Додаток г (обов'язковий) перевірка міцності і стійкості елементів сталевих конструкцій з урахуванням змінених геометричних характеристик перерізу

Г.1 Перевірка міцності елементів, що сприймають статичне навантаження за критерієм граничної текучості, виконується за формулами:

центрально-розтягнуті чи стиснуті симетрично підсилені елементи:

N / A_n  R_y0 _з _N, (Г.1)

де _N - коефіцієнт, що враховує рівень і знак початкової осьової сили; для розтягнутих і стиснутих елементів, підсилених без використання зварювання, _N = 0,95; для стиснутих елементів, підсилених з допомогою зварювання, - _N = 0,95 – 0,25₀;

згинальні елементи:

M / W_n  R_у0 _з _м , (Г.2)

стиснуто- і розтягнуто-вигнуті елементи:

. (Г.3)

У формулах (Г.2) і (Г.З) коефіцієнт умов роботи _м = 0,95 для зварних конструкцій, що працюють в особливо тяжких умовах експлуатації, і _м ⁼ 1 - для інших конструкцій. При N / (A_n R_у0)  0,6 значення _м приймаються рівними _N.

Перевірка міцності центрально-розтягнутих чи стиснутих несиметрично підсилених елементів здійснюється за формулою (Г.З), при цьому згинальні моменти підраховуються щодо осей х і у підсиленого перерізу.

Перевірку міцності згинальних і стиснуто- чи розтягнуто-вигнутих елементів по дотичних, місцевих і приведених напруженнях виконують за СНіП 11-23 з урахуванням змінних геометричних характеристик перерізу.

У формулах (Г1) – (Г3): N - розрахункове поздовжнє зусилля; M - розрахунковий згинальний момент МН-см; A_n - площа поперечного перерізу нетто cм²; J_xn, J_yn – моменти інерції перерізу нетто см⁴; W_h - момент опору нетто см³; M_x, M_y – згинальні моменти відносно осей x-х, y-y відповідно МНсм; R_y0 – розрахунковий опір підсилюваного елемента, МПа; _с – коефіцієнт умов роботи, що приймається згідно з 4.5.2 даних Норм; ₀ – рівень початкового навантаження, що приймається у відповідності з 4.5.4 цих Норм.

Перевірку міцності згинальних та стиснуто- або розтягнуто-вигнутих елементів по до-тичних, місцевих і приведених напруженнях виконують за СНіП ІІ-23 з урахуванням геомет-ричних характеристик перерізу.

Г.2 Розрахунок на стійкість стиснутих елементів суцільного перерізу в площині дії моментів виконується за формулою

N/_е A  _з , (Г.4)

де: А – площа підсиленого перерізу, см²;

–усереднене значення розрахункового опору, прийняте за Г.4 МПа;

_с – коефіцієнт умов роботи, прийнятий відповідно до 4.5.2 цих Норм;

_е – коефіцієнт, що визначається за СНіП II-23 у залежності від умовної гнучкості підсиленого елемента  і приведеного відносного ексцентриситету m_ef = m_f ;

 – коефіцієнт впливу форми перерізу за СНіП II-23.

Ексцентриситет визначається за формулою

m_f = e_f A / W_c , (Г.5)

де : e_f – еквівалентний ексцентриситет, см, що враховує особливості роботи підсиленого стержня й визначається за Г.3);

W_c – момент опору для найбільш стиснутого волокна, см³.

Стійкість центрально стиснутих симетрично підсилених елементів перевіряється в площині їх найбільшої гнучкості (_х  _у). Якщо відношення гнучкості (_х  _у) після підсилення змінилосяі нові гнучкості _0х та _0y стали такими, що _0х  _0y, то перевірка стійкості за формулою (Г.4) виконується щодо обох головних осей перерізу.

Г.З Розрахункове значення еквівалентного ексцентриситету визначається за формулою

e_f = e + f_* , (Г.6)

де f_* - початковий прогин підсилюваного елемента, см;

е - ексцентриситет поздовжньої сили щодо центральної осі підсиленого перерізу після підсилення, см.

У тих випадках, коли ексцентриситет поздовжньої сили залишається невідомим, його значення визначається виразом e = m_f – e_А , де e_А - зміщення центра ваги перерізу при під- силенні, см, що приймається зі своїм знаком.

У загальному випадку стиску з вигином, а також у випадку прикладення додаткових поздовжніх чи поперечних сил після підсилення величина е визначається виразом

е = M/N,

де М - розрахунковий момент щодо центральної осі підсиленого перерізу.

Г.4 У випадку використання елементів підсилення зі сталі, для якої розрахунковий опір R_yr не дорівнює, але близький до розрахункового опору сталі підсилюваного елемента R_y0 (1   = R_yr / R_y0  1,15), значення Rслід приймати рівнимR_y0.

При  > 1,15 усереднений розрахунковий опір бісталевого елемента визначається за формулою

R=R_y0, (Г.7)

де: , ;

/₀, І - моменти інерції, см⁴, відповідно непідсиленого і підсиленого перерізу для осі, щодо якої виконується перевірка стійкості;

а₀ - площа непідсиленого перерізу, см².

Г.5 Розрахунок на стійкість підсилених відцентрово стиснутих і стиснуто-вигнутих стержнів із ґратами, розташованими в площинах, паралельних площині вигину, що збігається з площиною симетрії, необхідно виконувати за формулою

, (Г.8)

де _е, _віт - коефіцієнти зниження несучої спроможності всього перерізу й окремої вітки, прийняті за (Г.6) і (Г.7);

А - площа поперечного перерізу підсилених віток, см².

Г.6 Коефіцієнт _е, необхідно приймати за СНіП ІІ-23 у залежності від умовної при­веденої гнучкості і відносного ексцентриситетут, що визначаються за формулами:

; (Г.9)

m = e_f (A/I_y) a_c , (Г.10)

де: λ_y  гнучкість підсиленого стрижня щодо осі, перпендикулярної до площини вигину;

α_I  коефіцієнт, обумовлений за СНіП II-23;

A_d  площа підсиленого перерізу розкосів (при хрестовій схемі ґрат  двох розкосів), що лежать у площині вигину см²;

a_c  відстань від осі підсиленого перерізу, перпендикулярної до площини вигину, до осі найбільше стиснутої вітки;

e_f  розрахунковий ексцентриситет поздовжньої сили e_f = M/N;

M  згинальний момент з урахуванням зсуву центра ваги підсиленого перерізу, МН-см;

Е - модуль пружності, МПа.

Г.7 Коефіцієнт _віт треба приймати за СНіП ІІ-23 у залежності від умовної гнучкості підсиленого перерізу вітки λ_віm і приведеного відносного ексцентриситету , що обчис­люються за формулами:

(Г.11)

, (Г.12)

де І_віт - відстань між вузлами ґрат, см;

і_віт - радіус інерції перерізу підсиленої вітки щодо осі, перпендикулярної до площини вигину, см.

Г.8 При значних гнучкостях (λ  60) стиснутих стержнів підсилення виконується шля­хом зменшення їх розрахункової довжини з допомогою встановлення додаткових стержнів, що розкріплюють підсилюваний елемент (рисунок Г.1).

Для забезпечення незмінюваності додаткових вузлів на елементі, що розкріплюється підсилення повинне мати жорсткість, що забезпечується при

, ( Г.13 )

де l _min - менша з величин /₁ і /₂, см²;

I - момент інерції стержня, що розкріплюється, см⁴;

с - піддатливість системи, що розв'язує стержень, дорівнює її переміщенню, см, від дії одиничної сили, спрямованої перпендикулярно до елемента, що розкріплюється.

Рисунок Г.1 - Схема установки додаткових стержнів, які розкріплюють підсилюваний елемент

Для схеми за рисунком Г.1 піддатливість с визначається формулою

c = l_r / E A_r sin² , (Г.14 )

де: A_r і l_r - площа, см , і довжина, см, стержня, що розкріплює;

а  90° - кут між стержнями, що розкріплюють і розкріплюються.

Перерізи підтримувального стержня і прикріплення повинні бути перевірені на дію сили N, що дорівнює умовній поперечній силі

,

де: N_y - зусилля в підтримуваному стержні, МН.

Якщо стержень, що розкріплюється, мав викривлення зі стрілкою f₀ то перевірка несучої спроможності його ділянок l₁ і l₂ виконується з урахуванням стрілок викривлення f₀r₁ і f₀r₂. У випадку l₁  l₂ необхідно приймати f₀r₁ = f₀r₂ = f₀ /4.