Лекции и пособия / СП 5.04.01-2021 Стальные конструкции

СП 5.04.01-2021

свойств материалов и грунтов. Проверку устойчивости стержневых конструкций (в том числе пространственных) следует выполнять с использованием сертифицированных вычислительных комплексов как идеализированных систем в предположении упругих деформаций.

4.2.4Оценку общей устойчивости каркаса допускается производить по недеформированной схеме для каркасов рамной (с жесткими узлами ригелей с колоннами), рамно-связевой (рамный каркас

свертикальными диафрагмами жесткости или жесткими вставками) или связевой (безригельный каркас или с нежесткими узлами ригелей с колоннами) системы, которые имеют в своем составе продольные и поперечные рамы и связи, устанавливаемые в соответствии с 15.4.

В рамно-связевой или связевой системе, когда узлы связевого блока не совпадают с узлами каркаса, расчет выполняют по деформированной схеме (с учетом геометрической нелинейности системы).

4.2.5Поперечные сечения конструкций, рассматриваемые в настоящих строительных правилах, подразделяются на три класса в зависимости от напряженно-деформированного состояния (далее — НДС) расчетного сечения:

1-й класс — НДС, при котором нормальные напряжения по всей площади сечения не превы-

шают предел текучести стали: fyd (упругое состояние сечения);

2-й класс — НДС, при котором в одной части сечения fyd, а в другой fyd (упругопластическое состояние сечения);

3-й класс — НДС, при котором по всей площади сечения fyd (пластическое состояние сечения, условный пластический шарнир).

4.3 Учет назначения и условий работы стальных конструкций, элементов, соединений

4.3.1 При расчете стальных конструкций, элементов и соединений учитывают коэффициент условий работы и другие частные коэффициенты, приведенные в таблице 1.

4.3.2В зависимости от назначения, условий работы и наличия соединений конструкции подразделяют на четыре группы (приложение А).

4.3.3При проектировании конструкций, подвергающихся непосредственному воздействию подвижных, вибрационных и других переменных нагрузок, вызывающих усталость металла, применяют

такие конструктивные решения, которые не вызывают значительной концентрации напряжений,

ав случаях, указанных в настоящих строительных правилах, — выполняют расчет на усталость.

4.3.4При проектировании сварных конструкций для снижения вредного влияния остаточных деформаций и напряжений, в том числе сварочных, а также концентрации напряжений предусматривают соответствующие конструктивные решения (с наиболее равномерным распределением напряжений в элементах и деталях, без входящих углов, резких перепадов сечения и других концентраторов напряжений) и технологические мероприятия (порядок сборки и сварки, предварительный выгиб, механическую обработку соответствующих зон путем строжки, фрезерования, зачистки абразивным кругом и др.).

7

СП 5.04.01-2021

5 Материалы для конструкций и соединений

5.1Физические характеристики материалов, применяемых для стальных конструкций, приведены

втаблицах В.1 и В.2 (приложение В).

5.2При назначении стали для конструкций зданий и сооружений учитывают группы конструкций, требования к химическому составу и показателю ударной вязкости, приведенные в приложении А.

Рекомендуемые марки стали для 1–4-й групп конструкций приведены в таблицах А.10 и А.11 (приложение А).

5.3Для конструкций используют фасонный (уголки, двутавры, швеллеры), листовой, широкополосный универсальный прокат и гнутые профили; тонколистовой прокат из углеродистой стали и из стали повышенной прочности; холодногнутые профили; квадратные и прямоугольные гнутые замкнутые профили; сортовой прокат (круг, квадрат, полосу) в соответствии с ТНПА; электросварные и горячедеформированные бесшовные трубы — с показателями, соответствующими приведенным в таблицах А.1 и А.2 (приложение А).

Допускается использовать другие стали (при наличии сертификата соответствия) с механическими свойствами и химическим составом, соответствующими приведенным в приложении А.

Для сварных металлических конструкций с использованием всех видов электродуговой сварки, выполненных по технологиям в соответствии с ТНПА, применяют прокат толщиной не менее 3 мм.

5.4В зависимости от особенностей конструкций и узлов при заказе стали рекомендуется учиты-

вать классификацию листового проката в зависимости от значения относительного сужения z, по которому оценивают склонность проката к слоистому разрушению. Значение z определяют при испытаниях на растяжение образцов, ось которых нормальна поверхности проката, в соответствии с ГОСТ 28870.

5.5Для отливок (опорных частей и т. п.) применяют сталь, характеристики которой приведены

втаблице А.7 (приложение А), удовлетворяющую требованиям стандартов для группы 2 (отливки ответственного назначения для деталей, рассчитываемых на прочность, работающих при статических и переменных нагрузках) или группы 3 (отливки особо ответственного назначения для деталей, рассчитываемых на прочность, работающих при динамических нагрузках). Расчетные значения прочности отливок из серого чугуна приведены в таблице А.8 (приложение А).

5.6Применяемые сварочные материалы и технология сварки должны обеспечивать значения механических характеристик металла шва не ниже значений механических характеристик основного металла.

Для сварки стальных конструкций применяют: электроды для ручной дуговой сварки; сварочную проволоку; флюсы; порошковую проволоку для автоматической и механизированной сварки (таблица Г.1, приложение Г), а также углекислый газ и аргон, их смеси, смеси других газов в соответствии со стандартами.

Применение сварочных материалов, не указанных в таблице Г.1 (проволоки, флюсов, защитных газов), должно обеспечивать механические характеристики металла шва не ниже характеристик, обеспечиваемых применением материалов, приведенных в данной таблице.

5.7Для болтовых соединений принимают стальные болты, гайки и шайбы, удовлетворяющие требованиям ГОСТ ISO 898-1, ГОСТ ISO 898-2 и ГОСТ ISO 8673. Допускается применять болты, гайки

ишайбы, изготовленные по ТНПА, с требованиями к ним не ниже установленных в ГОСТ ISO 898-1,

ГОСТ ISO 898-2 и ГОСТ ISO 8673.

Применяют болты с показателями, приведенными в таблице Г.3 (приложение Г), классов прочности и с механическими характеристиками не ниже указанных в ГОСТ ISO 898-1.

Для болтов, работающих на срез и растяжение, класс прочности гаек принимают: 5 — при классах прочности болтов 4.6, 5.6 и 5.8;

Для болтов, работающих только на срез, класс прочности гаек принимают:

Шайбы применяют круглые, косые и пружинные нормальные в соответствии с ТНПА.

8

СП 5.04.01-2021

5.8Для фрикционных и фланцевых соединений применяют высокопрочные болты, гайки и шайбы конструкции и размеров в соответствии с ТНПА, удовлетворяющие требованиям ГОСТ ISO 898-1,

ГОСТ ISO 898-2 и ГОСТ ISO 8673.

Для фланцевых соединений применяют высокопрочные болты климатического исполнения в соответствии с ГОСТ 15150.

5.9Марки стали для фундаментных болтов, их конструкцию и размеры выбирают в соответствии со стандартами и таблицей Г.4 (приложение Г) настоящих строительных правил.

U-образные болты для крепления оттяжек антенных сооружений связи, а также U-образные

ифундаментные болты опор воздушных линий электропередачи (далее — ВЛ) и распределительных устройств применяют из стали марок, приведенных в таблице Г.4 (приложение Г).

Анкерные болты применяют в соответствии с ТНПА.

5.10Гайки для фундаментных и U-образных болтов применяют в соответствии с ТНПА.

Для фундаментных болтов из стали Ст3пс2, Ст3сп2, Ст3пс4, Ст3сп4 диаметром до 48 мм применяют гайки класса прочности 4, диаметром более 48 мм — из стали не ниже группы 02 по соответствующему стандарту.

Для фундаментных болтов диаметром до 48 мм из стали марки 09Г2С и других сталей применяют гайки класса прочности не ниже 5, диаметром более 48 мм — из стали не ниже группы 05 по соответствующему стандарту.

Гайки применяют из стали марок, принимаемых для болтов.

5.11 Для несущих элементов висячих конструкций (покрытий), оттяжек опор ВЛ, распределительных устройств, контактных сетей транспорта, мачт и башен, а также напрягаемых элементов в предварительно напряженных конструкциях в соответствии со стандартами применяют:

—спиральные канаты;

—канаты двойной свивки;

—закрытые несущие канаты;

—пучки и пряди параллельных проволок, формируемых из канатной проволоки.

6 Расчетные характеристики свойств материалов и соединений

6.1 Расчетные значения прочности проката, гнутых профилей и труб для различных видов напряженных состояний определяют по формулам, приведенным в таблице 2, где характеристические значения предела текучести стали fyk и предела прочности стали fuk принимают в соответствии с государственными стандартами.

Таблица 2

СП 5.04.01-2021

Значения частного коэффициента по материалу m проката, гнутых профилей и труб принимают по таблице 3.

Характеристические и расчетные значения предела текучести и предела прочности при растяжении, сжатии и изгибе листового, широкополосного универсального проката и труб приведены в таблице А.3 (приложение А), фасонного проката — в таблицах А.4 и А.5 (приложение А).

Таблица 3

Расчетные значения прочности проката на смятие торцевой поверхности, местное смятие в цилиндрических шарнирах и диаметральное сжатие катков приведены в таблице А.6 (приложение А).

6.2Расчетные значения прочностных характеристик гнутых профилей принимают равными расчетным значениям прочности листового проката, из которого они изготовлены.

6.3Расчетные значения прочности отливок из углеродистой стали принимают по таблице А.7 (приложение А).

6.4Расчетные значения прочностных характеристик для сварных соединений различных видов

инапряженных состояний определяют по формулам, приведенным в таблице 4.

Таблица 4

Примечание — Значения частного коэффициента по металлу шва wm принимают равным: 1,25 —

при fwuk 490 Н/мм2; 1,35 — при fwuk 590 Н/мм2.

Расчетное значение прочности сварного стыкового соединения элементов из сталей с разными характеристическими значениями предела прочности или текучести принимают как для стыкового соединения из стали с меньшим значением характеристического значения предела прочности или текучести.

Характеристические значения предела прочности металла шва fwuk и расчетные значения прочности угловых швов на срез (условный) по металлу шва fwf приведены в таблице Г.2 (приложение Г).

10

СП 5.04.01-2021

6.5 Расчетные значения прочности одноболтового соединения определяют по формулам, приведенным в таблице 5.

Характеристические значения предела прочности и предела текучести стали болтов и расчетные значения прочности одноболтовых соединений на срез и растяжение приведены в таблице Г.5 (приложение Г), а расчетные значения прочности на смятие элементов, соединяемых болтами, — в таблице Г.6 (приложение Г).

Таблица 5

* Определяют для соединяемых элементов из стали с пределом текучести до 440 Н/мм2.

6.6 Расчетное значение прочности на растяжение фундаментных и анкерных болтов fba определяют по формуле

Расчетные значения прочности на растяжение фундаментных болтов приведены в таблице Г.7 (приложение Г).

Расчетное значение прочности на растяжение U-образных болтов fbu, указанных в 5.9, определяют по формуле

6.7 Расчетное значение прочности на растяжение высокопрочных болтов fbh классов прочности не ниже 10.9 определяют по формуле

где fbuk — характеристическое значение предела прочности стали болтов; принимают по таблице Г.8 (приложение Г).

6.8 Расчетное значение прочности на растяжение высокопрочной стальной проволоки fdh, применяемой в виде пучков или прядей, определяют по формуле

6.9 Расчетное значение прочности (усилие) на растяжение стального каната принимают равным значению разрывного усилия каната в целом, установленному государственными стандартами на стальные канаты, деленному на частный коэффициент по материалу m 1,6.

7 Расчет элементов стальных конструкций при центральном растяжении и сжатии

7.1 Расчет элементов сплошного сечения

7.1.1 Расчет на прочность элементов из стали с характеристическим значением предела текучести fyk 440 Н/мм2 при центральном растяжении или сжатии силой NEd выполняют по формуле

Расчет на прочность растянутых элементов, эксплуатация которых возможна и после достижения металлом предела текучести, а также растянутых или сжатых элементов из стали с характеристическим

11

СП 5.04.01-2021

значением предела текучести fyk 440 Н/мм2 выполняют по формуле (5) с заменой значения fyd

7.1.2 Расчет на прочность сечений в местах крепления растянутых элементов из одиночных уголков, закрепляемых одной полкой болтами, выполняют по формуле (5), а сечений растянутого одиночного уголка из стали с пределом текучести до 380 Н/мм2, закрепляемого одной полкой болтами, поставленными в один ряд по оси, расположенной на расстоянии не менее 0,5b (b — ширина полки уголка) от обушка уголка и не менее 1,2d (d — диаметр отверстия для болта с учетом положительного допуска) от пера уголка, — по формуле

* Только для элементов решеток (раскосов и распорок), кроме постоянно работающих на растяжение, при толщине полки до 6 мм.

Примечание — Обозначения, принятые в таблице:

a — расстояние вдоль усилия от края элемента до центра ближайшего отверстия; s — расстояние вдоль усилия между центрами отверстий.

При расчете тяг и поясов траверс, элементов опор высоковольтных линий, открытых распределительных устройств (далее — ОРУ) и контактных сетей, непосредственно примыкающих к узлам крепления проводов, а также элементов, соединяющих в стойках узлы крепления тяг и растянутых поясов траверс, коэффициент с1 следует уменьшать на 10 %.

7.1.3 Расчет на устойчивость элементов сплошного сечения при центральном сжатии силой NEd, удовлетворяющих требованиям 7.3.2–7.3.9, выполняют по формуле

где — коэффициент устойчивости при центральном сжатии; при 0,6 определяют по формуле

12

СП 5.04.01-2021

Таблица 7

Примечания

1Значения коэффициентов для прокатных двутавров высотой более 500 мм при расчете на устойчивость в плоскости стенок принимают для типа сечения а.

2Значения коэффициентов для прокатных двутавров при расчете на устойчивость в плоскости меньшей жесткости принимают для типа сечения с.

Значения коэффициента , вычисленные по формуле (9), принимают не более 7,6 / 2 при значениях условной гибкости более 3,8; 4,4 и 5,8 для типов сечений a, b и c соответственно.

При значениях 0,6 допускается принимать 1.

Вычисленные по формуле (9) значения коэффициента приведены в таблице Д.1 (приложение Д).

7.1.4Расчет на устойчивость стержней из одиночных уголков выполняют с учетом 7.1.3. При определении гибкости этих стержней радиус инерции сечения уголка и расчетную длину принимают в соот-

ветствии с 10.1.4 и 10.2.1.

Расчет поясов и элементов решетки пространственных конструкций из одиночных уголков выполняют с учетом 16.12.

7.1.5Сжатые элементы со сплошными стенками открытого П-образного сечения (рисунок 2) следует укреплять планками или решетками, при этом должны быть выполнены правила 7.2.2; 7.2.3;

7.2.7и 7.2.8.

Рисунок 2 — П-образные сечения элементов: а — открытое;

б, в — укрепленные планками или решетками

13

СП 5.04.01-2021

При отсутствии планок или решеток такие элементы, кроме расчета по формуле (8) в главных плоскостях x–x и y–y, проверяют на устойчивость при изгибно-крутильной форме потери устойчивости по формуле

здесь cmax — коэффициент; определяют по приложению Д.

7.1.6 Соединение пояса со стенкой в центрально-сжатом элементе составного сплошного сечения рассчитывают по формулам таблицы 44 на сдвиг от условной поперечной силы Vfic, определяемой по формуле (19), при этом коэффициент принимают в плоскости стенки.

7.2 Расчет элементов сквозного сечения

7.2.1Расчет на прочность элементов сквозного сечения при центральном растяжении и сжатии выполняют по формуле (5), где An — площадь сечения нетто всего стержня.

7.2.2Расчет на устойчивость сжатых стержней сквозного сечения, ветви которых соединены план-

ками или решетками, выполняют по формуле (8); при этом коэффициент относительно свободной оси (перпендикулярной плоскости планок или решеток) определяют по формулам (9) и (10) для сечений

типа b, заменяя на ef . Значение ef определяют в зависимости от значений приведенной гибкости ef ,

определяемых по формулам, приведенным в таблице 8 для стержней сквозного сечения с количеством панелей не менее шести.

Расчет на устойчивость стержней сквозного сечения с количеством панелей менее шести выполняют:

—при планках — как расчет рамных систем;

—при решетках — в соответствии с 7.2.5.

7.2.3 В стержнях сквозного сечения с планками условная гибкость отдельной ветви b1 , b2 или b3

(см. таблицу 8) на участке между сварными швами или крайними болтами, закрепляющими планки, должна быть не более 1,4.

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

7.2.4 В стержнях сквозного сечения с решетками, кроме расчета на устойчивость стержня в целом, проверяют устойчивость отдельных ветвей на участках между узлами. Влияние моментов в узлах учитывают, например, от расцентрирования пересечения осей элементов решетки.

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

Более высокие значения условной гибкости ветвей, но не более 4,1, допускается принимать при условии выполнения расчета таких стержней в соответствии с 7.2.5.

7.2.5 Расчет стержней сквозного сечения с решетками с учетом указанного в 7.2.2 и 7.2.4 выполняют по формуле (8) с заменой fyd на fyd,D 1fyd.

В интервале значений условной гибкости 2,7 b 3,2 значение 1 определяют линейной интерполяцией значений 1,0 и 1 при b 3,2 .

14

Текст открыт: 29.12.2022

Официальное электронное издание. Приобретено ОАО "Гродножилстрой". Период доступа: 17.08.2022 - 12.08.2023. Пользователь: 25@3369.

16 Окончание таблицы

При копировании или воспроизведении на бумажном носителе является копией официального электронного издания

–

печить наибольшее значение ef.

,

(13)

должны

2021-01.04.5 СП