Пособие к СНиП II-23-81

сталь должна быть 12-й категории; временное сопротивление и относительное сужение стали в направлении толщины проката

должны быть σbz ³ 0,8σb, ψz ³ 20 % (где σb - нормативное значение временного сопротивления для основного металла, принимаемое по государственным общесоюзным стандартам или техническим условиям).

Проверку механических свойств стали в направлении толщины проката осуществляет заводизготовитель металлоконструкций по методике, изложенной в [25].

27.6. Дефекты стали для фланцев (внутренние расслои, грубые шлаковые включения и т. п.) должны удовлетворять требованиям, указанным в табл. 78. Контроль качества стали методами ультразвуковой дефектоскопии осуществляет завод-изготовитель металлоконструкций.

Примечания: 1. Дефекты, расстояния между краями которых меньше протяженности минимального из них, оцениваются как один дефект.

2. По усмотрению завода-изготовителя металлоконструкций разрешается дефектоскопический контроль материала фланцев выполнять после приварки их к элементам конструкций.

27.7.Фасонки, ужесточающие фланцы (ребра жесткости), следует выполнять из стали тех же марок, что и основные профили.

27.8.Для механизированной сварки фланцевых соединений следует применять сплошную сварочную проволоку по ГОСТ 2246-70* или порошковую проволоку ПП-АН8 по ТУ 144-1059- 80.

27.9.При конструировании фланцевых соединений болты следует располагать безмоментно относительно центра тяжести сечения соединяемого элемента с учетом неравномерности распределения внешних усилий между болтами наружной и внутренней зон (рис. 64) в соответствии с табл. 79. Предельное усилие на один болт внутренней зоны следует принимать Ni

=0,9Bp.

Болты следует располагать как можно ближе к элементам присоединяемого профиля, при этом (см. рис. 64):

kf + ds/2 + 2 £ b1 £ 3,5d, мм; a ³ 0,8 ds;

w £ 4b,

где ds - наружный диаметр шайбы, мм;

d - наружный диаметр стержня болта, мм.

27.10. Число болтов внутренней зоны определяет конструктивная форма соединения, а наружной зоны - предварительно назначается из условия

где ne, ni - число болтов соответственно наружной и внутренней зон; N - внешнее усилие на фланцевое соединение.

27.11.Фланцевые соединения растянутых элементов конструкций проверяют расчетом на прочность:

болтов; фланцев на изгиб;

соединения при воздействии поперечных усилий; сварного соединения фланца с профилем.

27.12.Прочность фланца и болтов, относящихся к внутренней зоне, следует считать обеспеченной, если толщина фланца находится в пределах от 20 до 40 мм, болты расположены в соответствии с п. 27.9, а нагрузка на болт от действия внешних усилий не превышает величины, равной 0,9Вр.

Рис. 64. Схема фланцевых соединений стропильных ферм с поясами

а- из широкополочных тавров; б - из парных равнополочных уголков

27.13.При расчете на прочность болтов и фланца, относящихся к наружной зоне, выделяют участки фланца, которые рассматривают как Т-образные фланцевые соединения шириной w (см.

рис. 64).

Прочность соединения следует считать обеспеченной, если

ne

N £ ni Ni + åN j ,

j=1

где Nj - расчетное усилие на j-й болт наружной зоны, равное

Nj = min(Nbj, Nfj),

здесь Nbj - расчетное усилие на j-й болт, определяемое из условия прочности соединения по болтам

Nbj = (α - βlgXj) Вр,

α, β - коэффициенты, принимаемые по табл. 80;

Xj - параметр жесткости болта, определяемый по формуле

27.14. Прочность фланцевого соединения на действие местной поперечной силы следует проверять по формуле

n

Qloc £ μåRj , j=1

где п - число болтов наружной зоны для фланцевых соединений элементов открытого профиля или общее число болтов для соединений элементов замкнутого профиля;

Rj - контактные усилия, принимаемые равными 0,1Bo для фланцевых соединений элементов замкнутого профиля, а для элементов открытого профиля, определяемые по формуле

Rj = Bp - 1,2Nbj;

μ - коэффициент трения соединяемых поверхностей фланцев, принимаемый в соответствии с указаниями п. 11.13 СНиП II-23-81*.

При отсутствии местной поперечной силы в расчет вводится условное значение Qloc = 0,1μN.

27.15.Расчет сварного соединения фланца с профилем следует производить в соответствии с п. 4.10 [25].

27.16.При изготовлении конструкций с фланцевыми соединениями сборку элементов следует осуществлять только в кондукторах.

Сварку фланца и присоединяемого элемента следует выполнять механизированным способом, при этом технология сварки должна обеспечивать минимальные сварочные деформации фланцев. После выполнения сварки внешние поверхности фланцев должны быть отфрезерованы. Толщина фланцев после фрезеровки должна быть не менее указанной в

чертежах КМ или КМД.

Точность изготовления отправочных элементов конструкций с фланцевыми соединениями

Калибр диаметром, равным номинальному диаметру болта, должен при контрольной сборке проходить во все отверстия соединения.

27.17. Предварительное натяжение высокопрочных болтов при монтажной сборке фланцевых соединений следует производить закручиванием гаек до значения момента закручивания Mt, определяемого по формуле

Mt = nkBod,

где п - коэффициент, принимаемый равным: при натяжении высокопрочных болтов 1,06; при контроле усилия натяжения болтов 1,0;

k - среднее значение коэффициента закручивания для каждой партии болтов по сертификату или принимаемое равным 0,18 при отсутствии таких значений в сертификате;

Во - усилие предварительного натяжения болтов, определяемое в соответствии с п. 27.2, тс; d - номинальный диаметр болта, м.

27.18. Контроль усилия натяжения следует осуществлять во всех установленных высокопрочных болтах тарированными динамометрическими ключами. Контроль усилия натяжения следует производить не ранее чем через 8 ч после выполнения натяжения всех болтов в соединении.

Контроль следует осуществлять по моменту закручивания, определяемому в соответствии с п. 27.17.

Отклонение фактического момента закручивания от расчетного должно быть от 0 до + 10 %. Если при контроле обнаружатся болты, не отвечающие этому условию, то усилие натяжения таких болтов должно быть доведено до требуемой величины с последующим контролем через 6 ч.

27.19. После выполнения монтажной сборки конструкции отклонения от проектных линейных размеров и геометрической формы фланцевых соединений не должны превышать

28. ПОДБОР СЕЧЕНИЙ ЦЕНТРАЛЬНО-СЖАТЫХ, СЖАТО-ИЗГИБАЕМЫХ И ИЗГИБАЕМЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

28.1. Подбор поперечных сечений стальных элементов обычно выполняется в три этапа: первый - предварительный расчет, выявляющий ориентировочные параметры элементов

сечения; второй - компоновка сечения и вычисление его геометрических характеристик;

третий - поверочный расчет сечения элемента и уточнение его параметров.

28.2. Основным этапом, определяющим качество всего расчета, является первый. От него зависит, насколько эффективным будет окончательно принятое сечение элемента и какова трудоемкость расчета. Значение первого этапа подбора сечения возросло в связи со строгими требованиями к качеству расчета, предъявляемыми СНиП II-23-81*. Предварительный расчет должен позволять производить за один раз компоновку сечения при обеспечении всех нормативных требований. Его можно выполнять при двух условиях, предъявляемых к габаритам сечения:

первом - габариты могут быть заданы или приняты из конструктивных соображений; втором - габариты должны быть определены из критериев оптимальности.

При первом условии расчет выполняется обычным порядком исходя из ориентировочных зависимостей расчетных параметров от размеров сечения; при втором - с использованием прямого метода подбора сечения, позволяющего наиболее просто получить оптимальное решение, под которым обычно понимают достижение минимума массы или стоимости элемента.

28.3.Второй этап подбора выполняется с целью увязки расчетных параметров с действительными размерами элементов составного сечения в соответствии с требованиями конструирования и фактическими размерами элементов, указанными в сортаменте. Этот этап является, как правило, вспомогательным, не определяющим размеры поперечного сечения, а лишь вносящим некоторую корректировку, учитывающую реальное проектирование.

28.4.Третий этап - завершение подбора сечения поверочным расчетом в соответствии с

требованиями СНиП II-23-81*. При необходимости на этом этапе производится несущественное уточнение параметров и характеристик сечения, не вызывающих необходимость перерасчета.

ЦЕНТРАЛЬНО-СЖАТЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ

28.5. Требуемая площадь поперечного сечения А при заданных габаритах определяется по формуле (7) СНиП II-23-81*:

Коэффициент продольного изгиба ϕ при λ ≤ 4,0 рекомендуется определять из выражения ϕ = k(0,95 - 0,035 λ 2 ), где коэффициент k принимается по табл. 82. Для предварительного расчета при λ ≤ 3,5 k может быть принят равным единице.

Таблица 82

диапазон использования выражения (10) СНиП II-23-81* с погрешностью до 1 % при λ = 4,0 - 4,5.

Для наиболее распространенных сплошностенчатых сечений значения параметра С могут быть определены по данным табл. 84.

Таблица 84

ζ= bh - соотношение размеров (габаритов) сечения - высоты к ширине.

Втабл. 84 указан также размер от ближайшего края до центра тяжести сечения, несимметричного относительно оси х- х:

Для двутаврового сечения с неустойчивой (работающей в закритическом состоянии) стенкой формулы для определения параметра С приведены в табл. 85.

Таблица 85

При центральном сжатии в соответствии с п. 7.20* СНиП II-23-81 допускается принимать λw £1,5hef / tw . Тогда для двутаврового сечения получим значения 2/3 ≤ uef/u ≤ 1, при которых

ξ ≈1. Итак, при расчете двутаврового сечения с неустойчивой стенкой в качестве исходного

значения следует принять uef = 2u/3. Полная площадь сечения, включая неустойчивую часть стенки, равна

Для составных сечений из прокатных наиболее тонкостенных профилей значения параметра С приведены в табл. 86.

При гибкости широких полок уголков λf = ht <15 значения С должны быть уменьшены в

λf/15 раз; нижние и верхние значения С для двутавров и швеллеров соответствуют малым и большим номерам профилей ГОСТ 8239-72* и ГОСТ 8240-72*. Для сквозного трехгранного симметричного сечения Сx = Су = b/6А (где b - расстояние между осями ветвей).

λ = éë4(D - n)m + k2 - k ùû / 2(D - n) , где m = 1; k = 0,045 - 3,4 Ry/E; п = -0,028 + 2,13Ry/E

при 0 < λ < 2,5, т. е. при D ³ 0,115 + 3,5 Ry/E. Принятое выражение ϕ отличается от нормативного (8), но ошибка в величине не превосходит 1 %.

m = 1,47 - 13Ry/E; k = 0,371 - 27,3Rу/Е; п = 0,0275 - 5,53Ry/E при 2,5 < λ £ 4,5, т. е. при 0,115 +3,5 Ry/E > D > 0,0175. Здесь принято нормативное выражение ϕ по формуле (9).

Поскольку влияние Ry на величину ϕ мало (см. табл. 82), то при λ £ 3,9 можно использовать следующее приближенное выражение λ (с ошибкой до 3 %):

При 3,9 < λ < 6,5, приняв приближенное выражение ϕ = 7,2/ λ 2 , из формулы (193) получим

28.9. Оптимальные соотношения основных размеров (габаритов) поперечных сечений сжатых элементов при обеспечении их равноустойчивости определяются из выражения

планками, имеющими ширину hb ³ 20b/λ1, в этом случае они считаются абсолютно жесткими, ε = 14A/Adλ2ef,x в случае соединения ветвей треугольной решеткой с диагональю, наклоненной к ветви под углом 45°, площадью поперечного сечения Ad.

При невозможности удовлетворить соотношение [ζ ] по конструктивным соображениям

СЖАТО-ИЗГИБАЕМЫЕ И ВНЕЦЕНТРЕННО-СЖАТЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ

28.10. При заданных габаритах сечения требуемая (расчетная) площадь стержня А определяется из формулы (51) СНиП II-23-81*.

где ϕe - коэффициент, определяемый по табл. 74 или 75 СНиП II-23-81* в зависимости от

λ (λef ) и mef = ηm;

здесь η - коэффициент, принимаемый по табл. 78* СНиП II-23-81* (для сквозных стержней η

=1);

т- относительный эксцентриситет, значение которого определяется по формуле

зависящей от отношений эксцентриситета е = M/N к расчетной длине стержня lef и а/i, а также от характеристики материала Е и Ry.

а - расстояние от центра тяжести сечения до его расчетного сжатого волокна. Для симметричного в грузовой плоскости сплошного сечения а = h/2; для несимметричного сечения некоторые значения а приведены в табл. 84 настоящего Пособия.

Значения радиуса инерции i принимаются по табл. 83 настоящего Пособия.

28.11. Для сжато-изгибаемых элементов с сечением, несимметричным в грузовой плоскости, условием качественного выполнения предварительного расчета является правильное назначение (с допуском не более 2 % высоты сечения) положения центра тяжести. Для двутаврового обобщенного сечения (рис. 65) положение его центра тяжести и радиусы инерции определяются по следующим формулам: