру слід приймати температуру найхолоднішої доби в районі будівництва відповідно до вказівок норм з будівельної кліматології з забезпеченістю:
0,90 - для конструкцій, що експлуатуються в опалюваних приміщеннях;
0,95 - для конструкцій, що експлуатуються в неопалюваних приміщеннях і за температури зовнішнього повітря;
0,98 - для конструкцій будівель і споруд підвищеного рівня відповідальності за класифікацією, наведеною в ДБН В.1.2-14, що експлуатуються за температури зовнішнього повітря.
Залежно від поєднання чинників згідно з 1.2.1.7 із урахуванням категорії конструкції згідно з 1.1.3.6 конструкції та елементи поділяються на чотири групи згідно з вказівками додатка В (таблиці В1, В2).
Вибір сталей для груп конструкцій слід виконувати згідно з вимогами таблиці ЕІ додатка Е.
При використанні матеріалів, що виготовляються за стандартами України, слід виконувати вимоги 1.2.2.1-1.2.2.10.
Може бути використаний також прокат та вироби, що випускаються за іншими стандартами і технічними умовами, якщо його властивості відповідають вимогам таблиць Д.1 і Д.2 додатка Д.
Для конструкцій із фасонного (кутики, двотаври, швелери), листового згідно з ГОСТ 27772, широкосмугового універсального прокату і гнутих профілів за ГОСТ 27772 та іншими чинними нормативними документами [1, 2], сортового прокату (круг, квадрат, смуга) згідно з ГОСТ 19281, ГОСТ 535, тонколистового прокату з вуглецевої сталі згідно з ГОСТ 16523, із сталі підвищеної міцності згідно з ГОСТ 17066, електрозварних труб згідно з ГОСТ 10705 та ГОСТ 10706, гарячекатаних труб згідно з ГОСТ 8731, як правило, слід приймати сталі відповідно до додатка Е.
Для зварних з'єднань елементів сталевих конструкцій із сталей згідно з 1.2.2.1 слід застосовувати електроди для ручного дугового зварювання згідно з ГОСТ 9467, зварювальний дріт згідно з ГОСТ 2246, флюси згідно з ГОСТ 9087, порошковий дріт згідно з ГОСТ 26271, вуглекислий газ згідно з ДСТУ 4817, аргон згідно з ГОСТ 10157 за додатком Ж.
Застосовувані зварювальні матеріали і технологія зварювання повинні забезпечувати значення тимчасового опору металу шва не нижче від характеристичного значення опору Run основного металу, ударну в'язкість і тимчасове видовження залежно від вимог, які висуваються до матеріалу конкретних конструкцій.
Для болтових з'єднань елементів сталевих конструкцій із сталей згідно з 1.2.2.1 слід застосовувати: сталеві болти і гайки, що задовольняють вимоги ГОСТ 1759.0, ГОСТ 1759.4, ГОСТ 1759.5; шайби, що задовольняють вимоги ГОСТ 18123; високоміцні болти, зазначені у 1.2.2.6 відповідно до таблиці ЖЗ додатка Ж.
Болти у болтових з'єднаннях слід застосовувати згідно з ГОСТ 7796, ГОСТ 7798, ГОСТ 15589, ГОСТ 15591, за наявності обмежень деформацій з'єднання - болти згідно з ГОСТ 7805, а також в необхідних випадках болти зі скороченою нарізною частиною.
Болти і гайки повинні мати маркування згідно з вимогами чинних нормативних документів.
Гайки у болтових з'єднаннях слід застосовувати згідно з ГОСТ 5915, як правило, приймаючи клас міцності гайок при класах міцності болтів: 5 - при 5.6, 5.8; 8 - при 8.8; 10 - при 10.9.
Для болтів при їх роботі тільки на зріз допускається приймати клас міцності гайок 4 при класах міцності болтів 5.6, 5.8; 6 - при 8.8; 8 - при 10.9.
Шайби у болтових з'єднаннях слід застосовувати: круглі згідно з ГОСТ 11371, косі згідно з ГОСТ 10906, пружинні нормальні згідно з ГОСТ 6402.
Для фундаментних болтів, як правило, слід застосовувати сталі згідно з ГОСТ 535, ГОСТ 24379.0, а їх конструкцію і розміри приймати згідно з ГОСТ 24379.1.
Гайки для фундаментних та U-подібних болтів діаметром до 48 мм включно слід застосовувати згідно з ГОСТ 5915, для бйлтів діаметром понад 48 мм - згідно з ГОСТ 10605.
Для вказаних болтів із сталі марок СтЗкп2-1, СтЗпс2-1, СтЗпс4-1, СтЗсп2-1, СтЗсп4-1 діаметром до 48 мм включно слід застосовувати гайки класу міцності згідно з ГОСТ 1759.5, діаметром понад 48 мм - з матеріалу групи 02 згідно з ГОСТ 18126.
Для болтів із сталі марок 09Г2С і 10Г2С1 діаметром до 48 мм включно слід застосовувати гайки класу міцності не нижче за 5 згідно з ГОСТ 1759.5, діаметром понад 48 мм - з матеріалу групи 05 згідно з ГОСТ 18126.
Допускається застосовувати гайки з марок сталі, прийнятої для болтів.
Для фрикційних з'єднань елементів сталевих конструкцій слід застосовувати високоміцні болти із сталі 40Х "селект", що задовольняють вимоги ГОСТ 22356 та інших нормативних документів, а їх конструкцію і розміри приймати згідно з ГОСТ 22353; гайки і шайби до них - згідно з ГОСТ 22354 і ГОСТ 22355.
Допускається застосовувати болти та гайки за іншими стандартами та нормативними документами при забезпеченні вимог до прийнятого класу міцності.
Для фланцевих з'єднань елементів сталевих конструкцій рекомендується застосовувати високоміцні болти із сталі 40Х "селект" з тимчасовим опором не меншим за 1100 Н/мм2 у виконанні ХЛ, що задовольняють вимоги ГОСТ 22356; гайки і шайби до них необхідно обирати згідно з ГОСТ 22354 і ГОСТ 22355.
Допускається застосовувати болти та гайки за іншими стандартами та нормативними документами при забезпеченні вимог до прийнятого класу міцності.
Для відливок (опорних частин тощо) слід застосовувати сталь марок 15Л, 25Л, 35Л і 45Л згідно з ГОСТ 977 для груп II (відливки відповідального призначення для деталей, що працюють при статичних і змінних навантаженнях) або III (відливки особливо відповідального призначення для деталей, що працюють при динамічних навантаженнях).
Для несучих елементів висячих покриттів, відтяжок опор повітряних ліній електропередачі, розподільних пристроїв, контактних мереж, транспорту, щогл і башт, а також напружуваних елементів у попередньо напружених конструкціях слід застосовувати:
канати спіральні згідно з ГОСТ 3062, ГОСТ 3063, ГОСТ 3064;
канати подвійного звивання згідно з ГОСТ 3066, ГОСТ 3067, ГОСТ 3068, ГОСТ 3081, ГОСТ 7669, ГОСТ 14954;
каната закриті несучі згідно з ГОСТ 3090, ГОСТ 7675, ГОСТ 7676, ГОСТ 18889, ГОСТ 18901;
канати сталеві одинарного звивання для відтяжок опор повітряних ліній електропередачі;
пучки і пасма паралельних дротів, які формуються з канатного дроту, що задовольняє вимоги ГОСТ 7372.
У разі потреби допускається застосовувати канати за іншими стандартами та нормативними документами при забезпеченні вимог до міцності і класу виконання канатів.
У разі потреби допускається застосовування прокатних профілів, стрічок, арматурних стрижнів.
Розрахункові характеристики матеріалів і з'єднань
Розрахункові опори прокату і труб слід визначати за формулами, наведеними у таблиці 1.3.1, де характристичні опори Ryn і Run слід приймати такими, що дорівнюють гарантованому значенню границі текучості і тимчасового опору, які встановлені стандартами чи технічними умовами.
Таблиця 1.3.1 - Формули для визначення розрахункових опорів прокату і труб
Напружений стан
Умовна познака
Розрахунковий опір прокату і труб
Розтяг, стиск, згин:
- за границею текучості;
Ry
Rynh т
- за тимчасовим опором
R„
RurJ4 т
Зсув
Rs
0,58 Rv„tym
Зминання торцевої поверхні (за наявності пригонки)
Rp
Runty т
Зминання місцеве у циліндричних шарнірах (цапфах) при щільному дотиканні
Rip
б>5 Runtyт
Діаметральний стиск котків (при вільному дотиканні в конструкціях з обмеженою рухомістю)
Red
0,025 Runtym
Розтяг у напрямку товщини прокату t (t < 60 мм)
Rth
0,5 Runtym
Державний стандарт або технічні умови на прокат
Коефіцієнт надійності за матеріалом у„,
Для сталі згідно з ГОСТ 27772 (окрім сталей марок С590, С590К), за документами [1, 2], а також іншою нормативною документацією, що вимагає процедуру контролю властивостей прокату згідно з ГОСТ 27772
1,025
Для сортового прокату з границею текучості понад 380 Н/мм2 згідно з ГОСТ 19281 і для труб - ГОСТ 8731
1,100
Для решти прокату і труб, що задовольняють вимоги цих Норм
1,050
Можливі відхилення в несприятливий бік фактичних значень границі текучості і тимчасового опору від характристичних значень, а також розмірів перерізу прокатних профілів від номінальних розмірів слід враховувати за допомогою коефіцієнта надійності за матеріалом ут. При визначенні коефіцієнтів ут слід виходити з того, що забезпеченість значень розрахункових опорів повинна бути не меншою за 0,998. Для матеріалів масового застосування (1.2.2.1) коефіцієнти надійності за матеріалом ут приймаються за таблицею 1.3.2.
Розрахункові опори листового, широкосмугового універсального, фасонного прокату і труб масового застосування наведені в таблицях Е2 і ЕЗ додатка Е.
Розрахункові опори гнутих профілів слід приймати такими, що дорівнюють, як правило, розрахунковим опорам листового прокату, з якого вони виготовлені; допускається враховувати зміцнення сталі листового прокату в зоні гнуття.
Розрахункові опори круглого, квадратного та смугового прокату слід визначати за формулами, наведеними у таблиці 1.3.1, де значення Ryn і Run слід приймати відповідно до РОСТ 535 і ГОСТ 19281.
Розрахункові опори прокату зминанню торцевої поверхні, місцевому зминанню у циліндричних шарнірах, діаметральному стисканню котків наведені в таблиці Е4 додатка Е.
Розрахункові опори виливків із вуглецевої сталі та сірого чавуну необхідно приймати за таблицями Е6 і Е7 додатка Е.
Розрахункові опори зварних з'єднань слід визначати за формулами, наведеними в таблиці 1.3.3.
Таблиця 1.3.3 - Формули для визначення розрахункових опорів зварних швів
Зварне
з'єднання
Напружений стан
Характеристика розрахункового опору
Умовна
познака
Розрахунковий
опір
Стикове
Стиск, розтяг і згин при механізованому або ручному зварюванні з фізичним контролем якості шва
За границею текучості
D
p _ D
iVwv v
За тимчасовим опором
D
WU
D _ D xwu iKu
Розтяг і згин при механізованому або ручному зварюванні
За границею текучості
D
wy
Ky ~ °'85 Ry
Зсув
-
D
ws
Ks = Rs
3 кутовими швами
Зсув (умовний)
За металом шва
Rwf
n 0,55 Rmm
wf
7 wm
За металом границі сплавления
Rwz
RWZ ~ Q’45RUn
Примітка. Значення коефіцієнта надійності за матеріалом шва утп слід приймати таким, що дорівнює: 1,25 - при Rwu„ < 490 Н/мм2; 1,35 - при 490 Н/мм2 < Rmil, < 590 Н/мм2.
Розрахункові опори зварних стикових з'єднань із сталей із різними характристичними опорами слід приймати як для стикових з'єднань із сталі з меншим значенням характеристичного опору.
Характеристичні опори металу шва Rwun і розрахункові опори металу кутових швів Rwj наведені в таблиці Ж2 додатка Ж.
Розрахунковіопориодноболтових з'єднань слід визначати заформулами, наведеними в
таблиці1.3.4.Розрахунковіопоризрізута розтягу болтів,атакожзминаннюелементів, що
з'єднуються болтами, наведені у таблиці Ж5 додатка Ж.
Розрахунковий опір розтягу фундаментних болтів Rba слід визначати за формулою
R-ba = 0,80 Ryn .(1.3.1)
Розрахункові опори розтягу фундаментних болтів наведені у таблиці Ж6 додатка Ж. Розрахунковий опір розтягу U-подібних болтів слід визначати за формулою
Rbu - 0,85 Ryn .(1.3.2)
Розрахунковий опір розтягу болтів Rbh у фрикційному з'єднанні слід визначати за формулою
Rbh = WRbun>(і.з.з)
де Rbun - найменший тимчасовий опір болта розриву, що приймається відповідно до таблиць Ж4, Ж7 додатка Ж.
Таблиця 1.3.4 - Формули для визначення розрахункових опорів болтових з'єднань
Напружений
стан
Умовна
познака
Розрахунковий опір одноболтового з'єднання зрізу, розтягу, зминанню для болтів
класу міцності
високоміцних із сталі марки 40Х "селект"
5.6
6.6
8.8
10.9
Зріз
а) Rh,
0,42 Rbun
0,42 Rjnui
0,40 Rhun
0,40 Rbun
0,37 Rinin
Розтяг
6) Rhf
0,75 Rhll„
0,75 Rhu„
0,68 RblJfl
0,60 Rhu„
0,50 Rhu„
Зминання:
болти класу точності А болти класу точності В і С
в) hP
1,60 Ru 1,35 R„
а)Значення Rbs і Rbt для болтів класів міцності 8.8 і 10.9 та із сталі марки 40Х "селект" наведені для болтів без покриття (наприклад, без оцинкування, алюмінування).
б)Значення R[,t вказано для болтів з додатковим подальшим відпуском за температури 650 °С.
в)Значення Ri,p вказано для з'єднуваних елементів із сталі з границею текучості до 440 Н/мм2 і при > R„„.
Розрахунковий опір розтягу високоміцного сталевого дроту R^v який використовується як пасма або у вигляді пучків, слід визначати за формулою
Rdh = 0,63 Run .(1.3.4)
Значення розрахункового опору (зусилля) розтягу сталевого канату слід приймати таким, що дорівнює значенню розривного зусилля для каната в цілому, встановленому стандартами або технічними умовами на сталеві канати, поділеному на коефіцієнт надійності ут = 1,6.
Розрахунок елементів сталевих конструкцій при центральному розтягу і стиску
Розрахунок елементів суцільного перерізу
Розрахунок на міцність елементів із сталі з характеристичним опором Ryn < 440 Н/мм2 при центральному розтягу і стиску слід виконувати за формулою
N
<1.(1.4.1)
Ап Ryyc
Розрахунок на міцність розтягнутих елементів зі сталі з відношенням Ru/yu > Ry, експлуатація яких можлива і після досягнення металом границі текучості, а також елементів із сталі з характе-
ристичним опором Ryn > 440 Н/мм2 слід виконувати за формулою (1.4.1) із заміною значення R на
уп
Розрахунок на міцність елементів у перерізі з нарізкою для гайки слід виконувати як розрахунок болта на розтяг; при цьому значення Rbt слід обчислювати за таблицею 1.3.4 із заміною Rbun
на RUH'
Розрахунок на міцність перерізу у місцях кріплення розтягнутих елементів, виконаних з одиночних кутиків, що приєднуються однією полицею болтами, слід виконувати за формулою (1.4.1) і за формулою
N .xI*l<i,(1.4.2)
AfjRu Yri
де yfl - коефіцієнт умов роботи, що визначається згідно з додатком I.
Розрахунок на стійкість елементів суцільного перерізу при центральному стиску і при виконанні вимог 1.4.3.2 - 1.4.3.7 слід виконувати за формулою
N
<1,(1.4.3)
q>ARy ус
де ф - коефіцієнт стійкості при центральному стиску, значення якого при X > 0,4 необхідно обчислювати за формулою
5 —д/52 —39,А&Х1 (1.4.4)
0,5
Значення коефіцієнта 5 у формулі (1.4.4) слід обчислювати за формулою
5 = 9,87(і-а+рГ)+І2,(1.4.5)
де а і Р - коефіцієнти, що характеризують початкові неправильності форми та залишкові
напруження і визначаються за таблицею 1.4.1 залежно від типу поперечного перерізу стрижня та типу кривої стійкості;
X - умовна гнучкість стрижня, яка визначається за формулою
—2
Значення коефіцієнтів ф, обчислені за формулою (1.4.4), слід приймати не більшими за 7,6/Х у випадку, коли Х>8,0 для типу кривої стійкості а, Х>А,А і А,>5,8 для типів кривої стійкості
відповідно b і с (таблиця 1.4.1).
При значеннях Х>0,4 для всіх типів кривої стійкості допускається приймати ф = 1,0.
Значення коефіцієнтів ф наведені у таблиці К1 додатка К.
Розрахунок на стійкість стрижнів з одиночних кутиків слід виконувати з урахуванням вимог 1.4.1.3. При визначенні гнучкості цих стрижнів радіус інерції перерізу кутика і розрахункову довжину стрижня необхідно приймати відповідно до вимог 1.9.1.4, 1.9.1.5, 1.9.2.2.
Стиснуті елементи з суцільними стінками відкритого перерізу за рисунком 1.4.1 рекомендується укріплювати планками чи ґратками, при цьому повинні бути виконані вимоги
- 1.4.2.9.
За відсутності планок чи ґраток такі елементи, окрім розрахунку за формулою (1.4.3) у головних площинах інерції х - х і у-у, необхідно перевіряти на стійкість при згинально-крутильній формі втрати стійкості за формулою
N
q>cARy4c
де фс - коефіцієнт, який дорівнює:
фс =ф1 приф1 <0,85; фс =0,68+0,21ф[ <1,0приф1 >0,85; тут значення ф! слід обчислювати за формулою
Ф!=7,6%^.(1.4.7)
У формулі (1.4.7) коефіцієнт Стах необхідно визначати відповідно до додатка Л. Таблиця 1.4.1 - Значення коефіцієнтів а і р
Значення коефіцієнтів
Тип кривої стійкості
JL
Тип поперечного перерізу
0,03
0,06
0,04
0,09
$ Ф
LyU
Т /ч
0,14
0,04
Примітка. Для прокатних двотаврів заввишки понад 500 мм у разі розрахунку на стійкість у площині стінкислідприйматитипкривої стійкості а.
З'єднання пояса зі стінкою у центрально-стиснутому елементі складеного суцільного перерізу слід розраховувати на зсув від умовної поперечної сили Qjic за формулами, наведеними у таблиці 1.12.6. При цьому значення Qjic необхідно визначати за формулою (1.4.14), а коефіцієнт ф слід приймати у площині стінки.
Розрахунок елементів наскрізного перерізу
Розрахунок на міцність елементів наскрізного перерізу при центральному розтягу і стиску слід виконувати за формулою (1.4.1), де Ап - площа розрахункового перерізу стрижня нетто.
Розрахунок на стійкість стиснутих стрижнів наскрізного перерізу, гілки яких з'єднані планками чи ґратками, слід виконувати за формулою (1.4.3); при цьому коефіцієнти ф відносно вільної осі (перпендикулярної до площини планок чи ґраток) слід визначати за формулами (1.4.4) і (1.4.5) для кривої стійкості типу b із заміною в цих формулах X на е^. Значення умовної зведеної гнучкості Xej необхідно обчислювати залежно від значень зведеної гнучкості Хер які наведені у таблиці 1.4.2 для стрижнів з кількістю панелей, як правило, не меншою за шість. Розрахунок на
стійкість наскрізних стрижнів із кількістю панелей, що не перевищує шести, допускається виконувати: за наявності планок - як для рамних систем; за наявності ґраток - згідно з вимогами 1.4.2.5.
3 У наскрізних стрижнях із планками гнучкість окремої гілки Хв1, Хд2 або Хв3 (таблиця 1.4.2) на ділянці між зварними швами або крайніми болтами, що прикріплюють планки, не повинна перевищувати 40.
За наявності в одній із площин суцільного листа замість планок (рисунок 1.4.1 б, в) гнучкість гілки слід обчислювати за радіусом інерції півперерізу відносно його центральної осі, перпендикулярної до площини планок.
У
У
У
іі
х с
X
1|
1 X X
1 X
X ..
1
її
1
1
1
J
-*-4 ' у
7
У
Iі
в
Рисунок 1.4.1 - Схема відкритого (а) і укріплених планками чи ґратками (б, в) перерізів стрижнів
У наскрізних стрижнях із ґратками окрім розрахунку на стійкість стрижня в цілому слід перевіряти стійкість окремих гілок на ділянках між вузлами кріплення ґратки. За необхідності слід враховувати вплив моментів, що виникають у цих вузлах, наприклад, внаслідок розцентрування елементів ґратки.
У наскрізних стрижнях із ґратками гнучкість окремих гілок Ху між вузлами кріплення ґратки, як правило, не повинна бути більшою за 80 і не повинна перевищувати значення зведеної гнучкості Xcjстрижня в цілому.
У випадку, коли розрахунок таких стрижнів виконаний відповідно до вимог 1.4.2.5, допускається приймати більші значення гнучкості гілок (Хь > 80; Хе > Xej), проте не більшими за 120.
Розрахунок наскрізних стрижнів із ґратками на стійкість у цілому з урахуванням вказаних у 1.4.2.2 і 1.4.2.4 умов слід виконувати згідно з 1.4.1.3, приймаючи у формулах Ry = Ryd, де Ryd = K^(pj. При цьому коефіцієнт стійкості 9j необхідно при Хь < 2,7 приймати таким, що дорівнює
а при Хь >3,2 визначати за значенням розрахункового опору Ry та значенням розрахункової
,і
довжини /е|= 0,7ф (де Іь - довжина гілки; на рисунку 1.4.2 а довжина гілки становить 2Іь).
абвг
а - трикутна; б - трикутна з розпірками; в - хрестова; г - хрестова з розпірками Рисунок 1.4.2 - Схеми розкісних ґраток стрижнів наскрізного перерізу
У випадку, коли умовна гнучкість гілки є більшою за 2,7 та меншою за 3,2 (2,7 < Хь < 3,2), значення коефіцієнта стійкості (pt допускається визначати за допомогою лінійної інтерполяції між 1,0 та значенням коефіцієнта ф1? обчисленим залежно від умовної гнучкості гілки Хь = 3,2.
Переріз наскрізного стрижня
Зведена гнучкість ^стрижня наскрізного перерізу
з планками
схема
тип
з Гратками
X, - X], +а-
хе/ = ^Ху +0,82(1+«я
<л
(1.4.8)
(1.4.11)
Ж
тгч-яяг
Ч :
hib
1-й
а = 10-
(dl, d2 відносяться відповідно до сторін bі, Ь2)
Xej -^шах + 0,82 [(І + Я)^, +(1 + «2)^-Ь2]
(1.4.9)
„ _ 1 _
"1 ” “ г~ * 2 “ '
Vl
_ max +
а і +a 2
ldl
і '«аі
х
2-й
(1.4.12)
a,=10-J
bth,
2
f>3
A.., =
Я max +0,67a
V3
(1.4.10)
(1.4.13)
3-й
a =10
b2l,
A., =^max +0,82(1 +Зи,)Я.:
Я, =
елемента між проміжними в'язями (зварними швами чи центрами крайніх болтів) не перевищує 40г для стиснутих елементів . а 80г для розтягнутих. При цьому радіус інерції перерізу одного кутика чи швелера і слід приймати для таврових або дво аврових перерізів відносно осі, паралельної площині розміщення прокладок, а для хрестових перерізів - мінімальний. При цьому в границях загальної довжини ’стиснутого елемента необхідно передбачати не менше ніж дві проміжні в'язі (прокладки).
Розрахунок з'єднувальних планок і елементів ґраток стиснутих стрижнів наскрізного перерізу слід виконувати на дію умовної поперечної сили QyiC, значення якої приймається постійним по всій довжині стрижня і визначається за формулою
f
2330—— Rv
VУJ
Q/k = 7,15-10—6
N
—,(1-4.14)
Ф
де Nрозрахункове поздовжнє зусилля у складеному стрижні;
ф- коефіцієнт стійкості при центральному стиску, що приймаєтьсяпри розрахунку
наскрізного стрижня у площин планок чи ґраток.
Умовну поперечну силу Qjjc слід приймати такою, що:
за наявності тільки з'єднувальних планок (ґраток) - порівну розподіляється між планками (ґратками), що лежать у площинах, перпендикулярних до осі, відносно якої виконується перевірка стійкості;
за наявності суцільного листа і з'єднувальних планок (ґраток) - порівну розподіляється між суцільним листом і планками (ґратками), що лежать у площинах, паралельних листу;
при розрахунку рівносторонніх тригранних наскрізних стрижнів - дорівнює 0,8Qjic для кожної системи з'єднувальних планок (ґраток), розміщеної в площині однієї грані.
Розрахунок з'єднувальних планок та їх прикріплень (рисунок 1.4.3) необхідно виконувати як для елементів безрозкісних ферм на сумісну дію перерізувальної сили Fs, що зрізує планку, і згинального моменту Мр що згинає планку в її площині. Значення розрахункових зусиль Fs і Ms слід визначати за формулами:
(1.4.15)
ь
(1.4.16)
2
де Qs - умовна поперечна сила, що припадає на з'єднувальну планку однієї грані.
Розрахунок елементів з'єднувальних ґраток стрижнів складеного перерізу необхідно виконувати, як для елементів ґратки плоских ферм; для ґраток за рисунком 1.4.2 зусилля в розкосі слід визначати за формулою
Nd=(1.4.17) о
де Р - коефіцієнт, який приймається таким, що дорівнює: 1,0 - для ґратки за рисунком 1.4.2 а, б і 0,5 - для ґратки за рисунком 1.4.2 в, г;
Qs - умовна поперечна сила, що припадає на одну площину ґратки.
При розрахунку розкосів хрестової ґратки з розпірками (рисунок 1.4.2 г) слід враховувати додаткове зусилля Nad, яке виникає у кожному розкосі від обтискання гілок і визначається за формулою
А
ad ~ b
Рисунок 1.4.3 - Наскрізний стрижень
ifd
де а =-коефіцієнт, що обчислюється за геометричними розмірами b, d, //,
d3+2b3^L
As
наскрізного стрижня, вказаними на рисунку 1.4.2;
Ni,-розрахункове поздовжнє зусилля, що діє в одній гілці наскрізного стрижня;
Аф Аф As-площа поперечного перерізу відповідно розкосу, гілки і розпірки.
Розрахунок стрижнів, призначених для зменшення розрахункової довжини стиснутих елементів, слід виконувати на дію фактичного поздовжнього зусилля, значення якого приймається не меншим за значення умовної поперечної сили, обчисленої для основного стиснутого елемента за формулою (1.4.14).
Розрахунок розпірок, призначених для зменшення розрахункової довжини колон у площині, перпендикулярній до площини поперечних рам, за наявності навантажень від мостових чи підвісних опорних кранів слід виконувати на дію умовної поперечної сили, значення якої обчислюється за формулою (1.4.14), в якій N приймається таким, що дорівнює сумі поздовжніх сил у двох колонах, з'єднаних між собою розпіркою.
Перевірка місцевої стійкості стінок і поясних листів центрально-стиснутих елементів суцільного перерізу
При перевірці місцевої стійкості стінок розрахункову висоту стінки /іеу слід приймати (рисунок 1.4.4), як повну висоту стінки (відстань між внутрішніми гранями полиць перерізу) за вирахуванням:
двох катетів поясних швів - у зварних елементах із поясними з'єднаннями на кутових зварних швах;
двох ширин полиць кутиків, спрямованих паралельно площині стінки, - для елементів з болтовими (фрикційними) з’єднаннями полиць зі стінкою;
двох радіусів спряження полиць зі стінкою - у прокатних профілях;
двох внутрішніх радіусів спряження полиць зі стінкою - у гнутих профілях.
bef
Л
"ef,
ef
i ^
ef
ef
H
lbefl
ef
ef
ef
SP
~w -c
A
N
г
'ef.f
ueU
—
а
aef
ef I
ШЇ
a
Рисунок 1.4.4 - Розрахункові розміри елементів перерізів
1.4.3.2 Місцеву стійкість стінки центрально-стиснутого елемента суцільного перерізу слід
вважати забезпеченою, якщо значення умовної гнучкості стінки kw = — J— не перевищує
•*Е
значення граничної умовної гнучкості стінки kuw, що визначається за формулами таблиці 1.4s§. Таблиця 1.4.3 - Формули для визначення граничної умовної гнучкості стінки
Тип поперечного перерізу Умовна гнучкість елемента Гранична умовна гнучкість стінки А„
kuw =1,30 +0Д5Аz (1.4.19)
к <2,0
SP
^•uw —1)20+0,35А ;^^
kuw <2,5;
А. >2,0
'А
Kw =1.20
(1.4.21)
А <1,0
к w =1,0+0,2А < 1,6(1.4.22)
А >1,0
(1.4.23)
"кч-ш 1.0
А <0,8
п
Lj
Xuw = 0,85+0,19А ; Kw < 1,6;
(1.4.24)
А. > 0,8
b fbг
pr pr
kuw =(0,4+0,07A)
(1.4.25)
1+0,25
2 —
0,8 < A < 4
V
A - умовна гнучкість стрижневого елемента, що приймається в розрахунку на загальну стійкість при центральному стиску._
Примітка 1. У коробчастому перерізі значення граничної умовної гнучкості стінки кин, визначається для пластинок, розміщених паралельно площині, у якій перевіряється стійкість елемента в цілому. Примітка 2. У тавровому перерізі додатково повинна виконуватись умова —— < 1. Окрім цього, при
__Rsy с
значеннях умовної гнучкості елемента А < 0,8 або А > 4,0 у формулі (1.4.25) необхідно приймати відповідно А - 0,8 або А = 4,0.
Стінки центрально-стиснутих елементів суцільного перерізу (колон, стояків, опор 4ощо) при значеннях умовної гнучкості стінки А,и, > 2,3, як правило, слід укріплювати основними поперечними ребрами жорсткості з кроком від 2,5 hej до 3,0 hep окрім цього, на кожному відправному елементі повинно бути не менше як два ребра жорсткості.
У суцільностінчастих гілках колон наскрізного перерізу ребра жорсткості допускається встановлювати лише у вузлах кріплення з'єднувальних ґраток (планок).
У стінці, підкріпленій тільки основними поперечними ребрами жорсткості, ширина їх виступ- ної частини Ьг повинна бути не меншою за hej / 30 + 40 мм для парного симетричного ребра, і не меншою за hej-l 20+50 мм для одностороннього ребра; товщина ребра tr повинна бути не меншою за 2Ьг лjRy / Е.
Стінки допускається підкріплювати односторонніми поперечними ребрами жорсткості, виконаними з одиночних кутиків, що приварюються до стінки по перу. Момент інерції такого ребра, який обчислюють відносно осі, що збігається з найближчою до ребра гранню стінки, повинен бути не меншим за момент інерції парного симетричного ребра.
Для центрально-стиснутих елементів двотаврового перерізу з розрахунковою висотою стінки hejr у випадку її укріплення парним поздовжнім ребром жорсткості, що розміщене
посередині висоти стінки і має момент інерції перерізу /г/, при —< 6,0 значення граничної
V"
умовної гнучкості стінки Xuw, встановлене відповідно до 1.4.4.2, необхідно помножити на коефіцієнт р, що визначається за формулою
ґ
1,0-0,1 1п
(1.4.26)
Р = 1,0+0,4 7/1
Kffw
У разі розміщення ребра жорсткості лише з одного боку стінки його момент інерції слід обчислювати відносно осі, що збігається з найближчою гранню стінки.
У разі виконання поздовжнього ребра у вигляді гофри стінки при обчисленні розрахункової висоти стінки hejcлід враховувати розгорнуту довжину гофри.
До розрахункового перерізу елемента, який підкріплюється поздовжніми ребрами жорсткості, необхідно включати поперечний переріз цих ребер.
Мінімальні розміри виступної частини поздовжніх ребер жорсткості необхідно приймати як для основних поперечних ребер жорсткості відповідно до вимог 1.4.3.3.
У випадках, коли фактичне значення умовної гнучкості стінки Xw перевищує значення граничної умовної гнучкості Xuw, обчислене за формулами (1.4.19) - (1.4.25) таблиці 1.4.3, перевірку загальної стійкості елемента за формулою (1.4.3) допускається виконувати з урахуванням розрахункової зменшеної площі перерізу Аф обчисленої згідно з додатком М.
При перевірці місцевої стійкості поясних листів (полиць) за розрахункову ширину звису bej слід приймати відстань від краю полиці (рисунок 1.4.4) до:
найближчої грані стінки за вирахуванням катета поясного шва - у зварних елементах з поясними з'єднаннями на кутових зварних швах;
осі найближчого болта у поясі - в елементах з болтовими (фрикційними) поясними з'єднаннями;
найближчої грані стінки за вирахуванням радіуса спряження полиць зі стінкою - у прокатних профілях;
краю викружки - у гнутих профілях.
Місцеву стійкість поясного листа (полиці) центрально-стиснутих елементів суцільного перерізу слід вважати забезпеченою, якщо значення умовної гнучкості звису пояса (полиці)
EjнеперевищуєзначенняграничноїумовноїгнучкостізвисуХирщовизначаєтьсяза
IR Е
формулами таблиці 1.4.4.
У центрально-стиснутих елементах коробчастого перерізу граничну умовну гнучкість
— Ье{ 1 ІК
поясного листа Х^ t(рисунок 1.4.4) необхідно приймати за таблицею 1.4.3, як для
tjVЕ
стінок елементів коробчастого перерізу.
Висота ребра або відгину aej (рисунок 1.4.4), який обрамлює звис поясного листа (полиці), виміряна від його осі, повинна бути не меншою за 0,3 bej- для елементів, не підсилених планками, та 0,2 bej— для елементів, підсилених планками (таблиця 1.4.4); при цьому товщина ребра повинна бути не меншою за 2аej JR^Te.
Таблиця 1.4.4 - Граничні умовні гнучкості звисів поясних листів (полиць)
Тип поперечного перерізу
Гранична умовна гнучкість звису поясного листа (полиці) Хп(
bef bef
f-r f-f
I T
Хи} =0,36+0,10^ (1.4.27)
bef bef bef bef
—i' ' .j'- •'! j — ••j^
T [ [
Xuf =0,43+0,081 (1.4.28)
bef bef
І—f і
jpr (
Xuf =0,40+0,071 (1.4.29)
bef bef
TT til
D CJ
Xuf =0,85+0,191 (1.4.30)
X - умовна гнучкість елемента, що приймається в розрахунку на загальну стійкість при центральному стиску. Примітка 1. При значеннях умовної гнучкості елемента X < 0,8 або X > 4,0 в формулах цієї таблиці необхідно приймати відповідно X = 0,8 і X = 4,0.
Примітка 2. Для звисів поясних листів (полиць), підсилених ребрами або відгинами висотою aef (рисунок 1.4.4), значення граничної умовної гнучкості Хир що визначається за формулами (1.4.27) і (1.4.28), слід помножити на коефіцієнт 1,5, а за формулою (1.4.29) - на коефіцієнт 1,6.
Розрахунок елементів сталевих конструкцій при згині
Класифікація згинальних елементів
Залежно від призначення, умов експлуатації і техніко-економічного обґрунтування розрахунок згинальних елементів (балок), слід виконувати без урахування чи з урахуванням розвитку обмежених пластичних деформацій згідно з поділом поперечних перерізів елементів на три класи відповідно до 1.1.3.7. Допускається, що балка має той самий клас, який має її розрахунковий переріз.
Балки 1-го класу слід застосовувати для всіх видів навантажень і розраховувати у границях пружних деформацій; балки 2-го і 3-го класів рекомендується застосовувати при дії статичних навантажень і розраховувати з урахуванням розвитку обмежених пластичних деформацій.
Бісталеві балки рекомендується відносити до 2-го класу і розраховувати з урахуванням розвитку обмежених пластичних деформацій у стінці при досягненні в поясах балки, виконаних з більш міцної сталі, розрахункового опору Ryf .
Балки кранових шляхів (із однієї сталі та бісталеві) під крани груп режимів роботи IK - 5К згідно з ГОСТ 25546 при розрахунку на міцність допускається відносити до 2-го класу.
Розрахунок на міцність згинальних елементів суцільного перерізу
Розрахунок на міцність балок у розрахункових перерізах 1-го класу необхідно виконувати за формулами:
при дії згинального моменту М в одній з головних площин
<1;(1.5.1)
W ■ R у
"н, mm 1Ky І с
при дії поперечної сили Q, що спрямована паралельно серединній площині стінки
<1;(1.5.2)
R$ 7 с
при дії згинальних моментів Мх і Му у двох головних площинах
Мх „т МУ
у± —х<1,(1.5.3)
^ХП^-уУс Іуп^уУс
де х і у - відстані від головних осей інерції до точки перерізу, яка розглядається;
- у загальному випадку
I<j2x -охау +а2у +3ту <1,(1.5.4)
уїс
Ryl
де ах =——у - нормальні напруження у серединній площині стінки, спрямовані паралельно ^хппоздовжній осі балки;
<5у-тесаме,спрямованіперпендикулярно до поздовжньої осі балки, у тому числі G;oc, які
обчислюються за формулою (1.5.7);
т Ху - у х - дотичні напруження у точці стінки балки, яка розглядається.
QyS х Vh
Напруження ах і <зу, приймаються у формулі (1.5.4) зі своїми знаками. Усі складові напруженого стану (ах, ау і т^) необхідно визначати для однієї розглядуваної точки поперечного перерізу стінки балки.
У разі послаблення стінки отворами для болтів ліву частину формули (1.5.4), а також значення у формулі (1.5.4) слід помножити на коефіцієнт
а =—^—,(1.5.5)
s0 —d
де Sq - крок отворів; d - діаметр отвору.
У балках, що розраховуються за формулою (1.5.3), значення напружень у стінці балки повинні бути перевірені за формулою (1.5.4).
Розрахунок на міцність стінки балки, не укріпленої поперечними ребрами жорсткості, в яких виникають нормальні місцеві напруження а/ос у місцях прикладання зосередженого навантаження до пояса, а також в опорних перерізах балки, слід виконувати за формулою
°/ос “
КУс
Де
(1.5.7)
тут F- зосереджене навантаження;
lej - умовна довжина площадки, через яку передається зосереджене навантаження, яка визначається за такими формулами:
при передачі зосередженого навантаження на стінку балки у вузлах поверхового спряження балок за рисунком 1.5.1 а, б
lef=b + 2h,(1.5.8)
при русі колеса крана вздовж кранових рейок, що лежать на верхньому поясі підкранової балки, за рисунком 1.5.1 в, г
І
і/
(1.5.9)
де h - розмір, що дорівнює сумі товщини верхнього пояса балки і катета поясного шва, якщо нижче розташована балка є зварною (рисунок 1.5.1 а), або сумі товщини верхнього пояса балки і радіуса спряження стінки з полицями балки, якщо нижче розташована балка є прокатною (рисунок 1.5.1 б); ці- коефіцієнт, який приймається таким, що дорівнює: 3,25 - для зварних і прокатних балок;
- для балок з болтовими фрикційними поясними з’єднаннями;
Іу - сума власних моментів інерції перерізів верхнього пояса балки і кранової рейки або момент інерції перерізу, що складається з перерізу верхнього пояса балки і перерізу рейки у випадку, коли кранова рейка приварюється до верхнього пояса балки зварними кутовими швами,
Г,
J
І
к
С
,1
ттттТ
6
■ef
цишшмшш
а
ujBl * *
X
В А
а - зварної; б - прокатної; в - зварної або прокатної від колеса крана; г - з болтовими фрикційними поясними з'єднаннями від колеса крана
Рисунок 1.5.1 - Схема передачі зосередженого навантаження на стінку балки
що забезпечують сумісну роботу пояса і рейки. Для балок із болтовими фрикційними поясними з'єднаннями до складу поперечного перерізу верхнього пояса необхідно включати поясні листи і кутики, а значення lef і а/ос визначати біля розрахункової границі стінки (у стінці балки в точці, де стінка не підкріплена поясними кутиками біля країв полиць кутиків).
При дії у стінці балки місцевих нормальних напружень Ст;0с міцність стінки повинна бути також перевірена за формулою (1.5.4) для розрахункової точки стінки, розташованої у місці спряження з полицею балки, при цьому у формулу (1.5.4) замість ау необхідно підставляти <7/ос.
Розрахунок на міцність розрізних балок 2-го і 3-го класів двотаврового і коробчастого перерізу (рисунок 1.5.2), виконаних зі сталі з характеристичним опором Ryn < 440 Н/мм2 при значеннях дотичних напружень ху = |Q^| / Aw < 0,9Rs (окрім опорних перерізів), слід виконувати за формулами:
- при згині у площині найбільшої жорсткості (Іх > Іу)
Мг
<1,
(1.5.10)
с х Р Wxn і mjn Ry~ic
- при згині у двох головних площинах і значеннях дотичних напружень тх = |QX| /(2Ар < 0,5Rs (окрім опорних перерізів)
М,
(1.5.11)
<1,
схР^х/;,шіп ^уУс ^уР^ум.тіп Ry^fc
Мг
при Ту < 0,5Rs Р = 1; при 0,5Rs <ту< 0,9Rs:
(1.5.12)
0,20
Р = 1,0-
(X j- +0,25
де aj=Aj/Aw - відношення площ поперечних перерізів пояса і стінки (для несиметричного перерізу Af- площа перерізу меншого пояса балки; для коробчастого перерізу Aw - сумарна площа перерізу двох стінок);
Сх, Су
- коефіцієнти, значення яких приймаються для балок 3-го класу згідно з таблицею НІ додатка Н, а для балок 2-го класу - в інтервалі між 1,0 і значеннями сх і су, обчисленими за таблицею НІ зазначеного додатка.
Значення коефіцієнтів сх і су в інтервалі між 1,0 та їх значеннями, обчисленими відповідно до таблиці Н1 додатка Н, має на меті встановлення мінімальних розмірів складених поперечних перерізів згинальних елементів.
у А
У 1
А
1
% х f
fy
+Qx >
*zi""
V
А..", і
Ау
"V/ і
V
^Af
мх
(
?У
-J?x
V
У
w
0,5AW
/
—х
0,5А
аб
Рисунок 1.5.2 - Схема двотаврового (а) і коробчастого (б) перерізів і діючі внутрішні зусилля
При дії у розрахунковому перерізі балки згинального моменту за відсутності поперечної сили (у зоні чистого згину) у формулах (1.5.10) і (1.5.11) приймають Р = 1, а замість коефіцієнтів сх і су відповідно:
(1.5.13)
^хш0,5 (1,0 -ь с^), Сущ 0,5 (1,0 Су).
Розрахунок на міцність в опорному перерізі балок (при Мх - 0 і Му - 0) слід виконувати за
— 1.
^w^-s^c2А jRsyc
формулами:
(1.5.14)
У разі послаблення стінки отворами для болтів ліву частину формули (1.5.14), а також значення дотичних напружень т слід помножити на коефіцієнт а, що визначається за формулою (1.5.5).
У зонах пружних деформацій перевірку міцності балок 2-го і 3-го класів слід виконувати, як для балок 1-го класу.
Розрахунок на міцність розрізних балок змінного за довжиною перерізу необхідно виконувати, як для балок 1-го чи 2-го класу.
Розрахунок на міцність нерозрізних балок постійного за довжиною двотаврового і коробчастого перерізів з двома осями симетрії, що згинаються у площині найбільшої жорсткості, з суміжними прольотами, що відрізняються за довжиною не більше ніж на 20%, при виконанні вимог 1.5.4.6, 1.5.5.8, 1.5.5.9 і 1.5.5.14, як правило, слід виконувати за формулою (1.5.10), як для перерізів 2-го класу з урахуванням часткового перерозподілу опорних і прольотних моментів.
(1.5.15)
Розрахункове значення згинального моменту необхідно визначати за формулою
М = 0,5 (Мтах + Mef),
де МІШХ - найбільший згинальний момент у прольоті чи на опорі, що визначається з розрахунку нерозрізної балки за умови пружної роботи сталі;
Mej - умовний згинальний момент, що дорівнює:
(1.5.16)
а)у нерозрізних балках із вільно обпертими кінцями більшому із значень:
Mej = тах-
(1.5.17)
1+- . L
Mef= 0,5М2 ,
де символ шах перед фігурними дужками означає, що слід знайти максимум виразу, наведеного у
дужках;
Mj - згинальний момент у крайньому прольоті, обчислений, як для вільно обпертої однопрольотної балки; а - відстань від перерізу, у якому діє згинальний момент М1; до крайньої опори;
/-довжина крайнього прольоту;
М2 - максимальний згинальний момент у проміжному прольоті, обчислений, як для вільно
обпертої однопрольотної балки;
б) в однопрольотних і нерозрізних балках із защемленими кінцями Mej = 0,5М3, де М3 - найбільший з моментів, обчислених, як для балок із шарнірами на опорах;
в) у балці з одним защемленим і другим вільно обпертим кінцем значення MejCлід визначати за формулою (1.5.16).
Розрахунок на міцність нерозрізних і защемлених балок, що задовольняють вимоги
у випадку згину в двох головних площинах слід виконувати за формулою (1.5.11) зурахуванням часткового перерозподілу опорних і прольотних моментів у двох головних площинах відповідно до вимог 1.5.2.5.
Розрахунок на міцність нерозрізних і защемлених балок, що задовольняють вимоги
і 1.5.5.14, допускається виконувати за формулою (1.5.10) як розрахунок перерізів 3-го класу з урахуванням повного перерозподілу згинальних моментів і утворенням пластичних шарнірів, а також впливу дотичних напружень ху, який обчислюють за формулою
у розрахункових перерізах, де діє максимальний згинальний момент.
Розрахунок на міцність бісталевих розрізних балок двотаврового і коробчастого перерізів з двома осями симетрії при значеннях дотичних напружень ту < 0,9Rs, тх < 0,5Rs (окрім опорних перерізів) необхідно виконувати як розрахунок перерізів 2-го класу за формулами:
при згині в площині найбільшої жорсткості (Іх > Іу)
М
<1;(1.5.18)
cxrPrWxnRywyc
при згині у двох головних площинах
MvМу
+>-<1.(1.5.19)
Cxr$rWxnRywyc CyrWynRyf4c
У формулах (1.5.18) і (1.5.19) позначено:
(1.5.20)
а ,г+0,25-0,0833/г2
с —_
хг5
а / +0,167
де (if yj/ -Ауу, г Iiyf/
P - коефіцієнт, який приймається таким, що дорівнює:
при ту < 0,5Rs Рг = 1,0;
при 0,5Rs <ху< 0,9RS:
її.
D
V sw У
ґ ~4
(1.5.21)
мі- од
a jr +0,25
суг - коефіцієнт, який приймається таким, що дорівнює 1,15 - для двотаврового перерізу і 1,05/г - для коробчастого перерізу;
Мх, Му - абсолютні значення згинальних моментів у розрахунковому перерізі.
Розрахунок бісталевих балок за наявності зони чистого згину і в опорному перерізі, а також з урахуванням ослаблення перерізу слід виконувати згідно з 1.5.2.3.
У зонах пружних деформацій перевірку міцності бісталевих балок 2-го класу слід виконувати, як для балок 1-го класу.
При визначенні прогину бісталевих балок момент інерції поперечного перерізу брутто балки необхідно множити на коефіцієнт 0,95.
Розрахунок на міцність балок суцільного перерізу для кранових колій
Розрахунок на міцність балок кранових колій, як правило, слід виконувати відповідно до вимог 1.5.2 на дію вертикальних і горизонтальних навантажень, визначених згідно з ДБН В.1.2-2.
Для балок двотаврового перерізу без гальмових конструкцій згинальний момент Му у горизонтальній площині повинен бути повністю сприйнятий перерізом верхнього пояса балки.
При розрахунку двотаврових балок кранових колій за формулою (1.5.3) для кранів груп режимів роботи IK - 5К згідно з ГОСТ 25546 допускається враховувати розвиток обмежених пластичних деформацій шляхом множення значення Іхп на коефіцієнт 1,05 при a.j< 1 і множення значення Іуп на коефіцієнт 1,15.
Розрахунок на міцність стінок балок кранових колій (за винятком балок, що розраховуються на утомленість, для кранів груп режимів роботи 7К у цехах металургійних виробництв і 8К згідно з ГОСТ 25546) необхідно виконувати за формулою (1.5.4). При цьому, у розрахунковому перерізі, розташованому на опорах нерозрізних балок, у формулі (1.5.4) замість коефіцієнта 0,87 слід приймати коефіцієнт 0,77.
Міцність стиснутої зони стінок балок кранових колій, що розраховуються на утомленість, длякранівгрупрежимівроботи 7К (у цехах металургійних виробництв)і8Кзгідно з
ТОСТ 25546, виконанихзі сталі з границею текучості до 440 Н/мм2, слід виконувати за формулами:
-^-лК +(7/ОС>*)2+aloc,X')aloc,y+0lc,y+3bxy+Xloc,xy?^1;(L5-22)
Ry
-^-(сх +a;oc_x) <1;(1.5.23)
Ry
4-(<yloc,y+afy^1><L5-24)
Ry
^-(^r+t/0f)X^+T)<1,(1.5.25)
Ry
де P - коефіцієнт, який приймається таким, що дорівнює 0,77 - при розрахунку перерізів,
розташованих на опорах нерозрізних балок, та 0,87 - при розрахунку розрізних балок у прольоті;
МхY/V72М(і„
=7-У’°Іос,Х =0’25°1ос,у-’°1ос,у=-Г—-’а/у=—Г—-’
хпefWIf,
1}(1.5.26)
Qy.*
тху -—Г-’хІос,ху -Ь^іос.у ;тf,xy -°>25аfy >
де Мх і Qy - відповідно згинальний момент і поперечна сила у перерізі балки від розрахункового^ навантаження, що визначається згідно з ДБН В.1.2-2; hw- висота стінки поперечного перерізу балки;
у- відстань до розглядуваної точки стінки балки, що дорівнює половині її висоти;
Ууі- коефіцієнт збільшення зосередженого вертикального навантаження від одного
колеса крана, що приймається згідно з ДБН В.1.2-2;
F- розрахункове експлуатаційне значення зосередженого вертикального навантаження
від одного колеса крана; hf~ умовна довжина ділянки розподілу зосередженого навантаження, що визначається
згідно з вимогами 1.5.2.2;
М(- місцевий крутний момент, що визначається за формулою
Mt =у jf j^Fe +0,75Qf {hr +t f+Ъ),(1.5.27)
де e- умовний ексцентриситет, що приймається 15 мм;
Qf- розрахункове горизонтальне навантаження (бічна сила), яке спрямоване впоперек
до напрямку кранової колії, обумовлене перекосами мостових кранів і непаралельністю кранових шляхів, що приймається відповідно до ДБН В.1.2-2; hr- висота кранової рейки;
/у- сумарна товщина поясних листів;
Ь- ширина вертикальної полиці поясного кутика (для балок з болтовими фрикційними
поясними з'єднаннями);
Іу =It +1 ^ =І( +0,33^ - сума моментів інерції при крученні відповідно рейки It і пояса Іу,
bj І tj - відповідно ширина і товщина листових елементів, що утворюють верхній пояс, у тому числі полиць і поясних кутиків.
Усі складові напруженого стану у формулах (1.5.22) - (1.5.26) слід приймати зі знаком "плюс". Окрім цього, при обчисленні значень напружень ох і тху необхідно враховувати вимоги 1.5.2.2.
Розрахунок на міцність підвісних балок кранових колій (монорейок) слід виконувати з урахуванням місцевих нормальних напружень від тиску колеса крана, які спрямовані вздовж та впоперек до осі балки та не діють одночасно.
Розрахунок на міцність бісталевих балок кранових колій двотаврового перерізу з двома осями симетрії без гальмових конструкцій для кранів груп режимів роботи IK - 5К згідно з ГОСТ 25546 при r = Ryj/ Ryy, < 1,5 допускається виконувати за формулою (1.5.19), у якій слід приймати:
Му - згинальний момент у горизонтальній площині, що повністю передається на верхній пояс балки;
Wyn = Wynf-момент опору перерізу верхнього пояса балки відносно осі у-у,
суг - коефіцієнт, який приймається таким, що дорівнює 1,15.
Розрахунок на міцність стінок бісталевих балок кранових колій слід виконувати відповідно до вимог 1.5.3.2.
Розрахунок на загальну стійкість згинальних елементів суцільного перерізу
Розрахунок на загальну стійкість двотаврових балок 1 -го класу, а також бісталевих балок 2-го класу при виконанні вимог 1.5.2.1 і 1.5.2.8 необхідно виконувати за формулами:
- при згині у площині стінки, що збігається з площиною симетрії перерізу
<1,(1.5.28)
Ф bWcxRyyC
при згині у двох головних площинах
Mv му
+і—<1,(1.5.29)
Ф bWcxRyJc WyRyJc
де фь - коефіцієнт стійкості при згині, що визначається за додатком П;
Wcx - момент опору перерізу відносно осі х - х (рисунок 1.5.2), обчислений для стиснутого пояса елемента;
Wy - момент опору перерізу відносно осі у -у (рисунок 1.5.2), що збігається з площиною згину.
Для бісталевих балок у формулах (1.5.28) і (1.5.29), а також при визначенні ф^ слід замінити Ry на Ryj.
При визначенні значення фь за розрахункову довжину балки lejслід приймати відстань між точками закріплення стиснутого пояса від горизонтальних переміщень, спрямованих перпендикулярно до площини згину (вузлами поздовжніх чи поперечних в'язей, вузлами кріплення жорсткого настилу), а за відсутності таких закріплень - геометричну довжину елемента (іlej= І, де І- проліт балки). За розрахункову довжину консолі слід приймати: геометричну довжину елемента (/еу= Ідеї- довжина консолі) - за відсутності закріплення стиснутого пояса консолі на її вільному кінці від горизонтальних переміщень із площини згину; та відстань між точками закріплення стиснутого пояса - при розкріпленні стиснутого пояса консолі на вільному кінці та вздовж довжини.
Розрахунок на загальну стійкість балок кранових колій двотаврового перерізу слід виконувати за формулою (1.5.29), у якій необхідно приймати: Му - згинальний момент у горизонтальній площині, що повністю передається на верхній пояс балки; Wy - Wyj— момент опору перерізу верхнього пояса відносно осі у-у.
Загальну стійкість балок 1-го класу, а також бісталевих балок 2-го класу слід вважати забезпеченою:
а) при передачі навантаження на балку через суцільний жорсткий настил (залізобетонні плити з важкого, легкого та ніздрюватого бетону тощо), що неперервно обпирається на стиснутий пояс балки та надійно з ним зв'язаний із застосуванням зварювання, болтів, самонарізних гвинтів тощо; при цьому сили тертя враховувати не слід;^—
б) при значеннях умовної гнучкості стиснутого пояса балки X, = — J—^~, ЩО не перевищують
_bV Е
значень граничної умовної гнучкості стиснутого пояса X ь, які визначаються за формулами
таблиці 1.5.1 для балок симетричного і асиметричного двотаврового перерізів; при цьому, балки асиметричного перерізу з більш розвинутим стиснутим поясом повинні перевірятись за формулою
і мати відношення ширини розтягнутого пояса до ширини стиснутого пояса, яке не перевищує 0,75.
Для стиснутого пояса балки, обрамленого ребрами, значення граничної умовної гнучкості стиснутого пояса X ь, одержане за таблицею 1.5.1, як для балки зі стиснутим поясом без ребер, допускається збільшити шляхом множення на коефіцієнт р. = іуг/ іу > 1,0, де іуг і іу - радіуси інерції відносно осі у-у, обчислені для розрахункових перерізів, які складаються з поперечних перерізів відповідно стиснутих поясів із ребрами Ajr та без них Ар а також з прилеглих до них ділянок стінок загальною площею відповідно Аг = Арг + 0,25 Aw і А = Ар + 0,25 Aw.
Таблиця 1.5.1 - Умовна гранична гнучкість стиснутого пояса
Місце прикладання навантаження
Умовна гранична гнучкість стиснутого пояса прокатної чи зварної балки Х„и
До верхнього пояса
Ь/
ХиЬ = 0,35 +0,0032 — + f/
( и b f
0,76 -0,02 -L
{ 4 j
bf
-2- (1.5.30) bo
До нижнього пояса
bf
xub =0,57+0,0032-2- +
( bf^ 0,92 -0,02 -2-
l 4 J
bf
-2- (1.5.31)
bo
Незалежно від рівня прикладення навантаження при розрахунку ділянки балки між зв'язками чи при чистому згині
bf {
Xub =0,41+0,0032-2- +
4
bf]
0,73-0,016 —
bf
-J- (1.5.32) bo
Ь/ і t/~ відповідно ширина і товщина стиснутого пояса; hn - відстань між осями (центрами мас) поясних листів.
Примітка 1. Значення ХиЬ слід визначати при l<h0/bj < 6 та 15 <bp Itр < 35; для балок з відношенням bp /1 j < 15 у формулах цієї таблиці слід приймати bf It р =15.
Примітка 2. Для балок з болтовими фрикційними поясними з'єднаннями значення X иЬ слід множити на 1,2.
Примітка 3. Значення ХиЬ допускається збільшити множенням на коефіцієнт ^Ryp /а, део = M/(WCус).
Прикріплення до стиснутого пояса балки жорсткого настилу, елементів поздовжніх чи поперечних в'язей, які повинні забезпечувати загальну стійкість згинального елемента, необхідно розраховувати на дію фактичної чи умовної поперечної сили; при цьому умовну поперечну силу визначають, як:
при розкріпленні стиснутого пояса балки в окремих вузлах - за формулою (1.4.14), у якій коефіцієнт ср необхідно визначати за кривою стійкості b при гнучкості X = Іер/ іу (де іу - радіус інерцн відносно осі у - у поперечного перерізу стиснутого пояса разом із прилеглою ділянкою стінки загальною площею А = Ар+ 0,25 Aw, а N обчислювати за формулою
N = AfRyf+ 0,25 AwRyw,(1.5.33)
де Ар і Aw - площі поперечного перерізу стиснутого пояса і стінки відповідно;
Ryf і Ryw - розрахункові опори сталі стиснутого пояса і стінки відповідно;
■ 4:jj
.іі
при неперервному розкріпленні стиснутого пояса балки - за формулою
дє qj'lc - умовна поперечна сила, що припадає на одиницю довжини стиснутого пояса балки;
Qfc - умовна поперечна сила, яка обчислюється за формулою (1.4.14), у якій приймають <р = 1, a N- обчислюють за формулою (1.5.33).
Загальну стійкість балок із перерізами 2-го і 3-го класів слід вважати забезпеченою при виконанні вимог 1.5.4.4 а або 1.5.4.4 б. В останньому випадку значення граничної умовної гнучкості стиснутого пояса ХиЬ, що визначається за формулами таблиці 1.5.1, необхідно помножити на коефіцієнт
5=1-0,б(с1х-1)/(сх-і),(1.5.35)
де Сіх ~ коефіцієнт, який визначається за формулами:
с]х =———або с1х = Р сх,(1.5.36)
W R у
V V хп ±у І с
і змінюється в границях 1,0 < Сх < сх (перевірка виконується при обох значеннях сх). де Мх - згинальний момент у розрахунковому перерізі;
Р - коефіцієнт, що визначається за формулою (1.5.12);
сх - коефіцієнт, що приймається відповідно до таблиці Н.1 додатка Н.
При цьому допускається приймати значення граничної умовної гнучкості стиснутого пояса балки:
8ХиЬ - у розрахункових перерізах балки, які перевіряються з врахуванням розвитку обмежених пластичних деформацій;
ХиЬ - у розрахункових перерізах балки, де виникають нормальні напруження, що не перевищують границі пружності, а саме а = М / W„t min < Ry ус.
Врахування розвитку обмежених пластичних деформацій при розрахунку балок із стиснутим поясом, переріз якого є меншим за переріз розтягнутого пояса, допускається лише при виконанні вимог 1.5.4.4 а.
Перевірка місцевої стійкості стінок і поясних листів згинальних елементів суцільного перерізу
Місцеву стійкість стінок балок 1 -го класу слід вважати забезпеченою, якщо виконані вимоги
- Kf 1^7
1.5.5.3 - 1.5.5.5,1.5.4.1 - 1.5.4.5 і умовна гнучкість стінки Xw = —J— не перевищує значень:
tw V Е
- за відсутності місцевого напруження у балках з двосторонніми поясними швами;
- те саме, у балках з односторонніми поясними швами;
- за наявності місцевого напруження у балках з двосторонніми поясними швами.
При цьому необхідно влаштовувати основні поперечні ребра жорсткості та опорні ребра відповідно до вимог 1.5.5.9, 1.5.5.11 і 1.5.5.12.
Перевірку місцевої стійкості стінок балок 1-го класу слід виконувати для розрахункових перерізів, де діють найбільші стискальні напруження ст, середні дотичні напруження т та місцеві нормальні напруження ст/ос, обумовлені зосередженим навантаженням, прикладеним до пояса балки. При цьому, нормальні стискальні напруження ст необхідно визначати у небезпечних точках перерізу стінки і приймати в розрахунок зі знаком "плюс".
Складові напруженого стану ст і т слід обчислювати за формулами:
ст=—;(1.5.37)
^ vrt
х =———,(1.5.38)
hwtw
де М і Q - середні значення відповідно згинального моменту і поперечної сили, що діють у границях відсіку; якщо довжина відсіку а перевищує його розрахункову висоту hej, тоді значення внутрішніх зусиль М і Q необхідно обчислювати як середні для більш напруженої ділянки відсіку з довжиною, що дорівнює кф якщо у границях відсіку згинальний момент або поперечна сила змінюють свій знак, то їх середні значення слід обчислювати для такої ділянки відсіку, де діють відповідні внутрішні зусилляодного знака;
а- відстань між осями поперечних ребер жорсткості;
hef- розрахункова висота стінки, що приймається відповідно довимог1.4.3.1;
hw- повна висота стінки.
Місцеві нормальні напруження а/ос (<Зі0С>у), що виникають у стінці балки від зосередженого навантаження, прикладеного до пояса балки, слід визначити відповідно до 1.5.2.2 і 1.5.3.3.
Для тих відсіків стінки балки, в яких зосереджене навантаження прикладене до розтягнутого пояса, одночасно слід враховувати лише компоненти ст і х або ст;ос і х .
VTcr У
3 Місцеву стійкість стінок балок 1-го класу симетричного перерізу, укріплених лише основними поперечними ребрами жорсткості, при значеннях умовної гнучкості стінки Xw < 6yjRy /с слід вважати забезпеченою, якщо виконана умова
(1.5.39)
де ст, ст/ос, х - складові напруженого стану, які визначаються відповідно до 1.5.5.2; стсг - критичне нормальне напруження, що обчислюється за формулою
°„=С-Ф.(1.5.40)
її
де ссг - коефіцієнт, що визначається згідно з 1.5.5.4 - 1.5.5.6;
Ст/ос,сл - критичне місцеве нормальне напруження, що обчислюється за формулою
c,c7Rv
ст,(1.5.41)
ІОС.СГт2
К
де Сі і с2 - коефіцієнти, що визначаються згідно з 1.5.5.5;
тсг - критичне дотичне напруження, що обчислюється за формулою
1+^
ґ
тгг -10,3
(1.5.42)
де ц - відношення більшої сторони відсіку стінки до меншої;
d
тут d - менша сторона відсіку стінки (/іеуабо а).
Для стінок балок, місцева стійкість яких перевіряється відповідно до вимог 1.5.5.3 за відсутності місцевих нормальних напружень (ст/ос =0), коефіцієнт ссг у формулі (1.5.40) слід
визначати за таблицею 1.5.2 залежно від виду поясних з'єднань і значення коефіцієнта 5, що обчислюється за формулою
де Р - коефіцієнт, значення якого приймається за таблицею 1.5.3; bj, tj - ширина і товщина стиснутого пояса балки.
Таблиця 1.5.2 - Значення коефіцієнта ссг за відсутності місцевих нормальних напружень
Поясні з єднання балки
Значення с„ при 8, що дорівнює
<0,8
1,0
2,0
4,0
6,0
10,0
>30,0
Зварні
30,0
31,5
33,3
34,6
34,8
35,1
35,5
Болтові фрикційні
35,1
Таблиця 1.5.3 - Значення коефіцієнта Р
Балки
Умови роботи стиснутого пояса
Р
Кранових колій
Кранові рейки не приварені Кранові рейки приварені
2,0
00
Інші
При неперервному обпиранні плит настилу В інших випадках
00
0,8
Примітка. Для відсіків балок кранових колій, де зосереджене навантаження прикладене до розтягнутого пояса, коефіцієнт необхідно приймати таким, що дорівнює 0,8.
ft
(1.5.43)
У*™ J
Для стінок балок, місцева стійкість яких перевіряється відповідно до вимог 1.5.5.3 за наявності місцевих нормальних напружень (<т/ Ф 0) (рисунок 1.5.3), перевірку стінки за формулою
слід виконувати залежно від відношення розмірів відсіку я / Hej
а)при відношенні я / hej <0,8 значення критичних нормальних напружень асг слід визначати за формулою (1.5.40) з урахуванням вимог 1.5.5.4.
а - при прикладенні зосередженого навантаження до стиснутого пояса; б - те саме до розтягнутого Рисунок 1.5.3 - Схема ділянки балки, укріпленої поперечними ребрами жорсткості
Якщо зосереджене навантаження прикладене до розтягнутого пояса балки, тоді при перевірці місцевої стійкості стінки при одночасній дії місцевих нормальних а;ос та дотичних т напружень (рисунок 1.5.3 б) при визначенні коефіцієнта 5 за формулою (1.5.43) значення bji tj слід приймати як ширину і товщину розтягнутого пояса балки;
б)при відношенні а / hej> 0,8 перевірку місцевої стійкості стінки за формулою (1.5.39) слід виконувати двічі:
при значенні асг, обчисленому за формулою (1.5.40), з урахуванням вимог 1.5.5.4 і при такому значенні Оіос>сг, для обчислення якого за формулою (1.5.41) при визначенні коефіцієнтів q і с2 замість розміру я необхідно прийняти розмір flj = 0,5я при 0,8 <a/hej< 1,33 та а1 = 0,67 hej при a/hej> 1,33;
при значеннях асг і а/0С(:г, обчислених залежно від фактичного відношення я / hej (якщо a/hej> 2,0, у розрахунку слід приймати a/hej= 2,0); при цьому коефіцієнт с^у формулі (1.5.40) слід визначати за таблицею 1.5.4.
Значення коефіцієнта са■ при а / hef або а / (2hc), ш
о дорівнює
<0,8
0,9
1,0
1,2
1,4
1,6
1,8
>2,0
За таблицею 1.5.2
37,2
39,2
45,2
52,8
62,0
72,6
84,7
Таблиця 1.5.5 - Значення коефіцієнта с1
Р
Значення коефіцієнта Сі при відношенні а / hCf(a / hef), що дорівнює
0,50
0,60
0,67
0,80
1,0
1,2
1,4
1,6
1,8
>2,0
0,10
56,7
46,6
41,8
34,9
28,5
24,5
21,7
19,5
17,7
16,2
0,15
38,9
31,3
27,9
23,0
18,6
16,2
14,6
13,6
12,7
12,0
0,20
33,9
26,7
23,5
19,2
15,4
13,3
12,1
11,3
10,7
10,2
0,25
30,6
24,9
20,3
16,2
12,9
11,1
10,0
9,4
9,0
8,7
0,30
28,9
21,6
18,5
14,5
11,3
9,6
8,7
8,1
7,8
7,6
0,35
28,0
20,6
18,1
13,4
10,2
8,6
7,7
7,2
6,9
6,7
0,40
27,4
20,0
16,8
12,7
9,5
7,9
7,0
6,6
6,3
6,1
Таблиця 1.5.6 - Значення коефіцієнта с2
5
Значення коефіцієнта сг при відношенні а / hCf{a / hcf), що дорівнює
0,50
0,60
0,67
0,80
1,00
1,20
1,40
> 1,60
<1
1,56
1,56
1,56
1,56
1,56
1,56
1,56
1,56
2
1,64
1,64
1,64
1,67
1,76
1,82
1,84
1,85
4
1,66
1,67
1,69
1,75
1,88
2,01
2,09
2,12
6
1,67
1,68
1,70
1,77
1,92
2,08
2,19
2,26
10
1,68
1,69
1,71
1,78
1,96
2,14
2,28
2,38
>30
1,68
1,70
1,72
1,80
1,99
2,20
2,38
2,52
Значення критичних місцевих нормальних напружень а/оссг слід визначати за формулою (1.5.41), де:
Cj - коефіцієнт, що приймається за таблицею 1.5.5 залежно від відношень а / hej(ax / hej) і значення р =l,04/gy lhgj (тут величину /еуслід визначати відповідно до вимог 1.5.2.2);
с2 - коефіцієнт, що приймається за таблицею 1.5.6 залежно від відношень а / hef (а{ / hej) і значення 5, що обчислюється за формулою (1.5.43); для балок з болтовими фрикційними поясними з'єднаннями слід приймати 8 = 10.
Значення критичних дотичних напружень тсг в усіх випадках слід обчислювати за фактичними геометричними розмірами відсіку.
Місцеву стійкість стінок балок 1-го класу асиметричного двотаврового перерізу (з більш розвинутим стиснутим поясом), укріплених тільки основними поперечними ребрами жорсткості, слід вважати забезпеченою, якщо умова (1.5.39) буде виконана з урахуванням таких змін:
при визначенні значень критичних місцевих напружень асг у формулах (1.5.40) і (1.5.43) замість значення И^спід приймати подвоєну висоту стиснутої зони стінки 2hc;
при відношенні а / (2hc) > 0,8 і наявності місцевих нормальних напружень (ст(ос Ф 0) необхідно
виконувати дві перевірки, вказані у 1.5.5.5, приймаючи hej= 2hc при визначенні ссг за таблицею 1.5.4 і асг за формулою (1.5.40).
Значення критичних дотичних асг і критичних місцевих нормальних напружень аІ0С сг слід визначати за фактичними геометричними розмірами відсіку стінки.
Місцеву стійкість стінок балок 1 -го класу асиметричного двотаврового перерізу (з більш розвинутим розтягнутим поясом), укріплених тільки основними поперечними ребрами жорсткості, при одночасній дії нормальних а і дотичних напружень т за відсутності місцевих нормальних напружень (ст/ос Ф 0) слід вважати забезпеченою, якщо виконується умова
(
ґ
G1 *-^2 о
а =—!Р =
Gсг
f-
к СТ1 У
Ьс,)
> СТ™
(1.5.44)
a+-ja2 +4р2 1<1,
а„ Ус ^J
Де
ccrRy
cr X2 ’
Kw
тут 0 '<з2 - нормальні напруження відповідно стиску і розтягу у небезпечних точках перерізу
стінки, які визначаються за формулою (1.5.37) і приймаються в розрахунок зі своїми знаками;
т і хсг - відповідно дотичні і критичні дотичні напруження, що визначаються за формулами (1.5.38) і (1.5.42);
ссг - коефіцієнт, що визначається за таблицею 1.5.7 залежно від значення а.
Таблиця 1.5.7 - Значення коефіцієнта ссг
а
1,0
1,2
1,4
1,6
1,8
2,0
с
Lcr
10,2
12,7
15,5
20,0
25,0
30,0
Місцеву стійкість стінок балок 2-го і 3-го класів двотаврового і коробчастого перерізів, симетричних відносно обох головних осей, переріз яких виконаний зі сталі однієї марки, та бісталевих балок за відсутності у розрахунковому перерізі місцевого нормального напруження (аІ0С = 0) слід вважати забезпеченою, якщо значення умовної гнучкості стінки Xw не перевищує значення граничної умовної гнучкості стінки т, що визначається за таблицею 1.5.8. Тут значення середніх дотичних напружень т слід приймати таким, що дорівнює т = Q / Aw, а значення є необхідно обчислювати за формулами:
- для балок, переріз яких виконаний зі сталі однієї марки
0,29
є =
(1.5.45)
^0,0833-(с1х -1)(а/ +0,167) ’
де с1д. - коефіцієнт, який визначається за формулою (1.5.36); є - відносна лінійна деформація стиснутого пояса балки;
- для бісталевих балок
є = 1+(1,3-0,2а/)(с1г -1)(1.5.46)
де с1г - коефіцієнт, що визначається за формулами:
М
сь = „у абоеіг=fW>(1.5.47)
W R у
V V хп w J с
де рг і сгх - коефіцієнти, що визначаються відповідно до 1.5.2.8.
Таблиця 1.5.8 - Значення граничної умовної гнучкості стінки Xuw
т
Значення X
uw при є, що дорівнює
Rs
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
4,5
>5,0
0
5,50
4,00
3,42
3,00
2,72
2,52
2,37
2,27
2,20
0,5
4,50
3,70
3,13
2,75
2,51
2,35
2,26
2,20
2,20
0,6
4,25
3,52
2,98
2,64
2,42
2,28
2,20
2,20
2,20
0,7
4,00
3,34
2,84
2,53
2,34
2,20
2,20
2,20
2,20
0,8
3,75
3,04
2,62
2,37
2,26
2,20
2,20
2,20
2,20
0,9
3,50
2,73
2,39
2,20
2,20
2,20
2,20
2,20
2,20
Стінки балок слід укріплювати основними поперечними ребрами жорсткості:
у балках 1-го класу - на ділянці довжини балки, в розрахункових перерізах якої значення умовної гнучкості стінки Xw перевищує 3,2 за відсутності рухомого навантаження, прикладеного до пояса балки, або 2,2 - за наявності такого навантаження;
у балках 2-го і 3-го класів - за будь-яких значень умовної гнучкості стінки на ділянці довжини балки, в розрахункових перерізах якої враховується розвиток обмежених пластичних деформацій, а на інших ділянках - як для балок 1-го класу.
Поперечні ребра жорсткості, як правило, слід встановлювати у місцях прикладення значних нерухомих зосереджених навантажень та в опорних перерізах балок.
Відстань між поперечними ребрами, як правило, не повинна перевищувати 2/іеупри Xw > 3,2 і 2,5/г^при Xw < 3,2.
Для балок 1-го класу допускається перевищувати ці відстані до значення 3hej за умови, що забезпечена місцева стійкість стінки, а загальна стійкість балки є забезпеченою виконанням вимог
а або 1.5.4.4 б. В останньому випадку значення ХиЬ не повинно перевищувати значення, обчисленого за формулою (1.5.30).
У стінці балки, підкріпленій тільки основними поперечними ребрами жорсткості, ширина їх виступної частини Ьг повинна бути не меншою за hw / 30 + 25 мм - для двостороннього ребра жорсткості, і не меншою за hw /24 + 40 мм - для одностороннього; товщина ребра жорсткості tr повинна бути не меншою за 2br ^jRу / Е.
У разі підкріплення стінки балки односторонніми поперечними ребрами жорсткості, виконаними з одиночних кутиків, які приварюються до стінки по перу, момент інерції такого ребра, обчислений відносно осі, що збігається з найближчою до ребра гранню стінки, повинен бути не меншим ніж для двостороннього ребра.
Поперечне ребро жорсткості, розміщене у місці прикладення до верхнього пояса зосередженого навантаження, слід перевіряти розрахунком на стійкість: двостороннє ребро - як центрально стиснутий стояк, а одностороннє - як стояк, стиснутий з ексцентриситетом, що дорівнює відстані від серединної площини стінки до центра ваги розрахункового перерізу стояка. При цьому у розрахунковий переріз стояка слід включати переріз ребра жорсткості і смуги стінки завширшки 0,65tw^jEI Rv з кожної сторони ребра, а розрахункову довжину стояка приймати такою, що дорівнює розрахунковій висоті стінки hef
Якщо місцева стійкість стінок балок 1-го класу при дії нормальних напружень сг від згину не забезпечена, а також при значеннях умовної гнучкості стінки Xw >5,5^Ry la (тут ст -
нормальні напруження у стиснутому поясі балки) стінки таких балок допускається укріплювати поздовжнім ребром жорсткості, що встановлюється додатково до основних поперечних ребер відповідно до вимог додатка Р, де наведені також вимоги щодо встановлення проміжних поперечних ребер жорсткості.
При значеннях умовної гнучкості стінки Xw > 5,5^Ry /ст балки симетричного двотаврового перерізу допускається проектувати як балки 2-го класу з гнучкими (нестійкими) стінками за спеціальною методикою.
Ділянку стінки балки в опорному перерізі слід розраховувати на втрату загальної стійкості як центрально стиснутий стояк, навантажений опорною реакцією.
У разі підкріплення стінки балки опорними ребрами з шириною виступної частини Ьг у розрахунковий переріз цього стояка слід включати переріз опорних ребер і смуги стінки завширшки не більше ніж 0,65 tw ^Е/ Ry з кожної сторони ребра.
За відсутності опорних ребер, як правило, у прокатних балках розрахунковим перерізом стояка є смуга стінки завширшки: b - при розрахунку на міцність; b + 0,3h - при розрахунку на загальну стійкість (рисунок 1.5.4 в).
1-1
V
/
0,3/*
2f
2-2
к
К
*с>
а5в
a - з опорним ребром у торці при застосуванні фрезерування; б - з опорним ребром, зміщеним від торця із застосуванням щільної пригонки або приварювання; в - без опорного ребра з використанням прокладки
Рисунок 1.5.4 - Схема опорної ділянки балки
Товщина опорного ребра 1Г повинна бути не меншою за 3br jRy / Е, де Ьг - ширина виступної
частини.
Розрахункову довжину стояка слід приймати такою, що дорівнює розрахунковій висоті стінки балки hej.
Нижні торці опорних ребер (рисунок 1.5.4) повинні бути фрезеровані або щільно пригнані чи приварені до нижнього пояса балки. Напруження в розрахунковому перерізі опорного ребра при дії опорної реакції не повинні перевищувати розрахункового опору прокатної сталі у випадках влаштування опорного ребра:
у торці із застосуванням фрезерування (рисунок 1.5.4 а) - зминанню Rp при а < 1,51 і Стиску Ry при а > 1,51;
із зміщенням від торця із застосуванням щільної пригонки або приварювання (рисунок 1.5.4 б) - зминанню Rp.
Зварні шви, що прикріплюють опорне ребро до нижнього пояса, повинні бути розраховані на дію опорної реакції.
Місцеву стійкість стиснутих поясів слід вважати забезпеченою, якщо умовна гнучкість
звису пояса А= —J—або поясного листа А.,-, = — J— балок 1-го класу, а також бісталевих } tf ЕЛ tf Е
балок 2-го класу при виконанні вимог 1.4.3.1, 1.5.2.1 і 1.5.2.8 не перевищує значень граничної умовної гнучкості Аир A^j що визначається за формулами:
для звисів поясів балок двотаврового перерізу, які не обрамлені ребрами (не підсилені відгинами)
R
у/
(1.5.48)
hf 0,5і
- для поясних листів балок коробчастого перерізу
де стс - нормальні напруження в стиснутому поясі, які обчислюються за формулами: - для перерізу з однорідної сталі:
Мх,МхМу
" - хабоас -ь-
W уW уWу
г у ХПС І Сvv ХПС і сvy упс ї с
для бісталевого перерізу:
Mv
Gr = eR,„„ абоGr — eR.,w +
yw C У" w у
v4 упс I С
Де Wx„c і Wync - моменти опору поперечного перерізу відносно відповідних осей, обчислені для стиснутих волокон;
є - параметр, що визначається за формулою (1.5.46).
Місцеву стійкість стиснутих поясів слід вважати забезпеченою, якщо умовна гнучкість звису стиснутого поясаабо поясного листа балок 2-го і 3-го класівз однорідної сталі при виконанні
вимог 1.4.3.1,1.5.2.3і1.5.5.8неперевищує значень граничноїумовноїгнучкостіXuj,ЩО
визначаються при 2,2 < XMtv < 5,5 за формулами:
для необрамлених звисів поясів балок двотаврового перерізу
1и/ =0,17+0,№.uw ;(1.5.50)
для поясних листів балок коробчастого перерізу
luf -0,675+0,15lulv .(1.5.51)
У разі обрамлення звису стиснутого пояса ребром або підсилення звису відгином, що має розмір aef> 0,3 bef (рисунок 1.4.4) і товщину t>2aej^-^-, значення які обчислюються за формулами (1.5.49) і (1.5.51), допускається збільшувати множенням на коефіцієнт 1,5.
Розрахунок елементів сталевих конструкцій на дію поздовжньої сили та згинального моменту
Розрахунок на міцність
Розрахунок на міцність позацентрово стиснутих (стиснуто-зігнутих) і позацентрово розтягнутих (розтягнуто-зігнутих) елементів, виконаних із сталі з характеристичним опором Ryn < 440 Н/мм2, які не підлягають безпосередній дії динамічних навантажень, при значеннях напружень т < 0,5 Rs і g = N / Ап> 0,1 Ry, слід виконувати за формулою
/V'мМу
+ 1 <1, (1.6.1)
N
сWRусWRу
''х**хпутпт у і с ^yrv yrt,min 'у і с
де N, Мх і Му - абсолютні значення відповідно поздовжньої сили і згинальних моментів при найбільш несприятливій комбінації розрахункових навантажень; п, сх, Су- коефіцієнти, які приймаються згідно з додатком Н;
W*H,min- мінімальне з двох значень моментів опору поперечного перерізу елемента нетто
відносно осі х - х, обчислених відповідно для розтягнутого та стиснутого волокна; Wyn.min - те саме відносно осі у -у.
Якщо g - N / Ап< 0,1 Ry, формулу (1.6.1) слід застосовувати у разі виконання вимог 1.5.5.8 і 1.5.5.14.
Розрахунок на міцність елементів із труб, які відповідають вимогам 1.6.1.1, слід виконувати за формулою
+— —<1,(1.6.1а)
л
N
У'с J
l’26Wn,min ЯуУї
де W j - момент опору поперечного перерізу, обчислений для найнебезпечнішої точки перерізу.
Розрахунок на міцність елементів у випадках, що не передбачені розрахунком за формулою
, слід виконувати за формулою
N , Мг , МУ
±*у±у—х<,(1.6.2)
А)^уУС ^ХП^-уУс1 уп^уУ с
де х, у - відстані від головних осей до точки перерізу, яка розглядається.
Розрахунок на міцність позацентрово стиснутих елементів виконувати не потрібно при значенні приведеного відносного ексцентриситету mej< 20 за відсутності послаблення розрахункового перерізу та однакових значеннях згинальних моментів, що приймаються в розрахунок на міцність і стійкість.
Позацентрово стиснуті елементи, виконані зі сталі з характеристичним опором RyfJ > 440 Н/мм2, що мають несиметричні перерізи відносно осі, перпендикулярної до площини згину х - х або у-у (наприклад, перерізи типу 8,10,12 і 13 за таблицею К.2 додатка К), слід перевіряти на міцність у площині дії моменту за значеннями нормальних напружень у розтягнутому волокні за формулою
WYml МУтІ
ЛЛУг Щ„КУс
<1,(1.6.3)
де Wtn - момент опору перерізу нетто, обчислений для розтягнутого волокна;
8-коефіцієнт, що визначається за формулою
NX2
5 =1-0,1——.(1.6.4)
ARy
Розрахунок загальної стійкості елементів суцільного перерізу
Розрахунок на стійкість позацентрово стиснутих елементів при дії згинального моменту в одній із головних площин слід виконувати для плоскої форми втрати стійкості (в площині дії згинального моменту) згідно з 1.6.2.2 і 1.6.2.3 та для згинально-крутильної форми втрати стійкості (з площини дії моменту) відповідно до 1.6.2.6 - 1.6.2.8.
Розрахунок на стійкість позацентрово стиснутих елементів постійного за довжиною перерізу в площині дії згинального моменту, що збігається з площиною симетрії, слід виконувати за формулою
N
— <1.(1.6.5)
Ч>еАКуУс
У формулі(1.6.5)коефіцієнтстійкості при позацентровомустискусреслідвизначати за
таблицеюК.ЗдодаткаКзалежновідзначень умовної гнучкостіXтаприведеноговідносного
ексцентриситету тег, який обчислюється за формулою
mej= г| т,(1.6.6)
де Т|- коефіцієнт впливу форми перерізу, що визначається за таблицею К.2 додатка К;
еА
т = -відносний ексцентриситет;
е = М/ N - ексцентриситет, при обчисленні якого розрахункові значення внутрішніх зусиль М і N слід приймати відповідно до вимог 1.6.2.3;
Wc- момент опору перерізу, обчислений для найбільш стиснутого волокна.
При значеннях шеу > 20 розрахунок слід виконувати як для зігнутих елементів за формулами
і (1.5.29).
Розрахункові значення повздовжньої сили N і згинального моменту М у розрахунковому перерізі елемента слід приймати для однієї і тієї ж комбінації навантажень з розрахунку системи за недеформованою схемою за умови пружних деформацій сталі.
При цьому значення згинального моменту М слід приймати таким, що дорівнює значенню:
найбільшого згинального моменту, що виникає у границях геометричної довжини колони, - для колони рамної системи постійного за довжиною перерізу;
найбільшого згинального моменту, що виникає у границях ділянки колони постійного за довжиною перерізу - для ступінчастої колони;
згинального моменту в опорному перерізі, але не менше за значення моменту у перерізі, віддаленому на третину геометричної довжини від опори - для колони, защемленої в опорному перерізі та з вільним іншим кінцем;
найбільшого згинального моменту, що виникає у границях середньої третини довжини панелі пояса, який обчислюється з розрахунку пояса як пружної нерозрізної балки, - для стиснутих поясів ферм і структурних плит, що сприймають позавузлове поперечне навантаження;
згинального моменту, який визначається за формулами таблиці 1.6.1 залежно від значення
відносного ексцентриситету mmax =—— і приймається не меншим за 0,5 Мтах - для
N Wc
стиснутого елемента з шарнірно обпертими кінцями і перерізом, площина симетрії якого збігається з площиною згину.
Таблиця 1.6.1 - Розрахункове значення згинального моменту
max
Згинальний момент М за умовної гнучкості стрижня
X <4,0
X >4,0
тт„ <3,0
М = Мт„ —0,25Х(Мтях -Мі)
М = Мі
3,0 < mmax <20,0
м = м2 +w™-*—(мтах-м2)
м = м1+-^—(мтах-м1)
Мп1ах _ найбільший згинальний момент, що діє у границях геометричної довжини стрижня;
Мі - найбільший згинальний момент, що діє у границях середньої третини геометричної довжини стрижня і приймається не меншим за 0,5Мтах;_
М2 - згинальний момент, який приймається таким, що дорівнює значенню М при rnmax < 3,0 і А. < 4,0, але не меншим за 0,5Мтах.
Примітка 1. У формулах таблиці 1.6.1 значення wmax і X слід визначати відповідно до площини згину, що збігається з площиною симетрії х - х або у-у.
Примітка 2. Для стиснутих стрижнів із шарнірно обпертими кінцями, що мають суцільний переріз, симетричний відносно двох головних осей і на які діють згинальні моменти, значення приведеного відносного ексцентриситету піф що використовується при визначенні коефіцієнтастійкості ф„, необхідно приймати згідно з таблицею К.5 додатка К.
Розрахунок на стійкість позацентрово стиснутих суцільностінчастих елементів постійного за довжиною перерізу (окрім коробчастого) за згинально-крутильною формою втрати стійкості (із площини дії моменту Мх) при згині їх у площині найбільшої жорсткості (Іх > Іу), яка збігається з площиною симетрії, слід виконувати за формулою
N
--<1,(1.6.7)
apyARyjc
де с-коефіцієнт, що визначається згідно з вимогами 1.6.2.5;
фу- коефіцієнт стійкості при центральному стиску, що визначається відповідно до вимог 1.4.1.3.
Коефіцієнт с у формулі (1.6.7) слід визначати:
- при значеннях тх < 5 за формулою
l+avmx
(1.6.8)
де а , р і v - коефіцієнти, що визначаються за таблицею 1.6.1; - при значеннях тх > 10 за формулою
(1.6.9)
с -
1
1+тхц>у/(рь
де щ - коефіцієнт стійкості при згині, що визначається відповідно до 1.5.4.1 і додатка П як для балки з двома і більше закріпленнями стиснутого пояса;
- при значеннях 5 < тх < 10 за формулою
(1.6.10)
с = с5(2-0,2тх)+сш(0,2тх -і),
де коефіцієнт с5 необхідно визначати за формулою (1.6.8) при тх= 5, а коефіцієнт Сю - за формулою
при тх = 10;
тх =~відноснийексцентриситет,приобчисленніякого значення Мх слід приймати згідно
з вимогами 1.6.2.6.
При значеннях умовної гнучкості X >3,14 коефіцієнт с не повинен перевищувати максимального
значення стах, що визначається згідно з додатком Л; у випадку, коли с > cmax, у формулах (1.6.7) і
замість с слід приймати стах.
При визначенні відносного ексцентриситету тх у формулах (1.6.6), (1.6.8) за розрахункове значення згинального моменту Мх слід приймати як значення:
максимального згинального моменту, який виникає в границях середньої третини геометричної довжини елемента, але не менше половини значення найбільшого згинального моменту, що діє по всій довжині - для елементів з кінцями, закріпленими від горизонтальних переміщень, спрямованих перпендикулярно до площини дії моменту;
згинального моменту в опорному перерізі, але не менше за значення моменту в перерізі, віддаленому на третину довжини елемента від опори, - для елементів, защемлених в опорному перерізі та іншим вільним кінцем.
Розрахунок на стійкість позацентрово стиснутих елементів двотаврового перерізу, стиснута полиця яких неперервно розкріплена по довжині, слід виконувати згідно з додатком П.
Позацентрово стиснуті елементи постійного по довжині перерізу, що згинаються у площині найменшої жорсткості (Іу < 1Х і еу ^0), слід розраховувати за формулою (1.6.3), а при
значеннях гнучкості Хх > Ху додатково перевіряти на втрату загальної стійкості із площини дії моменту як центрально-стиснуті елементи за формулою
(1.6.11)
4>xARylc
де- коефіцієнт стійкості при центральному стиску, що визначається відповідно до вимог 1.4.1.3
залежно від значення гнучкості Хх.
При виконанні умови Хх < Ху загальну стійкість із площини дії моменту перевіряти не потрібно.
N
Фе>,(о,бЗ/с +0AVc^ARyyc
Розрахунок на стійкість суцільностінчастих стрижнів постійного за довжиною перерізу (окрім коробчастого) при стиску та згині у двох головних площинах, коли площина найбільшої жорсткості (Іх > Іу) збігається з площиною симетрії, а також для перерізу 3-го типу за таблицею 1.6.2, слід виконувати за формулою
де ц>еу - коефіцієнт, що визначається відповідно до вимог 1.6.2.2, приймаючи при цьому т = ту і
X =Хуі
с - коефіцієнт, що визначається згідно з вимогами 1.6.2.5.
При обчисленні значення приведеного відносного ексцентриситету mef>y = гту для стрижнів двотаврового перерізу з неоднаковими розмірами полиць коефіцієнт г| слід визначати як для перерізу 11-го типу за таблицею К.2 додатка К.
Окрім розрахунку за формулою (1.6.10), необхідно виконувати розрахунки за формулами (1.6.3) і (1.6.5), приймаючи еу - 0, а також за формулою (1.6.1) при Мх Ф 0 і Му Ф 0.
Значення відносних ексцентриситетів слід обчислювати за формулами:
тх -ех —— mv -ev ——,(1.6.13)
WW
rv xcyc
де Wxc, Wyc - моменти опору розрахункового перерізу відносно осей відповідно х - хі у-у, обчислені для найбільш стиснутого волокна.
Якщо площина найбільшої жорсткості перерізу елемента Іх > Іу не збігається з площиною симетрії, тоді розрахункове значення відносного ексцентриситету тх необхідно збільшити на 25% (окрім перерізу 3-го типу за таблицею 1.6.2).
Таблиця 1.6.2 - Значення коефіцієнтів а, (3 і v
Значення коефіцієнтів
Тип
пере
різу
Схема перерізу і ексцентриситет
З при
а при
Ху < 3J4
Ху > ЗД4
тг <1,0
1,0 <mY <5,0
, *- 1 X
1-й
14
^2,12
h
и
-X
Фс.
1<Ру
0,65 + 0,05ш*
1,0
2-й
1,0
0,7
3-й
1,25 - 0,2Х
Р = 1~
-(і-д/Фс/фу)5
1-0,3-
ги
1,0
1,0
4-й
—1,0
1-(0,35-0,05m x)x
VчУU
В = 1 при —< 0,5
h
/1 і І2- моменти інерції поперечного перерізу відповідно більшої і меншоїполиць відносно осі симетрі 'іу-у, фс - значення коефіцієнта стійкості ц>у при значенні умовної гнучкості X у = 3,14.
Примітка. При значеннях b / h < 0,3 слід приймати b / h = 0.3.
Розрахунок на стійкість суцільностінчастих елементів постійного по довжині коробчастого перерізу (рисунок 1.5.3 б), при стиску зі згином у двох головних площинах слід виконувати за формулами:
N ■+^<1;(1.6.14)
(PeyARyJc сх^х^х,тіп ^уУс
N -+^2<1;(1.6.15)
(pexARyyc су^у^у,тп R-уУс/
де фех, феу - коефіцієнти стійкості при стиску зі згином, які обчислюються відповідно до додатка К; сх, Су - коефіцієнти, що приймаються згідно з додатком Н;
5Х, 5у - коефіцієнти, які визначаються за формулами:
о,т£ !в , о,їм?,
5і§=1-^ L,(1.6.16)
ARy у ARy
і приймаються такими, що дорівнюють 1,0 відповідно при Хх < 1,0 і Ху < 1,0.
Розрахунок на стійкість позацентрово стиснутих елементів коробчастого перерізу при згині їх у площині найбільшої жорсткості (Іх > Іу; Му = 0) слід виконувати за формулою (1.6.13), при цьому замість фЄу приймають ф,.
Розрахунок на загальну стійкість елементів наскрізного перерізу
Розрахунок на загальну стійкість позацентрово стиснутих елементів наскрізного перерізу зі з'єднувальними планками або ґратками слід виконувати як для стрижня в цілому, так і для окремих його гілок.1
При розрахунку стрижня в цілому відносно вільної осі за формулою (1.6.5), коли планки і ґратки розміщені в площинах, паралельних площині дії моменту, коефіцієнт стійкості фе необхідно визначати за таблицею К.4 додатка К залежно від значення приведеної умовної гнучкості Xej (значення ^визначають за таблицею 1.4.2) і відносного ексцентриситету га, що визначається за
формулою
m =е —,(1.6.17)
І
де е = М / N - ексцентриситет, при обчисленні якого розрахункові значення внутрішніх зусиль М і N слід приймати згідно з вимогами 1.6.2.3; а - відстань від головної осі перерізу, перпендикулярної до площини дії моменту, до осі найбільш стиснутої гілки, яка приймається не меншою за відстань від головної осі перерізу до осі стінки гілки;
І - момент інерції поперечного перерізу наскрізного стрижня відносно вільної осі.
При значеннях відносного ексцентриситету т > 20 перевірку загальної стійкості слід виконувати як для зігнутих елементів.
При розрахунку окремих гілок наскрізних стрижнів із ґратками за формулою (1.4.3) поздовжню силу в кожній гілці слід визначати з урахуванням додаткового поздовжнього зусилля Nad, викликаного дією згинального моменту М, яку необхідно визначати за формулами:
N ad = Му ІЬ- при згині елемента у площині, перпендикулярній до осі у-у, для 1- і 3-го типів
перерізів (таблиця 1.4.2);
Nad =0,5Му ІЬ, - те саме, для 2-го типу перерізу;
Nad =1,16МХ ІЬ - при згині елемента у площині, перпендикулярній до осі х - х, для 3-го типу перерізу;
^ ad =0>5Мд. /Ь2 - те саме, для 2-го типу перерізу;
тут b, bі, Ь2- відстані між осями гілок (таблиця 1.4.2).
Гнучкість окремих гілок між вузлами приймати за 1.4.2.4.
При згині стрижня наскрізного перерізу 2-го типу (таблиця 1.4.2) удвох площинах додаткове поздовжнє зусилля Nad слід визначати за формулою
(1.6.18)
ҐМ„ м '
* ad -О-5
При розрахунку окремих гілок наскрізного стрижня з планками у формулі (1.6.3) необхідно врахувати додаткове поздовжнє зусилля Nad, викликане дією згинального моменту М, а також місцевий згин гілок від фактичної чи умовної поперечної сили (як у поясах безрозкісної ферми).
Для рівностороннього тригранного наскрізного стрижня з ґратками, постійного за довжиною перерізу, відносний ексцентриситет т необхідно обчислювати за формулами:
- при згині у площині, перпендикулярній до однієї з граней
р М
(1.6.19 а)
щ=3,46-
№
при згині у площині, паралельній одній із граней
т =3,01
Nb
(1.6.19 6)
Ь
Р
де
відстань між осями поясів у площині грані;
коефіцієнт, який приймається у залежності від виду з'єднання ґраток із гілками наскрізного стрижня і дорівнює 1,2- для болтових з'єднань і 1,0 - для зварних з'єднань.
Розрахунок на загальну стійкість наскрізних стрижнів із двома суцільностінчастими гілками, що є симетричними відносно осі х - х (рисунок 1.6.1), із ґратками, розміщеними у двох паралельних площинах, при дії поздовжньої сили та згинальних моментів в обох головних площинах, слід виконувати:
для стрижня в цілому - у площині, паралельній площині ґраток, згідно з вимогами 1.6.3.3, приймаючи ех = 0;
для окремих гілок - як позацентрово стиснутих елементів за формулами (1.6.3) і (1.6.5); при цьому поздовжню силу у кожній гілці слід визначати з урахуванням додаткового зусилля, спричиненого дією згинального моменту Му (1.6.3.3), а згинальний момент Мх розподілити між гілками пропорційно жорсткостям (моментам інерції) гілок ІхЬ (рисунок 1.6.1); якщо згинальний момент Мх діє в площині однієї з гілок, то слід вважати його таким, що повністю передається на цю гілку. При розрахунку за формулою (1.6.5) гнучкість окремої гілки слід визначити у залежності від максимальної відстані між вузлами ґратки.
v ЄУ
Рисунок 1.6.1 - Схема наскрізного перерізу стрижня з двома суцільностінчастими гілками
Розрахунок з'єднувальних планок або ґраток наскрізних позацентрово стиснутих стрижнів слід виконувати згідно з вимогами 1.4.2.8 і 1.4.2.9 на дію поперечної сили, значення якої
дорівнює більшому з двох значень: фактичної поперечної сили Q чи умовної поперечної сили Q^c, яка обчислюється відповідно до вимог 1.4.2.7.
У випадку, коли значення фактичної поперечної сили є більшим за значення умовної, сумісну роботу гілок наскрізних позацентрово стиснутих елементів слід забезпечувати, як правило, за допомогою ґраток.
Перевірка місцевої стійкості стінок і поясних листів
Розрахункові розміри стінок і поясних листів (полиць), які розраховуються на втрату місцевої стійкості, слід визначати відповідно до вимог 1.4.2.8 і 1.4.З.6.
Місцеву стійкість стінок позацентрово стиснутих елементів слід вважати забезпеченою,
Y hef [к.
якщо значення умовної гнучкості стінки Xw =——не перевищують відповідних значень
К V £
граничної умовної гнучкості стінки Xuw, які обчислюються за формулами таблиці 1.6.3.
Стінки позацентрово стиснутих елементів суцільного перерізу (колон, стояків, опор тощо) при Xw > 2,3, як правило, слід підкріплювати основними поперечними ребрами жорсткості згідно з вимогами 1.4.3.3.
При підкріпленні стінок позацентрово стиснутого елемента поздовжнім ребром жорсткості з моментом інерції Іг1 >6heftw, який розміщують посередині стінки, найбільш навантажену (стиснуту) частину стінки між поясом і віссю ребра жорсткості слід розглядати як окремий відсік стінки і перевіряти за формулами табл. 1.6.3. При цьому розрахунок і проектування ребра жорсткості і елемента в цілому слід виконувати з урахуванням вимог 1.4.3.4.
Таблиця 1.6.3 - Гранична умовна гнучкість стінок
Тип
пере
різу
Схема перерізу і ексцентриситет
Умови застосування формул
Гранична умовна гнучкість ‘стінки Xuw
1-й
1,0 <тх < 10,0 для двотавра сф > ф ех
Хх < 2,0
Kw =buwi =1,3+0,15^ (1.6.20)
■ п
X—
гіі
іг
'‘“Х
Хх > 2,0
Kw =^uw =1,2+0,35^ <3,1 (1.6.21)
2-Й
УІ
X
у"
-+ *
1,0 < а < 2,0
"Xuw Xuw2 —1,42
І
<
ccrRyYc
CT,^2-a +7«2 + 4(32 j 0,7+2,4a (1.6.22)
3-Й
УІ
ч:
У
— ^Х
1,0 < а < 2,0
Xuw ~0>75Xuw2 <0,52+1,8a (1.6.23)
4-й
УІ
X —
У
—х- *
-1 ®
-4-х
Ьг
1,0 < -L- < 2,0; Kf
0,8 < Хх < 4,0
Xuw =(0,4+0,07)^
1 hf
1+0,25 2,0—— (1.6.24)
ll h-n
5-й
е
у-
X-
£
ь
У
еУ
1-Х
^3
IV
о
Xuw =^1
lAR yc
y <5,5 (1.6.25) V N
Кінець таблиці 1.6.3
Хх — умовна гнучкість стрижня у площині дії моменту;
XUw і ^uw ~ граничні умовні гнучкості стінки, обчислені для 1- і 2-го типів перерізів; ссг - коефіцієнт, що визначається за таблицею 1.5.7 залежно від значення а;
а =(с1-ст2)/ст] (тут Ст! - найбільше стискальне напруження біля розрахункової границі стінки, що приймається зі знаком "плюс" і обчислюється без урахування коефіцієнтів (рех, феу, (рус і ф^л/с; о2 -
відповідне напруження біля протилежної розрахункової границі стінки зі своїм знаком);
Р =0,15ссгт/сг1 (тут т =Q/(twhw) - усереднене дотичне напруження у розрахунковому перерізі; для
коробчастого перерізу х = Q / (21 w hw);
bf - ширина полиці таврового перерізу 4-го типу.
Примітка 1. Для перерізів 1-го і 3-го типів при значеннях 0 < тх < 1 або 10 < тх < 20 значення Xuw слід визначати лінійною інтерполяцією між значеннями Xllw, обчисленими згідно з вимогами
(тх = 0) або 1.5.5.8 (тх = 20) і за формулами (1.6.20) і (1.6.21) відповідно; при цьому значення N слід приймати такиїщщо дорівнює нулю, і виконувати розрахунок відповідно до 1.5.5.8, де при Сіг < 1,0 приймати Xuw =5,5.
Примітка 2. При а < 0,5 значенняХин, для 2-го і 4-го типів перерізів слід визначити за формулами (1.6.20) і (1.6.21) при значенні тх -а 1(2 -а) з урахуванням примітки 1 до цієї таблиці. При 0,5 < а < 1,0 значення Xuw необхідно визначати лінійною інтерполяцією між значеннями Xuw, обчисленими при а =0,5 і а =1,0.
Примітка 3. Для перерізів 4-го типу при Хх < 0,8 або Хх > 4,0 у формулі (1.6.24) слід приймати відповідно Хх =0,8 або X х = 4,0.
Примітка 4. Для перерізів 5-го типу при значеннях 0 < ту < 1 значення Хіт необхідно визначати лінійною інтерполяцією між значеннями Xmv, обчисленими згідно з вимогами 1.4.3.2 (ту = 0) і за формулою (1.6.25) відповідно.
У випадках, коли не виконуються вимоги 1.6.4.2 (таблиця 1.6.3), допускається;
а) значення Xuw, обчислені за формулами таблиці 1.6.3, окрім формул (1.6.20) і (1.6.21), збільшити множенням на коефіцієнт mARyyc /N, але не більше ніж у 1,25 раза (тут фш - менше значення
одного з коефіцієнтів фе, ефу або (реху, які використовувались при відповідній перевірці стійкості стрижня);
б) для перерізів 1-го і 3-го типів значення Xuw, обчислені за формулами (1.6.20), (1.6.21) і (1.6.23), збільшити множенням на коефіцієнт
”ф=3-—,(1.6.26)
УехАКуУс
одержані при цьому значення фА.ци, необхідно приймати не більшими за верхню межу значень Xuw, обчислених відповідно за формулами (1.6.21) і (1.6.23) для значень тх і а;
в) для перерізів 1-го і 3-го типів, а також 2-го і 4-го типів при а <0,5 виконувати перевірку стійкості стрижня за формулами (1.6.3), (1.6.8), (1.6.11) (1.6.13) і (1.6.14), а також за формулою (1.6.5) при а < 0,5 з урахуванням розрахункової зменшеної площі перерізу стінки Ad, визначеної відповідно до додатка М.
Місцеву стійкість стиснутих поясних листів (полиць) позацентрово стиснутих спшжнів слід вважати забезпеченою, якщо значення умовної гнучкості звису полиці Xjчи
ьГІ пгf__
поясного4листа Xf jнеперевищуєвідповіднихзначень граничної гнучкості Хи^ (Xuj t),
tf V Е
які обчислюються за формулами таблиці 1.6.4.
У випадках, коли не виконуються вимоги 1.6.4.6 (таблиця 1.6.4), допускається:
а)значення?^ іХц^ v обчислені за формулами таблиці 1.6.4, збільшити відповідно до 1.6.4.5 а);
б)для двотаврового перерізу 1-го типу і перерізу 2-го типу значення Xuj і Xuj j, обчислені за формулами (1.6.28) і (1.6.28 а), збільшити множенням на коефіцієнт у, що визначається за формулою (1.6.26); одержані при цьому значення ці Xuj і v|/ Xuj , необхідно приймати не більшими за значення відповідно 0,8 і 2,0;
в) для перерізів 4-го типу значення?^, обчислені за формулою (1.6.30), збільшити множенням на коефіцієнт
v|/j =2 ,(1.6.27)
(peyARylc
одержані при цьому значення уАи/ необхідно приймати не більшими за 0,9.
При стиску зі згином стрижня у двох головних площинах перевірку місцевої стійкості стінок і поясних листів (полиць) допускається виконувати відповідно до вимог 1.6.4.2 - 1.6.4.7 окремо для згину стрижня у кожній із площин. При цьому виконувати перевірку стійкості стрижня згідно з вимогами 1.6.4.5 в) не потрібно.
Таблиця 1.6.4 - Гранична умовна гнучкість звису поясного листа (полиці)
Тип
пере
різу
Схема перерізу і ексцентриситет
Формули
Гранична умовна гнучкість звису полиці X f чи поясного листа Xuj t за умовної гнучкості стрижня 0,8 < Хг (Х„) <4,0
1-й
у
У
h
Г~ t і гЗ>
к'Г1'
0<тх <10
Kf =Kfc -0,0і(і,5+0,7^)щх (1.6.28)
2-й
А. -
У
L
V
Kf,i =Kfc -0,01(5,3+1,3Xx)mx (1.6.28 a)
3-й
У
і
* г
і
-
Xuf =0,36+0,Xx (1.6.29)
4-й
1
J4
гг
-
1^=0,36+0,10^ (1.6.30)
>
*■
■ 1.
J*
- граничне значення умовної гнучкості звису пояса чи поясного листа центрально стиснутого елемента, що визначається згідно з вимогами 1.4.3.7 або 1.4.3.8 відповідно.
Примітка 1. При значеннях 10< тх < 20 значення Х^(Х^ ,) слід визначати лінійною інтерполяцією між
значеннями Xuj {X, j), обчисленими відповідно за формулами таблиці 1.6.4 і згідно з 1.5.5.14 і 1.5.5.15 (при тх = 20), умовно приймаючи значення N таким, що дорівнює нулю.
Примітка 2. Для звисів поясних листів (полиць), обрамлених ребрами (рисунок 1.4.4), значення Хир які
обчислюють за формулами таблиці 1.6.4, слід збільшити множенням на коефіцієнт 1,5. Примітка 3. При значеннях при Хх < 0,8 або Хх > 4,0 у формулах таблиці 1.6.4 слід приймати відповідно А,„(Х,;,) = 0,8абоХЛХ ,,) = 4,0.
Генеральні розміри (габарити) опорної плити необхідно визначати з умови розрахунку на міцність фундаменту. Передача розрахункового зусилля на опорну плиту може здійснюватись через фрезерований торець колони, що обпирається на стругану поверхню опорної плити (в базах з фрезерованим торцем), або через зварні шви (у базах із траверсами і консольними ребрами).
Товщину опорної плити слід визначати з умови міцності при згині за формулою
(1.7.1)
де ус - коефіцієнт умов роботи опорної плити, що визначається за таблицею 1.1.1;
Мтах _ найбільший із згинальних моментів М, що діють на різних ділянках опорної плити і визначаються за формулами додатка Н.
Розрахунок опорних частин
Розрахунок на зминання в циліндричних шарнірах (цапфах) балансирних опор слід виконувати за формулою
(1.8.1)
де F- тиск (сила) на опору;
г, / - відповідно радіус і довжина шарніра;
Rip - розрахунковий опір місцевому зминанню при щільному дотиканні, що приймається за вимогами 1.3.1.
Розрахунок на діаметральний стиск котків необхідно виконувати за формулою
де и - кількість котків;
d, І - відповідно діаметр і довжина котка;
Red ~ розрахунковий опір діаметральному стиску при вільному дотиканні, що приймається за вимогами 1.3.1.
Розрахункові довжини і граничні гнучкості елементів сталевих конструкцій
Розрахункові довжини елементів плоских ферм, в'язей і структурних конструкцій
Розрахункові довжини /-• і х стиснутих елементів конструкцій плоских ферм і в'язей у
їх площині та з площини (рисунок 1.9.1 а, б, в, г), за винятком елементів, зазначених у 1.9.1.2 і 1.9.1.3, слід приймати за таблицею 1.9.1. І.|
Розрахункову довжину lg, t елемента ферми із площини конструкції, по довжині якого діють зусилля стиску Nj і N2 (N1 > N2) (рисунок 1.9.2), необхідно визначати за формулою
(1.9.1)
/,.= 0,75+0,25—— lv
efA .N,.
При. цьому розрахунок загальної стійкості елемента слід виконувати на дію поздовжнього
зусилля N j.
Розрахункові довжини і I^ j елементів постійного за довжиною перерізу, розкріплених в'язями на ділянках однакової довжини, в яких діють різні поздовжні зусилля, допускається визначати згідно з таблицею СІ додатка С.
Рисунок 1.9.1 - Схема ґраток ферм для визначення розрахункових довжин стиснутих елементів
а - трикутна зі стояками; б - розкісна; в - трикутна зі шпренгелями; г - напіврозкісна трикутна; д - хрестова
а - схема ферми; б - схема поперечних горизонтальних в'язей між фермами (вид зверху) Рисунок 1.9.2 - Схема для визначення розрахункових довжин пояса ферми
Розрахункові довжини /^ і { розкосів ферми із хрестовою ґраткою за наявності
з'єднань у вузлах перетину елементів ґратки (рис. 1.9.1 д) слід приймати:
у площині ферми - такими, що дорівнюють відстані між центрами вузлів кріплення розкосу до пояса ферми і перетину елементів ґратки {lej = І);
з площини ферми: для стиснутих елементів - за таблицею 1.9.2; для розтягнутих елементів - такими, що дорівнюють відстані між вузлами кріплення елементів ґратки до нижнього і до верхнього поясів ферми (Іер = 1{).
Розрахункові довжини lpf і lpf,
Напрямок поздовжнього згину елемента ферми
поясів
опорних розкосів і опорних стояків
решти елементів ґраток
1. У площині ферми lcj
а) для ферм, окрім зазначених у поз. 1 б
1
/
0,8 1
б) для зварних ферм, елементи яких виконані з одиничних кутиків, і ферм із прикріпленням елементів ґратки до поясів впритул
1
1
0,9 1
2. У напрямку, перпендикулярному до площини ферми (з площини ферми) /е/д:
а) для ферм, окрім зазначених у поз. 2 б
h
h
h
б) для ферм з поясами з замкнутих профілів із прикріпленням елементів ґратки до поясів впритул
h
h
0,9 1х
3. У будь-якому напрямку для зварних ферм, елементи яких виконані з одиничних кутиків, при однакових відстанях між точками закріплення елементів у площині та з площини ферми (1pf= 1^л)
0,85 /
I
0,85 1
I - геометрична довжина елемента (відстань між центрами найближчих вузлів) у площині ферми;
1{ - відстань між вузлами, закріпленими від зміщення із площини ферми (поясами ферм, спеціальними зв'язками, жорсткими плитами покриттів, прикріпленими до пояса зварними швами або болтами тощо).
Таблиця 1.9.2 - Розрахункові довжини елементів перехресної ґратки
Конструкція вузла перетину елементів ґратки
Розрахункові довжини 1е/і із площини ферми при підтримувальному елементі
розтягнутому
непрацюючому
стиснутому
Обидва елементи не перериваються
1
0,7 її
'і
Підтримувальний елемент переривається і перекривається фасонкою:
- розглядуваний елемент не переривається
0,7 її
h
1,41,
- розглядуваний елемент переривається і перекривається фасонкою
0,7 /,
1 - відстань між центрами вузлів кріплення елемента ґратки до пояса ферми і перетину елементів; /! - відстань між вузлами кріплення елемента ґратки до нижнього і до верхнього поясів ферми.
Радіус інерції і перерізів елементів із одиночних кутиків при визначенні гнучкості слід приймати таким, що дорівнює:
мінімальному радіусу інерції (і = гтіп) - при розрахунковій довжині елемента, не меншій за 0,85 / (де І - відстань між центрами найближчих вузлів);
радіусу інерції кутика відносно його осі, що проходить перпендикулярно або паралельно площині ферми (і = іх або і = іу), залежно від орієнтації площини згину ферми - у решті випадків.
Розрахункові довжини елементів структурних конструкцій слід приймати за таблицею 1.9.3.
Радіуси інерції перерізів і елементів структурних конструкцій при визначенні гнучкості слід приймати таким, що дорівнюють:
радіусу інерції кутика відносно його осі, що проходить перпендикулярно або паралельно площині ферми (і = іх або і = іу) - для стиснутих елементів, що сприймають позавузлове поперечне навантаження;
мінімальному радіусу інерції (і - гтіп) - у решті випадків.
Елементи структурних конструкцій
Розрахункова довжина 1,/
1. Окрім зазначених у поз. 2 і 3
/
2. Нерозрізні (що не перериваються у вузлах) пояси, а також елементи поясів і ґраток, що прикріплюються у вузлах зварюванням впритул до кульових або циліндричних вузлових елементів
0,85 /
3.3 одиночних кутиків, що прикріплюються у вузлах однією полицею:
а) зварними швами або болтами (не менше ніж двома), розміщеними вздовж елемента, при / / imin:
- до 90 включно;
1
- понад 90 до 120 включно;
0,90/
- понад 120 до 150 включно (лише для елементів ґратки);
0,75 /
- понад 150 до 200 включно (лише для елементів ґратки);
0,70/
б) одним болтом при / / 2тіп:
- до 90 включно;
/
- понад 90 до 120 включно;
0,95/
- понад 120 до 150 включно (лише для елементів ґратки);
0,85 /
- понад 150 до 200 включно (лише для елементів ґратки)
0,80 /
/ - геометрична довжина елемента (відстань між центрами вузлів структурної конструкції).
Розрахункові довжини елементів просторових ґратчастих конструкцій
Розрахункові довжини і радіуси інерції перерізів і стиснутих і ненавантажених елементів просторових конструкцій (рисунок 1.9.3), виконаних з одиночних рівнополичкових кутиків при визначенні гнучкості, слід приймати за таблицею 1.9.4 з урахуванням таблиці 1.9.5 і 1.9.6.
абв
а, б, в - суміщені; г, д - не суміщені; е - частково суміщені (познаки - див. таблиці 1.9.4 і 1.9.5) Рисунок 1.9.3 - Схеми просторових ґратчастих конструкцій із вузлами в суміжних гранях
Розрахункові довжини і радіуси інерції стиснутих елементів, виконаних з одиничних рівнополичкових кутиків, при визначенні гнучкості слід приймати:
для поясів - за таблицею 1.9.4;
для розкосів хрестової ґратки за рисунком 1.9.3 а, д: у площині грані - такими, що дорівнюють довжині ld і радіусу інерції zmin; з площини грані - такими, що дорівнюють повній довжині розкосу ldl і радіусу інерції іх відносно осі, паралельної площині грані;
для розкосів за рисунком 1.9.3 а, в, г, д, е - такими, що дорівнюють довжині ld і радіусу інерції imin.
Таблиця 1.9.4 - Розрахункові довжини просторових конструкцій, елементи яких виконані з одиночних рівнополичкових кутиків
Елементи просторових конструкцій
Пояси:
за рисунком 1.9.3 а, б, в
за рисунком 1.9.3 г, д
за рисунком 1.9.3 е
Іщ 0,73 Іт 0,64 Іт
‘mm
Idc
Нчі Id
Розкоси:
за рисунком 1.9.3 а, д
за рисунком 1.9.3 б, в, г, е
Розпірки:
за рисунком 1.9.3 б, е
за рисунком 1.9.3 в
0,80 Іс 0,73 Іґ
min
ldc - умовна довжина, що приймається за таблицею 1.9.5;
Hd - коефіцієнт розрахункової довжини, що приймається за таблицею 1.9.6.
Примітка. Розкоси за рисунком 1.9.3 а, д в точках перетину повинні бути скріплені між собою зварними або болтовими з'єднаннями.
Таблиця 1.9.5 - Умовні довжини елементів просторових конструкцій
Конструкція вузла перетину елементів ґратки
Умовна довжина розкосу Ік при підтримувальному елементі
розтягнутому
непрацюючому
стиснутому
Обидва стрижні не перериваються
їй
1,3 Id
о
Ъо
Підтримувальний елемент переривається і перекривається фасонкою; розглядуваний елемент не перекривається:
у конструкціях за рисунком 1.9.3 а
у конструкціях за рисунком 1.9.3 д
1,3 ld (1,75 - 0,15n)ld
1,6 ld
(1,9-0,1 ri)ld
ldl
ІАХ
Вузол перетину елементів закріплений від горизонтального переміщення з площини грані (діафрагмою тощо)
Id
Id
ldl
п = JS.А t де Іт mjn і - найменші моменти інерції поперечного перерізу відповідно пояса і розкосу. Примітка. При п < 1 або п < 3 у формулах таблиці слід приймати відповідно п = 1 або п = 3.
Прикріплення розкосу до поясів
Значення п
Значення щ/ при 1 / і„,ш, що дорівнює
до 60 включно
понад 60 до 160 включно
понад 160
Зварними швами або болтами (не менш ніж двома), розміщеними вдовж розкосу
До 2
1,14
0,54 + 36 imin / 1
0,765
Понад 6
1,04
0,54 + 28,8 imin /1
0,740
Одним болтом
За будь-яких значень
1,12
0,64 + 28,8 ітіп /1
0,820
п - див. таблицю 1.9.5;
І - довжина, яка приймається такою, що дорівнює; - для розкосів за рисунком 1.9.3 б, в, г, е; Ідс за таблицею 1.9.5 - для розкосів за рис. 1.9.3 а і 1.9.3 д.
Примітка 1. Значення коефіцієнта при 2 < п < 6 слід визначати за допомогою лінійної інтерполяції. Примітка 2. У випадку, коли один кінець розкосу прикріплюється до пояса без застосування фасонки за допомогою зварних або болтових з’єднань, а другий кінець - через фасонку, коефіцієнт розрахункової довжини розкосу слід приймати таким, що дорівнює 0,5(1 +Ц^); при прикріпленні обох кінців розкосу до поясів через фасонки - pd = 1,0.
Примітка 3. Кінці розкосів за рисунком 1.9.3 в слід прикріплювати, як правило, без застосування фасонок.
У цьому випадку при їх прикріпленні до розпорки і пояса за допомогою зварних швів або не менше ніж двох болтів, розмішених вздовж довжини розкосу, значення коефіцієнта р^ слід приймати як при п < 2. У випадку прикріплення кінців розкосу одним болтом значення коефіцієнта р^ приймають за цією таблицею, а при обчисленні значення /еу згідно з таблицею 1.9.4 замість значення р^ приймають значення 0,5(1 + р d).
Розрахункові довжини lej і радіуси інерції елементів, виконаних із труб чи парних кутиків, слід приймати відповідно до вимог 1.9.1.1 - 1.9.1.З.
Розрахункові довжини колон (стояків)
Розрахункові довжини lejколон (стояків) постійного за довжиною перерізу або окремих ділянок ступінчастих колон слід визначати за формулою
lef=xU(1.9.2)
де І- геометрична довжина колони, окремої її ділянки абовисота поверху;
р- коефіцієнти розрахункової довжини.
При визначенні коефіцієнтів розрахункової довжини колон (стояків) значення поздовжніх сил в елементах системи слід приймати, як правило, для тієї ж самої комбінації розрахункових навантажень, для якої виконується перевірка стійкості колон (стінок) та елементів їх перерізів відповідно до вимог розділів 1.4 і 1.6 цих Норм.
Допускається визначати коефіцієнт розрахункової довжини колони постійного за довжиною перерізу та окремої ділянки ступінчастої колони лише для такої комбінації розрахункових навантажень, яка характеризується найбільшим значенням повздовжнього стискального зусилля у колоні та на окремій її ділянці, і одержані значення коефіцієнта р використовувати для інших комбінацій навантажень.
При визначенні коефіцієнтів розрахункової довжини колон (стояків) рам необхідно розрізняти розкріплені (невільні) і нерозкріплені (вільні) рами. У першому випадку вузли кріплення ригелів до колон закріплені від горизонтальних переміщень у площині рами; у другому випадку - не закріплені від таких переміщень.
Рами з жорстким спряженням ригелів і колон та жорстким защемленням колон у фундаментах, що розкріплені у своїй площині елементами жорсткості (системою в'язей, стінками, жорсткими дисками покриттів і перекриттів та іншими конструкціями), слід вважати невільними, якщо жорсткість на зсув розкріпленої елементами жорсткості рами не менше ніж у 6 разів перевищує відповідну жорсткість рами без розкріплювальних елементів жорсткості.
Коефіцієнти розрахункової довжини ц колон (стояків) постійного за довжиною перерізу слід визначати залежно від умов закріплення їх кінців і виду навантаження. Для деяких випадків опорного закріплення і виду навантаження значення коефіцієнта ц наведені в таблиці 1.9.7.
Коефіцієнти розрахункової довжини колон (стояків) постійного по довжині перерізу з пружними закріпленнями кінців слід визначати за формулами, наведеними у таблиці С2 додатка С.
Таблиця 1.9.7 - Коефіцієнти розрахункової довжини стояків
Коефіцієнти розрахункової довжини ц колон постійного за довжиною перерізу у площині вільних і невільних рам при жорсткому спряженні ригелів з колонами і при однаковому завантаженні розміщених в одному рівні вузлів слід визначати за формулами таблиці 1.9.8.
Таблиця 1.9.8 - Формули для визначення коефіцієнта розрахункової довжини колон рам
Схема рами
Коефіцієнт у формулах (1.9.3) - (1.9.7)
Коефіцієнт ц
Р ...
п
Вільні рами
I cl 1
0,38
(1.9.3)
ц = 2 11 +
p = 0
N , А/ і N s1 4 Js2
fc(«l +n2) k+1
4І J,
■ ksw (-2 *
с
*
S'? w
n +0,56 и+0,14
(1.9.4)
p = <
Nj Nj' N Js1 4 s2
к(щ +n2) A: +1
k+l
; (1.9.5)
Ц =
к+
(1.9.6)
4.
о
Jc
-г
О
N
ТІ
.N
Js2
О
Jc
О
+
о
Нижній поверх Щр+Рі) к(щ+п2)
Верхній поверх k(pl+p2) 2k(nl+n2)
Середній поверх k{pY+p2) к(щ+п2)
k+l
к+1
Уjo,68p(p +0,9) (п +0,08) +0,1и
при п > 0,2 (р +0,63 )-/п +0,28
^jpn(p +0,9) +0,1п
При п < 0,2 (р+0,68)Л/«+0,22
Схема рами
Коефіцієнт у формулах (1.9.3) - (1.9.7)
Коефіцієнт р
р п
Невільні рами
%
#>-4-
Цо—°
Jc
м
Аі
т-
Аі
si
Js2
Верхній поверх
0,5(pi+p2) «1+«2
Середній поверх
0,5(р,+р2) °>5(«і +«2)
Нижній поверх Рі+р2 0,5(и,+и2)
|і+0,46(р-Ьл)+0,18рл j 1+0,93(р +п)+0,71рп
J- О
С ■
(1.9.7)
И = .
Ji2
Jii
J(1, Is2 > 1,і, 1,2 - моменти інерції розрахункових перерізів ригелів, які прилягають відповідно до верхнього і нижнього кінців колони, що перевіряється;
Іс, Іс - відповідно момент інерції розрахункового перерізу і геометрична довжина колони, яка перевіряється; /), /2 - прольоти рами; к - кількість прольотів;
hlh
hh
Wc
hh
blL
I eh
_ *sl с
> Pi
; pi
і «2
I cl 1
Примітка 1. Для крайньої колони вільної багатопрольотної рами коефіцієнт ц слід визначати при значеннях р і п, прийнятих як для колон однопрольотної рами.
Примітка 2. Для однопрольотної багатоповерхової рами при обчисленні р2 і п2 у формулах (1.9.5) - (1.9.7) слідприйматир? =-0.
Коефіцієнти розрахункової довжини ц колон (стояків) 1-го ярусу однопрольотних і багатопрольотних рам допускається визначати відповідно до таблиці С.З додатка С.
При відношенні Н IB >6,0 (де Н - повна висота вільної багатоповерхової рами, В - ширина або загальний прольот рами) повинна бути перевірена загальна стійкість рами в цілому як консольного стрижня наскрізного перерізу, защемленого на опорі.
При нерівномірному навантаженні верхніх вузлів колон у вільній одноповерховій рамі і наявності жорсткого диска покриття або горизонтальних розпірок, розташованих по верху усіх колон і спрямованих із площини рами, коефіцієнти розрахункової довжини найбільш навантаженої колони у площині рами слід визначати за формулою
>0,7,
•V
(1.9.8)
де ц - коефіцієнт розрахункової довжини колони, що перевіряється, обчислений за формулами (1.9.3) і (1.9.4) таблиці 1.9.8;
Іс, Nc - відповідно момент інерції перерізу і поздовжнє стискальне зусилля у найбільш навантаженій колоні розглядуваної рами;
^Ij - відповідно сума розрахункових поздовжніх зусиль і моментів інерції перерізів (' усіх колон розглядуваної рами і не більше ніж чотирьох сусідніх рам (по дві з
кожного боку розглядуваної рами); при цьому всі поздовжні зусилля слід визначати для тієї ж самої комбінації розрахункових навантажень, за якої в колоні, що перевіряється, виникає розрахункове поздовжнє зусилля Nc.
Коефіцієнти розрахункової довжини р окремих ділянок ступінчастих колон у площині рами рекомендується визначати згідно з додатком Т.
При визначенні коефіцієнтів розрахункової довжини р для ступінчастих колон рам одноповерхових промислових будівель допускається:
не враховувати впливу ступеня завантаження і жорсткості сусідніх колон;
для багатопрольотних рам (з кількістю прольотів два і більше) за наявності жорсткого диска покриття або горизонтальних поздовжніх і поперечних в'язей із розпірками, розташованими по верху всіх колон, які забезпечують просторову роботу каркаса будівлі, визначати розрахункові довжини колон як для стояків, нерухомо закріплених у рівні вузлів спряження з ригелем рами.
При визначенні коефіцієнтів розрахункової довжини колон рамних систем згідно з
- 1.9.3.8 допускається враховувати вплив характеру деформування системи під навантаженням відповідно до додатка С.
Розрахункові довжини колон у напрямку з площини рами рекомендується, як правило, приймати такими, що дорівнюють відстані між вузлами закріплення колони від горизонтальних переміщень із площини рами (опорами колон, підкранових балок і підкроквяних ферм, вузлами кріплення елементів в'язей і ригелів тощо). Розрахункові довжини допускається визначати на підставі розрахункової схеми, яка враховує фактичні умови закріплення колон.
Розрахункову довжину гілок плоских опор транспортерних галерей рекомендується приймати такою, що дорівнює:
у поздовжньому напрямку галереї (з площини опори) - висоті опори (від низу бази до осі нижнього пояса ферми або балки), помноженій на коефіцієнт ц, визначений як для стояків постійного за довжиною перерізу залежно від умов закріплення їх кінців;
у поперечному напрямку галереї (в площині опори) - відстані між центрами вузлів; при цьому повинна бути перевірена загальна стійкість опори в цілому як консольного стрижня наскрізного перерізу, защемленого в основі.
Граничні гнучкості елементів
Гнучкість елемента X = lej/ і, як правило, не повинна перевищувати значень граничної гнучкості Хи, які наводяться у таблиці 1.9.9 - для стиснутих елементів і в таблиці 1.9.10 - для розтягнутих елементів.
Для елементів конструкцій, які відповідно до 1.1.3.6 відносяться до категорії за призначенням В (див. таблицю В.1 додатка В) у будівлях і спорудах І та II класів відповідальності згідно з ДБН В.1.2-14, а також для всіх елементів конструкцій у будівлях і спорудах III класу відповідальності допускається збільшувати значення граничної гнучкості на 10%.
Для елементів конструкцій повітряних ліній (ПЛ), відкритих розподільних пристроїв (ВРП) та контактних мереж (КМ) зазначене збільшення не допускається.
Таблиця 1.9.9 - Граничні гнучкості при стиску
Елементи конструкцій
Гранична гнучкість_ стиснутих елементів Х„
1 Пояси, опорні розкоси і стояки, що передають опорні реакції:
а)плоских ферм, структурних конструкцій і просторових конструкцій із труб або парних кутиків заввишки до 50 м
б)просторових конструкцій з одиночних кутиків, а також просторових конструкцій із труб і парних кутиків заввишки понад 50 м
180-60а 120
2 Елементи, окрім зазначених у поз. 1 і 7:
а)плоских ферм, зварних просторових і структурних конструкцій із одиночних кутиків, просторових і структурних конструкцій із труб і парних кутиків
б)просторових і структурних конструкцій із одиночних кутиків з болтовими з'єднаннями
210-60а 220 - 40а
3 Верхні пояси ферм, не закріплені у процесі монтажу (граничну гнучкість після завершення монтажу слід приймати за поз.1)
220
Елементи конструкцій
Гранична гнучкість_ стиснутих елементів Х„
4 Основні колони
180 - 60а
5 Другорядні колони (стояки фахверка, ліхтарів тощо), елементи ґратки колон, елементи вертикальних в'язей між колонами (нижче балок кранових колій)
210-60а
6 Елементи в'язей, окрім зазначених у поз. 5, а також стрижні, призначені для зменшення розрахункової довжини стиснутих елементів, та інші ненавантажені елементи, окрім зазначених у поз. 7
200
7 Стиснуті і навантажені елементи просторових конструкцій таврового і хрестового перерізу, що підлягають дії вітрових навантажень, при перевірці гнучкості у вертикальній площині
150
а =—коефіцієнт, який приймається не меншим ніж 0,5 (у необхідних випадках замість ф слід застосувати фе).
q>ARyyc
Таблиця 1.9.10 - Граничні гнучкості при розтягу
Елементи конструкцій
Гранична гнучкість розтягнутих елементів Хи при дії на конструкцію навантажень
динамічних, прикладених безпосередньо до конструкції
статичних
від кранів (див. прим. 5) і залізничних поїздів
1 Пояси і опорні розкоси плоских ферм (включаючи гальмові ферми) і структурних конструкцій
250
400
250
2 Елементи ферм і структурних конструкцій, окрім зазначених у поз. 1
350
400
300
3 Нижні пояси балок і ферм кранових колій
-
-
150
4 Елементи вертикальних в'язей між колонами (нижче кранової колії)
300
300
200
5 Інші елементи в'язей
400
400
300
6 Пояси і опорні розкоси стояків і траверс, тяги траверс опор лінії електропередачі, відкритих розподільних пристроїв і контактних мереж транспорту
250
-
-
7 Елементи опор ліній електропередачі, відкритих розподільних пристроїв і контактних мереж транспорту, окрім зазначених у поз. 6 і 8
350
-
-
8 Елементи просторових конструкцій таврового і хрестового перерізів (а в тягах траверс опор ліній електропередачі - з одиночних кутиків), що підлягають впливу вітрових навантажень, при перевірці гнучкості у вертикальній площині
150
-
-
Примітка 1. У конструкціях, що не підлягають динамічним впливам, гнучкість розтягнутих елементів слід перевіряти лише у вертикальних площинах.
Примітка 2. Для елементів в'язей, у яких прогин під дією власної ваги не перевищує 11 150, при дії на конструкцію статичних навантажень допускається приймати Хи = 500.
Примітка 3. Гнучкість розтягнутих попередньо напружених елементів не обмежується.
Примітка 4. Для розтягнутих елементів, в яких може змінюватись знак зусилля, граничну гнучкість слід приймати як для стиснутих елементів, при цьому з'єднувальні прокладки в елементах складеного перерізу необхідно встановлювати з кроком, що не перевищує 40г.
Примітка 5. За наявності мостових опорних кранів груп режимів роботи 7К (у цехах металургійних виробництв) і 8І< значення граничної гнучкості слід приймати відповідно до ГОСТ 25546.
Примітка 6. Для нижніх поясів балок ферм кранових колій при кранах груп режимів роботи IK - 6К допускається приймати Хи = 200.
Примітка 7. До динамічних навантажень, прикладених безпосередньо до конструкції, належать навантаження, які приймаються в розрахунках на витривалість або з урахуванням коефіцієнтів динамічності.
Розрахунок листових конструкцій
Розрахунок на міцність
Розрахунок на міцність листових конструкцій (оболонок обертання), які перебувають у безмоментному напруженому стані, слід виконувати за формулою
(1.10.1)
ЯуГс
■yjo~xуу,у<1,
де ах і CTy - нормальні напруження у двох взаємно перпендикулярних напрямках;
ус - коефіцієнт умов роботи конструкцій, який призначається згідно з таблицею 1.1.1 цих Норм.
При цьому абсолютні значення головних напружень повинні бути не більшими за значення розрахункових опорів, помножених на ус.
Напруження у безмоментних тонкостінних оболонках обертання (рисунок 1.10.1), які перебувають під тиском рідини, газу або сипкого матеріалу, слід визначати за формулами:
(1.10.2)
(1.10.3)
F
°і =
27irfCOSP
f
р СТ1
2 >
де су і ст2 - відповідно меридіальне і кільцеве напруження;
F - проекція на вісь z - z оболонки повного розрахункового тиску, що діє на частину оболонки abc (рисунок 1.10.1); г, Р- радіус і кут, показані на рисунку 1.10.1;
t- товщина оболонки;
р- розрахунковий тиск на одиницю поверхніоболонки;
гі,г2- радіуси кривизни у головних напрямкахсередньої поверхні оболонки.
Рисунок 1.10.3 - Схема конічної оболонки обертання під дією поздовжнього зусилля стиску
Рисунок 1.10.1 - Схема оболонки обертання
Рисунок 1.10.2 - Схема конічної оболонки
Напруження у стиснутих безмоментних тонкостінних оболонках обертання, що перебувають під внутрішнім рівномірним тиском, слід визначити за формулами:
- для циліндричних:
prрг
(1.10.4)
ст, =—;ст2 =і—;
21t
£І 21
- для сферичних:
0,00025+0,95-^-
-. (1.10.8) t
у =0,97-
ст, =—^—;ст2 = РГ ,(1.10.6)
2fcosP fcosf3
дер- розрахунковий внутрішній тиск на одиницю поверхніоболонки;
г- радіус середньої поверхні оболонки;
Р- кут між твірною конуса і його віссю z-z (рисунок1.10.1).
1.10.1.4 При перевірці міцності оболонок у місцях зміни їх форми чи товщини, а також зміни навантаження слід враховувати місцеві напруження (крайовий ефект).
1.10.2 Розрахунок на стійкість
1.10.2.1 Розрахунок на стійкість замкнутих кругових циліндричних оболонок обертання, рівномірно стиснутих у паралельному до твірної напрямку, слід виконувати за формулою
——- <1,(1.10.7)
деО]- розрахункове напруження в оболонці;
стсг>1 - критичне напруження, що дорівнює:
при r It < 300 - меншому із значень iRy чи cEt / г;
при r It >300- осгд =cEt/r;
тутг- радіус серединної поверхні оболонки;
t- товщина оболонки.
Значення коефіцієнтів у при 0 <r It < 300 слід визначити за формулою
V '
Е
У випадку позацентрового стиску у паралельному до твірної напрямку або в разі чистого згину в діаметральній площині при значеннях дотичних напружень у розрахунковому перерізі, де діє найбільший згинальний момент, що не перевищують значення 0,07E(t / г)3/2, напруження стсг , повинно бути збільшене в (1,1-ОДа, /ст,) разів, де а2 - найменше напруження (при цьому напруження розтягу необхідно приймати зі знаком "мінус").
1.10.2.2 У трубах, що розраховуються як стиснуті або позацентрово стиснуті стрижні за умовної гнучкості X =X^Ry / Е >0,65, повинна бути виконана умова
Такі труби слід розраховувати на стійкість згідно з вимогами розділів 1.4 і 1.6 незалежно від розрахунку на стійкість їх стінок. У випадку, якщо r It < Q,5n^jE/Ry, то розрахунок на стійкість стінок безшовних чи електрозварних труб не потрібен.
1.10.2.3 Циліндрична панель, обперта вздовж двох твірних і двох дуг напрямної, рівномірно стиснута вдовж твірних, при b2 Irt <20 (де b - ширина панелі, виміряна вздовж дуги напрямної) повинна бути розрахована на стійкість як пластинка за формулами:
- при розрахунковому напруженні ст < 0,8 Ry.
Значення коефіцієнта с слід визначати за таблицею 1.10.1. Таблиця 1.10.1 - Коефіцієнт с для розрахунку оболонок на стійкість
r/t
100
200
300
400
600
800
1000
1500
2500
с
0,22
0,18
0,16
0,14
0,11
0,09
0,08
0,07
0,06
-<1,9р;(1.10.10)
t Mg
-< (1.10.11)
11+500^-
Е
При0,8Ry <а< Ry найбільше відношення b/1 слід визначати лінійною інтерполяцією.
Якщо Ь2 /rf >20, то панель слід розраховувати на стійкість як оболонку відповідно до вимог
1.10.2.9.
Розрахунок на стійкість замкнутої кругової циліндричної оболонки обертання при дії зовнішнього рівномірного тиску р, спрямованого нормально до бічної поверхні, слід виконувати за формулою
On
<1, (1.10.12)
Сґ
,2 Ус
де а2 = pr/f - розрахункове кільцеве напруження в оболонці;
Gcr,2“ критичне напруження, що визначається за формулами:
- при0,5<//г <10:
r(tm
асг2 =0,55£уІ і) ,(1.10.13)
- при І/г>20:
<Усг2 =0’17£(j) ’(1.10.14)
де /- довжина циліндричної оболонки.
При 10 < / / г < 20 напруження стгг 2 слід визначати за лінійною інтерполяцією.
Та ж сама оболонки, але підкріплена кільцевими ребрами жорсткості, розміщеними з кроком 5 > 0,5г між осями ребер, повинна бути розрахована на стійкість за формулами (1.10.12) - (1.10.14) із заміною в них значення І на значення s.
У цьому випадку повинна задовольнятися перевірка загальної стійкості ребра у своїй площині, виконана як для центрально стиснутого стрижня відповідно до вимог 1.4.1.3 на дію поздовжнього зусилля N = рrs при розрахунковій довжині стрижня lej- 1,8г; при цьому у розрахунковий переріз ребра жорсткості слід включати ділянки оболонки завширшки 0,65t^jE/ Ry з кожного боку від осі ребра, а умовна гнучкість стрижня X -X^jRy / Е не повинна перевищувати 6,5.
При використанні одностороннього ребра жорсткості його момент інерції слід обчислювати відносно осі, що збігається з найближчою поверхнею оболонки.
, ( > 1G1і СТ2
VCTcr,l°сг,2J
Розрахунок на стійкість замкнутої кругової циліндричної оболонки обертання, яка підлягає одночасній дії зусиль, зазначених у 1.10.2.1 і 1.10.2.4, слід виконувати за формулою
<1,(1.10.15)
Ус
де afr l обчислюють згідно з вимогами 1.10.2.1, а асг2 - відповідно до вимог 1.10.2.4.
Розрахунок на стійкість конічної оболонки обертання з кутом конусності Р < 60°, стиснутої поздовжньою силою N вдовж осі (рисунок 1.10.3), слід виконувати за формулою
—— <1,(1.10.16)
N сг У с
де Ncr - критична сила, що визначається за формулою
Ncr =6,28tacr lrm cos2 (3,(1.10.17)
тут f - товщина оболонки;
асгд - значення критичного напруження, обчислене згідно з вимогами 1.10.2.1, із заміною радіуса г на радіус гш, що дорівнює
Г„,=»М.(1.10.18)
cos Р
Розрахунок на стійкість конічної оболонки обертання при дії зовнішнього рівномірного тиску р, спрямованого нормально до бічної поверхні, слід виконувати за формулою
—^—<1,(1.10.19)
°сг,2Їс
тут Од = рпп / t - розрахункове кільцеве напруження в оболонці; асг,2 ~ критичне напруження, що визначається за формулою
/3/2
(1.10.20)
<V,2 =«5 Erf п
rmJ
де гт - радіус, що визначається за формулою (1.10.18); h- висота конічної оболонки (між основами).
Розрахунок на стійкість конічної оболонки обертання, що підлягає одночасній дії навантажень, зазначених в 1.10.2.6 і 1.10.2.7, слід виконувати за формулою
(*7
N сь
+
yNcr &сг,2 J
1
Ус
<1, (1.10.21)
де значення Ncr і асг>2 СДІД обчислювати за формулами (1.10.17) і (1.10.20) відповідно.
Розрахунок на стійкість повної сферичної оболонки (чи її сегмента) при r /1 < 750 і дії зовнішнього рівномірного тиску р, спрямованого нормально до її поверхні, слід виконувати за формулою
—— <1,(1.10.22)
°сгУс
де a =pr I It - розрахункове напруження;
ocr =0,Et /г - критичне напруження, що приймається не більшим за значення Ry, тут г - радіус серединної поверхні сферичної оболонки.
Основні вимоги до розрахунку сталевих мембранних конструкцій
Розрахунок мембранних конструкцій повинен виконуватися з урахуванням спільної роботи мембрани і елементів контуру, їх деформованого стану, геометричної і конструктивної нелінійності мембрани, а також зміни розрахункової схеми конструкції, що обумовлена прийнятою послідовністю монтажу, силових і температурних впливів.
При розрахунку мембранних конструкцій обпирання кромок мембрани на пружні елементи контуру слід вважати шарнірним вздовж лінії обпирання і спроможним передавати зсув на елементи контуру.
1.10*3.3 Нормальні і дотичні напруження, розподілені вздовж кромок мембрани, слід вважати урівноваженими стиском і згином опорного контуру в тангенціальній площині.
1.10.3.4 Товщина мембрани визначається розрахунком відповідно до вимог 1.10.1.1 з урахуванням можливих відхилень товщини і міцнісних характеристик тонколистового прокату від характе-
ристичних значень, нормованих розмірів геометричних недосконалостей, обумовлених застосуванням прийнятого методу монтажу. При розрахунку прольотної частини покриття слід обмежуватися пружньою стадією роботи матеріалу.
При розрахунку на міцність за формулою (1.10.1) коефіцієнт умов роботи ус конструкцій при врахуванні відхилення геометричних розмірів і міцнісних властивостей листового прокату, початкових геометричних недосконалостей може бути уточнений за формулою
Yc *Yc(()Yc(*) ’
де- складова коефіцієнта умов роботи конструкцій ус, що враховує відхилення геометричних
розмірів і міцнісних властивостей листового прокату від характеристичних значень, і приймається за таблицею 1.10.2;
Yf(g) - складова коефіцієнта умов роботи конструкцій ус, що враховує відхилення поверхні
оболонки від проектної геометрії і приймається за таблицею 1.10.3.
а - на круглому плані, б - на овальному плані, в - на прямокутному плані Рисунок 1.10.4 - Геометрія поверхні оболонки позитивної гаусової кривини
Таблиця 1.10.2 - Коефіцієнт ус^у що враховує мінливість геометричних і міцнісних характеристик
листового прокату класу С255 згідно з ГОСТ 27772
План
Тип контуру
Зони
приконтурна
периферійна
центральна
Прямокутний
Гнучкий
0,92 (0,94)
0,96 (0,97)
0,98 (0,99)
Жорсткий
0,93 (0,95)
0,95 (0,96)
0,90 (0,93)
Круглий
Нерухомий
0,96 (0,97)
0,94 (0,95)
0,92 (0,93)
Піддатливий
0,94 (0,95)
0,90 (0,93)
0,88 (0,91)
Нормальні та дотичні напруження, розподілені по краях мембрани, слід вважати урівноваженими стиском і згином опорного контуру в тангенціальній площині.
При розрахунку опорних елементів контуру мембранних конструкцій слід враховувати:
згин у тангенціальній площині;
осьовий стиск в елементах контуру;
стиск, обумовлений дотичними напруженнями, спрямованими вздовж лінії контакту мембрани з елементами контуру;
вигин у вертикальній площині.
оболонки, виконаної з листового прокату класу С255 та С345 згідно з ГОСТ 27772
План
Контур
Зона
Ділянка зони
Значення у . ) для Az
0,02 f
0,04 f
OfiSf
Прямокутний
Гнучкий
Приконтурна
Кутова
0,99 (0,99)
0,80 (0,85)
0,67 (0,76)
Інші
0,99 (0,99)
0,85 (0,89)
0,75 (0,81)
Периферійна
На відстані я/4
0,97 (0,98)
0,76 (0,85)
0,65 (0,73)
Інші
0,98 (0,99)
0,90 (0,92)
0,78 (0,84)
Центральна
Усі
0,97 (0,97)
0,91 (0,94)
0,86 (0,90)
Жорсткий
Приконтурна
КутоЕа
0,96 (0,97)
0,93 (0,95)
0,65 (0,75)
Інші
0,96 (0,97)
0,75 (0,82)
0,60 (0,70)
Периферійна
На відстані я/4
0,93 (0,95)
0,9 і 0,94)
0,65 (0,75)
Інші
0,96 (0,97)
0,85 (0,90)
0,70 (0,80)
Центральна
Усі
0,98 (0,99)
0,92 (0,94)
0,60 (0,70)
План
Контур
Зона
Значення Y^jj) для Az
0,00027R
0,00038R
0,00107Д
Круглий
Нерухомий
Приконтурна
0,99 (0,99)
0,98 (0,99)
0,98 (0,98)
Периферійна
0,95 (0,96)
0,94 (0,95)
0,91 (0,94)
Центральна
0,77 (0,83)
0,75 (0,82)
0,72 (0,80)
Піддатливий
Приконтурна
1,08 (1,06)
1,07 (1,05)
0,99 (1,01)
Периферійна
1,05(1,04)
k 1,00(1,00)
0,92 (0,95)
Центральна
1,07(1,05)
0,96 (0,97)
0,83 (0,88)
Дz - середній розмір відхилень від проектної геометрії;
/- початкова стріла провисання (рисунок 1.10.4);
R - початковий радіус кривизни поверхні для покриттів на круглому та овальному плані рисунка 1.10.4 а, б; я - характерний розмір плану оболонки (рисунок 1.10.4).
Примітка. Значення у дужках наведені для сталі класу с 345 згідно з ГОСТ 27772.
При прикріпленні мембрани з ексцентриситетом відносно центра ваги перерізу елементів опорного контуру в розрахунку останнього, окрім факторів, зазначених у 1.10.3.5, необхідно враховувати кручення.
При визначенні напружень у центрі круглих у плані плоских мембран допускається приймати, що опорний контур є недеформованим.
Для визначення напружень у центрі еліптичної мембрани, закріпленої на деформованому контурі, допускається застосовувати вимоги 1.10.3.4 за умови заміни значення радіуса значенням більшої головної півосі еліпса (при цьому, відношення більшої півосі еліпса до меншої не повинно перевищувати 1,2).
Розрахунок елементів сталевих конструкцій на витривалість
Сталеві конструкції та елементи, які безпосередньо сприймають багатократно діючі рухомі, вібраційні чи іншого виду змінні навантаження з кількістю циклів навантажень 105 і більше, що можуть призвести до явища утомленості, слід проектувати з врахуванням вимог до матеріалу, технології виготовлення із застосуванням конструктивних рішень, що не викликають значної концентрації напружень, і перевіряти розрахунком на витривалість.
До конструкцій такого типу слід відносити: балки кранових колій, балки робочих площадок, елементи конструкцій бункерних і розвантажувальних естакад, конструкції, на яких встановлені
двигуни, конструкції висотних споруд (типу антен, димових труб, щогл, башт тощо), підйомно- транспортні споруди, інші конструкції, що сприймають динамічні змінні навантаження.
Кількість циклів навантажень слід приймати за технологічними вимогами експлуатації або існуючими даними з історії навантаження.
Для конструкцій висотних споруд (типу антен, димових труб, щогл, башт тощо) і підйомно- транспортних споруд, опор повітряних ліній (ПЛ), відкритих розподільних пристроїв (ВРП) та контактних мереж (КМ) при розрахунку на витривалість слід враховувати зміну напружень, яка відбувається при коливаннях конструкції впоперек напрямку вітрового потоку в режимах вітрового резонансу.
Сталеві конструкції та їх елементи, які безпосередньо сприймають навантаження з кількістю циклів навантажень меншою за 105, слід проектувати із застосуванням конструктивних рішень, що виключають значну концентрацію напружень.
Розрахунок конструкцій на витривалість слід виконувати на дію навантажень, регламентованих вимогами ДБН В.1.2-2.
Розрахунок сталевих конструкцій на витривалість виконується у формі оцінювання довговічності Т (строку служби), за якої виконується умова міцності, записана у вигляді
(1.11.1)
де ат - накопичене пошкодження від утомленості за строк служби Т.
Для характерних умов експлуатації конструкції виділяються типові проектні режими навантаження, які повинні відображати основні закономірності зміни рівня і повторюваності змінних напружень у її елементах.
Кожний і-й типовий проектний режим навантаження задається:
середнім значенням циклічних напружень з амплітудою Ga i у розрахунковому перерізі;
мінімальним а П1ІПі максимальним а тах ( рівнями напружень у розрахунковому перерізі;
коефіцієнтом асиметрії напружень р(- =сттіп і /сгтах>,-;
кількістю циклів цих напружень н,-.
Амплітудні напруження циклу зв'язані з мінімальними і максимальними напруженнями циклу
співвідношенням 2а а і =отах,- -сттіп (-.
(1.11.2)
У випадку відсутності даних з проектної історії навантаження значення а,- допускається визначати за формулою
о1; Каст ,
де К - коефіцієнт, що приймається за таблицею УІ додатка У;
асш - найбільше за абсолютним значенням напруження у розрахунковому перерізі, обчислене за перерізом нетто і без урахування коефіцієнтів динамічності і коефіцієнтів, які використовуються при розрахунках на стійкість.
Накопичене пошкодження від утомності ат за час Т визначається за формулою
(1.11.3)
де І - кількість типових режимів;
Nj - гранично-допустима кількість циклів при напруженнях з амплітудою аа і, які обчислюються за формулою
In ^—
_(1-Р;)Яр
Rp- розрахункова границя витривалості розрахункового перерізу, яка визначається за 1.11.5;
Ар і Вр - параметри, що визначаються за таблицею У2 додатка У.
В розрахунок приймаються всі значення напружень з амплітудою аа і, які відповідають нерівності 2а а(- /(l-p;)>.Rp.
За конструктивно-технологічними ознаками основний метал, зварні з'єднання, з'єднання на високоміцних болтах, елементами і вузлами конструкцій з урахуванням дії зусиль відносні» розрахункового перерізу поділяють на сім груп (таблиця У.З додатка У).
Значення границі витривалості Rp для груп елементів за таблицею У.З додатка У визначається формулою
-і
(1.11.5)
*Р =
2-CV(1+P)
1—1,63
V» С-1 )
ст-і
Значення параметрів у формулі (1.11.5) приймаються:
a_j і Dn - за таблицею У.4 додатка У;
SCT - за таблицею У.5. додатка У.
Проектування з'єднань сталевих конструкцій
Зварні з'єднання
При проектуванні сталевих конструкцій зі зварними з'єднаннями слід:
застосовувати мінімально необхідну кількість зварних швів і призначати їх мінімальні розміри;
забезпечувати вільний доступ до місць виконання зварних з'єднань з урахуванням вибраного виду і технології зварювання.
Основні типи, конструктивні елементи і розміри зварних з'єднань слід приймати згідно з ГОСТ 5264, ГОСТ 8713, ГОСТ 11533, ГОСТ 11534, ГОСТ 14771,ГОСТ 14776, ГОСТ 23518.
При виборі електродів чи зварювального дроту рекомендується враховувати групи конструкцій, наведені в додатку В.
Зварні стикові з'єднання листових деталей рекомендується, як правило, проектувати прямими з повним проваром, із застосуванням вивідних планок, які виготовляються з того самого прокату, що й основний метал. У монтажних умовах допускається одностороннє зварювання з підварюванням кореня шва. Зварювання на сталевій підкладці, що залишається, може бути застосоване тільки для конструкцій 3-ї і 4-ї груп.
Розміри зварних кутових швів і конструкція з'єднання повинні задовольняти такі вимоги:
а) катет кутового шва kj (рисунок 1.12.1) повинен задовольняти вимоги розрахунку і бути, як правило, не меншим за зазначений у таблиці 1.12.1;
катет шва у тавровому двосторонньому, а також у напустковому і кутовому з'єднаннях допускається приймати меншим за вказаний у таблиці 1.12.1, але не меншим за 4 мм, при цьому розміри шва повинні забезпечувати його несучу здатність, що визначається розрахунком. Виробничим контролем повинна бути установлена відсутність дефектів, у тому числі технологічних тріщин;
б) катет кутового шва kj (рисунок 1.12.1 а) не повинен перевищувати 1,2 t, де t - найменша з товщин зварюваних елементів;
катет шва, прокладений вздовж закругленої кромки фасонного прокату товщиною t, як правило, не повинен перевищувати 0,9 f;
в) розрахункова довжина кутового шва повинна бути не меншою за 4 kj-i не меншою ніж 40 мм;
г) режим зварювання слід обирати так, щоб форма шва (рисунок 1.12.1 б, в) задовольняла такі умови: для кутового шва - b / h > 1,3; для стикового однопрохідного шва - b/h> 1,5;
д) розрахункова довжина флангового шва повинна бути не більшою ніж 85Р jkj за винятком швів, у яких зусилля діє вздовж усієї довжини шва (тут рj - коефіцієнт, що приймається за таблицею 1.12.2);
е) розмір напустку повинен бути не менше ніж п'ять товщин найтоншого із зварюваних елементів;
ж) співвідношення розмірів катетів кутових швів слід приймати, як правило, 1:1; при різних товщинах зварюваних елементів допускається приймати шви з неоднаковими катетами; при цьому, катети, що прилягають до тоншого елемента у з'єднанні, повинні задовольняти вимоги
б), а катети, що прилягають до товстішого елемента у з'єднанні, - вимоги 1.12.1.5 а);
з) у зварних стиках елементів, що перекриваються накладками, флангові кутові шви слід не доводити до осі стику не менше ніж на 25 мм;
і) у конструкціях 1-ї і 2-ї груп кутові шви слід, як правило, виконувати без підсилення з плавним переходом до основного металу;
к) зварні стики з накладками слід виконувати за рисунком 1.12.2 а;
л) відстань між паралельними зварними з'єднаннями елементів конструкцій слід встановлювати не меншою за 108 і 100 мм, де 8 - товщина деталі; приварювання ребер жорсткості і елементів гратчастих конструкцій необхідно виконувати відповідно до рисунка 1.12.2 б.
При проектуванні зварних з'єднань у конструкціях, що сприймають рухомі, динамічні чи вібраційні навантаження, поряд із урахуванням вимог розділу 11 цих Норм, як правило, слід:
уникати перетинів зварних швів, розміщення їх у безпосередній близькості один від одного, від місцевої зміни форми і розмірів перерізу, від зон згину, продавлених отворів і вільних кромок, утворених гільйотинним різанням;
кутові шви виконувати з плавним переходом до основного металу;
флангові кутові шви, що прикріплюють елементи ґратки до фасонок, виводити на торець елемента на довжину 20 мм.
При проектуванні таврових і кутових зварних з'єднань елементів сталевих конструкцій за наявності напружень розтягу, орієнтованих в напрямку товщини прокату, з метою зниження небезпеки розшаровування металу під зварним швом, як правило, слід:
застосовувати сталі, рекомендовані для конструкцій 1 -ї групи згідно з додатком В, з границею текучості до 390 Н/мм2, а також сталі з гарантованими механічними властивостями у напрямку товщини прокату згідно з ТУ 14-1-4431 і ТУ 14-227-237;
застосовувати зварювальні матеріали зі зниженою міцністю і підвищеною пластичністю; використовувати технологічні прийоми зварювання, спрямовані на зменшення залишкових зварювальних напружень, не застосовувати порошковий дріт;
Повний провар для конструкцій 1-ї і 2-і груп
Рисунок 1.12.2 - Розміщення зварних швів
заміняти кутові з'єднання тавровими, а в останніх забезпечувати відношення ширини звису до товщини елементів не меншої за 2; застосовувати розроблення кромок, що забезпечує зменшення об'єму наплавленого металу;
відмовитись від використання однобічних кутових швів і перейти до двобічних.
Для кутових швів, розміри яких визначені розрахунком, для елементів із сталі з границею текучості до 290 Н/мм2 слід, як правило, застосовувати електродні матеріали, що задовольняють умови: Rwf >RWZ - при механізованому зварюванні; ^ Rwj ^ #h,zPz - при ручному зварюванні; для елементів із сталі з границею текучості понад 290 Н/мм2 допускається застосовувати електродні матеріали, що задовольняють умову Rwz < R^ < RwzРг /р^ (тут Р^ Р2 - коефіцієнти, що залежать від
технології зварювання і катета шва і визначаються за таблицею 1.12.2).
Односторонні кутові шви в таврових з'єднаннях елементів із сталі з границею текучості до 390 Н/мм2 слід, як правило, застосовувати в конструкціях, що експлуатуються в неагресивному або слабоагресивному середовищі (класифікація згідно зі СНиП 2.03.11) в опалюваних приміщеннях, окрім конструкцій у будівлях і спорудах, що належать до І класу відповідальності, які зводяться в районах із сейсмічністю 8 балів і вище, а також конструкцій 1-, 2- і 3-ї груп у будівлях з мостовими опорними кранами режимів роботи 7К (у цехах металургійних виробництв) і 8К:
для кріплення проміжних ребер жорсткості і діафрагм - у конструкціях усіх груп, окрім конструкцій 1-ї групи, що розраховуються на витривалість;
для поясних кутових швів зварних двотаврів - у конструкціях 2- і 3-ї груп, окрім балок з умовною гнучкістю стінки Xw >6 jRy la j , при товщині стінки tw у колонах і стояках до 12 мм і в
балках до 10 мм при виконанні швів механізованим зварюванням з катетом шва kf >0,8 fw/pf;
для всіх конструктивних елементів - у конструкціях 4-ї групи.
Односторонні кутові шви не слід застосовувати у з'єднаннях, що сприймають згинальний момент відносно поздовжньої осі шва.
Катети односторонніх швів слід приймати за розрахунком, але не меншими за вказані в таблиці 1.12.1
Таблиця 1.12.1 - Мінімальні катети зварних швів
Вид з'єднання
Вид зварювання
Границя текучості сталі, Н/мм2
Мінімальний катет шва ку mjn , мм, при товщині товстішого елемента у з'єднанні tmny, мм
4...5
6...10
11...16
17...22
23...32
33... 40
4^
ОС
о
Таврове з
двосторонніми
кутовими
швами;
напусткове
і кутове
Ручне
До 290
4
4
4
5
5
6
6
Понад 290 до 390 •
4
5
6
7
8
9
10
Понад 390 до 590
5
6
7
8
9
10
12
Механізоване
До 290
3
4
4
5
5
6
6
Понад 290 до 390
3
4
5
6
7
8
9
Понад 390 до 590
4
5
6
7
8
9
10
Таврове з одностороннім и кутовими швами
Ручне
До 390
5
6
7
8
9
10
12
Автоматичне і механізоване
До 390
4
5
6
7
8
9
10
Примітка 1. У конструкціях із сталі з границею текучості понад 590 Н/мм2, а також з усіх сталей при товщині елементів у з'єднанні понад 80 мм мінімальний катет кутових швів слід приймати за спеціальними технічними умовами.
Примітка 2. У конструкціях 4-ї групи мінімальний катет односторонніх кутових швів слід зменшувати на 1 мм - при товщині товстішого елемента у з'єднанні до 40 мм і на 2 мм - при товщині товстішого елемента у з'єднанні понад 40 мм.
Таблиця 1.12.2 - Коефіцієнти Р^ і Pz
Вид зварювання при діаметрі зварювального дроту d, мм
Положення шва
Коефіцієнт
Значення коефіцієнтів P^i (Зг при нормальних режимах зварювання і катетах швів, мм
3...8
9...12
14...16
Понад 16
Автоматичне при d = 3...5
В човник
Р,
1,1
0,7
Pz
1,15
1,0
Нижнє
Pr
ІД
0,9
0,7
Pz
1,15
1,05
1,0
Автоматичне та напівавтоматичне при d - 1,4...2
В човник
Pr
0,9
0,8
0,7
Pz
1,05
1,0
Нижнє, горизонтальне, вертикальне
Pr
0,9
0,8
0,7
Pz
1,05
1,0
Ручне, напівавтоматичне дротом суцільного перерізу при d < 1,4 або порошковим дротом
В човник, нижнє, горизонтальне, вертикальне, стельове
Pr
0,7
Pz
1,0
Переривчасті кутові зварні шви допускається застосовувати у випадку надлишкової несучої здатності неперервного шва мінімального розміру при статичному навантаженні і розтягувальних напруженнях, що не перевищують 0,6 Ry, для з'єднань у конструкціях 4-ї групи, а також у конструкціях 3-ї групи, що реконструюються за умови їх експлуатації в неагресивних або слабоагресивних середовищах.
Розміри зварного шва повинні відповідати вимогам 1.12.1.5. Відстань s між ділянками переривчастого зварного шва (рисунок 1.12.3), як правило, не повинна перевищувати одного із значень:
150 мм, 10fmin - у стиснутому елементі, 16fmin - у розтягнутому елементі (fmin - товщина найтон- шого елемента у з'єднанні). У конструкціях 4-ї групи відстань s допускається збільшувати в 1,5 раза.
а
При накладенні переривчастого кутового шва необхідно передбачити ділянку шва на кінцях з'єднуваних елементів (рисунок 1.12.3); довжина lwl такої ділянки шва в елементах складеного перерізу повинна бути не меншою за 0,75Ь, де b - ширина вужчої із з'єднуваних пластин.
а - у напустковому з'єднанні; 6-у тавровому з'єднанні Рисунок 1.12.3 - Схема переривчастих кутових зварних швів
Кутові зварні шви, розміщені вздовж периметрів отворів чи прорізів, допускається застосовувати у напусткових з'єднаннях у випадках, передбачених 1.12.1.10, для передачі зусиль у площині напустку, запобігання втраті стійкості елементів напустку чи конструктивних з’єднань елементів.
Пробкові шви, що заповнюють наплавленим металом усю площину круглих або щілинних отворів, допускається застосовувати у напусткових з'єднаннях у випадках, передбачених
лише для запобігання втраті стійкості елементів напустку або для конструктивних з'єднань елементів.
Товщина пробкового шва повинна бути: не меншою за товщину t просвердленого або прорізаного елемента, але не більшою за 16 мм; не меншою за 0,1/, 0,45d чи 0,45Ь, де d - діаметр отвору, lib - довжина і ширина прорізу. При цьому діаметр отвору d і ширина прорізу b повинні задовольняти нерівності відповідно d > t + 8 мм і b > t + 8 мм. Відстань між центрами отворів чи поздовжніми осями прорізів повинна бути не меншою за Ad або АЬ. Розрахунковий переріз шва допускається приймати таким, що дорівнює площі отвору чи прорізу.
Застосування комбінованих з'єднань, у яких частина зсувного зусилля сприймається фрикційним з'єднанням, а частина - зварними швами, допускається при спеціальному обґрунтуванні та за умови забезпечення передачі частини зсувного зусилля через тертя, що виникає на дотичних площинах з'єднуваних елементів від натягу високоміцних болтів, для чого зварювання повинно бути виконане після остаточного затягування болтів.
Розподіл розрахункового зусилля, що діє у комбінованому з'єднанні між фрикційним і зварним з'єднаннями, допускається приймати пропорційно до їх несучої здатності або приймати, що фрикційне з'єднання сприймає частку зусилля, обумовлену дією постійного навантаження, а зварне - змінного. Застосування інших болтових з'єднань у комбінованих з’єднаннях не допускається.
Розрахунок зварних стикових з'єднань при дії поздовжньої сили N, що проходить через центр ваги з'єднання, слід виконувати за формулою
N
<1, (1.12.1)
tlwKyJc
де t- найменша з товщин елементів у з'єднанні;
lw - розрахункова довжина стикового шва, що дорівнює його геометричній довжині за вирахуванням 21. У випадку, коли кінці шва виведені за границі етика, розрахункова довжина шва приймається такою, що дорівнює його геометричній довжині.
При розрахунку зварних стикових з'єднань елементів із сталі з відношенням Ru / уи > Ry, експлуатація яких можлива і після досягнення металом границі текучості, а також із сталі з границею текучості Ryn > 440 Н/мм2 у формулі (1.12.1) замість Rwy слід приймати Rmi/yu.
Розрахунок зварних стикових з'єднань виконувати не потрібно за умов застосування зварювальних матеріалів відповідно до додатка Ж, забезпечення повного провару з'єднуваних елементів та виконання контролю якості з'єднань при розтягу фізичними методами.
Зварні стикові з'єднання, виконані без контролю їх якості фізичними методами, при одночасній дії в розрахунковому перерізі шва нормальних owx і awv і дотичних xwxy напружень слід перевіряти за формулою (1.5.4), приймаючи в ній ах = owx, оу = awy, хху = xwxy, Ry = Rwy.
Розрахунок зварного з'єднання з кутовими швами при дії поздовжньої сили N, що проходить через центр ваги з'єднання, слід виконувати на зріз (умовний) в одній з двох розрахункових площин (рисунок 1.12.4) за формулами:
Р / Kf
- при —-—-— < 1 - у площині наплавленого металу 0,45PZJ^„
N
<1; (1.12.2)
у Ус
Р А/ ,
- при —-—-— > 1 - у площині металу межі сплавлення 0.45Р zRu„
N
<1;(1.12.3)
де lw- розрахункова довжина кутового шва, що дорівнює його сумарній геометричній довжині
за вирахуванням двох катетів шва 2Ауабо 1 см на кожну неперервну ділянку шва; р;ір, - коефіцієнти, значення яких приймаються за таблицею 1.12.2.
Розрахунок зварних з'єднань з кутовими швами при дії згинального моменту М у площині, перпендикулярній до площини розташування швів, слід виконувати на зріз (умовний) в одній з двох умовних площин (рисунок 1.12.4) за формулами:
- у площині наплавленого металу
М
<1;(1.12.4)
WjK/Ус
- у площині металу межі сплавлення
М <1,(1.12.5)
WzKz'fc
де Wf і Wz - моменти опору розрахункових перерізів кутових швів у зварному з'єднанні відповідно за металом шва і за металом межі сплавлення.
Я
І
1 - площина наплавленого металу (металу шва); 2 - площина металу межі сплавлення Рисунок 1.12.4 - Поперечний розріз кутового шва із зазначенням умовних площин руйнування
Розрахунок зварних з'єднань з кутовими швами при дії згинального моменту М у площині розташування цих швів слід виконувати на зріз (умовний) в одній з двох умовних площин (рисунок 1.12.4) за формулами:
- у площині наплавленого металу
(1.12.6)
- у площині металу межі сплавлення
(1.12.7)
де х і у - координати точки зварного з'єднання, яка найбільш віддалена від центра ваги О цього з'єднання (рисунок 1.12.5); lfx, Ijy - момент інерції розрахункового перерізу кутового шва у зварному з'єднанні за металом шва відносно його головних осей х - х і у-у,
Izx, IZy - те саме за металом межі сплавлення.
При розрахунку зварного з'єднання з кутовими швами на одночасну дію поздовжньої N і поперечної Q сил, а також згинального моменту М (рисунок 1.12.5) повинні бути виконані такі умови:
<1,
с
(1.12.8)
де ту і тг - дотичні напруження в небезпечній точці розрахункового перерізу кутового шва у
зварному з'єднанні відповідно у площині наплавленого металу і у площині металу межі сплавлення, що визначаються за формулою
У
Рисунок 1.12.5 - Розрахункова схема зварного з'єднання з кутовими швами
Напусткові зварні з'єднання елементів завтовшки до 4 мм допускається здійснювати точковим швом дуговим зварюванням із наскрізним проплавленням; при цьому несучу здатність однієї точки слід приймати такою, що дорівнює меншому з двох граничних значень:
при зрізі
Ns =008d2Rwun ;(1.12.10)
при вириві
Nt =рdtRun ,(1.12.11)
де d - діаметр точкового шва у площині з'єднуваних елементів, що приймається згідно з ГОСТ 14776; при застосуванні способу зварювання, який не регламентований ГОСТ 14776, значення d слід узгоджувати і приймати в установленому порядку;
Р =1,1 - при зварюванні елементів однакової товщини;
Р = 1,9 - при зварюванні елементів з різними товщинами, що відрізняються у два і більше разів (при меншій різниці у товщинах значення коефіцієнта необхідно приймати за лінійною інтерполяцією);
t - товщина найтоншого елемента у з'єднанні.
Болтові з'єднання
Для болтових з'єднань елементів сталевих конструкцій слід застосовувати болти згідно з додатком Ж.
Болти слід розміщувати відповідно до вимог, наведених у таблиці 1.12.3; при цьому болти у з'єднаннях, що розраховуються, розміщують з використанням мінімальних відстаней, а з'єднувальні конструктивні болти влаштовують, як правило, з використанням максимальних відстаней. У разі прикріплення кутика однією полицею болтами, розміщеними в шаховому порядку, отвір, найбільш віддалений від його кінця, слід розміщувати на рисці, найближчій до обушка.
Допускається кріпити елементи одним болтом.
Болти класу точності А слід застосовувати для з'єднань, у яких отвори просвердлені на проектний діаметр у зібраних елементах або за кондукторами в окремих елементах і деталях, або просвердлені чи продавлені на менший діаметр в окремих деталях з подальшим розсвердлюванням до проектного діаметра у складених елементах.
Болти класів точності ВіСу багатоболтових з'єднаннях слід застосовувати для конструкцій із сталі з границею текучості до 390 Н/мм2.
Таблиця 1.12.3 - Вимоги до розміщення болтів
Характеристика відстані та границя текучості з’єднуваних елементів
Відстань між болтами при розміщенні болтів
1. Відстань між центрами отворів для болтів у будь-якому напрямку:
а) мінімальна:
при Rv„ < 390 Н/мм2
2d
при Rv„ > 390 Н/мм2
3d
б) максимальна в крайніх рядах при розтягу та стиску за відсутності кутиків, розташованих вздовж кромки елементів з’єднання
8d або 12f
в) максимальна в середніх рядах, а також у крайніх рядах за наявності кутиків, розташованих вздовж кромки елементів з’єднання:
при розтягу
16d або 24f
при стиску
12d або 18t
Характеристика відстані та границя текучості з’єднуваних елементів
Відстань між болтами при розміщенні болтів
2. Відстань від центра отвору для болта до краю елемента
а) мінімальна вздовж лінії дії зусилля:
при Rv„ < 390 Н/мм2
1,5 d
при Rv„ > 390 Н/мм2
2,5 d
б) те саме впоперек лінії дії зусилля:
при обрізаних кромках
1,5 d
при прокатних кромках
1,2d
в) максимальна
4d або 8t
г) мінімальна у фрикційному з’єднанні при будь-якій кромці і будь-якому напрямку зусилля
1,3 d
3. Відстань мінімальна між центрами отворів вздовж лінії дії зусилля для болтів, розміщених у шаховому порядку
и + 1,5 d
d - діаметр отвору для болта;
t - товщина найтоншого зовнішнього елемента;
и - відстань між рядами отворів впоперек лінії дії зусилля.
Примітка 1. Діаметр отворів слід приймати: для болтів класу точності A- d = ф,; для болтів класів точності ВіСв конструкціях опор повітряних ліній (ПЛ), відкритих розподільних пристроїв (ВРП) та контактних мереж (КМ) - d = df, + 1 мм, у решті випадків - d = dy + 3 мм.
Примітка 2. В одноболтових з'єднаннях елементів ґратки (розкосів, стояків і розпірок, окрім тих, що постійно працюють на розтяг, при товщині елемента до 6 мм із сталі з границею текучості до 390 Н/мм2 і просвердлених отворах відстань /] від краю елемента до центра отвору вздовж лінії дії зусилля допускається приймати від 1,5d до 1,35d без допуску в сторону зменшення при виготовленні елементів, про що необхідно зазначити у проекті.
Примітка 3. При розміщенні болтів у шаховому порядку на відстанях не менших за вказані у поз. 3 площу поперечного перерізу елемента нетто Ап слід визначати з урахуванням ослаблення його отворами, розміщеними у розрахунковому перерізі елемента, який орієнтується впоперек лінії дії зусилля. У з'єднаннях, в яких болти працюють переважно на розтяг, слід, як правило, застосовувати болти класів точності В і С або високоміцні.
Болти, що мають ділянки з різними діаметрами по довжині ненарізної частини, не допускається застосовувати у з'єднаннях, в яких болти працюють на зріз.
Нарізка болта, що сприймає зсувне зусилля, в елементах структурних конструкцій, опор ліній електропередачі та відкритих розподільних пристроїв, а також у болтових з'єднаннях за наявності зовнішнього елемента товщиною до 8 мм, повинна знаходитись поза пакетом з'єднуваних елементів; у решті випадків нарізка болта не повинна заходити вглиб отвору більше ніж на половину товщини зовнішнього елемента з боку гайки або 5 мм.
Влаштування шайб на болти слід виконувати згідно з вимогами розділу 2.
У розрахункових з'єднаннях з болтами класів точності А, В і С (за винятком болтових з'єднань у допоміжних конструкціях) слід передбачити заходи проти самовідгвинчування гайок (встановлення пружинних шайб, додаткових гайок тощо).
На скошених поверхнях з'єднуваних деталей і елементів (внутрішні грані полиць двотаврів і швелерів) під головки болтів і гайки слід додатково встановлювати косі шайби.
Отвори в деталях і елементах сталевих конструкцій слід виконувати згідно з вимогами розділу 2.
Діаметр отворів для болтів у елементах з прокату повинен відповідати вимогам ГОСТ 24839.
Розрахункове зусилля, яке може бути сприйняте одним болтом, слід визначати залежно від виду напруженого стану за формулами:
при зрізі (умовному) болта
(1-12.12)
при зминанні металу з'єднуваних елементів в отворі
Nbp=hpdbYJt^'lb'lc (1-12.13)
при розтягу болта
Nb,=Rb,Ab„y.-(1.12.14)
де Rbs, Rbp, Ry - розрахункові опори одноболтових з'єднань;
Аь =0,78db - площа поперечного перерізу стрижня болта; ns - кількість розрахункових площин зрізу одного болта; dy - зовнішній діаметр стрижня болта;
^ t min - найменша сумарна товщина елементів у з'єднанні, які зминаються в одному напрямку; Ауп- площа поперечного перерізу нетто болта за нарізкою, що приймається відповідно до
таблиці Ж8 додатка Ж; ус- коефіцієнт умов роботи, який визначається за таблицею 1.1.1;
у у- коефіцієнт умов роботи болтового з'єднання, який визначається за таблицею 1.12.4.
Таблиця 1.12.4 - Коефіцієнти умов роботи болтового з'єднання
Характеристики
Границя текучості сталі з'єднуваних елементів, Н/мм2
Значення —,— d d
Значення коефіцієнта yb
болтового з'єднання
напруженого стану
Одноболтове, болти класу точності А, В і С або високоміцні
Зріз
-
1,0
Зминання
До 290
1,5< a Id <2
0,4a / d +0,2
1,35 <a/d<,5
a Id -0,7
Понад 290 до 390
,5<а Id <2
0,5a Id
1,35 <а Id<1,5
a Id-0,25
Понад 390
aid >2,5
1,0
Багатоболтове, болти класу точності А
Зріз
1,0
Зминання
До 290
1,5 < a Id <2
aid +0,2
2 < sid <2,5
0,45 Id
Понад 290 до 390
,5<a Id <2
0,5a I d
2 < s/d <2,5
0,5s Id-0,25
Понад 390
a/d>3
1,0
s/d > 3
1,0
а - відстань від краю елемента до центра найближчого отвору вздовж лінії дії зусилля; s - відстань між центрами отворів вздовж лінії дії зусилля; сі - діаметр отвору для болта.
Примітка 1. Для розрахунку багатоболтового з'єднання на зріз і зминання при використанні болтів класів В і С, а також високоміцних болтів з нерегульованим натягом при всіх значеннях границі текучості Ryn сталі з'єднуваних елементів значення коефіцієнта уу слід множити на 0,9. Примітка 2. Для розрахунку багатоболтового з'єднання на зминання значення коефіцієнта у у слід приймати як менше з обчислених при прийнятих значеннях a, d, s.
При дії на болтове з'єднання поздовжньої сили N, що проходить через центр ваги з'єднання, слід приймати, що ця сила розподіляється між болтами рівномірно. У цьому разі необхідну кількість болтів у з'єднанні слід визначати за формулою
N
п> ,(1.12.15)
**ЬМ п
дє Л/^ шіп - найменше із значень N,s чи Щр, або значення N^, обчислені відповідно до 1.12.2.9.
У випадках, коли в болтовому з'єднанні відстань І між крайніми болтами вздовж лінії дії зсувного зусилля перевищує 16d, значення п у формулі (1.12.15) слід збільшити діленням на
коефіцієнт Р = 1 -0,005^ -16 j, що приймається не меншим за 0,75. Цю вимогу не слід враховувати у
випадку, коли болтове з'єднання влаштоване по всій довжині елемента конструкції (балки, колони) і розрахункове зусилля діє вздовж усієї довжини такого з'єднання (наприклад, у поясному з'єднанні балки).
При дії на болтове з'єднання згинального моменту, який викликає зсув з'єднуваних елементів, слід приймати, що зусилля зрізу розподіляються між болтами з'єднання пропорційно до відстаней від центра ваги з'єднання до розглядуваного болта.
Зусилля в найбільш напруженому болті Nbmax не повинно перевищувати меншого із значень чи Nbp, обчислених згідно з 1.12.2.9.
При одночасній дії на болтове з'єднання поздовжньої і поперечної сил та згинального моменту, що діють в одній площині і викликають зсув з'єднуваних елементів, слід визначити рівнодійне зусилля у найбільш напруженому болті, яке не повинно перевищувати меншого із значень Nbs чи ЛЦ, обчислених згідно з 1.12.2.9.
При одночасній дії на болтове з'єднання зусиль, що викликають зріз і розтяг болтів, найбільш напружений болт, поряд із розрахунком за формулами (1.12.14) і (1.12.15) слід перевіряти за формулоюk
/(N</Nfe)2 +(Ni/Nw)2<!л2-16>
де NsiNt - розрахункові зусилля відповідно зрізу і розтягу, що припадають на один болт;
Nbs, Nbt ~ розрахункові зусилля, які можуть бути сприйняті одним болтом і визначаються згідно з 1.12.2.9 із зміною значення А(,„ на Aj,.
У болтових з'єднаннях одного елемента з іншим через прокладки чи інші проміжні елементи, а також в елементах з односторонньою накладкою кількість болтів, обчислена за (1.12.15), необхідно збільшити на 10%.
У болтових з'єднаннях виступних полиць кутиків або швелерів за допомогою коротишів кількість болтів, що прикріплюють коротиш до цієї полиці, необхідно збільшити на 50% порівняно з розрахунком.
Фундаментні (анкерні) болти слід перевіряти згідно з вимогами СНиП 2.09.03.
Фрикційні з'єднання
Фрикційні з'єднання, в яких розрахункове зусилля передається через тертя, що виникає на контактних поверхнях з'єднуваних елементів внаслідок натягу високоміцних болтів, слід застосовувати:
у конструкціях, що безпосередньо сприймають дію рухомих, вібраційних чи динамічних навантажень;
у болтових з'єднаннях, до яких висуваються підвищені вимоги щодо обмеження деформативності.
У фрикційних з'єднаннях слід застосовувати болти, гайки і шайби відповідно до 1.2.2.4. Болти слід розміщувати згідно з вимогами, наведеними у таблиці 1.12.3, при цьому залежно від
умов складання з'єднання різниця між номінальними діаметрами болта та отвору може складати від 1 мм до 6 мм.
Розрахункове зусилля, яке може бути сприйняте кожною площиною тертя елементів, затягнутих одним високоміцним болтом, слід визначати за формулою
Qbh = Rbl,Ab'^ ,(1.12.17)
Y h
де Ду, - розрахунковий опір розтягу високоміцного болта, що визначається за 1.3.8;
- площа поперечного перерізу болта за нарізкою, що приймається згідно з таблицею Ж8 додатка Ж;
р- коефіцієнт тертя, що приймається за таблицею 1.12.5;
У;,- коефіцієнт надійності, що приймається за таблицею 1.12.5.
Таблиця 1.12.5 - Коефіцієнти надійності і коефіцієнти тертя фрикційних з'єднань
Спосіб обробки (очищення) контактних поверхонь
Коефіцієнт тертя р
Коефіцієнт уh при контролі натягу болтів за моментом закручування при навантаженні і при різниці між діаметром отвору і номінальним діаметром болта 5, мм
динамічний при 8 = 3...6; статичний при 8 = 5...6
динамічний при 8=1; статичний при 8 = 1.. .4
1. Дробеметальний чи дробеструмин- ний двох поверхонь без консервації
0,58
1,35
1,12
2. Газополум’яний двох поверхонь без консервації
0,42
1,35
1,12
3. Сталевими щітками двох поверхонь без консервації
0,35
1,35
1,17
4. Без обробки
0,25
1,70
1,30
Примітка 1. При контролі натягу болтів за кутом повороту гайки значення коефіцієнта у/, слід множити на 0,9. Примітка 2. Допускаються інші способи обробки (очищення) контактних поверхонь, що забезпечують значення коефіцієнтів тертя не нижче тих, що наведені у таблиці.
При дії на фрикційне з'єднання сили N, що викликає зсув з'єднуваних елементів і проходить через центр ваги з'єднання, слід приймати, що сила розподіляється між болтами рівномірно. В цьому випадку необхідну кількість болтів у з'єднанні слід визначати за формулою
п> —,(1.12.18)
ОьнЬьУс
де Qm - розрахункове зусилля, що може бути сприйняте однією площиною тертя, яке обчислюється за формулою (1.12.17);
к-кількість площин тертя з'єднуваних елементів;
ус-коефіцієнт умов роботи, що приймається за таблицею 1.1.1;
уь-коефіцієнт умов роботи фрикційного з’єднання, що залежить від кількості болтів у
з'єднанні і приймається таким, що дорівнює: 0,8 при п< 5; 0,9 при 5 < п < 10; і 1,0 при п> 10.
При дії на фрикційне з'єднання згинального моменту чи сили і згинального моменту, що викликають зсув з'єднуваних елементів, розподіл зусиль між болтами необхідно приймати відповідно до 1.12.2.11, 1.12.2.12.
При дії у з'єднанні лише згинального моменту розподіл зусилля між болтами допускається приймати рівномірним за прямокутною епюрою.
При дії на фрикційне з'єднання поряд з силою N, що викликає зсув з'єднуваних елементів, сили F, що викликає розтяг у болтах, необхідно значення коефіцієнта, яке визначається згідно з 1.12.3.4, помножити на коефіцієнту^,, де Р - розрахункове зусилля розтягу, що припадає на один болт, Рь - зусилля натягу болта.
Діаметр болта у фрикційному з'єднанні слід приймати, як правило, не меншим за товщину найтовстішого елемента у з'єднанні.
У проекті повинні бути вказані марки сталі та механічні властивості болтів, гайок і шайб, а також стандарти, за якими слід виконувати натяг високоміцних болтів і який слід приймати таким, що дорівнює Pb = R^A^.
При проектуванні фрикційних з'єднань слід забезпечувати вільний доступ для влаштування болтів, щільного стягування пакета болтами і закручування гайок із застосуванням динамометричних ключів, гайковертів тощо.
Для високоміцних болтів згідно з ГОСТ 22353 зі збільшеними розмірами головок болтів і гайок при різниці між діаметром отвору і номінальним діаметром болта, що не перевищує З мм, а в конструкціях зі сталі з тимчасовим опором не нижчим за 440 Н/мм2 - 4 мм, допускається влаштування однієї шайби під гайку.
Розрахунок на міцність з'єднуваних елементів фрикційного з'єднання у розрахунковому перерізі, послабленому отворами, слід виконувати з урахуванням того, що половина зусилля, яке припадає на кожний болт з'єднання, передана силами тертя. При цьому перевірку послаблених перерізів слід виконувати: при рухомих, вібраційних і динамічних навантаженнях - за площею перерізу нетто Ап; при статичних навантаженнях - за площею перерізу брутто А при Ап > 0,85 Л або за умовною площею Aej= 1,18 Ап при Ап < 0,85А.
Поясні з'єднання в балках
Зварні і фрикційні поясні з'єднання двотаврової балки слід розраховувати за формулами, наведеними у таблиці 1.12.6.
Таблиця 1.12.6 - Формули для розрахунку поясних з'єднань у складаних балках
Характер навантаження
Поясні з'єднання
Розрахункова формула
Нерухоме
Зварні
Т <1 (1.12.19)
«Р fkfRwfYc
Т <1 (1.12.20) ^Р zk fRwzY с
Фрикційні
Ts <1 (1.12.21) QbhkYc
Рухоме
Зварні (двосторонні шви)
+V <i (1.12.22)
2P fkfRwfYc
^T +v <1 (1.12.23)
2$zkfRwzYc
Фрикційні
(U224)
QuiMc
QS
Т = —— погонне зусилля зсуву пояса, викликане поперечною силою Q (тут S - статичний момент брутто цояса балки відносно нейтральної осі);
п - кількість кутових швів: при двосторонніх кутових швах у поясних з'єднаннях п = 2, при односторонніх п= 1;
Q(,/P к - величини, що визначаються згідно з 1.12.3.4;
V = ^ - погонний тиск від зосередженого вантажу F,„ що визначається з урахуванням вимог 1.5.2.2 і 1.5.2.3;
V
уf, уд - коефіцієнти надійності за навантаженням, що приймаються згідно з ДБН В.1.2-2 (для нерухомих вантажів уд = 1);
5 - крок поясних болтів;
а - коефіцієнт, який приймається таким, що дорівнює: а = 0,4 - за наявності навантаження, прикладеного до верхнього пояса балки, до якого пристругана стінка, і а = 1,0 - за відсутності приструговування стінки або за наявності навантаження, прикладеного до верхнього пояса.
При прикладанні нерухомого зосередженого навантаження до верхнього пояса балки за відсутності поперечних ребер жорсткості у місцях прикладання навантаження, а також при прикладанні нерухомого зосередженого навантаження до нижнього пояса незалежно від наявності ребер жорсткості в місцях прикладання навантаження поясні з'єднання слід розраховувати як для рухомого навантаження.
Зварні шви, виконані з проваром на всю товщину стінки, слід вважати рівноміцними зі стінкою.
У балках із фрикційними поясними з'єднаннями з багатолистовими поясними пакетами прикріплення кожного з листів у розрахунковому перерізі, розташованому за місцем свого теоретичного обриву, слід розраховувати на половину зусилля, яке може бути сприйняте поперечним перерізом листа. Прикріплення кожного листа у розрахунковому перерізі, розташованому на ділянці між дійсним місцем його обриву і місцем обриву попереднього листа, слід розраховувати на повне зусилля, яке може бути сприйняте поперечним перерізом листа.
Додаткові вимоги щодо проектування елементів будівель і споруд різного призначення
Загальні вимоги щодо проектування сталевих конструкцій
При проектуванні сталевих конструкцій необхідно:
передбачати в’язі, що забезпечують у процесі монтажу й експлуатації стійкість і просторову геометричну незмінюваність споруди в цілому та окремих її елементів, призначаючи їх у залежності від основних параметрів споруди і режиму експлуатації (конструктивної схеми, прогонів, типів кранів і режимів їх роботи, температурних впливів тощо);
враховувати виробничі можливості і потужність технологічного і кранового обладнання підприємств-виробників сталевих конструкцій, а також підйомно-транспортне та інше обладнання монтажних організацій;
передбачати монтажні кріплення елементів (монтажні столики тощо);
у болтових монтажних з'єднаннях застосовувати болти класу точності В і С, а також високоміцні, при цьому в з'єднаннях, що сприймають значні вертикальні зусилля (кріпленнях ферм, ригелів, рам тощо), слід передбачати столики; за наявності в з’єднаннях згинальних моментів слід застосовувати болти класу точності В і С, що працюють на розтяг.
При конструюванні сталевих зварних конструкцій слід виключати можливість шкідливого впливу залишкових деформацій і напружень, у тому числі зварювальних, а також концентрації напружень, передбачаючи відповідні конструктивні рішення (з найбільш рівномірним розподілом напружень в елементах і деталях, без вхідних кутів, різких змін форми перерізу та інших концентраторів напружень) і технологічні заходи (порядок складання і зварювання, попередні вигини, механічну обробку відповідних зон шляхом стругання, фрезерування, зачищення абразивним кругом тощо).
У зварних з'єднаннях слід виключати можливість крихкого руйнування конструкцій у процесі їх монтажу та експлуатації в результаті несприятливого сполучення наступних факторів:
великих місцевих напружень, викликаних впливом зосереджених деформацій чи навантажень деталей з'єднань, а також залишкових напружень;
різких концентраторів напружень на ділянках з великими місцевими напруженнями, що орієнтовані впоперек напрямку діючих напружень розтягу;
пониженої температури, за якої сталь в залежності від її хімічного складу, структури і товщини прокату переходить у крихкий стан.
При конструюванні зварних конструкцій слід враховувати, що конструкції із суцільною стінкою мають менше концентраторів напружень і менш чутливі до ексцентриситетів порівняно з ґратчастими конструкціями.
Сталеві конструкції необхідно захищати від корозії відповідно до вимог нормативних документів із захисту будівельних конструкцій від корозії.
Відстань між температурними швами
Відстань І між температурними швами сталевих каркасів одноповерхових будівель і споруд, як правило, не повинна перевищувати найбільших значень Іи, наведених у таблиці 1.13.1.
Значення найбільших відстаней Іи, наведені в таблиці 1.13.1 у будівлях з висотою колон Ігх або /г2 понад 12 м, допускається збільшувати множенням на коефіцієнт, який приймається таким, що дорівнює:
h
вздовж блока — /с, - — < 1,5;
12
h
впоперек блока -к-, = — < 1,5,
12
де hx - висота, м, колон у площині поздовжніх конструкцій каркаса (вздовж температурного блока), що дорівнює відстані від верху фундаменту до низу підкранової балки (при двоярусному розташуванні кранів - до низу підкранової балки нижнього ярусу) або до рівня обпирання несучої конструкції покриття (у будівлях без мостових опорних кранів);
/г2-висота,м,крайньої колони у площині поперечної конструкції каркаса (впоперек
температурного блока), що дорівнює відстані від верху фундаменту до рівня обпирання несучої конструкції покриття.
Таблиця 1.13.1 - Найбільша відстань між температурними швами
Характеристика
Найбільша відстань /„, м, між температурними швами для кліматичних районів із середньою місячною температурою повітря у січні
будівлі і споруди
відстані
вищою за 0 °С
нижчою за 0 °С
Опалювана будівля
вздовж блока
350
280
поперек блока
230
180
Неопалювана будівля
вздовж блока
300
240
поперек блока
180
150
Гарячий цех
вздовж блока
230
180
поперек блока
140
120
Відкрита естакада
вздовж осі
180
150
Вертикальні в'язі, влаштовані між колонами в границях висоти hx вздовж температурного блока, повинні задовольняти такі умови:
відстань від будь-якого торця температурного блока до осі найближчої в'язі не повинна перевищувати 0,5Іикх;
відстань між осями крайніх в'язей при їх влаштуванні в декількох місцях не повинна перевищувати 0,ЗІик{, де Іик1 - найбільша довжина блока відповідно до вимог 1.13.2.1 і 1.13.2.2.
Найбільші відстані Іи, що встановлюються згідно з вимогами 1.13.2.2 і 1.13.2.3, допускається збільшувати на підставі розрахунку на кліматичні температурні навантаження з урахуванням впливу стін або інших огороджувальних конструкцій, непружних деформацій конструкцій і піддатливості вузлів.
Ферми і структурні плити покриттів
Осі стрижнів ферм і структур повинні бути, як правило, центрованими в усіх вузлах. Центрування стрижнів у фермах і структурних плитах слід виконувати: при зварних з'єднаннях у вузлах - за центрами ваги перерізів (із округленням до 5 мм); при болтових з'єднаннях - за рисками кутиків, найближчих до обушка.
Зміщення осей елементів поясів ферм при зміні їх перерізів по довжині допускається не враховувати, якщо воно не перевищує 1,5% висоти елемента пояса меншого перерізу.
За наявності ексцентриситетів у вузлах елементи ферм і структур слід розраховувати з урахуванням дії відповідних згинальних моментів. У разі прикладання навантажень поза вузлами ферм пояси повинні бути розраховані на сумісну дію поздовжніх зусиль і згинальних моментів.
При розрахунку плоских ферм з'єднання елементів решітки з поясом у вузлах ферм допускається приймати шарнірними при типах поперечних перерізів елементів;
з кутиків або таврів;
двотаврових, Н-подібних і трубчастих, якщо відношення h 11 < 0,1, де h - висота перерізу, І - геометрична довжина елемента (відстань між вузлами).
При перевищенні зазначених відношеньh /І слід враховувати додаткові згинальні моменти, що виникають в елементах ферми від жорсткості вузлів; при цьому допускається враховувати жорсткості вузлів у фермах наближеними методами, а осьові зусилля визначати за шарнірною схемою.
Відстань між краями елементів ґратки і пояса у фермах зі зварними вузловими з'єднаннями на фасонках слід приймати не меншою зад =6f-20мм, але не більшою за 80 мм, де t - товщина фасонки, мм.
Між торцями елементів поясів ферм, що стикуються і перекриваються накладками, слід залишати зазор величиною не менше ніж 50 мм.
Зварні шви, які прикріплюють елементи ґратки ферм до фасонок, слід виводити на торець елемента на довжину 20 мм.
У вузлах ферм з поясами з таврів, двотаврів і одиночних кутиків кріплення фасонок до полиць поясів встик слід здійснювати з проваром на всю товщину фасонки. В конструкціях 1-ї групи прилягання вузлових фасонок до поясів необхідно виконувати згідно з додатком У (таблиця У.З, поз. 7).
При розрахунку вузлів ферм зі стрижнями трубчастого і двотаврового перерізів і прикріпленням елементів ґратки безпосередньо до пояса (без фасонок) необхідно перевіряти несучу здатність:
стінки пояса при місцевому згинанні (продавлюванні) у місцях примикання елементів ґратки (для стрижнів з круглих і прямокутних труб);
бічної стінки пояса в місці примикання стиснутого елемента ґратки (для стрижнів з прямокутних труб);
полиць пояса на відгин (для стрижнів двотаврового перерізу);
стінки пояса (для стрижнів двотаврового перерізу);
елементів ґратки в перерізі, що примикає до пояса;
зварних швів, які прикріпляють елементи ґратки до пояса.
При перевірці міцності стінки необхідно враховувати сумісну дію зусиль у полиці і в прилеглому елементі ґратки.
При прольотах ферм покриттів, що складають понад 36 м, рекомендується передбачати будівельний підйом, що дорівнює теоретичному прогину конструкції від розрахункових експлуатаційних постійних і тривалих навантажень. При плоских покрівлях будівельний підйом слід передбачати незалежно від величини прольоту, приймаючи його таким, що дорівнює прогину від суми розрахункових експлуатаційних постійних і тривалих навантажень, збільшеному на 1/200 прольоту.
Відправні елементи наскрізних колон з ґратками, розташованими у двох площинах, слід підкріплювати діафрагмами, розташованими біля кінців відправного елемента. Допускається не передбачати спеціальної діафрагми, якщо існує плита бази чи оголовка колони.
У наскрізних колонах зі з'єднувальною ґраткою, розташованою в одній площині, діафрагми слід розташовувати не рідше ніж через 4 м.
У колонах і стояках з односторонніми поясними швами згідно з 1.12.1.9 у вузлах кріплення в’язей, балок, розпірок та інших елементів у зоні передавання зусилля слід застосовувати двосторонні поясні шви, що виходять за контури прикріплюваного елемента (вузла) на довжину ЗОАу з кожного боку.
Кутові шви, що прикріплюють фасонки з'єднувальної ґратки до гілок колони внапусток, слід призначати за розрахунком і розташовувати з двох боків фасонки вздовж гілки у вигляді окремих ділянок, розташованих у шаховому порядку, при цьому відстань між кінцями таких швів не повинна перевищувати 15 товщин фасонки.
У разі застосування ручного дугового зварювання шви повинні бути неперервними по всій довжині фасонки.
Монтажні стики колон рекомендується виконувати з фрезерованими торцями, звареними в стик або на накладках зі зварними кутовими швами або болтами, у тому числі високоміцними. При приварюванні накладок кутові шви слід не доводити до осі етика на 30 мм з кожного боку. Допускається застосування фланцевих з'єднань з передаванням стискальних зусиль через щільний дотик фланців, а розтягувальних зусиль - через болти.
У наскрізних колонах, гілки яких з'єднані планками, рекомендується приймати:
ширину bs проміжних планок такою, що дорівнює (0,5...0,75)Ь, де b - габаритна ширина колони у площині планок;
ширину кінцевих планок такою, що дорівнює (1,3... 1,7)bs.
В'язі
У кожному температурному блоці будівлі слід передбачати самостійну систему в'язей.
Нижні пояси балок і ферм кранових колій прольотом понад 12 м слід укріплювати горизонтальними в'язями.
Вертикальні в'язі між основними колонами каркаса нижче рівня підкранових балок при двогілкових колонах слід розташовувати у площині кожної гілки.
Гілки двогілкових в'язей, як правило, слід з'єднувати між собою з'єднувальними ґратками.
Поперечні горизонтальні в'язі слід передбачати у рівні верхнього або нижнього поясів кроквяних ферм у кожному прольоті будівлі по торцях температурних блоків. При довжині температурного блока, що перевищує 144 м, слід передбачати проміжні поперечні горизонтальні в'язі.
Кроквяні ферми, які не примикають безпосередньо до поперечних горизонтальних в'язей, слід розкріплювати у площині розташування цих в’язей розпірками і розтяжками.
У місцях розташування поперечних горизонтальних в'язей слід передбачати вертикальні в’язі між фермами.
За наявності жорсткого диска покрівлі у рівні верхніх поясів слід передбачати інвентарні збірно-розбірні в'язі для вивіряння конструкцій і забезпечення їх стійкості в процесі монтажу.
Поздовжні горизонтальні в'язі у площині нижніх поясів кроквяних ферм слід передбачати:
вздовж крайніх рядів колон у будівлях з мостовими опорними кранами груп режимів роботи 6К - 8К згідно з ГОСТ 25546;
у покриттях з підкроквяними фермами;
в одно- і двопрольотних будівлях, обладнаних мостовими опорними кранами вантажопідйомністю Юті більше, а при відмітці низу кроквяних конструкцій понад 18 м- незалежно від вантажопідйомності кранів.
У будівлях з трьома і більше прольотами горизонтальні поздовжні в'язі слід розміщувати також вздовж середніх рядів колон не рідше ніж через прольот - у будівлях з мостовими опорними кранами груп режимів роботи 6К - 8К згідно з ГОСТ 25546 і через два прольоти - в інших будівлях.
Горизонтальні в'язі по верхніх і нижніх поясах розрізних ферм прольотних споруд транспортерних галерей слід конструювати роздільно для кожного прольоту.
При застосуванні хрестової ґратки в'язей покриттів, за винятком будівель і споруд 1-го класу відповідальності згідно з ДБН В.1.2-14, допускається виконувати розрахунок за умовною схемою за умови, що розкоси ґратки сприймають тільки зусилля розтягу.
При визначенні зусиль, що виникають в елементах в'язей, обтиснення поясів ферм, як правило, враховувати не слід.
При влаштуванні мембранного настилу у площині нижніх поясів ферм допускається враховувати сумісну роботу пояса і мембрани.
У висячих покриттях із площинними системами (двопоясними, згинально-жорсткими вантами тощо) слід передбачати вертикальні і горизонтальні в'язі між несучими системами.
Балки
Поясні кутові шви зварних балок, а також шви, за допомогою яких до основного перерізу балки прикріплюються допоміжні елементи (наприклад, ребра жорсткості), як правило, повинні виконуватися неперервними. Поперечні ребра жорсткості повинні мати вирізи у місцях перетину зварних швів.
Застосовувати пакети листів для поясів зварних двотаврових балок, як правило, не дозволяється.
Для поясів балок із фрикційними з'єднаннями допускається застосовувати пакети, які складаються не більш як з трьох листів; при цьому площу перерізу поясних кутиків слід приймати такою, що становить не менше ніж 30% від усієї площі перерізу пояса.
При застосуванні односторонніх поясних швів у зварних двотаврових балках 1-го класу, які несуть статичне навантаження, повинні бути виконані такі вимоги:
розрахункове навантаження повинне бути прикладене симетрично відносно поперечного перерізу балки;
стійкість стиснутого пояса балки повинна бути забезпечена відповідно до вимог 1.5.4.4, а;
у місцях прикладання до пояса балки зосереджених навантажень, включаючи навантаження від ребристих залізобетонних плит, повинні бути встановлені поперечні ребра жорсткості.
У ригелях рамних конструкцій біля опорних вузлів, а також у місцях, де навантаження викликає згинальний момент відносно поздовжньої осі зварного шва, слід застосовувати двосторонні поясні шви.
У балках з перерізами 2-го і 3-го класів, а також з умовною гнучкістю стінки Xw >6^Ry /сту застосування односторонніх поясних швів не допускається.
Ребра жорсткості зварних балок повинні бути віддалені від стиків стінок на відстань, не меншу ніж 10 товщин стінки. У місцях перетину стикових швів стінки балки з поздовжнім ребром жорсткості шви, за допомогою яких поздовжнє ребро жорсткості прикріплюється до стінки, не доводять до стикового шва стінки на (6f - 20) мм, але не менше ніж на 30 мм, де ґ - товщина стінки, мм.
1.13.6.5 У зварних двотаврових балках конструкцій 2-, 3- і 4-ї груп рекомендується застосовувати односторонні ребра жорсткості з розміщенням їх з одного боку стінки балки і приварюванням їх до поясів балки.
У балках з односторонніми поясними швами ребра жорсткості слід розташовувати з того боку стінки, який є протилежним до розташування односторонніх поясних швів.
Балки кранових колій
Верхні поясні шви у балках кранових колій для мостових опорних кранів режимів роботи 7К (у цехах металургійних виробництв) і 8К згідно з ГОСТ 25546 повинні бути виконані з проваром на всю товщину стінки.
Вільні кромки розтягнутих поясів балок кранових колій і балок робочих площадок, які безпосередньо сприймають навантаження від рухомого складу, повинні бути прокатними, струганими або обрізаними машинним кисневим або плазмово-дуговим різанням.
Розміри ребер жорсткості балок кранових колій повинні задовольняти вимоги 1.5.5.9,
і 1.5.5.13, при цьому ширина виступної частини двостороннього проміжного ребра жорсткості повинна бути не меншою за 90 мм.
Рекомендується не використовувати зварні шви, розташовані поперек верхнього пояса цих балок. При цьому торці ребер жорсткості повинні бути щільно пригнані до верхнього пояса, а у підкранових балках для кранів груп режимів роботи 7К (у цехах металургійних виробництв) і 8К згідно з ГОСТ 25546 необхідно стругати торці ребер жорсткості, що примикають до верхнього пояса.
Можливе використання інших конструктивних рішень, що пройшли практичну апробацію.
У підкранових балках для мостових опорних кранів груп режимів роботи IK - 5К згідно з ГОСТ 25546 допускається застосовувати односторонні поперечні ребра жорсткості, виконані зі смугової сталі або одиночних кутиків із приварюванням їх до стінки і до верхнього пояса і розташуванням відповідно до 1.13.6.5.
Листові конструкції
При проектуванні листових конструкцій необхідно передбачати індустріальні методи їх виготовлення і монтажу шляхом застосування:
листів і стрічок великих розмірів;
рулонування, виготовлення заготовок у вигляді шкаралуп тощо;
раціонального розкрою із забезпеченням найменшої кількості відходів;
автоматичного зварювання;
мінімальної кількості зварних швів, що виконуються на монтажі.
Передачу зосереджених навантажень слід, як правило, передбачати через елементи жорсткості.
У місцях спряження оболонок різної форми необхідно застосовувати, як правило, плавні переходи з метою зменшення місцевих напружень.
Контур поперечних елементів жорсткості оболонок рекомендується проектувати замкненим.
Необхідно, як правило, застосовувати стикові зварні з'єднання. З'єднання листів завтовшки 5 мм і менше, а також монтажні з’єднання допускається передбачати внапусток.
Виконання всіх стикових швів слід здійснювати двостороннім зварюванням або одностороннім зварюванням з підварюванням кореня шва або на підкладках. У проекті слід указувати на необхідність забезпечення щільності з'єднань конструкцій, в яких ця щільність є потрібного.
Висячі покриття
Для висячих конструкцій слід, як правило, застосовувати канати, пасма і високоміцний дріт. Допускається застосування прокату.
Покрівля висячого покриття, як правило, повинна бути розташована безпосередньо на несучих нитках і повторювати утворену ними форму. Допускається покрівлю підняти над нитками, обперши її на спеціальну надбудовану конструкцію чи підвісити покрівлю до ниток знизу. У цих випадках форма покрівлі може відрізнятися від форми провисання ниток.
Обриси опорних контурів слід призначати з урахуванням кривих тиску від зусиль у прикріплених до них нитках при розрахункових навантаженнях.
Для забезпечення герметичності та інших експлуатаційних якостей прийнятої конструкції покрівлі необхідна стабілізація покриття при дії змінних навантажень, у тому числі вітрового від'ємного тиску (відсосу). При цьому слід перевіряти зміну кривизни покриття у двох напрямках - уздовж і впоперек ниток.
Необхідна стабілізація покриття досягається за допомогою таких конструктивних заходів:
збільшенням натягу нитки за рахунок збільшення ваги покриття чи попереднього напруження;
створенням спеціальної стабілізуючої конструкції;
застосуванням гнучко-жорстких ниток;
перетворенням системи ниток і покрівельних плит у єдину конструкцію.
Переріз нитки повинен бути розрахований на дію найбільшого зусилля, що виникає при розрахунковому навантаженні, з урахуванням зміни заданої геометрії покриття. У сітчастих системах, окрім цього, переріз нитки повинен бути перевірений на зусилля від дії змінного навантаження, прикладеного тільки уздовж нитки, яка розглядається.
Вертикальні і горизонтальні переміщення ниток і розрахункові зусилля в них слід визначати з урахуванням нелінійної роботи конструкцій покриття.
При розрахунку ниток, виконаних з канатів і їх закріплень, слід приймати коефіцієнт умов роботи ус = 0,8; для стабілізуючих канатів, що не служать затяжками для опорного контуру, коефіцієнт умов роботи ус = 1,0.
Опорні вузли ниток із прокатних профілів слід виконувати, як правило, шарнірними.
Мембранні покриття
Мембранні покриття, як правило, повинні бути стабілізовані від надмірних деформацій одним із таких заходів:
збільшенням власної ваги покриття;
введенням у конструкцію згинально-жорстких елементів (лінійних стабілізуючих елементів);
попереднім напруженням системи покриття;
раціональною формою поверхні.
Мінімальна товщина листового прокату для прольотної частини мембрани повинна бути не меншою ніж 2 мм. Мембранні полотнища повинні мати максимальні розміри в плані з урахуванням їх умов виготовлення, транспортування і монтажу, і поставлятися на монтажну площадку в рулонах. Максимальна ширина полотнища, як правило, не повинна перевищувати 12 м, а довжина рулону має дорівнювати прольоту або радіусу покриття.
Мембранні полотнища рекомендується з'єднувати між собою і з опорним контуром зварюванням внапуск (безперервним кутовим швом, точковим проплавленням) або на високоміцних болтах.
Лінійні стабілізуючі елементи складають основу, на яку укладаються полотнища мембрани в період монтажу, і можуть служити системою стабілізації під час експлуатаційного періоду покриття.
Лінійні стабілізуючі елементи складаються з напрямних і поперечних в'язей.
Напрямні стабілізуючі елементи розташовуються уздовж мембранних полотнищ із кроком, що дорівнює їх ширині. При ширині полотнищ понад 6 м напрямні рекомендується встановлювати з кроком, що дорівнює половині ширини полотнища мембрани. Крок напрямних повинен бути узгоджений із кроком колон і розмірами елементів опорного контуру.
Поперечні стабілізуючі елементи рекомендується виконувати з гнутих або прокатних профілів і встановлювати з кроком 3...6 м. Кріплення поперечних стабілізуючих елементів до напрямних повинно забезпечувати роботу напрямних стабілізуючих елементів за нерозрізною схемою.
Виконувати стабілізуючі елементи необхідно зі сталевої смуги завширшки 300...500 мм довжиною, що дорівнює прольоту мембрани.
Для покриттів великих прольотів опорний контур рекомендується виконувати сталебетонним із монолітного бетону, укладеного у металеву опалубку. Для жорстких контурів рекомендується застосовувати залізобетон.
Для мембранних покриттів малих і середніх прольотів зовнішні і внутрішні опорні контури рекомендується виконувати гнучкими, металевими з прокатних або зварних профілів двотаврового або коробчастого перерізу. Монтажний стик елементів опорного контуру рекомендується виконувати фланцевим на високоміцних болтах або зварним.
При проектуванні прямокутних або квадратних у плані мембран покриттів у кутах опорного контуру слід застосовувати, як правило, плавне спряження елементів контуру.
Спряження елементів контуру в кутах покриттів на квадратному або прямокутному плані з плоским опорним контуром рекомендується виконувати із застосуванням вутів (розпірок). Опорний контур плоских покриттів на прямокутному плані рекомендується виконувати з кутовими поширеннями.
Опорний контур покриттів на овальному або еліптичному плані рекомендується виконувати просторовим (вигнутим у вертикальній площині), що дозволяє наблизити характер його роботи до безмоментного.
Примикання мембрани до опорного контуру рекомендується виконувати через опорний столик, нахил якого дорівнює нахилу дотичної до поверхні мембранної оболонки в місці примикання.
Для мембранних конструкцій слід, як правило, використовувати сталі з підвищеною корозійною стійкістю.
При розробці вузлів і з'єднань мембранних покриттів необхідно враховувати конструктивні вимоги, призначені для запобігання загальній корозії тонкостінних елементів і щілинній корозії за наявності з'єднань, що виконуються внапуск.
Мембрани, виконані з нержавіючої сталі, протикорозійного захисту не потребують.
Опорні частини
Нерухомі шарнірні опори з центруючими прокладками, тангенціальні, а при дуже великих реакціях - балансирні слід застосовувати за необхідності суворо рівномірного розподілення тиску під опорою.
Площинні або коткові рухомі опори необхідно застосовувати у тих випадках, коли нижче розташована (підопорна) конструкція повинна бути розвантажена від горизонтальних зусиль, які виникають при нерухомому обпиранні балки або ферми.
Коефіцієнт тертя приймається таким, що дорівнює: в площинних рухомих опорах - 0,3, в коткових опорах - 0,03.
Фланцеві з'єднання
При проектуванні фланцевих з'єднань необхідно:
обирати сталь для фланців з урахуванням гарантії властивостей у напрямку товщини прокату;
використовувати високоміцні болти, що забезпечують зниження трудомісткості монтажних робіт, а також можливість сприйняття поперечних зусиль за рахунок сил тертя між фланцями.
При розрахунку фланцевих з'єднань у залежності від конструктивного рішення, характеру діючих у з'єднанні зусиль і вимог експлуатації слід перевіряти:
несучу здатність болтового з'єднання;
несучу здатність фрикційного з'єднання;
міцність фланців при згині;
міцність фланців при розтягу в напрямку товщини прокату;
міцність зварних швів, що з'єднують фланець з основним елементом.
З'єднання з фрезерованими торцями
У з'єднаннях елементів із фрезерованими торцями (наприклад, у стиках і базах колон тощо) розрахункове зусилля стиску слід вважати таким, що цілком передається через торці елементів.
У позацентрово-стиснутих елементах зварні шви і болти, включаючи високоміцні, при дії в зазначених з'єднаннях поздовжньої сили і згинального моменту слід розраховувати на максимальне зусилля розтягу від дії моменту і поздовжньої сили при найбільш несприятливому їхньому сполученні, а також на зусилля зсуву від дії поперечної сили.
Монтажні кріплення
Монтажні кріплення конструкцій будівель і споруд із балками кранових колій, які розраховуються на витривалість, а також конструкцій під залізничні состави слід приймати зварними або фрикційними.
Болти класів точності ВіСу монтажних з'єднаннях цих конструкцій допускається застосовувати для кріплення:
прогонів, елементів ліхтаря, в'язей по верхніх поясах ферм (за наявності в'язей по нижніх поясах або жорсткій покрівлі), вертикальних в’язей між фермами і ліхтарями, а також елементів фахверку;
в'язей по нижніх поясах ферм за наявності жорсткої покрівлі (залізобетонних чи армованих плит з ніздрюватих бетонів, сталевого профільованого настилу тощо);
кроквяних і підкроквяних ферм до колон і кроквяних ферм до підкроквяних за умови передачі вертикального опорного тиску через столик;
розрізних балок кранових колій між собою, а також для кріплення їх нижнього пояса до рядових колон (за винятком колон в'язевого блока);
балок робочих площадок, які не підлягають дії динамічних навантажень;
другорядних конструкцій.
Для перерозподілу згинальних моментів в елементах рамних систем допускається застосування у вузлах спряження ригелів із колонами сталевих накладок, що працюють у пластичній стадії. Накладки слід виготовляти зі сталей з границею текучості до 345 Н/мм2. Зусилля в накладках слід визначати при мінімальній границі текучості a ^ min = Ryn і максимальній границі текучості a)-,max =Ryn +100 н/мм2.
Накладки, що працюють у пластичній стадії, повинні мати стругані або фрезеровані поздовжні кромки.
При проектуванні висотних будівель і споруд, а також споруд, монтаж яких здійснюється великими блоками, рекомендується передбачати різноманітні монтажні пристрої-лови- телі (напрямні), фіксатори тощо, необхідні для полегшення наведення монтажних блоків на розташовані нижче конструкції, а також допоміжні монтажні деталі (вушки, столики тощо) для навішування монтажних пристроїв.
Додаткові вимоги до проектування конструкцій при ремонті, підсиленні і реконструкції
Загальні положення
Проектне рішення слід приймати на підставі спеціального обстеження конструкцій і висновку про їх технічний стан згідно з вказівками ДБН 362-92.
При розробленні проекту реконструкції сталевих конструкцій будівель і споруд слід виявляти резерви несучої здатності конструкцій, що підлягають зберіганню, а також застосовувати конструктивні рішення, які забезпечують можливість здійснювати роботи, як правило, без зупинки виробничого процесу.
При розробленні проекту ремонту, реконструкції шляхом підсилення або зміни умов роботи конструкцій, що підлягають зберіганню, слід забезпечити їх працездатний стан.
Конструкції, які перебувають в обмежено працездатному стані, при забезпеченні необхідного контролю допускається не підсилювати на період від проведення обстеження до завершення ремонту, реконструкції.
Для конструкцій, які були запроектовані за раніше чинними нормами і технічними умовами, допускається не здійснювати перевірочний розрахунок у випадках, якщо за період експлуатації не менше ніж 15 років у них не виник фізичний знос, дефекти і пошкодження, а також не змінились умови подальшої експлуатації, не змінились навантаження і впливи, а при їх зміні не збільшились зусилля в основних елементах.
При підсиленні конструкцій необхідно передбачати конструктивні рішення і методи виконання робіт, що забезпечують плавне включення елементів і конструкцій підсилення у сумісну роботу з конструкціями, що підлягають зберіганню. У необхідних випадках слід використовувати штучне регулювання зусиль і тимчасове розвантаження конструкцій.
Заміна окремих конструкцій допускається, як правило, тільки у випадках, коли їх підсилення неможливе або економічно недоцільне.
Розрахункові характеристики сталі і з'єднань
Оцінку якості матеріалу сталевих конструкцій слід виконувати за даними заводських сертифікатів або за результатами випробувань зразків згідно з вказівками ДБН 362.
Вибір визначуваних при випробуваннях показників, відбір проб для хімічного аналізу та зразків для механічних випробувань і визначення їх кількості слід виконувати згідно з вказівками ДБН 362.
Допускається не виконувати випробування металу зварних конструкцій, призначених для експлуатації, при напруженнях в них, що не перевищують 165 Н/мм2, за умови, що розрахункова температура і показник групи S, обчислений згідно з додатком В, задовольняють обмеження, наведені в таблиці 1.14.1. При цьому показник групи слід збільшувати на 1 бал, якщо конструкція має корозійний знос понад 10 %, і на 2 бали, якщо порушені вимоги 1.12.1.7, 1.14.2.2.
Таблиця 1.14.1
Розрахункова від'ємна температура, t °С, не нижче
Показник групи S , не вище
-40
19
-30
23
Розрахункові опори зварних з'єднань конструкцій, що підлягають зберіганню, слід призначати з урахуванням марки сталі, зварювальних матеріалів, видів зварювання, положення швів і засобів їх контролю, застосованих у конструкціях. За відсутності встановлених нормами необхідних даних допускається приймати:
- для кутових швів - Rwj= Rwz = 0,44 Run; (3у = 0,7 і pz =1,0, приймаючи при цьому ус = 0,8;
- для розтягнутих стикових швів - RWy = 0,55 Ry в конструкціях, виготовлених до 1972 p., і Rwy = 0,85 Ry - після 1972 р. Допускається уточнити несучу здатність зварних з'єднань за результатами випробувань зразків, відібраних із конструкції згідно з вказівками ДБН 362-92.
Розрахункові опори зрізу і розтягу болтів, а також зминанню елементів, що з'єднуються болтами, слід визначати відповідно до вказівок 1.3.6. Якщо неможливо встановити клас міцності болтів, то значення розрахункових опорів одноболтових з'єднань слід приймати: Rbs =150 Н/мм2 і Rbt =160 Н/мм2.
Розрахункові опори заклепкових з'єднань слід приймати за таблицею 1.14.2.
Якщо у виконавчій документації відсутні вказівки про спосіб утворення отворів і матеріал заклепок, а встановити їх за наявними даними неможливо, розрахункові опори заклепкових з'єднань необхідно приймати за таблицею 1.14.2, як для з'єднань на заклепках групи С із сталі марки Ст2.
Розрахунки заклепкових з'єднань слід виконувати відповідно до 1.12.2.9, приймаючи Rbs = Rrs; Rbp = Rrp, Rbt = Rrt Ab = Abn = Ar = 0,785d?; yb = 1,0; db = dr, де dr - діаметр заклепки, Ar - площа
перерізу заклепки.
Таблиця 1.14.2 - Розрахункові опори заклепкових з'єднань
Напружений
стан
Умовна
познака
Група
з'єднання
Розрахунковий опір заклепкового з'єднання, Н/мм2
зрізу і розтягу заклепок із сталі марок
зминанню
з'єднувальних
елементів
Ст2, СтЗ
09Г2
Зріз
Rrs
В
180
220
-
С
160
-
Розтяг (відрив головки)
Rrt
В, С
120
130
-
Зминання
Rrp
в
-
-
Rrn = 2,0 Rv
с
-
-
>
r-H
II
Сі
5*.
Примітка 1. До групи В належать з'єднання, у яких заклепки влаштовані в отвори, просвердлені у зібраних складаних елементах або в деталях із застосуванням кондуктора. До групи С належать з'єднання, у яких заклепки влаштовані в отвори, просвердлені в окремих деталях без застосування кондуктора.
Примітка 2. При застосуванні заклепок з потайними чи напівпотайними головками розрахункові опори заклепкових з'єднань зрізу і зминанню зменшуються множенням на коефіцієнт 0,8. Робота зазначених заклепок на розтяг не допускається.
Підсилення конструкцій
Конструкції, що експлуатуються при додатній температурі і виготовлені з киплячої низьковуглецевої сталі, а також з інших сталей, у яких за результатами випробувань значення ударної в'язкості є нижчими за регламентовані (таблиця Д1 додатка Д), можуть не підлягати підсиленню або заміні за умови, що напруження в елементах із цих сталей не будуть перевищувати значень, що були до ремонту і реконструкції. Рішення про використання, підсилення чи заміну цих конструкцій, експлуатація яких буде відрізнятися від вказаних умов, слід приймати на підставі спеціального дослідження.
Розрахункову схему конструкції, споруди чи будівлі в цілому слід приймати з урахуванням особливостей їх дійсної роботи, у тому числі з урахуванням фактичних відхилень геометричної форми, розмірів перерізів, умов закріплення і виконання вузлів спряження елементів.
Перевірочні розрахунки елементів конструкцій та їх з'єднань слід виконувати з урахуванням виявлених дефектів і пошкоджень, встановлених кількісних показників корозійного зносу, фактичних умов спряження і обпирання. Розрахунок елементів допускається виконувати за деформованою схемою, приймаючи при цьому коефіцієнт умов роботи ус = 1,0 для поз. 3,6 і 7, а) за таблицею 1.1.1.
Конструкції, що не задовольняють вимоги розділів 1.4—1.7, 1.10, 1.12, 1.13.7. 1.13.8, а також вимоги ДСТУ Б В. 1.2-3 щодо обмеження вертикальних прогинів, які забезпечують нормальну експлуатацію технологічного і підіймально-транспортного устаткування, повинні бути, як правило, підсилені чи замінені, за винятком випадків, указаних в цьому розділі.
Відхилення від геометричної форми, розмірів елементів і з'єднань від номінальних, які перевищують допустимі відхилення відповідно до правил виконання і приймання робіт, але не перешкоджають нормальній експлуатації, можуть не усуватися за умови забезпечення несучої здатності конструкцій і виконання вимог 1.14.3.2.
Допускається не підсилювати елементи конструкцій, якщо:
їх горизонтальні переміщення і вертикальні прогини перевищують граничні значення, встановлені ДСТУ Б В.1.2-3, але не перешкоджають нормальній експлуатації, виходячи з технологічних вимог;
їх гнучкість перевищує граничні значення, регламентовані в розділі 1.9 цих Норм, але вони мають викривлення, що не перевищують граничних значень, установлених правилами виконання і приймання робіт, і зусилля в елементах не зростатимуть у процесі подальшої експлуатації, а також у тих випадках, коли можливість використання таких елементів перевірена розрахунком або випробуванням.
При підсиленні конструкції допускається враховувати можливість попереднього напруження й активного регулювання зусиль у них, у тому числі за рахунок зварювання, зміни конструктивної і розрахункової схеми, а також розглядати пружно-пластичну роботу сталі, роботу тонкостінних елементів і обшивок конструкцій у закритичній стадії згідно з чинними нормами.
Конструктивні заходи з підсилення і методи їх виконання повинні передбачати заходи щодо зниження небажаних додаткових деформацій у процесі підсилення. Несуча здатність конструкцій у процесі виконання робіт із підсилення повинна бути забезпечена розрахунком з урахуванням послаблення розрахункових перерізів додатковими отворами під болти та несприятливого впливу зварювання.
У необхідних випадках у період підсилення конструкція повинна бути повністю або частково розвантажена.
У конструкціях груп Б, В відповідно до додатка В, які експлуатуються в неагресивному або слабоагресивному середовищах, для забезпечення сумісної роботи деталей підсилення та існуючої конструкції допускається застосовувати переривчасті флангові зварні шви.
В усіх випадках застосування кутових зварних швів слід, як правило, призначати мінімально необхідні катети. Допускається кінцеві ділянки швів проектувати з катетом більшим ніж катет проміжних ділянок, і визначати їх розміри розрахунком.
При підсиленні елементів конструкцій допускається застосовувати комбіновані з'єднання: заклепкові з фрикційними; заклепкові з болтовими, болти мають бути класу точності А.
В елементах конструкцій категорій за призначенням А, Б чи В згідно з додатком В, що підлягають при підсиленні нагріванню внаслідок зварювання, розрахункове напруження не повинне перевищувати значень відповідно 0,2Ry; 0,4Ry чи 0,8Ry.
Напруження ст^ слід визначати від навантажень, що діють при підсиленні для непідсиленого перерізу, з урахуванням фактичного стану конструкцій (послаблення перерізу, викривлень елемента тощо).
При перевищенні зазначених напружень необхідне розвантаження конструкцій або підведення тимчасових опор.
При розрахунку елементів конструкцій, підсилених за допомогою збільшення перерізу, слід, як правило, враховувати різні розрахункові опори матеріалів конструкції та підсилення. Допускається приймати один розрахунковий опір, що дорівнює меншому з них, якщо вони відрізняються не більше ніж на 15%.
При розрахунку на стійкість елементів при центральному стиску і стиску зі згином допускається приймати для підсилення перерізу в цілому приведене значення розрахункового опору, що обчислюється за формулою
Ryj,f -Яу4К ,(1.14.1)
де Ry - розрахунковий опір основного металу, що визначається згідно з вимогами 1.14.2.2;
К- коефіцієнт, який обчислюється за формулою
R
R
R
R
уа
уа
уа
уа
К =
-1
АІ
R
KRy
У
(1.14.2)
де Rya- розрахунковий опір металу підсилення;
А, І- відповідно площа і момент інерції непідсиленого перерізу елемента відносно осі,
перпендикулярної до площини перевірки стійкості;
Ай, Іа - те саме підсиленого перерізу в цілому.
Розрахунок на міцність і стійкість елементів, підсилених способом збільшення перерізів, слід, як правило, виконувати з урахуванням напружень, які існували в елементі в момент підсилення (з урахуванням розвантаження конструкції). При цьому, необхідно враховувати початкові викривлення елементів, зміщення центра ваги підсиленого перерізу і викривлення, викликані зварюванням.
Викривлення від зварювання при перевірці стійкості елементів при центральному стиску і стиску зі згином допускається враховувати введенням додаткового коефіцієнта умов роботи
Ус,ad =0-8-
Перевірку на міцність елементів, для яких згідно з 1.14.3.10 допускається приймати один розрахунковий опір, окрім розрахунку за формулами (1.5.10), (1.5.11) і (1.5.19), допускається виконувати на повний розрахунковий опір без урахування напружень, які існували до підсилення, а при перевірці стійкості стінок допускається використовувати додатковий коефіцієнт умов роботи
Ус,ad =0’8-
Розрахунок на міцність елементів конструкцій, які підсилюються методом збільшення перерізів, слід виконувати за формулами:
а) для центрально-розтягнутих симетрично підсилюваних елементів - за формулою (1.4.1);
б) для центрально-стиснутих симетрично підсилюваних елементів
N
<1,
(1.14.3)
АКуУмУс
де удг = 0,95 - при підсиленні без використання зварювання;
Удг = 0,95—0,25ad / Ry - при підсиленні з використанням зварювання;
в)для несиметрично підсилюваних центрально-розтягнутих, центрально-стиснутих і позацентрово стиснутих елементів
ґ
М,
1
(1.14.4)
<1,
у+-
І,
КуУмУс
N Мх — +—-
A Iv
де ум =0,95-для конструкцій категорії за призначенням А; ум =1,0-для конструкцій категорії за призначенням Б і В за таблицею В1 додатка В; при N !{ARy) >0,6 слід приймати у м -yN, тут yN слід визначати, як у формулі (1.14.3).
У формулі (1.14.4) необхідно приймати абсолютні значення розрахункових внутрішніх зусиль N, Мх і Му. Моменти інерції перерізу Іх і Іу слід визначати відносно головних осей підсиленого перерізу.
Допускається не підсилювати існуючі сталеві конструкції, виконані з відхиленням від вимог 1.12.1.5, 1.12.1.10, 1.12.2.2, 1.13.2.1, 1.13.3.1, 1.13.3.3, 1.13.3.6, 1.13.6.1, 1.13.6.4, 1.13.14.1 і вимог до конструкцій за умови, що:
відсутні пошкодження елементів конструкцій, викликані цими відхиленнями;
виключені зміни у несприятливу сторону умов експлуатації конструкцій;
несуча здатність і жорсткість обумовлені розрахунком з урахуванням вимог 1.14.3.2,1.14.3.4, 1.14.3.8;
виконуються заходи щодо запобігання руйнуванню конструкцій від утомленості, на які поширюються вказівки розділу 11 цих Норм.
При виконанні цих умов для перевірок стійкості центрально-стиснутих елементів допускається приймати криву стійкості типу "б" замість кривої типу "с".
2 ВИМОГИ ВИГОТОВЛЕННЯ 2.1 Загальні положення
Положення цього розділу регламентують загальні вимоги до виготовлення і контролю якості сталевих будівельних конструкцій та чинні для всіх підприємств, які займаються виготовленням сталевих конструкцій, а також наглядових органів для:
затвердження при розробленні конструкторської і технологічної документації;
здійснення контролю якості при виготовленні сталевих конструкцій.
Вимоги цього розділу можуть бути використані для сертифікації продукції, у тому числі обов'язкової.
Вимоги цього розділу не поширюються на конструкції зі сталі класу С440 - С590, що підлягають безпосередньому впливу вібраційних або динамічних навантажень.
Сталеві конструкції зі сталей класу до С390 включно, що зводяться або експлуатуються в кліматичних районах з розрахунковою температурою до - 40 °С, слід виготовляти за плюсової температури.
Для сталей класу до С390 включно за температури нижче -25 °С, а для сталі марки С440 - за температури нижче 0 °С забороняються ударні впливи при виготовленні, а також різання на ножицях і продавлювання отворів.
При виготовленні та прийманні сталевих конструкцій, окрім вимог цього розділу, слід керуватися відповідними додатковими правилами для окремих видів споруд, наведених в нормативних документах на ці споруди.
Положення цього розділу не поширюються на конструкції, виготовлення і приймання яких повинно проводитися за правилами, регламентованими Держпромтехнаглядом України.
Вимоги до конструкторської документації, контроль якості
Уся конструкторська документація, яка надходить до підприємства, має бути розглянута і проаналізована з метою виявлення помилок та перевірки технологічності складання.
Сталеві конструкції повинні виготовлятися відповідно до креслень стадії КМД (конструкції металеві деталювальні), розроблених за робочими кресленнями стадії КМ (конструкції металеві).
При розробленні креслень стадії КМД слід враховувати вимоги, обумовлені технологією монтажних робіт (членування на відправні елементи, вказівки щодо загального та контрольного складання, укомплектування деталями для складання, установки та зварювання на монтажі тощо), і технологічні можливості підприємства-виробника.
Організація, що розробляє креслення стадії КМД, несе відповідальність за відповідність їх кресленням стадії КМ, за розрахункову міцність усіх заводських і монтажних з'єднань конструкцій, за правильність розмірів елементів конструкцій і ув'язування їх між собою, а також за виконання вимог, обумовлених технологією монтажних робіт. Відхилення від креслень стадії КМ, як правило, не допускаються. У разі потреби вони повинні бути погоджені з розробниками креслень стадії КМ.
При виготовленні сталевих конструкцій повинен бути забезпечений контроль за виконанням вимог проектної документації, технологічних карт, проекту виконання робіт.
Контроль повинен здійснюватися при:
виготовленні деталей;
складанні конструкцій (або відправних марок) під зварювання або з'єднання болтами;
зварюванні або постановці болтів;
загальному або контрольному складанні;
попередньому напруженні конструкцій;
підготовці поверхонь під ґрунтування;
підготовці поверхонь під фарбування;
ґрунтуванні і фарбуванні;
нанесенні захисних покриттів;
випробуванні конструкцій.
Якість і марки матеріалів, які відповідно до проекту застосовують при виготовленні конструкцій, повинні задовольняти вимоги стандартів та технічних умов і засвідчуватися сертифікатами або паспортами заводів-постачальників. Допускається засвідчувати якість і марки матеріалів лабораторними випробуваннями відповідно до вимог, встановлених стандартами.
Вхідний контроль, зберігання металопрокату, зварювальних, лакофарбових матеріалів і металовиробів
Увесь сталевий прокат і гнуті профілі (далі - "сталь") повинні бути перевірені на відповідність його чинним стандартам або технічним умовам, розсортовані, замарковані, розкладені за профілями, марками та плавками і перед подачею у виробництво виправлені, очищені від окалини, іржі, масел, вологи, снігу, льоду та інших забруднень, а також захищені від корозії ґрунтовкою, що дозволяє виконувати зварювання.
Усі матеріали слід зберігати відповідно до вимог ДБН Г.1-4.
При надходженні прокату до виробника слід перевіряти:
кількість за теоретичною вагою;
сортамент і марки сталей;
клейма/бірки підприємств-постачальників;
наявність видимих тріщин, раковин, розшарувань, закатів, загальних деформацій, які перевищують граничні значення, наведені у нормативних документах на прокат.
За наявності відхилень від вимог нормативних документів слід складати рекламаційний акт.
Вагу металоконструкцій слід визначати за теоретичною вагою, яка обчислюється за кресленнями проекту стадії КМ. Для уточнення ваги конструкції за робочими кресленнями стадії КМД визначену попередньо вагу необхідно збільшити на 3%. Отриману вагу слід збільшити на 1%, врахувавши у такий спосіб вагу зварних швів. Для складних (індивідуального виготовлення) конструкцій дозволяється фактичну вагу зварювальних швів визначати за розробленими деталюваль- ними кресленнями стадії КМД.
До загальної ваги металоконструкцій за необхідності може бути додана вага монтажних пристосувань і вага для упаковки і транспортування конструкцій.
2.4 Підготовка металопрокату, зварювальних і лакофарбових матеріалів
2.4.1 Виправлення прокату в залежності від профілю необхідно виконувати, як правило, у холодному стані. Гранично-допустимі значення прогинів після холодного виправлення наведені в таблиці 2.4.1.
Таблиця 2.4.1 - Гранично-допустимі значення прогинів після холодного виправлення
Граничний прогин, що допускається, мм
Нейтральна вісь
Ескіз
Профіль
V
х - х
400h
Сталь листова, універсальна, смугова, квадратна
у-у
800b
Ь,
кутикова
ч—
Ьг у
х- х
720Ьх
У-У
720Ьі
х- х
400h
Гнутозварні профілі
У-У
ть
X - X
400d
Труби, круг
У-У
400d
X- X
ти
Швелери
У-У
720b
х - х
400/і
Двотаври
у-у
400Ь
Примітка. І - довжина відрізка елемента з прогином одного знака.
Допускається виправлення сталі місцевим нагріванням полум'ям газових пальників, при цьому температура зони нагрівання не повинна перевищувати 800 °С - для гарячекатаних і нормалізованих сталей, 650 °С - для термічно покращених сталей.
Після виправлення прокат повинен відповідати наступним вимогам:
не мати тріщин і розшарувань; при цьому допускається наявність місцевих вм'ятин по товщині та ширині прокату на глибину, що не перевищує подвоєної величини мінусового допуску для даного виду прокату, передбаченого відповідними ГОСТ чи ТУ, але в усіх випадках не більше ніж 1 мм - за товщиною прокату та 3 мм - за габаритними розмірами поперечного перерізу;
розбіжність площини перерізів профільного прокату не повинна перевищувати відповідних допусків, установлених ДСТУ чи ТУ для даного виду прокату;
граничні прогини профільного прокату по всій довжині елемента не повинні перевищувати 0,001/ < 10 мм, а прогини місцевого скривлення - 1 мм на ділянці елемента довжиною 1,0 м;
площинність листового прокату повинна відповідати ГОСТ 19903.
Перед застосуванням лакофарбові матеріали повинні бути доведені до параметрів, установлених технологічним регламентом і НТД на конкретний матеріал.
Розмічання, намічання, виготовлення шаблонів і кондукторів, виправлення і згинання
Розмічання слід виконувати за допомогою рулеток, що відповідають точності другого класу згідно з ГОСТ 7502, і лінійок вимірювальних металевих згідно з ДСТУ 427. При розмічанні необхідно враховувати припуски на механічну обробку й усадку від зварювання за вказівками, наведеними у таблиці 2.5.1.
Таблиця 2.5.1 - Припуски на механічну обробку й усадку від зварювання
Призначення припуску
Характеристика припуску
Розмір припуску, мм
При ручному кисневому різанні листового прокату для товщини сталі, мм:
5...25
4,0
28...50
5,0
50... 100
6,0
На ширину різання
При машинному кисневому і полум’яно-дуговому
різанні листового прокату для товщини сталі, мм: 5...25
3,0
28...50
4,0
50...100
5,0
При ручному кисневому різанні профільного прокату
4,0
На фрезерування торців
На кожен торець, що фрезерують
5,0
На кожну оброблювану кромку:
На стругання та
- при різанні на гільйотинних ножицях і кисневому
фрезерування кромок
ручному різанні
5,0
- при різанні на газорізальних машинах
3,0
Стикові шви (усадка перпендикулярно до стику): - листовий прокат товщиною, мм: до 16
1,0
до 40
2,0
На усадку при зварюванні
понад 40
3,0...4,0
- профільний прокат:
- кутики, швелери, труби, балки з висотою стінки, мм: 400 і менше
1,0
понад 400
1,5
поздовжні кутові шви, на кожен 1 м шва
1,0
2.5.2 Кондуктори для свердління отворів слід виготовляти зі сталі, при цьому запресовані втулки повинні бути загартовані. Кондуктори мають бути виготовлені з точністю, наведеною в таблиці 2.5.2.
Таблиця 2.5.2 - Точність виготовлення кондукторів
Найменування параметра
Граничний відхил, мм
Внутрішній діаметр втулок
+ 0,15
Відстань між центрами двох сусідніх втулок, у тому числі по діагоналі
+ 0,25
Відстань між будь-якими втулками в групі, у тому числі по діагоналі
±0,35
Відстань між групами отворів
± 1,0
Таблиця 2.5.3 - Граничні величини радіуса кривизни і стріли прогину
Радіус кривизни р і стріла прогину f
Ескіз
Вісь
Прокат
при виправленні
при
гнутті
X
X
505
258
х - х
Листова і смугова сталь універсальна та смугова сталь (шаблеподібність)
2005
4005
у-у
800b
45 Ь,
90&і
х - х
720/7,
360Ьх
Кутик
45 Ь,
90fo,
у-у
360/7,
720/7,
50 h
25 h
ґ ♦
А
і
У
х—
У
<
х - х
200h
400h
Швелер
45 Ь
90 Ь
У-У
360b
720Ь
50Й
25 h
X - X
200h
400/1
Двотавр
50й
25 b
У-У
200Ь
400fc
СЗ
60 d
Труба
30d
1 - довжина погнутої частини; 5 - товщина листа; bih- ширина і висота профілю; d - діаметр труби. Примітка 1. Виправлення універсальної і смугової сталі нагріванням опуклої сторони полум’ям газового пальника дозволяється робити при будь-якій стрілі шаблеподібності.
Примітка 2. Мінімальний радіус кривизни при гнутті листових деталей, що сприймають статичне навантаження, може бути прийнятий 12,55.
Примітка 3. Формули для визначення стріли прогину/при виправленні і гнутті сталі дійсні при довжині хорди, що не перевищує 1,5р.
Виправлення сталі повинно виконуватися способами, що виключають утворення вм'ятин, забоїн та інших пошкоджень на поверхні сталі.
Радіус кривизни р деталей у розрахункових елементах при виправленні та згинанні в холодному стані на вальцях і пресах не повинен бути меншим, а стріла прогину/не повинна бути більшою за граничні величини, наведені у таблиці 2.5.3.
Обробка деталей зі сталі класу до С345 включно в гарячому стані (тиском) повинна виконуватися після нагрівання до температури 900... 1000 °С, а зі сталей класу С390 і С440, що поставляються в нормалізованому стані, - до температури 900...950 °С; обробка повинна припинятися за температури не нижче за 700 °С. Швидкість охолодження деталей після закінчення обробки повинна виключати загартування, жолоблення, появу тріщин і надривів. Термічно покращену сталь нагрівати до температури вище за 700 °С забороняється. Забороняється виправлення сталі шляхом наплавлення валиків дуговим зварюванням.
При гнутті деталей з вуглецевої сталі на кромкозгинальних пресах внутрішні радіуси заокруглення повинні бути не меншими за 1,21 - для конструкцій, що сприймають статичне навантаження, і 2,51 - для конструкцій, що сприймають динамічне навантаження, тут 1 - товщина сталі. Для деталей, виконаних з низьколегованої сталі, граничні розміри внутрішніх радіусів заокруглення приймають на 50% більшими ніж для вуглецевої сталі. Внутрішні радіуси заокруглень для деталей, виконаних зі сталі класу С440, повинні бути не меншими за Зі. У деталях з низьколегованої сталі класу до С440 включно до згинання слід простругати кромки, що перетинають лінії згину, і видалити задирки.
Різання і обробка кромок
Різання профільного прокату можна виконувати фрикційними та абразивними пилками, зубчастими пилками, ручним і машинним термічним різанням без наступної механічної обробки торців деталей. Ці способи обробки допустимі для будь-яких марок сталі і будь-яких умов експлуатації конструкцій.
Різання листового прокату можна виконувати на прес-ножицях і гільйотинних ножицях, машинах для зарубки, у штампах, ручним і машинним термічним різанням.
Різання листового прокату на гільйотинних ножицях, машинах для зарубки і штампах забороняється виконувати при виготовленні деталей з будь-яких сталей для:
конструкцій груп І і II згідно з 1.1.3.6, що працюють на розтяг, поздовжні кромки яких після складання і зварювання залишаються вільними, у тому числі стикових накладок;
фасонок кроквяних і підкроквяних ферм, прольотних будівель транспортерних галерей, а також фасонок інших конструкцій групи І згідно з 1.1.3.6.
Можливе застосування без обмежень різання на гільйотинних ножицях, машинах для зарубки та в штампах з наступною механічною обробкою кромок на величину, не меншу за 0,21, тут 1 - товщина листового прокату.
В інших випадках, за винятком вище викладених, різання на гільйотинних ножицях, машинах для зарубки та в штампах слід допускати без обмежень.
Кромки деталей, виконаних з низьколегованої сталі класу до С390 включно і термічно покращеної вуглецевої сталі, що не підлягають зварюванню або не повністю проплавляються при зварюванні, після ручного кисневого різання підлягають механічній обробці (струганню, фрезеруванню, обробці абразивним кругом тощо). Кромки деталей зі сталі класу С440 підлягають струганню або фрезеруванню.
Кромки деталей, що приторцьовуються незалежно від способів різання сталі, підлягають струганню або фрезеруванню.
Механічна обробка виконується на глибину, що забезпечує видалення дефектів поверхні кромок, але не менше ніж на 2 мм; поверхні кромок не повинні мати надривів і тріщин. При обробці абразивним кругом сліди зачищення повинні бути спрямовані уздовж кромок.
Кромки деталей, виконаних з вуглецевої сталі класу С235, після ручного кисневого різання повинні бути очищені та не мати розшарування та задирок, що перевищують 1 мм.
Кромки деталей після машинного кисневого і плазмово-дугового різання, що не підлягають зварюванню або неповністю проплавляються при зварюванні, за шорсткістю поверхні різання повинні відповідати другому класу згідно з ГОСТ 14792 та у всіх випадках не мати нерівностей, що перевищують 0,3 мм.
Величина неперпендикулярності кромок, що з'єднуються, встановлюється за третім класом ГОСТ 14792, але не більше 2 мм.
Кромки деталей, виконаних з низьколегованої сталі, що працюють на розтяг, а також кромки всіх розрахункових деталей у конструкціях, що безпосередньо сприймають динамічні або вібраційні навантаження і не відповідають за шорсткістю поверхні різання вищевказаним вимогам, підлягають механічній обробці відповідно до вказівок 2.6.3 і 1.12.4. Окремі місця з висотою нерівностей, що перевищує 0,3 мм, а також вириви, які не призводять до відхилень розмірів деталей за межі допусків у кількості не більше ніж один на 1 м довжини різання, допускається виправляти плавним зачищенням.
У конструкціях, що працюють на статичне навантаження, допускається виправляти кромки з вихватами зварюванням за спеціальною технологією з наступним зачищенням місць виправлення.
Кромки деталей усіх товщин, які виконані з низьколегованої сталі і працюють на розтяг, та з вуглецевої сталі товщиною понад 10 мм, кромки фасонок ферм, виконаних з усіх марок сталей, а також кромки всіх розрахункових деталей у конструкціях, що сприймають динамічні навантаження, після різання на ножицях підлягають механічній обробці відповідно до вказівок
і 1.12.4.
Інші кромки після різання на ножицях не повинні мати нерівностей, задирок і завалів, що перевищують 0,3 мм, а також не повинні мати тріщин.
За температури навколишнього повітря нижче -15 °С кисневе різання кромок деталей, виконаних з низьколегованої сталі, що підлягають подальшій механічній обробці, слід робити з підігрівом металу в зоні різання до +100 °С.
При обробці кромок під зварювання допускається застосування різання (без подальшої обробки) способами, що забезпечують дотримання допусків на розміри і форму підготовки кромок, при цьому відхилення прямолінійних кромок від проектного положення обмежуються допусками на зазори згідно з ГОСТ 5264, ГОСТ 8713 і ГОСТ 14771.
Скоси по товщині на кінцях розтягнених деталей (при з'єднанні деталей різної товщини) у конструкціях, що сприймають динамічне навантаження, не повинні мати після механічної обробки виступів і пошкоджень поверхні, орієнтованих у поперечному напрямку відносно лінії дії зусилля. Рекомендується обробляти ці скоси фрезеруванням. Нерівності і пошкодження поверхні в деталях, що утворилися після поперечного стругання, повинні бути згладжені абразивною обробкою вздовж лінії дії зусилля.
На деталі основних елементів конструкцій, наведених у кресленнях, наносяться фарбою або тавруванням номери плавок.
Гострі кромки деталей і елементів конструкцій, котрі в подальшому мають бути пофарбовані або захищені від корозії шляхом нанесення захисних покриттів (алюмінування, цинкування тощо), повинні бути притуплені не менше ніж на 1 мм.
2.7 Складання
Складання конструкцій можна виконувати тільки з виправлених деталей і елементів, очищених від задирок, бруду, масел, іржі, вологи, льоду та снігу.
При складанні конструкцій і елементів не повинна допускатися зміна їх форми, не передбачена технологічним процесом, а при кантуванні і транспортуванні - їх залишкове деформування.
Граничні відхили геометричних розмірів деталей, що передаються на складання під зварювання, не повинні перевищувати граничних відхилів, наведених у проектній документації. У випадку, коли в проектній документації граничні відхили не наведені, слід дотримуватися вимог, наведених у таблиці 2.7.1.
Таблиця 2.7.1 - Граничні відхили розмірів
Ескіз
Величина граничного відхилу, мм
Вид граничного відхилу
1. Відхили форми та лінійних розмірів перерізів елементів
Двотаврові і таврові перерізи: - відхил по висоті Н
±3,0
н
Зсув стінки щодо осі полиці:
неперпендикулярність полиці а
неперпендикулярність полиці с
< 0,5tCT, tCT - товщина стінки 0,01 В, В - ширина полиці
н
0,01 Н < fCT
0,05 Н < tCT
стріла прогину стінки балки, не підкріпленої поперечними ребрами жорсткості/
те саме, укріпленої ребрами жорсткості
f
н
Двохстінчасті балки коробчастого перерізу:
відхил висоти Н
відхил ширини В
неперпендикулярність полиць с
стріла прогину стінок/
±3,0
±3,0
± 0,015В < fCT, fCT - товщина стінки ±0,015 H<tCT
Вид граничного відхилу
Ескіз
Величина граничного відхилу, мм
± 0,75 fCT, товщина стінки труби ±0,01 D
± 0,02D
Трубчасті перерізи:
відхил зовнішнього периметра труби від теоретичного розміру Р = JlD, де D - діаметр труби
овальність перерізу труби в місцях, підкріплених ребрами жорсткості Dj
те саме, у місцях, не підкріплених ребрами жорсткості
2. Відхили розмірів елементів з болтовими з’єднаннями
±3,0 ± 5,0
Фрикційні, зрізні та фрикційно-зрізні при: І < 6000 мм L > 6000 мм
Фланцеві з’єднання:
відхил довжини елемента L за наявності компенсаційних прокладок
неперпендикулярність фланця щодо осі елемента а
місцева нещільність робочої поверхні фланця
0...5.0
0,0007В,
В - габарит перерізу елемента 0,3
3. Відхил розмірів L елементів з монтажними з’єднаннями:
стиковими зварними
на накладках
0...5,0
0,..10,0
±5,0
±3,0 0,0007В,
В - габарит перерізу 0,3
4. Відхил розмірів Н елементів, що передають опорні зусилля через торці:
відхил по висоті стояків і колон, що монтуються в один і два яруси
те саме, у три яруси і більше
неперпендикулярність торців щодо розміру перерізу торця
неплощинність опорної поверхні
н
ш
а
відстань Я від опорної плити стояка, колони до опорної поверхні столиків, консолей, траверс тощо
неперпендикулярність а опорної поверхні столиків, консолей, траверс щодо осі колон (по ширині опорної поверхні Bj)
±3,0
д
н
0,00 lBj
±2,0
±5,0
відхил висоти балки НБ від верхнього пояса до опорної поверхні при передачі зусилля через торці опорних ребер
те саме, через опорні плити
Н
±5,0
L
5. Ферми з передачею зусиль через торцеві опорні ребра:
- відхил Н від опорної поверхні
ребра до зовнішньої поверхні верхнього
пояса
± 10,0
± 5,0 ± 3,0
Відхил лінійних розмірів елементів наскрізних конструкцій:
відхил довжини L складальних одиниць за наявності в монтажних з’єднаннях прокладок при зварному з’єднанні з накладками;
відхил висоти на опорі:
у стиках
в інших місцях
,Є
В
Розцентрування елементів решіток щодо осі пояса е:
для конструкцій із труб, прямокутних профілів, двотаврів і швелерів, стояків і колон
розцентрування відносно вертикальної
осі
те саме, для конструкцій із парних кутників і таврів
± 10,0 ±5,0
0,04В, В - габарит перерізу
0,03 В
0,001 н
0,001 L
6. Гранично-допустимі прогини елементів у площині та з площини по довжині L і висоті Н
7. Відхил с вузлових фасонок наскрізних конструкцій і фасонок для приєднання в’язей, балок тощо
С
±5,0
0,25 tn
tp - товщина ребра ± 10,0
8. Зсув ребер і діафрагм жорсткості при передачі зосереджених навантажень у траверсах колон, опорних вузлах балок, рамних вузлах тощо Зсув і відхил від проектної осі ребер жорсткості і діафрагм, що забезпечують стійкість стінки
Прихватки, призначені для з'єднання складальних деталей, повинні розміщуватися в місцях розташування зварних швів.
Розміри перерізу прихваток повинні бути мінімально необхідними для забезпечення розплавлювання їх при накладанні швів проектного перерізу. Довжина прихваток у конструкціях, виконаних зі сталей кладу до С390 включно, повинна бути не меншою ніж 50 мм, відстань між прихватками - не більшою 500 мм, а в конструкціях, виконаних зі сталі класу С440, - відповідно 100 і 400 мм при катеті шва прихватки, який приймається не більше половини катета шва зварного з'єднання.
Прихватки для складання конструкцій повинні бути виконані із застосуванням тих самих зварювальних матеріалів і такої самої якості, що й основні шви зварних з'єднань.
На деталях, виготовлених зі сталей класу до С390 включно, дозволяється виконання прихваток поза місцями розташування швів для тимчасового скріплення деталей у процесі їх обробки > (пакетного свердління, гнуття тощо). Ці прихватки після виконання свого призначення повинні бути вилучені, а місця їх розміщення зачищені.
У зварних з'єднаннях, що виконуються автоматами і напівавтоматами, складальні прихватки виконуються електродами, що забезпечують задану міцність з дотриманням вимог, що висуваються до постійних зварних з'єднань.
Форми кромок і розміри зазорів при складанні зварних з'єднань, а також вивідних планок повинні відповідати величинам, зазначеним у ГОСТ 5264, ГОСТ 8713 і ГОСТ 14771 на шви зварних з'єднань, а в конструкціях зі сталі класу С440 - відповідати спеціальним вказівкам у кресленнях.
Усі місцеві уступи і зосереджені нерівності на складальних деталях, що перешкоджають щільному їх з'єднанню, слід до складання усувати плавним зачищенням за допомогою абразивного круга.
Пакети з деталей під болтові з'єднання повинні бути щільно стягнуті болтами, а отвори в пакетах - суміщені складальними пробками.
Щільність стяжки пакета при складанні перевіряється щупом товщиною 0,3 мм, який не повинен проходити всередину між складеними деталями більше ніж на 20 мм, і простукуванням болтів контрольним молотком вагою 0,5 кг. Болти при цьому не повинні тремтіти або переміщуватися.
Зазор між деталями в з'єднаннях, для яких проектом передбачене щільне припасування, не повинен перевищувати 0,3 мм. При цьому щуп такої самої товщини не повинен проходити між приторцьованими поверхнями деталей.
Обушки парних кутиків, що лежать в одній площині, не повинні бути зміщені один відносно іншого більше ніж на 0,5 мм у границях вузлів і прикріплень і більше ніж на 1 мм на інших ділянках.
Загальне складання конструкцій повинно виконуватися шляхом послідовного з'єднання всіх елементів конструкції або окремих її частин. При цьому, повинно бути виконано припасування всіх з'єднань, включаючи розсвердлювання монтажних отворів і встановлення фіксуючих пристроїв. На всіх відправних елементах має бути проставлено індивідуальне маркування і нанесені риски.
Контрольне і загальне складання конструкцій з монтажними болтовими з'єднаннями повинно виконуватися на підприємстві-виробнику, якщо це обумовлено в проектній документації; при цьому, якість виконання груп отворів у цих з'єднаннях повинна відповідати вимогам нормативної документації на монтаж конструкцій.
Контрольне складання конструкцій виконується також за вимогою технологічної документації виробника конструкцій під час періодичного контролю й випробування.
Загальне складання конструкцій, у тому числі негабаритних просторових конструкцій, монтаж яких здійснюється блоками, виконується за наявності цієї вимоги в проектній документації.
На заводі слід виконувати загальне складання наступних конструкцій у випадках, не обумовлених вимогами 2.7.7 і 2.7.8:
колон загальною масою понад 20 т, підкранових балок прольотом понад 18 м, кроквяних і підкроквяних ферм прольотом понад 36 м, негабаритних ферм, підкраново-підкроквяних ферм прольотом 24 м і більше;
веж (площинами) посекційно з пристикуванням кожної секції до загального кондуктора;
загальне складання башт прямокутного поперечного перерізу виконувати площинами із пристикуванням кожної площини до загального кондуктора;
конічних частин труб;
негабаритних бункерів;
конструкцій транспортерних галерей - у межах одного конструктивного елемента (ферми, опори);
листових конструкцій, при загальному складанні яких одночасно повинно бути зібрано не менше трьох царг.
Кожен перший і, в подальшому, кожен десятий екземпляр однотипних конструкцій, виготовлених в кондукторах, повинен проходити контрольне складання, в процесі якого проводиться перевірка відповідності виготовлених конструкцій технічній документації.
До обсягу контрольного складання однотипних конструкцій повинні входити всі елементи і деталі, виготовлені з застосуванням усього комплекту кондукторів. Кількість влаштованих повномірних складальних болтів і пробок повинна бути не більшою 30% від кількості отворів у групі, у тому числі пробок - не більше трьох.
Періодичність контрольного складання конструкцій, виготовлених в кондукторах, може бути іншою, якщо це передбачено в технічній документації.
Для однотипних масових конструкцій, виготовлених на спеціалізованих виробництвах в кондукторах, слід проводити (якщо інше не обумовлено технічною документацією) контрольні складання за такою нормою: кожна п'ятдесята конструкція та не менше однієї від кожної виготовленої партії, обсяг якої становить менше 50 шт. Контрольному складанню підлягає також кожна перша конструкція.
Зварювання
Зварювання сталевих конструкцій слід здійснювати за розробленим на підприємстві технологічним процесом, оформленим у вигляді проекту виконання робіт (ПВР), технологічних карт тощо, у яких повинні враховуватися особливості і стан виробництва. Зварювання безпосередньо на будівництві рекомендується здійснювати за проектом виконання зварювальних робіт (ПВЗР).
Устаткування для зварювання повинно забезпечувати можливість ефективного виконання зварних з'єднань за технологічним регламентом. Стабільність параметрів режиму, заданого в технологічному регламенті, що забезпечується устаткуванням, повинна оцінюватися при операційному контролі процесу зварювання.
Механічні властивості металу зварних з'єднань повинні відповідати наступним вимогам:
тимчасовий опір металу шва повинен бути не нижче ніж тимчасовий опір основного металу;
твердість металу шва - не вище ніж 35 HV - для конструкцій 1-ї групи згідно з 1.1.3.4, і 400 HV - для конструкцій інших груп;
ударна в'язкість - KCV'20 < 29 Дж/см2;
відносне видовження - не нижче 16%.
Зварювання наскрізних конструкцій, номенклатура яких визначається додатковими правилами для окремих видів споруд, дозволяється виконувати за загальними вказівками без спеціально розробленої технологічної документації.
Зварювання необхідно виконувати при стабільному режимі, встановленому технологічним процесом. Допускаються відхилення сили струму в розмірі ±5% та відхилення напруги дуги в розмірі ±5%. Режим зварювання слід підбирати так, щоб коефіцієнт форми провару шва складав: blh> 1,3 - для кутового шва (рисунок 2.8.1 а) і b/h> 1,5 - для стикового однопрохідного шва (рисунок 2.8.1 б).
При зварюванні особливо відповідальних і спеціальних конструкцій (категорій А, В згідно з ДБН В.1.2-14) біля шва зварного з'єднання повинен бути проставлений номер або знак зварника, що виконав цей шов. Номер або знак проставляється на відстані, не меншій 4 см від границі шва, якщо немає інших вказівок у технологічній документації.
1
-с*>■
^—V
І
1 1
' ч-
І
Г1
а - кутового шва; б - стикового однопрохідного шва Рисунок 2.8.1 - Форма провару зварних з'єднань
При використанні металопрокату, який не підлягав консервації, поверхні, що проплавляються, і прилеглі до них зони металу завширшки не менше 20 мм, а також кромки листів у місцях примикання вивідних планок перед складанням повинні бути очищені до чистого металу з видаленням конденсаційної вологи. За наявності на конструкціях іржі, бруду тощо безпосередньо перед зварюванням очищення повинне бути повторене. Продукти очищення не повинні залишатися в зазорах між складеними деталями.
Зварювання сталевих конструкцій повинне виконуватися після перевірки правильності їх складання. Виконання кожного валика багатошарових швів зварних з'єднань допускається після очищення попереднього валика, а також прихваток від шлаку і бризок металу. Ділянки шарів шва з порами, раковинами і тріщинами повинні бути вилучені до накладення наступного шару.
При двосторонньому зварюванні швів стикових зварних з'єднань, а також кутових і таврових зварних з'єднань з обробленими кромками з наскрізним проплавленням необхідно перед виконанням шва зі зворотної сторони очистити корінь шва до чистого бездефектного металу. В процесі виконання автоматичного і напівавтоматичного зварювання при вимушеній перерві в роботі зварювання дозволяється відновити після очищення кінцевої ділянки шва довжиною 50 мм і кратера від шлаку; цю ділянку і кратер слід цілком перекрити швом.
Надання кутовим швам увігнутого профілю і плавного переходу до основного металу, а також виконання стикових швів без підсилення, якщо це передбачається технічною документацією, повинно, як правило, здійснюватися шляхом добору режимів зварювання та відповідним розташуванням зварюваних деталей. Механічна обробка швів виконується способами, що не залишають на їх поверхні зарубин, надрізів та інших дефектів.
Початок і кінець шва стикового зварного з'єднання, а також шва кутового і таврового зварного з'єднання, виконаного автоматом, повинні виводитися за межі зварюваних деталей на початкові і вивідні планки. Ці планки видаляються кисневим різанням після закінчення зварювання. Місця, де були встановлені планки, слід зачищати. Запалювати дугу і виводити кратер на основний метал конструкції за межі шва забороняється.
Відхили розмірів перерізу швів зварних з'єднань від проектних, що допускаються, не повинні перевищувати величин, зазначених у ГОСТ 5264, ГОСТ 8713 і ГОСТ 14771, а в конструкціях зі сталі класу С440 - відповідно до вказівок, наведених у технічній документації.
Риски від абразивної обробки після видалення вивідних планок повинні бути орієнтовані вздовж кромок зварюваних деталей. Всі опіки на поверхні основного металу від зварювання повинні бути зачищені абразивним кругом на глибину, не меншу 0,5 мм.
Ослаблення перерізу при обробці зварних з'єднань (заглиблення в основний метал) не повинно перевищувати 3 % від товщини металу.^
Для видалення поверхневих дефектів з торця шва механічною обробкою дозволяється заглиблюватися в товщину металу на його вільній кромці з ухилом, що не перевищує 1:20, на величину0,02В, тут В - ширини листа, що зварюється, але не більше ніж на 8 мм із кожної сторони без підварювання. Після обробки торців швів необхідно закруглювати гострі грані.
Ручне і напівавтоматичне дугове зварювання конструкцій, виконаних зі сталей класу до С440 включно, за температури сталі нижче зазначеної у таблиці 2.8.1, слід виконувати з попереднім підігрівом сталі до 120... 160 °С в зоні зварювання на ширину 100 мм з кожної сторони з'єднання.
Зварювання листових об'ємних конструкцій зі сталі товщиною понад 20 мм має виконуватися способами, що забезпечують зменшення швидкості охолодження: каскадом, гіркою, двостороннім зварюванням секціями.
Зварювання конструкцій, виконаних зі сталі класу С590, слід здійснювати за температури не нижче -15 °С при товщині сталі до 16 мм і не нижче 0 °С - при товщині сталі більше 16 мм до 25 мм. При більш низьких температурах зварювання сталі зазначених товщин необхідно виконувати з попереднім підігрівом до температури 120... 160 °С.
При товщині сталі понад 25 мм попередній підігрів слід виконувати в усіх випадках незалежно від температури навколишнього середовища.
Таблиця 2.8.1 - Ручне і напівавтоматичне дугове зварювання конструкцій зі сталей класу до С440 включно
Товщина сталі, мм
Мінімально допустима температура сталі, °С
вуглецевої
низьколегованої марок до С390 включно
Шви зварних з’єднань у конструкціях
наскрізних
листових об’ємних і суцільностінчастих
наскрізних
листових об’ємних і суцільностінчастих
До 16 (включно)
-30
-ЗО
-20
-20
Більше 16 до ЗО
-ЗО
-20
-10
±0
Більше ЗО до 40
-10
-10
±0
+5
Більше 40
±0
±0
+5
+ 10
Автоматичне зварювання дозволяється проводити без підігріву у конструкціях, виготовлених:
з вуглецевої сталі завтовшки до ЗО мм, якщо температура сталі не нижча -ЗО °С, а при більших товщинах - нижчою за -20 °С;
з низьколегованої сталі завтовшки до 30 мм, якщо температура сталі не нижча -20 °С, а при більших товщинах - нижча -10 °С.
Автоматичне зварювання за температури, нижчої за наведеної у 2.8.14, може виконуватися тільки на підвищених режимах, які забезпечують збільшену подачу тепла і уповільнюють процес охолодження.
Електрошлакове зварювання конструкцій, виготовлених із вуглецевої і низьколегованої сталей, може виконуватися без обмеження температури сталі.
За температури сталі, нижчої -5 °С, зварювання слід виконувати від початку до кінця шва без перерви, за винятком часу, необхідного на зміну електрода чи електродного дроту і зачищення шва в місці поновлення зварювання.
Припиняти зварювання до виконання шва проектного розміру і залишати незавареними окремі ділянки шва не допускається. У випадку змушеного припинення зварювання процес слід відновити після підігріву сталі до температури, що відповідає технологічному процесу, розробленому для зварюваних конструкцій.
Якість швів зварних з'єднань для кріплення складальних і монтажних пристроїв повинна бути не нижчою за якість основних швів.
Шви зварних з'єднань і конструкцій після закінчення зварювання повинні бути очищені від шлаку, бризок і напливів металу. Приварені складальні пристрої слід видаляти без застосування ударних впливів і пошкодження основного металу, а місця їх приварки зачищати до основного металу з видаленням усіх дефектів.
Контроль якості зварних швів сталевих конструкцій здійснюється методами, наведеними у таблиці 2.8.2. Кількість швів, які контролюються, має бути зазначена в технічній документації на конструкцію.
Таблиця 2.8.2 (на заміну таблиці 3 СНиП НІ-18-75) - Методи контролю якості зварних швів
Метод контролю
Конструкції
1. Систематична перевірка виконання заданого технологічного процесу складання і зварювання
Усі типи конструкцій
2. Зовнішній огляд всіх швів з перевіркою розмірів
Те саме
3. Вибірковий контроль1^ швів ультразвуковою дефектоскопією або просвічуванням проникаючим випромінюванням1)
Усі типи конструкцій за винятком зазначених у п. 6 цієї таблиці
4. Випробування всіх швів на непроникність одним із таких методів:
обприскуванням гасом;
обприскуванням мильною емульсією (при надлишковому тиску чи вакуумі)
Листові конструкції при товщині металу до 16 мм включно, шви яких повинні бути герметичними
5. Випробування на непроникність і міцність повітряним, гідравлічним чи газовим тиском
Резервуари, трубопроводи і посудини; при цьому, випробувальне середовище і величина тиску приймаються відповідно за додатковими правилами або проектом
6. Контроль фізичними методами без руйнування з’єднань, що контролюються
Типи конструкцій, для яких методи і норми контролю передбачаються додатковими правилами або проектом
7. Механічне випробування контрольних зразків
Те саме
8. Металографічне дослідження макрошліфів на торцях швів контрольних зразків або на торцях стикових швів зварних з’єднань
»
^ Для вибіркового контролю дозволяється застосовувати інші методи контролю згідно з ДСТ 3242-69.
За зовнішнім виглядом шви зварних з'єднань повинні задовольняти такі вимоги:
мати гладку чи рівномірно лускату поверхню (без напливів, пропалів, звужень і розривів) і не мати різкого переходу до основного металу; у конструкціях, що сприймають динамічні навантаження, кутові шви повинні виконуватися з плавним переходом до основного металу;
наплавлений метал повинен бути щільним по всій довжині шва, не мати тріщин і дефектів, окрім тих, що передбачені в 2.8.25;
глибина підрізів основного металу не повинна перевищувати 0,5 мм - при товщині сталі від 4ммдо Юммі 1 мм - при товщині сталі понад 10 мм, за винятком випадків, наведених у додаткових правилах;
усі кратери повинні бути заварені.
Вибірковий контроль якості швів зварних з'єднань відповідно до п. З таблиці 2.8.2 проводиться, як правило, у місцях перетинання швів і в місцях з ознаками дефектів.
Якщо в результаті вибіркового контролю буде встановлена незадовільна якість шва, контроль продовжують до виявлення фактичних меж дефектної ділянки, після чого весь шов на цій ділянці видаляють, знову заварюють і перевіряють повторно.
Перевірку герметичності швів зварних з'єднань гасом слід робити рясним обприскуванням стикових швів і введенням гасу під напуск. Обробка швів гасом повинна проводитися не менше двох разів з перервою 10 хв. На протилежній стороні, вкритій водяною суспензією крейди або каоліну, протягом 4 год - при плюсовій температурі навколишнього повітря і 8 год - при мінусовій температурі не повинні з'являтися плями.
При перевірці непроникності швів зварних з'єднань надлишковим тиском повітря або вакуумом на поверхні шва, вкритого мильною емульсією, не повинні з'являтися бульбашки.
Допускаються наступні дефекти швів зварних з'єднань, що виявляються фізичними методами контролю (за винятком випадків, зазначених у додаткових правилах і спеціальних нормативних документах):
а) непровари по перерізу швів у з'єднаннях, доступних для зварювання з двох сторін, глибиною до 5% товщини металу, але не більше 2 мм при довжині нецроварів не більше 50 мм, відстані між ними не менше 250 мм і загальній довжині ділянок непровару не більше 200 мм на 1 м шва;
б) непровари в корені шва в з'єднаннях без підкладок, доступних для зварювання тільки з одного боку, глибиною до 15% товщини металу, але не більше 3 мм;
в) окремі шлакові включення або пори, або скупчення їх (за групою П(Ш) і В відповідно до ГОСТ 7512) розміром (за діаметром), що не перевищує 10% товщини металу, що зварюється, але не більше 3 мм;
г) шлакові включення або пори, розташовані ланцюжком уздовж шва (за групою ЦП(ЦШ) відповідно до ГОСТ 7512), при сумарній їх довжині, що не перевищує 200 мм на 1 м шва;
д) скупчення газових пор і шлакових включень (за групою СП(СШ) відповідно до ГОСТ 7512) в окремих ділянках шва в кількості, що не перевищує 5 одиниць на 1 м2 площі шва, при діаметрі одного дефекту не більше 1,5 мм;
е) сумарна величина непровару, шлакових включень і пор, розташованих окремо чи ланцюжком (за групами П(Ш) і ЦП(ЦШ) відповідно до ГОСТ 7512), що не перевищує в розглянутому перерізі при двосторонньому зварюванні 10% від товщини зварюваних елементів, але не більше 2 мм, і при однобічному зварюванні без підкладок - 15%, але не більше 3 мм.
У конструкціях, виконаних зі сталі марки С440, не допускаються дефекти швів, зазначені в підпунктах а) і б).
Шлакові включення або пори, що утворюють суцільну лінію вздовж шва, не допускаються.
У стикових і кутових швах зварних з'єднань конструкцій, що сприймають динамічні навантаження, а також у статично навантажених розтягнутих елементах допускаються одиничні пори або шлакові включення діаметром, що не перевищує 1 мм, - для сталі завтовшки до 25 мм і не більше 4% від товщини - для сталі завтовшки понад 25 мм у кількості не більше чотирьох дефектів на ділянці шва довжиною 400 мм. Відстань між дефектами повинна бути не меншою 50 мм.
У стикових і кутових швах статично навантажених стиснутих елементів допускаються одиничні пори і шлакові включення діаметром не більше 2 мм у кількості не більше шести дефектів на ділянці шва довжиною 400 мм або не більше однієї групи цих самих дефектів на цій самій ділянці шва. Відстань між дефектами повинна бути не меншою 10 мм.
Характер роботи елементів приймається за технічною документацією.
Якщо при вибірковому контролі були виявлені недопустимі дефекти, то необхідно виявити межі дефектної ділянки додатковим контролем поблизу місць із виявленими дефектами. Якщо при додатковому контролі будуть також виявлені недопустимі дефекти, контролю повинен підлягати весь шов.
Тріщини у швах зварних з'єднань не допускаються. Ділянка шва з тріщиною повинна бути засвердлена (з діаметром отвору 5.. .8 мм) у межах габариту тріщини плюс 15 мм з кожної її сторони, після чого виправлена відповідно до 2.8.31 з роззенковкою і заваркою отворів.
Пластини для механічних випробувань контрольних зразків повинні виготовлятися з тієї самої сталі, що й основний виріб. Пластини прилаштовуються до виробу так, щоб шов пластин виконувався в тому самому просторовому положенні, що і шов зварюваного виробу, і був його продовженням. Пластини зварюються тим самим зварником із застосуванням тих самих режимів зварювання, матеріалів і устаткування, що і при зварюванні виробу.
Розміри пластин, форма і розміри зразків, а також спосіб вирізки зразків із заготовок повинні відповідати вимогам ГОСТ 6996. При цьому повинні бути проведені наступні випробування:
на статичний розтяг стикового зварного з'єднання - 2 зразки; металу шва стикового, кутового і таврового з'єднання - по 3 зразки;
на ударний вигин металу шва стикового з'єднання й навколошовної зони вздовж лінії сплавлення - по 3 зразки;
на статичний вигин стикового з'єднання - 2 зразки;
на твердість за алмазною пірамідою всіх з’єднань елементів, виготовлених з низьколегованої сталі, - не менше ніж у чотирьох точках як металу шва, так і навколошовної зони - на одному зразку.
Нормовані цоказники механічних властивостей приймаються за нормами проектування металевих конструкцій. При незадовільних результатах випробувань відповідний шов повинен бути видалений, якість зварювальних матеріалів і режими зварювання, а також кваліфікація зварника додатково перевірені.
Дефекти зварних з'єднань повинні усуватися такими способами:
виявлені розриви швів і кратери заварюються; шви з іншими дефектами, що перевищують допустимі, видаляються на довжину дефектного місця плюс по 15 мм із кожної сторони і заварюються знову;
підрізи основного металу, що перевищують допустимі, зачищаються і заварюються з наступним зачищенням, що забезпечує плавний перехід від наплавленого металу до основного.
Виправлення негерметичних швів зварних з'єднань шляхом закарбування забороняється.
Виправлені дефектні шви або частини їх повинні бути знову оглянуті.
Залишкові деформації конструкцій, що виникли після зварювання і перевищують допустимі величини, повинні бути виправлені способами термічного, механічного або термомеханічного впливу відповідно до вимог 2.5.3 і 2.5.4.
Під час виконання зварювальних робіт потрібно дотримуватися вимог НАПБ А.01.001.
Влаштування отворів і контрольне складання
Усі монтажні отвори повинні бути влаштованими на проектний діаметр на підприємст- ві-виробнику за винятком отворів, обумовлених у проекті відповідно до технології виконання монтажних робіт.
Утворення отворів на менший діаметр із наступним розсвердлюванням на проектний виконується тільки у випадках, передбачених технічною документацією.
Влаштування отворів продавлюванням забороняється застосовувати для сталей з границею текучості понад 350 МПа.
Співвідношення між товщиною металу і діаметром отвору при продавлюванні не повинно перевищувати таких величин:
для болтів класів міцності 4.6, 4.8, 5.6, 5.8, 8.8 - не більше 0,7f /db, де f < 20 мм;
для болтів класів міцності 10.9 і вище - не більше 0,51/db, де f < 12 мм.
Забороняється виконувати продавлювання отворів у конструкціях І групи за додатком В при співвідношенні товщини металу і діаметра отвору, що перевищує 0,5f ldb.
У випадках, не передбачених у 2.9.2 - 2.9.4, влаштування отворів продавлюванням можна допускати без обмежень.
Номінальні діаметри болтів класу точності В і С, а також високоміцних і відповідні їм номінальні діаметри отворів наведені в табл. 2.9.1.
Таблиця 2.9.1 - Номінальні діаметри болтів
Металовироби і отвори
Номінальний діаметр', мм
Стрижні болтів класу точності В, С, а також високоміцних
12
16
20
24
30
36
Отвори для болтів:
- не високоміцних
15
19
23
28
33
39
-
-
21
25
31
-
- високоміцних
-
-
23
28
33
-
-
-
25
30
35
-
* діаметр отвору приймається за проектом
Номінальні діаметри отворів для болтів підвищеної точності приймаються такими, що дорівнюють номінальним діаметрам стрижнів болтів.
Граничні відхили діаметрів отворів залежно від способу їх утворення наведені в таблиці 2.9.2.
Таблиця 2.9.2 - Граничні відхили діаметрів отворів
Спосіб утворення отвору
Діаметр отвору
Граничний відхил діаметра, мм
Продавлювання
До 15
+ 0,6
Понад 15 до 23
+ 0,9
*
Свердління
Понад 23 до 25
+ 1,2
До 27
+ 0,6
Понад 27
+ 0,9
Свердління або розсвердлювання монтажних отворів повинно виконуватись після завершення зварювання елементів.
Допускається свердління монтажних отворів у складальних деталях і гілках конструкцій за умови складання елементів у кондукторах.
Розсвердлювання отворів при загальному складанні слід виконувати після закінчення складання і перевірки всіх розмірів, включаючи ординати будівельного підйому.
Заводські отвори, виконані на проектний діаметр для болтів грубої і нормальної точності, а також високоміцних, повинні задовольняти у складеній конструкції такі вимоги:
калібр, діаметр якого на 1,5 мм менший за номінальний діаметр отвору, до прочищення отворів повинен пройти не менше ніж у 75% отворів кожної групи, в іншому випадку виконується повторне складання і перевірка отворів калібром;
якщо при повторному складанні кількість отворів, у які пройде калібр, буде меншою за 75% від загальної кількості отворів у групі, допускається виконувати розсвердлювання отворів на наступний більший діаметр із перевіркою міцності болтового з'єднання розрахунком.
Контроль якості і розташування монтажних отворів, просвердлених в елементах конструкцій по кондукторах, проводиться:
а)перевіркою, після контрольного складання з вивіркою будівельного підйому усіх монтажних отворів калібром, діаметр якого на 1 мм менший за проектний діаметр отвору. При цьому калібр повинен пройти не менше ніж у 85% отворів кожної групи.
У випадку, якщо калібр проходить менше ніж у 85% отворів кожної групи, а також у випадку недотримання вимог 2.9.10, виконується повторне контрольне складання з інших елементів даної конструкції. Якщо при повторному контрольному складанні якість отворів не буде задовольняти висунуті вище вимоги, кондуктори, за якими оброблялися ці монтажні отвори, підлягають виправленню,'а всі конструкції, виготовлені з застосуванням цих кондукторів, підлягають загальному складанню для виправлення дефектних отворів способами, передбаченими для заводських отворів. Конструкції, в яких монтажні отвори виправлені, повинні мати індивідуальне маркування відправних елементів;
б)перевіркою складальними кондукторами, пристроями (фіксаторами) або спеціальними контрольними шаблонами, що дозволяють контролювати взаємне розташування отворів одночасно в декількох монтажних вузлах.
Приймання розсвердлених отворів при загальному складанні конструкцій виконується до їх розбирання. Задирки на краях отворів повинні бути вилучені без зняття фасок.
Ґрунтування і фарбування
Усі сталеві конструкції повинні бути поґрунтовані і пофарбовані на підприємстві-вироб- нику відповідно до вказівок проекту.
При ґрунтуванні і фарбуванні слід виконувати такі вимоги:
а)перед ґрунтуванням сталеві конструкції повинні бути очищені від забруднень і знежирені;
б)ґрунтування може виконуватися тільки після перевірки якості очищення сталевих конструкцій, а нанесення фарбувальних матеріалів - після перевірки якості ґрунтування; при виконанні робіт слід дотримуватися технології, що наведена в нормативних документах і технічних умовах на матеріали, які застосовуються;
в)у конструкціях не підлягають ґрунтуванню і фарбуванню зони монтажного зварювання на ширину 100 мм по обидві сторони від шва, а також поверхні, обумовлені в кресленнях, і контактні поверхні монтажних з'єднань на високоміцних болтах;
г)ґрунтування і фарбування слід проводити при плюсовій температурі навколишнього повітря і конструкцій (не нижче 5 °С); нанесення ґрунтовок і фарбувальних матеріалів при мінусовій температурі допускається при застосуванні матеріалів і методів проведення робіт, що забезпечують належну якість ґрунтування і фарбування;
д)частини сталевих конструкцій, що підлягають бетонуванню, не ґрунтуються, не фарбуються, а покриваються цементним молоком;
е)рулоновані конструкції слід ґрунтувати на заводі-виробнику ґрунтом, який швидко висихає;
ж)ґрунтовки і покривні матеріали повинні наноситися рівними шарами без пропусків і патьоків; товщина шарів визначається технологічними інструкціями;
з) при ґрунтуванні і фарбуванні пневматичними розпилювачами стиснене повітря повинно бути очищене від вологи, масел і пилу та відповідати вимогам ГОСТ 9.010.
Конструкції, виготовлені в польових майстернях за температури зовнішнього повітря нижчої 5 °С, дозволяється ґрунтувати та фарбувати в процесі монтажу за температури 5 °С і вище.
Башмаки колон, у яких бетон не включений в роботу споруди, можуть бути поґрунтовані і пофарбовані.
Поверхні конструкцій перед покриттям гарячим цинкуванням або алюмінізацією повинні бути оброблені методом травлення або підлягати дробометальній чи піскоструминній обробці колотим чавунним дробом.
3 метою запобігання утворенню тріщин у цинкових і алюмінізованих покриттях у процесі експлуатації їх товщина не повинна перевищувати 250 мкм.
Рекомендована товщина покриттів у залежності від товщини металу для сталей із вмістом кремнію до 0,07% і в межах від 0,12% до 0,4% наведена в таблиці 2.11.4.
Таблиця 2.11.4 - Рекомендована товщина покриттів
Товщина прокату t, мм, виріб
Товщина одного
шару покриття, мкм
мінімальна
максимальна
Сталь t> 6
95 ± 10
215 ±25
Сталь 3 < t < 6
85 ± 15
140 ± 25
Сталь 1< t < 3
60 ± 10
80 ± 10
Ковані та чавунні вироби
85 ± 15
Не застосовувати
Дрібні деталі
55 ±5
Те саме
При гарячому цинкуванні і алюмінізації на поверхні конструкцій допускають: дрібні крупинки гартцинку (діаметром не більше 2 мм), дрібні напливи цинку, що не перешкоджають з'єднанню елементів у місцях примикань, а також матові плями, сірий тон, невеликі ділянки кольору мінливості за відсутності пошкодження цинкового покриття, нерівномірну поверхню, що виникла під час складування і зберігання, пористість, невеликі темні продукти корозії цинку і алюмінію.
Під час цинкування або алюмінізації металовиробів і деталей з нарізними з'єднаннями^ зовнішнє різьблення слід нарізати з мінусовим допуском на величину цинкового шару, а внутрішнє різьблення - після цинкування.
Дозволено електрозварювання оцинкованих і алюмінізованих конструкцій за спеціальною технологією з наступним очищенням і фарбуванням зон зварювання силікатними лакофарбовими матеріалами.
2-11.6 Оцинковані і алюмінізовані конструкції, призначені для експлуатації в ґрунті, повинні бути додатково покриті товстошаровими матеріалами на бітумній основі.
У разі необхідності тривалої експлуатації оцинкованих і алюмінізованих конструкцій в середньо і сильно агресивних середовищах вони повинні бути додатково пофарбовані.
Розміри конструкцій, що підлягають гарячому цинкуванню або алюмінізації, повинні бути погоджені з підприємством-виробником і відповідати розмірам ванн для травлення і цинкування.
Маркування, приймання і відвантаження
Виготовлені конструкції повинні бути замарковані відповідно до технічної документації.
Виготовлені конструкції повинні бути прийняті відділом технічного контролю (ВТК) підприємства-виробника до ґрунтування та підготовки для цинкування або алюмінізації. Приймання якості ґрунтування, фарбування чи цинкування слід проводити додатково після їх виконання.
Відхили від проектних лінійних розмірів відправних елементів конструкцій і від проектної геометричної форми не повинні перевищувати величин, наведених у таблиці 2.7.1.
Шорсткість поверхні після стругання, фрезерування та свердління повинна бути не грубішою ніж для третього класу чистоти поверхні згідно з ГОСТ 2789.
Підприємство-виробник сталевих конструкцій після закінчення всього замовлення або окремих його частин повинен видавати сертифікати на виготовлені сталеві конструкції.
Виступні частини конструкцій, що транспортуються, повинні бути підкріплені, а місця монтажних з'єднань захищені від забруднення.
Оброблені (фрезеровані) торці, що передають зусилля, і поверхні тертя шарнірів і інших механічних деталей, а також поверхні кочення опорних частин повинні бути змащеними. Окрім того, отвори для шарнірів повинні бути захищені дерев'яними заглушками.
Вимоги даного розділу поширюються на виконання і приймання робіт, що виконуються під час монтажу (демонтажу) сталевих конструкцій при будівництві і реконструкції підприємств, будівель і споруд загального призначення.
Загальні положення
Монтаж і демонтаж сталевих конструкцій мають здійснювати організації незалежно від форм власності і належності, що мають необхідні ліцензії відповідно до чинного законодавства України.
Усі роботи з монтажу, демонтажу і реконструкції будівель та споруд із металевих конструкцій належить виконувати відповідно до затвердженого проекту виконання робіт (ПВР), для будівель та споруд із масою металевих конструкцій до 100 т - згідно з технологічними картами.
Під час виконання монтажних та демонтажних робіт слід дотримуватись відповідних стандартів, будівельних норм та правил з організації будівельного виробництва і охорони праці та промислової безпеки в будівництві, правил пожежної безпеки при проведенні будівельно-монтажних робіт, а також вимоги органів державного нагляду.
У проекті виконання робіт (ПВР) поряд із загальними вимогами ДБН А.3.1-5 мають бути передбачені:
послідовність монтажу;
заходи, що забезпечують необхідну точність монтажу, в тому числі геодезичні заходи;
просторова геометрична незмінюваність конструкцій у процесі їх укрупнювального складання та встановлення в проектне положення;
стійкість конструкцій та частин будівлі (споруди) в процесі зведення;
ступінь укрупнення конструкцій з урахуванням вантажопідйомності механізмів;
безпечні умови праці.
Виконання подальших будівельно-монтажних робіт дозволяється починати лише після повного закінчення всіх робіт зі складання, зварювання, встановлення болтів на даній (попередній за черговістю монтажу) секції або поверсі при зведенні багатоповерхової споруди.
Дані про виконання будівельно-монтажних робіт слід у ході їх виконання заносити до журналів робіт із монтажу будівельних конструкцій, зварювальних робіт, антикорозійного захисту зварних з'єднань, замонолічування монтажних стиків і вузлів, виконання монтажних з'єднань на болтах з контрольованим натягом, а також фіксувати під час монтажу конструкцій їх положення на геодезичних виконавчих схемах.
Під час монтажу повинен бути забезпечений контроль за виконанням правил цього розділу, робочих креслень, ПВР та технологічних карт із занесенням результатів контролю у журнали проміжного приймання робіт, а також у виконавчу документацію.
Контроль повинен здійснюватися на стадіях монтажу та приймання робіт при:
виготовленні деталей;
складанні елементів і конструкцій під зварювання або встановлення болтів;
зварюванні і постановці болтів;
загальному або контрольному складанні;
попередньому напруженні конструкцій;
укрупнювальному складанні та встановленні;
випробуванні конструкцій.
Контроль якості здійснюється лінійним інженерно-технічним персоналом.
Якість і марки матеріалів, що використовуються під час монтажу конструкцій відповідно до проекту, повинні задовольняти вимоги відповідних стандартів і технічних умов та засвідчуватись сертифікатами або паспортами заводів-постачальників; допускається засвідчувати якість і марки лабораторними випробуваннями відповідно до вимог, встановлених стандартами.
Деформовані конструкції слід виправляти. Правлення може бути виконане без нагріву пошкодженого елемента (холодне правлення) або з попереднім нагрівом (правлення в гарячому стані) термічним або термомеханічним методом. Холодне правлення конструкцій необхідно проводити способами, що виключають утворення вм'ятин, вибоїн та інших пошкоджень на поверхні прокату.
Холодне правлення допускається лише для плавно деформованих елементів.
Для роботи за низьких температур необхідно застосовувати монтажне та слюсарне обладнання, придатне для експлуатації в цих умовах відповідно до чинних нормативно-технічних вимог.
При виконанні монтажних робіт забороняються ударні дії на зварні конструкції, виготовлені зі сталей з границею текучості:
до 390 МПа (40 кгс/мм2) включно - за температури нижче -25 °С;
понад 390 МПа (40 кгс/мм2) - за температури нижче ±0 °С.
Транспортування, зберігання і подавання до монтажу
Перевезення та тимчасове складування конструкцій (виробів) у зоні монтажу слід виконувати відповідно до вимог стандартів на ці конструкції (вироби), ПВР та технологічних карт.
Для нестандартизованих конструкцій (виробів) слід дотримуватися таких вимог:
конструкції повинні знаходитися, як правило, в положенні, що відповідає проектному, а за неможливості виконання цієї умови - в положенні, зручному для транспортування і передавання до монтажу за умови забезпечення їх міцності та стійкості;
конструкції повинні обпиратися на інвентарні підкладки та прокладки прямокутного перерізу, що розташовуються в місцях, зазначених у проекті на виконання робіт;
конструкції повинні бути надійно закріплені від перекидання, поздовжнього та поперечного зсуву, взаємних ударів одна об одну або об конструкцію транспортних засобів;
заводське маркування повинно бути доступним для огляду;
дрібні деталі для монтажних з'єднань слід прикріплювати до відправних елементів або відправляти одночасно з конструкціями в тарі, забезпеченій бирками із зазначенням марок деталей та їх кількості, ці деталі слід оберігати від прямої дії атмосферних опадів.
Усі конструкції на складі повинні бути:
розсортованими за об'єктами, марками та черговістю монтажу;
оглянуті (при цьому виявлені пошкодження повинні бути усунуті);
підготовлені до монтажу (очищені від бруду та іржі, опорні частини змащені, облаштовані монтажними пристосуваннями; на елементи конструкцій нанесені риски осей, центрів ваги, позначені місця стропування).
Розвантаження і зберігання конструкцій, а також їх транспортування повинні проводитися без пошкодження конструкції і фарбування. Скидання конструкцій з транспортних засобів забороняється.
Під час укладання конструкцій на складі і на транспортні засоби повинні виконуватися наступні вимоги:
конструкції повинні бути укладені на підкладки, відстань між якими повинна виключати утворення залишкових деформацій;
ферми і балки, а також завальцьовані листи слід зберігати у вертикальному положенні.
Конструкції, що мають пошкодження, необхідно підсилити або замінити новими за узгодженням з авторами проекту.
Укрупнювальне складання
Граничні відхили розмірів, що визначають складаність конструкцій, мають бути наведені в технічній документації.
За відсутності в технічній документації спеціальних вимог граничні відхили розмірів, що визначають складаність конструкцій (довжина елементів, відстань між групами монтажних отворів), при складанні окремих конструктивних елементів і блоків не повинні перевищувати величин, наведених у таблиці 3.3.1.
Таблиця 3.3.1 - Граничні відхили розмірів
Інтервали номінальних
Граничні відхили, мм
Контроль
розмірів, мм
лінійних розмірів
рівність діагоналей
Від 2 500 до 4 000
±5
±12
Понад 4 000 до 8 000
±6
±15
Вимірювальними методами для
Понад 8 000 до 16 000
±8
±20
кожного конструктивного елемента і блока із реєстрацією
Понад 16 000 до 25 000
±10
±25
в журналі робіт
Понад 25 000 до 40 000
±12
±30
Стропування, підйом, встановлення конструкцій у проектне положення
Підйом гнучких конструкцій слід виконувати із застосуванням елементів підсилення або пристроїв, які перешкоджають виникненню в елементах залишкових деформацій.
Рекомендується об'єднувати елементи в монтажні блоки, з'єднуючи сусідні елементи в'язями, розпірками і металевими панелями, що забезпечує стійкість і відповідну міцність монтажного блока.
Під час кріплення конструкцій шляхом безпосередньої ув'язки стропів точки стропування вибирають так, щоб у цих місцях були розташовані ребра жорсткості, діафрагми та інші елементи, що оберігають конструкцію від пошкодження в місцях стропування. Якщо ця умова не може бути дотримана, в розрахункових точках стропування слід передбачати елементи підсилення, що необхідно обумовити в додаткових технічних вимогах до заводу-виготовлювача.
Підняту конструкцію необхідно орієнтувати в просторі, наводити на проектні опори і плавно опускати на них відразу в проектне положення, при цьому розбивочні осі на опорах слід поєднувати з осями на встановлюваних елементах. У момент встановлення на опори особливу увагу необхідно звертати на збереження конструкцій від поштовхів і ударів.
При встановленні конструкції в проектне положення для його фіксації достатньо сумістити хоча б один отвір у деталях, що з'єднуються. Отвори сполучають у процесі опускання або повороту конструкції за допомогою монтажних ломиків або штирів (пальців), в необхідних випадках - за допомогою талів .або домкратів. Не дозволяється проводити суміщення отворів конусними штирями, ударами кувалди та іншими силовими впливами.
Стропування елементів під час монтажу слід проводити в місцях, вказаних у робочих кресленнях та ПВР, і забезпечувати їх підіймання і подачу до місця встановлення в положення, близьке до проектного.
Забороняється стропування конструкцій у довільних місцях. Схеми стропування укрупнених плоских та просторових блоків повинні забезпечувати при підійманні їх міцність, стійкість і незмінність геометричних розмірів і форм.
Піднімати конструкції необхідно за два прийоми: спочатку на висоту 20.. .30 см, пізніше, після перевірки надійності стропування, виконувати подальше підіймання. Конструкції слід встановлювати в проектне положення за прийнятими орієнтирами (рисками, штирями, упорами, гранями тощо). Конструкції, які мають спеціальні закладні або інші фіксуючі пристрої, належить встановлювати за цими пристроями.
Отвори в монтажних з'єднаннях на болтах підвищеної точності при установці конструкцій повинні бути заповнені тимчасовими болтами і пробками. Діаметр пробок повинен відповідати діаметру отворів.
Кількість пробок визначається розрахунком, при цьому зусилля, що припадає на пробку, допускається приймати таким самим, як на болт. Болтами заповнюється не менше 1/3, а пробками не менше 1/10 від загальної кількості отворів. При кількості отворів 5 і менше у вузлі необхідно встановити не менше одного болта і однієї пробки.
Отвори в з'єднаннях на болтах грубої та нормальної точності при установці конструкцій заповнюються постійними болтами та пробками у такій самій кількості, яка зазначена у 3.4.10.
Балки шляхів підвісного транспорту та інші елементи, які обпираються на конструкції покриття (містки для обслуговування світильників, балки та монорельси для експлуатаційних ремонтів мостових кранів з площадками обслуговування), доцільно встановлювати під час складання блоків.
Монтаж (демонтаж) основних конструктивних елементів
На всіх стадіях виконання робіт необхідно забезпечувати стійкість і геометричну незмінюваність зведеної (демонтованої) частини споруди, що досягається дотриманням певної послідовності монтажу (демонтажу) вертикальних і горизонтальних елементів конструкцій, а також встановленням постійних або тимчасових в'язей.
Під час монтажу (демонтажу) конструкцій слід забезпечувати:
стійкість і незмінюваність положення частини конструкцій споруди на всіх стадіях;
безпеку провадження монтажних робіт на об'єкті;
виконання правил пожежної безпеки під час проведення монтажних робіт;
перевірку точності положення конструкцій за допомогою постійного геодезичного контролю;
міцність монтажних з'єднань.
Заходи щодо забезпечення стійкості в процесі монтажу (демонтажу) конструкцій слід передбачати в проекті виконання робіт (ПВР) з урахуванням конструктивно-компонувальних рішень (включаючи монтажні з'єднання), матеріалу конструктивних елементів і місцевих умов.
Стійкість і геометричну незмінюваність положення конструкцій будівель і споруд, які монтуються (демонтуються), слід забезпечувати дотриманням послідовності встановлення і монтажу конструктивних елементів і блоків. Це досягається шляхом членуванням будівель у плані і по висоті на окремі стійкі секції (прольоти, поверхи, яруси, частини каркаса між температурними швами тощо), послідовність монтажу (демонтажу) яких забезпечує стійкість і геометричну незмінюваність змонтованих (демонтованих) конструкцій у даній частині будівлі.
Для одноповерхових виробничих будівель слід дотримуватися наступної послідовності монтажу (демонтажу) конструктивних елементів:
монтаж колон у секції слід розпочинати з в'язевої панелі. Якщо за якихось умов вказану вимогу виконати неможливо, то необхідно обладнати тимчасову в'язеву панель із перших встандвлених колон ряду, підкранової балки (або розпірки) і тимчасових вертикальних в'язей між ними, які влаштовують нижче за рівень підкранової балки (розпірки). Далі слід встановити наступну колону і розкріпити (прив'язати) її до тимчасової в'язевої панелі за допомогою підкранової балки або розпірки;
демонтаж колон у секції слід виконувати у зворотній послідовності, тобто спочатку слід знімати підкранову балку (або розпірку) рядової панелі і колону, що розкріплена даною балкою (розпіркою), з розрахунку, що решта колон залишаються розкріпленими підкрановими балками (розпірками) з в'язевою панеллю. Останніми слід демонтувати колони в'язевої панелі;
монтаж конструкцій покриттів слід розпочинати з в'язевої панелі (а якщо це неможливо, то з будь-якої панелі, встановивши між сусідніми фермами горизонтальні і вертикальні в'язі). Наступну змонтовану ферму необхідно розкріплювати (прив'язувати) до в'язевої панелі розпірками;
демонтаж конструкцій покриттів слід виконувати у зворотній послідовності, тобто спочатку необхідно демонтувати елементи рядових панелей із розрахунку, що решта ферм залишатимуться розкріпленими розпірками з в'язевою панеллю. Останніми слід демонтувати ферми в'язевої панелі.
Монтаж (демонтаж) проводити на основі попередньо розробленого ПВР.
Під час монтажу конструкцій багатоповерхових будівель після встановлення колон вздовж осі в секції необхідно змонтувати ригелі, які забезпечують стійкість утвореної рами в поперечному напрямку. У поздовжньому напрямку стійкість слід забезпечувати за допомогою вертикальних в'язей між колонами і елементів розпірок. Якщо стійкість споруди в поздовжньому напрямку забезпечується стіновими конструкціями (про що повинно бути вказано в робочій документації), то їх слід зводити одночасно з конструкціями каркаса і перекриттів.
Під час підіймання будь-якої конструкції слід вживати заходів, які перешкоджають виникненню залишкових деформацій.
Необхідність влаштування елементів монтажного підсилення визначається розрахунковим шляхом і наводиться у проекті виконання робіт.
Ґратчасті конструкції слід підсилювати за допомогою дерев'яних брусів або металевих прокатних профілів, які прикріплюються до елемента, стійкість якого може бути втраченою під час монтажу. Під час монтажного підсилення великої кількості ферм раціональною є розробка ПВР, який передбачає монтаж ферм просторовими жорсткими блоками із застосуванням інвентарних в'язей, що забезпечують просторову жорсткість і геометричну незмінюваність блока, і монтажних механізмів підвищеної вантажопідйомності.
Для тимчасового закріплення конструкцій у проектному положенні, що виконується до монтажу постійних в'язей, слід використовувати елементи тимчасового закріплення, переріз яких добирається за результатами розрахунку відповідно до величини діючих монтажних навантажень.
Конструкція тимчасових кріплень і в'язей повинна забезпечувати стійкість елемента, що монтується, і дозволяти виконувати вивірку його просторового положення.
Змонтовані елементи конструкцій перед їх звільненням від монтажного механізму повинні бути надійно закріплені болтами, пробками, прихватками, з влаштуванням постійних або тимчасових в'язей, розпірок, розчалок тощо, передбачених ПВР.
В усіх випадках при зведенні будівель обов'язковою умовою є повна готовність змонтованих сталевих конструкцій у секції до виконання подальших робіт (загальнобудівельних, електро- і механомонтажних тощо) незалежно від стану монтажу конструкцій у сусідніх секціях. Готовність змонтованих сталевих конструкцій до виконання подальших робіт має бути задокументована.
Демонтаж конструкцій у секції слід починати тільки після повного розвантаження їх від технологічного устаткування, будівельних виробів, деталей і сміття.
Розрахунок стійкості елементів конструкцій під час монтажу/демонтажу слід виконувати відповідно до вимог нормативних документів щодо проектування металевих конструкцій та навантажень і впливів з урахуванням додаткових станів, які визначаються умовами монтажу/демонтажу. За необхідності забезпечення стійкості конструкцій під час монтажу необхідні вказівки повинні бути наведені у ПВР.
Конструкції з монтажними зварними з'єднаннями слід закріплювати за два етапи - спочатку тимчасово, потім за проектом. Спосіб тимчасового закріплення з урахуванням вимог 2.7.3 повинен бути вказаний у проекті.
Інструментальна перевірка правильності встановлення конструкцій, а також їх остаточна вивірка та закріплення повинні проводитись по ходу монтажу кожної просторової жорсткої секції споруди.
Зварювання та остаточне закріплення постійних болтів можуть проводитись тільки після перевірки правильності положення встановлених конструкцій відповідних частин будівель і споруд.
Використання встановлених конструкцій для прикріплення до них вантажних поліспастів, відвідних блоків і інших вантажопідйомних пристосувань допускається тільки у випадках, передбачених проектом виконання робіт за узгодженням з розробниками проекту.
Кріплення деталей для електротехнічних пристроїв, технологічних трубопроводів, систем сигналізації і автоматики до сталевих конструкцій повинні бути узгоджені з розробниками проекту.
Монтаж конструкцій кожного вище розташованого ярусу висотних споруд повинен проводитись після надійного закріплення елементів конструкцій нижче розташованого ярусу постійними або тимчасовими кріпленнями, передбаченими проектом виконання робіт. До закінчення перевірки проектного положення і надійного (тимчасового або проектного) закріплення встановленого елемента не допускається обпирати на нього вище розташовані конструкції, якщо таке обпирання не передбачене ПВР.
За відсутності в технічній документації спеціальних вимог граничні відхили суміщення орієнтирів (граней або рисок) при встановленні збірних елементів, а також відхили від проектного положення змонтованих (зведених) конструкцій не повинні перевищувати значень, наведених у таблиці 3.5.1.
Відхили на встановлення монтажних елементів, положення яких може змінитися в процесі їх постійного закріплення і навантаження подальшими конструкціями, повинні призначатися в ПВР з таким розрахунком, щоб вони не перевищували граничних значень після завершення всіх монтажних робіт. У разі відсутності в ПВР спеціальних вказівок величина відхилу елементів при встановленні не повинна перевищувати значень, наведених у таблиці 3.5.1.
Найменування відхилу
Відхили, що допускаються
Колони і опори
1. Відхили відмітки опорної поверхні колон і опор, що монтуються:
а) на заздалегідь встановлені, вивірені і підлиті цементним розчином сталеві опорні плити з верхньою струганою поверхнею (для колон з фрезерованими опорними торцями)
±1,5 мм
б) безпосередньо на поверхні фундаментів або на заздалегідь встановлені і вивірені опорні плити з наступною підливкою цементним розчином
±5 мм
2. Зсув осей колон і опор по відношенню до модульної сітки осей (в опорному перерізі)
±5 мм
3. Відхили осі колони і опори від вертикалі у верхньому перерізі при висоті, м:
до 15
15 мм
більше 15
0,001 висоти колони або опори, але не більше 35 мм
4. Стріла прогину (кривизна):
- колони
1/750 висоти колони, але не більше 15 мм
- опори
1/750 довжини елемента між точками закріплення, але не більше 15 мм
5. Найбільший односторонній зазор між поверхнями, що фрезеруються, в стиках колон, а також між колоною і опорною плитою
1/1500 розміру поперечного перерізу колони в стику
Ферми, ригелі прольотних будов, прогони
6. Відхили відміток опорних вузлів, ферм і ригелів
± 20 мм
прольотних будов
± 15 мм
7. Стріла прогину (кривизна) між точками закріплення ділянок стиснутого пояса з площини ферми, ригеля або балки
1/750 величини закріпленої ділянки, але не більше 15 мм
8. Відхил відстаней між осями ферм по верхньому поясу
± 15 мм
9. Відхил відстаней між прогонами і між балками для установки опор транспортера
± 5 мм
Підкранові шляхи
10. Відхил відстаней між осями підкранових рейок одного прольоту
± 10 мм
11. Зсув осі підкранової рейки з осі підкранової балки
15 мм
12. Відхил осі підкранової рейки від прямої
15 мм на ділянці довжиною 40 м
13. Різниця відміток головки підкранових рейок в одному розрізі прольоту будівлі:
- на опорах
15 мм
- у прольоті
20 мм
14. Різниця відміток підкранових рейок на сусідніх колонах при L, м (тут L - відстань між колонами):
-L<10
10 мм
- Ь >10
L1750, але не більше 15 мм
Кінець таблиці 3.5.1
Найменування відхилу
Відхили, що допускаються
15. Взаємний зсув торців суміжних підкранових рейок по висоті і в плані
2 мм
16. Зазор у стиках рейок (за температури ± 0 °С і довжині рейки 12,5 м)
4 мм
Сталевий оцинкований профільований настил
17. Відхил довжини обпирання настилу на прогони в місцях поперечних стиків
0... 5 мм
Відхил у положенні центрів отворів:
- для самонарізних болтів
± 5 мм
- для комбінованих заклепок:
- вздовж настилу
± 20 мм
- впоперек настилу
± 5 мм
Примітка 1. Перелам осей підкранових рейок не допускається.
Примітка 2. При зміні температури на 10 °С допуск за поз. 16 змінюється на ± 1,5 мм.
Примітка 3. Різниця в довжині ділянок обпирання (при їх довжині 50 мм і більше) кожного елемента (балки, ферми, ригеля, плити перекриттів і покриттів) не повинна перевищувати 10 мм.
Попереднє напруження конструкцій
Попереднє напруження конструкцій здійснюється методом, що вказаний у проекті.
У конструкціях, попереднє напруження яких здійснюється натягом гнучких елементів, це напруження повинно виконуватися із забезпеченням таких вимог:
гнучкі елементи із сталевих канатів повинні бути витягнуті на стенді зусиллям, що перевищує проектне на 20%, і витримані під натягом протягом години;
попереднє напруження конструкцій повинно бути виконано наступними етапами:
напруження зусиллям, значення якого сягає до 50% проектного, з витримкою під цим напруженням протягом 10 хв для огляду і вимірів;
напруження зусиллям, що сягає 100% проектного;
допустимі відхили на обох етапах складають ±5%; у передбачених проектом випадках попереднє напруження проводиться за декілька етапів із поступовим доведенням його до проектної величини.
Величина зусиль і деформацій, а також граничні відхили конструкцій, що напружуються гнучкими елементами, повинні бути наведені в проекті.
Контроль попереднього напруження конструкцій, виконаного методом штучного вигину (піддомкрачуванням, зміною положення опор тощо), здійснюється нівелюванням положення опор в заданих точках, а також геометричної форми конструкції. Допустимі відхили приймаються відповідно до проекту.
У попередньо напружених конструкціях забороняється приварювання елементів в місцях, що не вказані у проекті, особливо поблизу місць примикання канатів і пучків дроту.
Не дозволяється застосовувати натяжні пристрої для гнучких елементів без паспорта заводу-виробника, де наводяться дані про тарування пристроїв.
Величину попереднього напруження конструкцій і результати його контролю необхідно фіксувати в журналі виконання робіт.
Монтажні з'єднання
До монтажних з'єднань слід відносити:
з'єднання на болтах класів точності А, В і С;
з'єднання на високоміцних болтах із контрольованим натягом;
фланцеві з'єднання;
спеціальні монтажні з'єднання (за допомогою втулок, пальців, коушів тощо);
з'єднання за допомогою зварювання.
Загальні вимоги до болтових з'єднань
При складанні з'єднань отвори в деталях конструкцій повинні бути суміщені і деталі зафіксовані від зсуву збірними пробками (не менше двох), а пакети щільно стягнуті болтами. В з'єднаннях з двома отворами збірну пробку встановлюють в один із них.
У складеному пакеті болти заданого в проекті діаметра повинні пройти у всі отвори. Допускається прочищення отворів кількістю до 20% від загальної кількості отворів у з'єднанні свердлом, діаметр якого дорівнює діаметру отвору, вказаному в технічній документації. При цьому в з'єднаннях, що працюють на зріз болта і зминання металу з'єднуваних елементів в отворі, допускається незбіжність отворів у суміжних деталях складаного пакета величиною до 1 мм - для отворів в кількості до 50% від загальної кількості отворів у з'єднанні і до 1,5 мм - для отворів в кількості до 10%. У випадку недотримання цієї вимоги з дозволу розробника технічної документації отвори слід розсвердлити на найближчий більший діаметр з установкою болта відповідного діаметра.
У з'єднаннях з роботою болтів на розтяг, а також у з'єднаннях, де болти встановлені конструктивно, чорнота не повинна перевищувати різниці номінальних діаметрів отвору і болта.
Забороняється використання болтів і гайок, що не мають клейма підприємства-вироб- ника і маркування, що позначає клас міцності.
Монтажні з'єднання на болтах класів точності А, В і С
Головки і гайки болтів, у тому числі анкерних, повинні щільно стикатися з площинами елементів конструкцій і шайб. Під головки і гайки постійних болтів повинні обов'язково ставитись круглі шайби, не більше двох під гайку і однієї під головку. В місцях примикання головки або гайки до похилих площин необхідно влаштовувати косі шайби. При цьому нарізка болта повинна знаходитися ззовні отвору з'єднуваних елементів, а гладка частина стрижня не повинна виступати за межі шайби.
У кожному болті з боку гайки повинно залишатись не менше однієї нитки нарізки з повним профілем.
Закріплення гайок на постійних болтах, а також анкерних повинно здійснюватися відповідно до вказівок технічної документації шляхом встановлення контргайок або пружинних шайб.
Якість затягування постійних болтів повинна перевірятися шляхом обстукування молотком вагою 0,5 кг, при цьому болт не повинен тремтіти або переміщатися, а щільність стягування - щупом відповідно до 3.7.3.19.
Монтажні з'єднання на високоміцних болтах із контрольованим натягом
До монтажних з'єднань на високоміцних болтах із контрольованим натягом відносяться:
фрикційні або зсувостійкі з'єднання, в яких зовнішні зусилля сприймаються за рахунок опору сил тертя, що виникають по контактних площинах з'єднуваних елементів від попереднього натягу болтів;
фрикційно-зрізні з'єднання, в яких зовнішні зусилля сприймаються, головним чином, за рахунок подолання опору стисненню фланців від попереднього натягу високоміцних болтів.
У фрикційних і фрикційно-зрізних з'єднаннях поверхні контакту деталей повинні бути оброблені способом, передбаченим у технічній документації. З поверхонь, що підлягають обробці, необхідно заздалегідь видалити масляні забруднення.
Вогняна обробка допускається при товщині металу не меншою 5 мм. Перегрів металу при вогняній обробці не допускається. Після вогняної обробки окалина і продукти згоряння (шлак) повинні бути видалені.
До повного закріплення з'єднань високоміцними болтами їх слід оберігати від попадання масла і, як правило, вологи. З поверхонь, що підлягають обробці, а також тих, які не підлягають обробці, необхідно заздалегідь видалити мастильні забруднення. Стан поверхонь після обробки і перед складанням необхідно контролювати і фіксувати в журналі виконання робіт.
Перед складанням з'єднань оброблені поверхні необхідно оберігати від попадання на них бруду, мастила, фарби і утворення льоду. У випадку недотримання цієї вимоги або початку складання з'єднання після більше трьох діб після підготовки поверхонь їх обробку слід повторити.
Перепад поверхонь (депланація) з'єднуваних деталей не повинен перевищувати 0,5 мм. Величина перепаду визначається до влаштування болтів, що перекривають з'єднання, за допомогою лінійки та щупа в зоні першого від стику ряду отворів. У разі перепаду площин з’єднуваних деталей величиною від 0,5 мм до 3 мм на деталі, яка виступає, повинен бути зроблений скіс з ухилом 1:10. Утворення скосу кисневим і повітряно-дуговим різанням забороняється. У випадку перепаду величиною понад 3 мм необхідно встановлювати прокладки, оброблені тим самим способом, що і деталі з'єднання.
Складання з'єднань на високоміцних болтах згідно з 3.7.3.13 повинно виконуватись одразу на постійних болтах з установкою пробок в кількості 10% від загальної кількості отворів. Установка тимчасових болтів забороняється.
Отвори в деталях під час складання мають бути суміщені та зафіксовані від зсуву пробками. Кількість пробок визначають розрахунком на дію монтажних навантажень, але їх повинно бути не менше 10% при кількості отворів у з'єднанні 20 і більше, і не менше двох - при меншій кількості отворів.
У складеному пакеті, зафіксованому пробками, допускається незбіжність отворів, яка не перешкоджає влаштуванню болтів без перекосу. Калібр, діаметр якого на 0,5 мм перевищує номінальний діаметр болта, повинен пройти у всі отвори з'єднання.
Допускається, як виняток, прочищення отворів щільно стягнутих пакетів свердлом, діаметр якого дорівнює номінальному діаметру отвору за умови, що чорнота не перевищує різниці між номінальними діаметрами отвору і болта. Використання води, емульсій і масла для прочищення отворів забороняється.
Допустима максимальна різниця між номінальними діаметрами отворів і болтів складає: для фрикційних з'єднань - не більше 6 мм, для фрикційно-зрізних з'єднань - не більше 3 мм.
Забороняється установка болтів, що не мають на головці заводського маркування тимчасового опору, клейма підприємства-виробника, умовної познаки номера плавки.
Високоміцні болти, гайки та шайби перед встановленням в конструкцію повинні бути очищені від бруду, консервуючого мастила і підготовлені так, щоб при натягу забезпечувались значення коефіцієнтів закручування і виключалось забруднення контактних поверхонь. Гайка повинна вільно (від руки) накручуватися по нарізці болта.
Задане технічною документацією зусилля натягу високоміцних болтів слід забезпечувати закручуванням гайки необхідним розрахунковим крутильним моментом (натяг за моментом закручування).
Допускається здійснювати натяг високоміцних болтів за кутом повороту гайки. Цей спосіб допускається тільки для болтів діаметром до 24 мм із тимчасовим опором розриву не менше 1100 МПа при загальній товщині стягуваних деталей до 140 мм і кількості деталей у пакеті до 7. Допускається використання інших способів натягу високоміцних болтів, що гарантують отримання заданого зусилля їх натягу. Кожний із цих способів повинен бути наведений у технічній документації. Порядок натягу високоміцних болтів у з'єднаннях повинен забезпечувати щільний дотик поверхонь контакту з'єднуваних елементів у пакетах, які стягуються.
Динамометричні ключі для натягу і контролю натягу високоміцних болтів необхідно тарувати не менше одного разу на зміну за відсутності механічних пошкоджень ключів, а також після кожної заміни контрольного приладу або ремонту ключів.
Розрахунковий момент закручування М, необхідний для натягу болта, слід визначати за формулою
М-kPd,(3.7.1)
де к - середнє значення коефіцієнта закручування, наведене для кожної партії болтів у
сертифікаті підприємства-виробника або таке, що визначається при виконанні робіт за допомогою контрольних приладів;
Р - розрахункове зусилля натягу болта, наведене в технічній документації;
d - номінальний діаметр болта.
Після натягу всіх болтів у з'єднанні слід у передбаченому для цього місці поставити клеймо відповідального за виконання робіт із натягу болтів.
Натяг болтів повинен контролюватися вибірковою перевіркою:
при кількості болтів у з'єднанні, що не перевищує 5, контролюються всі болти, при кількості болтів від 6 до 20 - не менше 5, і при більшій кількості - не менше 25% від загальної кількості болтів у з'єднанні;
якщо при контролі виявиться, що натяг хоча б одного болта не задовольняє вимоги 3.7.3.17, тоді контролю повинні підлягати всі болти з'єднання; при цьому, натяг болтів має бути доведений до необхідної величини;
фактичний момент закручування повинен бути не менше за розрахункове значення, визначене за формулою (3.7.1), і не перевищувати його більше ніж на 15%; при цьому допускається відхил кута повороту гайки в межах ±30°;
при виявленні хоча б одного болта, що не задовольняє ці вимоги, контролю повинна підлягати подвоєна кількість болтів. У разі виявлення при повторній перевірці хоча б одного болта з меншим значенням фактичного моменту закручування або з меншим кутом повороту гайки, мають бути перевірені всі болти з доведенням моменту закручування або кута повороту гайки до необхідної величини;
порядок натягу болтів повинен забезпечувати щільний дотик поверхонь контакту з'єднуваних елементів у пакетах, що стягуються. Щуп завтовшки 0,3 мм не повинен входити в зазори між деталями з'єднання безпосередньо поблизу болтів. Допускається проходження щупа між деталями з'єднання на глибину до зони дії шайби.
Після контролю натягу і приймання з'єднання всі зовнішні поверхні стиків, включаючи головки болтів, гайки і виступні з них частини нарізки болтів повинні бути очищені, поґрунтовані, пофарбовані, а щілини в місцях перепаду товщини і зазори в стиках зашпакльованими.
Усі роботи з установки болтів повинні реєструватися в журналах контролю підготовки стиків і установки високоміцних болтів.
Фланцеві з'єднання
Підготовку контактних поверхонь фланців слід здійснювати відповідно до вказівок технічної документації. За відсутності таких вказівок контактні поверхні очищають ручними або механічними сталевими щітками від бруду, напливів ґрунтовки і фарби, іржі, снігу і льоду.
Болти у фланцевих з'єднаннях повинні бути натягнуті на зусилля, значення яких наводяться в технічній документації, обертанням гайки до розрахункового моменту закручування. Контролю натягу підлягають усі болти з'єднання. Болти потрібно натягувати у визначеній послідовності, починаючи з болтів, розташованих найближче до зони найбільшої жорсткості з'єднання.
Натяг болтів слід здійснювати тільки за моментом закручування М, величина якого визначається за формулою
М -0,9kPd,(3.7.2)
де к - середнє значення коефіцієнта закручування, наведене для кожної партії болтів у
сертифікаті підприємства-виробника або таке, що визначається при виконанні робіт за допомогою контрольних приладів;
Р - розрахункове зусилля натягу болта, наведене в технічній документації;
d- номінальний діаметр болта.
Можливе відхилення фактичного моменту закручування від моменту, що обчислюється за формулою (3.7.2), у більшу сторону на величину до 10% від значення моменту закручування.
Зазор між контактними поверхнями фланців, що стикуються, у місцях розташування болтів не допускається. Щуп завтовшки 0,1 мм не повинен проникати в зону радіусом 40 мм від осі кожного болта.
Якість виконання фланцевих з'єднань слід перевіряти шляхом післяопераційного контролю. Контролю підлягають:
якість підготовки (розконсервування) болтів;
якість підготовки контактних поверхонь фланців;
відповідність встановлюваних болтів, гайок, шайб вимогам стандартів на вироби, а також вимогам, наведеним у технічній документації;
наявність шайб під гайками і головками болтів;
довжина частини болта, що виступає над гайкою;
наявність клейма монтажника, що здійснив складання з'єднання.
Контроль зусилля натягу слід виконувати для всіх болтів тарованими динамометричними ключами і проводити його не раніше ніж через 8 год після виконання натягу всіх болтів; при цьому зусилля у болтах повинні відповідати значенням, вказаним в таблиці 3.7.4.1.
Таблиця 3.7.4.1 - Значення зусиль у
болтах
Зусилля натягу болтів (контрольоване), кН (тс)
Номінальні діаметри високоміцних болтів із тимчасовим опором не менше 1100 МПа (110 кгс/мм2)
М20
М24
М27
167(17)
239 (24,4)
312 (31,8)
Документація, що пред'являється при прийманні робіт, повинна містити сертифікати або документи заводу-виробника, що засвідчують якість сталі фланців, болтів, гайок і шайб, документи заводу-виробника щодо контролю якості зварних з'єднань фланців, відомості про контроль за виконанням монтажних з'єднань.
Перед складанням з'єднань болти, гайки і шайби повинні бути підготовлені. Підготовка виробів повинна включати:
очищення від бруду й іржі;
прогин нарізки відбракованих болтів і гайок;
нанесення мастила.
Підготовлені металеві вироби до з'єднання слід зберігати в закритих ящиках не більше 10 діб. При перевищенні цього терміну металеві вироби повинні бути оброблені повторно.
Під головку болта і гайки необхідно встановити по одній шайбі.
Допускається при різниці між номінальними діаметрами отвору і болта, що не перевищує 4 мм, установка однієї шайби тільки під елемент (гайку або головку болта), обертання якогозабезпечує натяг болта. При цьому, частина стрижня болта, яка виступає за межі гайки, повинна мати не менше однієї нитки нарізки.
Забороняється закріплення гайок шляхом забивання нарізки болта або приварення їх до стрижня болта.
Спеціальні монтажні з'єднання
Основною галуззю застосування спеціальних монтажних з'єднань (СМЗ) є закріплення огороджувальних конструкцій будівель і споруд. В окремих випадках допускається застосування СМЗ для закріплення конструкцій, які одночасно виконують огороджувальні та несучі функції (діафрагми жорсткості, мембранно-каркасні конструкції тощо).
До спеціальних монтажних з'єднань (СМЗ) слід відносити:
пристрілку високоміцними дюбелями;
установку самонарізних і самозасвердлюваних гвинтів;
сумісну пластичну деформацію кромок;
контактне точкове зварювання;
електрозаклепки;
фальцювання поздовжніх кромок.
Типи СМЗ наведені в таблиці 3.7.5.1. Основні конструктивні форми СМЗ представлені на рисунку 3.7.5.1.
ті'
2 2‘
З’
г
Л<
а - фрагмент конструкції покриття зі сталевим профільованим настилом і схема дії сил на опорах (1 - з'єднання в середній ділянці; 2 і 3 - з'єднання відповідно вздовж поздовжніх і поперечних полиць; 4 - з'єднання в місці закінчення поздовжніх і поперечних полиць); б - схема з'єднань вздовж поздовжніх полиць (1 і Т - при розташуванні полиць з напуском у нижньому і верхньому положеннях відповідно для утеплених і холодних покриттів; 2 і 2' - простий стоячий і лежачий фальці; 3 і 3' — варіанти подвійного фальця); в - елементи, стояки до зсуву (1 і 1' - на високоміцних дюбелях; 2 - на контактному зварюванні; 2' - на дуговому зварюванні); г - фрагмент тришарової стінової панелі на самозасвердлюваних гвинтах
Рисунок 3.7.5.1 - Конструктивні форми СМЗ
Технологічний
процес
СМЗ на опорі
СМЗ з повздовжнім з’єднанням кромок
без метизів
на метизах
без метизів
на метизах
Автономний
(ручний)
-
Високоміцні
дюбелі
Контактне точкове зварювання
Комбіновані
заклепки
Фальцювання ручне
3 енергетичними комунікаціями
Точкове зварювання, електрозаклепки
Самонарізні
гвинти
Фальцювання
механічне
-
Для застосування СМЗ при з'єднанні деталей (елементів) у пакет необхідно, щоб товщина принаймні однієї деталі (елемента) становила приблизно 1 мм.
Для самонарізних і самозасвердлюваних гвинтів тимчасовий опір сталі опорного елемента, що допускається, не повинен перевищувати 450 Н/мм2.
Товщина елемента, який приєднується, визначається довжиною стрижня гвинта і може досягати 230 мм, наприклад, для тришарових стінових панелей.
Товщина опорного сталевого елемента для самонарізних гвинтів діаметром d - 5...6 мм обмежується граничною величиною, яка складає (2,0...3,0)d.
Комбіновані заклепки застосовують переважно для з'єднання поздовжніх полиць тонкостінних елементів. Сумарна товщина t елементів для з'єднань на комбінованих заклепках при довжині корпусу заклепки 8... 10 мм обмежується значенням 5 мм. При значних монтажних зазорах, наявності прокладок і більшому значенні t слід застосовувати заклепки з довжиною корпусу 12... 16 мм.
Для виконання з'єднань на самонарізних гвинтах і комбінованих заклепках рекомендується застосовувати:
самонарізні гвинти з діаметром стрижня 6 мм;
шайби металеві для болтів М6;
неметалеві ущільнювачі або східчасті ущільнювачі для гвинтів;
заклепки комбіновані завдовжки 8, 10 і 12 мм;
машини свердлувальні;
шуруповерти електричні для загвинчування металевих виробів із нарізкою до 6 мм;
свердла для утворення отворів відповідно до таблиці 3.7.5.2.
Таблиця 3.7.5.2 - Виконання з'єднань на самонарізних гвинтах і комбінованих заклепках
Найменування і марка метизу
Діаметр свердла для постановки метизу, мм
Граничний відхил, м
Заклепка комбінована
4,6
+0,16
4,9
Гвинт самонарізний метчиковий типу ВСМ 6x1
5,3
Даних немає
Гвинт самонарізний типу BC6xL при товщині ta + t, мм:
+0,10
3...4
5,3
5...6
5,5
7...8
5,6
9...10
5,7
Дюбельні з'єднання виконуються пристрілкою пістолетами або ударами пневмоім- пульсного молотка.
До керівництва роботами і виконання дюбельних з'єднань можуть бути допущені фахівці, які пройшли навчання, підтверджене відповідним посвідченням.
При виконанні робіт слід дотримуватись вимог інструкцій з експлуатації монтажних інструментів, які регламентують порядок введення їх в експлуатацію, правила експлуатації, технічного обслуговування, вимоги безпеки, зберігання, обліку і контролю піротехнічних пістолетів і монтажних патронів до них.
Перед початком роботи належить виконати контрольну пристрілку із зовнішнім оглядом і оцінкою якості з'єднання для уточнення потужності пострілу.
Відстань від осі дюбеля до краю опорного елемента повинна бути не меншою 10 мм в будь-якому напрямку.
За необхідності встановлення поряд двох дюбелів мінімальна відстань між ними визначається умовою розташування сталевих шайб впритул одна до одної.
Встановлений дюбель повинен щільно притискувати шайбу до закріплюваної деталі, а цю деталь - до опорного елемента. При цьому циліндрова частина стрижня дюбеля не повинна виступати над поверхнею сталевої шайби. Щільність притиснення перевіряють візуально при операційному (перевіряються усі дюбелі) і приймальному (дюбелі перевіряються вибірково у кількості, яка складає не менше 5 % від загальної кількості дюбелів у з'єднанні) контролі дюбелів.
Фальцеві з'єднання, які утворюються сумісною пластичною деформацією тонкостінних елементів вздовж поздовжніх полиць, застосовуються при виготовленні захисних конструкцій як на фасадах будівель, так і на покрівлі. Основна перевага фальцевих з'єднань - герметичність, що досягається за рахунок неперервності поздовжнього шва і використання клямерів, що є своєрідними закладними елементами.
Для виконання фальцевого з'єднання використовують профілі, що формуються плющенням із рулонної оцинкованої сталі товщиною 0,5... 1,0 мм як на місці монтажу (в цьому випадку довжина профілю дорівнює довжині скату покрівлі або висоті фасаду), так і з заводських заготовок мірної довжини зі спеціально підготовленими поздовжніми кромками.
Клямери, закріплені на елементах каркаса або прогонах з кроком 0,7... 1,5 м, фальцюються одночасно з виконанням шва. Конструкції клямерів мають як жорстке, так і рухоме у напрямку шва кріплення, що допускає температурну деформацію профілю.
Монтаж профілів виконується рядами на всю довжину фасаду або скату покрівлі з установкою клямерів з кроком 0,7... 1,5 м після кожного змонтованого ряду. Після укладання наступного ряду необхідно добитися повного суміщення кромок суміжних профілів і встановити прихватки з використанням ручних фальцювальних кліщів до виконання машинного загортання фальця.
Випробування конструкцій
Номенклатура конструкцій будівель і споруд, які підлягають випробуванню, має бути наведена в технічній документації.
Методи, схеми і програми проведення випробування мають бути наведені в технічній документації. Порядок проведення випробування слід розробляти в спеціальному ПВР.
Випробовувані конструкції, що перебувають під навантаженням, забороняється обстукувати, а також проводити їх ремонт і виправлення дефектів.
Виявлені в ході випробування дефекти слід усунути, після чого випробування повторити або продовжити. За наслідками випробувань повинен бути складений акт.
Приймання змонтованих сталевих конструкцій повинно проводитись із здійсненням післяопераційного контролю монтажних робіт на стадіях, наведених в 3.1.8, а саме:
проміжне приймання - прихованих робіт;
приймання змонтованих конструкцій усієї споруди або її частини - під виконання подальших будівельно-монтажних робіт;
остаточне приймання - повністю змонтованих конструкцій усієї будівлі чи споруди при здачі об'єкта в експлуатацію.
Проміжному прийманню прихованих робіт підлягають:
фундаменти і місця обпирання сталевих конструкцій і різні деталі, що бетонуються і закладаються;
інші конструкції, проміжне приймання яких обумовлене в технічній документації.
Приймання прихованих робіт, а також змонтованих конструкцій під виконання подальших будівельно-монтажних робіт проводиться за актами, що складаються відповідальними представниками замовника, проектної, будівельної і монтажної організацій.
Приймання монтажною організацією фундаментів і місць обпирання сталевих конструкцій під виконання монтажних робіт повинно проводитись для окремих просторово-жорстких секцій споруди до початку монтажу конструкцій. При прийманні слід перевіряти відповідність розмірів і положення опорних поверхонь, спеціальних опорних пристроїв і анкерних болтів проектним розмірам і положенням з урахуванням допустимих відхилів, наведених у таблиці 3.9.1.
Приймання будівельною організацією і замовником змонтованих сталевих конструкцій всієї споруди або окремих її просторово-жорстких секцій повинно здійснюватись після остаточного закріплення конструкцій відповідно до проекту. Приймання конструкцій проводиться до їх фарбування, що виконується під час монтажу. Фарбування конструкцій під час монтажу повинно бути оформлене окремим актом.
Документація, яка пред'являється при прийманні змонтованих сталевих конструкцій, повинна містити:
а) креслення сталевих конструкцій (за наявності робочі креслення стадії КМ і деталювальні креслення стадії КМД);
б) заводські сертифікати на поставлені сталеві конструкції;
в) документи про узгодження відхилень від технічної документації, які були допущені при виготовленні і монтажі; при цьому, узгоджені відхилення від технічної документації повинні бути нанесені монтажною організацією на кресленнях, що пред'являються під час здачі робіт;
г) акти приймання прихованих робіт;
д) документи (сертифікати, паспорти тощо), що засвідчують якість матеріалів (сталі, сталевих канатів, металевих виробів, електродів, електродного дроту та інших зварювальних матеріалів, а також матеріалів для фарбування), використаних під час монтажу і які ввійшли до складу споруди;
е) дані про результати геодезичних вимірів при перевірці сітки осей фундаментів і установці конструкцій;
ж) журнали робіт;
з) акти випробування сталевих конструкцій;
і)документи про контроль якості зварних з'єднань;
к) описи посвідчень (дипломів) про кваліфікацію зварювальників, котрі виконували зварювання конструкцій під час монтажу;
л) описи посвідчень про кваліфікацію робітників, котрі виконували встановлення високоміцних болтів;
м) додаткову документацію, передбачену для попередньо напружених конструкцій;
н) акти на фарбування, яке виконувалось під час монтажу.
Найменування відхилу
Відхили, що допускається
Верхня площина опорної плити (відповідно до 1 а таблиці 3.5.1):
- за висотою
± 1,5 мм
- за ухилом
1/1500
Поверхня фундаменту (відповідно до 1 6 таблиці 3.5.1):
- за висотою
± 5 мм
- за ухилом
1/1000
Зсуви анкерних болтів у плані:
- розташованих усередині контуру опори конструкції
5 мм
- розташованих ззовні контуру опори конструкцій
10 мм
Відхил відмітки верхнього торця анкерного болта від проектної
+20 мм; - 0 мм
Відхил довжини нарізки анкерного болта
+30 мм; - 0 мм
Ху - гнучкість наскрізного стрижня у площині, перпендикулярній до осі у-у,
Хтл - найбільша з гнучкостей наскрізного стрижня у площинах, перпендикулярних до осей х - х або у-у, що дорівнюють відповідно X х = 1Х Нх або X ,, =Іу / і у (де іх, іу - радіуси інерції перерізу наскрізного
стрижня в цілому);
^(,1 ’ Ь2 ’
