СНиП 2.03.06-85. Алюминиевые конструкции. Часть 3

4.20. Внецентренно сжатые элементы, изгибаемые в плоскости наименьшей жесткости (I_y<I_x и ) при , следует рассчитывать по формуле (30), а также проверять на устойчивость из плоскости действия момента как центрально-сжатые стержни по формуле

                                          (37)

при  проверка устойчивости из плоскости действия момента не требуется.

4.21. В сквозных внецентренно сжатых стержнях с решетками, расположенными в плоскостях, параллельных плоскости изгиба, кроме расчета на устойчивость стержня в целом по формуле (30) следует проверить отдельные ветви как центрально-сжатые стержни по формуле (2).

Продольную силу в каждой ветви следует определять с учетом дополнительного усилия от момента; величину этого усилия при параллельных ветвях (поясах) необходимо определять по формуле

 где b - расстояние между осями ветвей(поясов).

Отдельные ветви внецентренно сжатых сквозных элементов с планками следует проверять на устойчивость как внецентренно сжатые элементы с учетом усилий от момента и местного изгиба ветвей от фактической или условной поперечной силы (как в поясах безраскосной фермы).

4.22. Расчет на устойчивость сплошностенчатых стержней, подверженных сжатию и изгибу в двух главных плоскостях, при совпадении плоскости наибольшей жесткости () с плоскостью симметрии следует выполнять по формуле

                                        (38)

где                              

здесь                           - следует определять согласно требованиям п. 4.16;

с — необходимо определять согласно требованиям п. 4.19.

Если , то кроме расчета по формуле (38) следует произвести дополнительную проверку по формулам (30) и (34), принимая e_y=0.

Значения относительных эксцентриситетов следует определять по формулам

 и                             (39)

где W_cx, W_cy — моменты сопротивления сечений для наиболее сжатого волокна относительно осей соответственно х-х и у-у.

Если , то кроме расчета по формуле (38) следует произвести дополнительную проверку по формуле (30) , принимая e_y=0. В случае несовпадения плоскости наибольшей жесткости () с плоскостью симметрии расчетное значение/и следует увеличить на 25 %.

4.23. Расчет на устойчивость сквозных стержней из двух сплошностенчатых ветвей, симметричных относительно оси у-у (черт. 5), с решетками в двух параллельных плоскостях, подверженных сжатию и изгибу в обеих главных плоскостях, следует выполнять:

для стержней в целом — в плоскости, параллельной плоскостям решеток, согласно требованиям п. 4.16, принимая e_y =0 (см. черт. 5) ;

для отдельных ветвей — как внецентренно сжатых элементов по формулам (30) и (34), при этом продольную силу в каждой ветви следует определять с учетом усилия от момента M_x (см. п. 4.21), а момент My — распределять между ветвями пропорционально их жесткостям;

если момент My действует в плоскости одной из ветвей, то следует считать его полностью передающимся на эту ветвь.

При проверке отдельной ветви по формуле (34) гибкость ее определяется по максимальному расстоянию между узлами решетки.

Черт. 5. Сечение составного элемента из двух сплошно-стенчатых ветвей с решетками в двух параллельных плоскостях

4.24. Расчет соединительных элементов (планок или решеток) сквозных внецентренно сжатых стержней следует выполнять согласно требованиям пп. 4.7—4.9 на наибольшую поперечную силу — фактическую Q или условную Q.fic.

В случае, когда фактическая поперечная сила больше условной, соединять планками ветви сквозных внецентренно сжатых элементов, как правило, не следует.

5. РАСЧЕТНАЯ ДЛИНА И ПРЕДЕЛЬНАЯ ГИБКОСТЬ ЭЛЕМЕНТОВ АЛЮМИНИЕВЫХ КОНСТРУКЦИЙ

РАСЧЕТНАЯ ДЛИНА

5.1. Расчетную длину l_ef- элементов плоских ферм и связей, за исключением элементов перекрестной решетки ферм (черт. 6,г), следует принимать по табл. 20.

Черт. 6. Схемы решеток ферм для определения расчетной длины элементов

а — треугольной с раскосом в крайней панели; б — треугольной со шпренгелем; в — полураскосной; г — перекрестной

Таблица 20

Обозначения, принятые в табл. 20 и на черт. 6:

l — геометрическая длина элемента (расстояние между центрами узлов) в плоскости фермы;

 l₁ — расстояние между узлами, закрепленными от смещения из плоскости фермы (специальными связями, жесткими плитами покрытий, прикрепленными к поясу сварными швами или болтами, и т. п.).

5.2. Расчетную длину l_ef элемента, по длине l₁ которого действуют сжимающие усилия N₁ и N₂ (N₁>N₂), из плоскости фермы (черт. 7) следует вычислять по формуле

                                  (40)

Черт. 7. Схемы для определения расчетной длины элемента с различными усилиями N₁ и N₂ (по его длине)

а — схема связей между фермами (вид сверху) ; б — схема фермы

Расчет на устойчивость в этом случае следует выполнять на большую силу N₁.

5.3. Расчетную длину l_ef элементов перекрестной решетки (см. черт. 6, г) следует принимать:

в плоскости фермы — равной расстоянию от центра узла фермы до точки их пересечения (l_ef =l);

из плоскости фермы: для сжатых элементов — по табл. 21; для растянутых элементов — равной полной геометрической длине элемента (l_ef=l).

Таблица 21

Обозначения, принятые в табл. 21 и на черт. 6.г:

l - расстояние от центра узла фермы до пересечения элементов;

l₁ - полная геометрическая длина элемента.

5.4. Радиусы инерции i сечений элементов перекрестной решетки из одиночных уголков следует принимать:

при расчетной длине элемента, равной l (где l — расстояние между ближайшими узлами), - минимальными (i=i_min);

в остальных случаях - относительно оси уголка, перпендикулярной или параллельной плоскости фермы (i = i_x или i = i_y —в зависимости от направления продольного изгиба).

5.5.Расчетную длину l_ef и радиусы инерции сечений i элементов пространственных решетчатых конструкций из одиночных уголков следует принимать по табл. 22.

5.6. Расчетную длину l_ef колонн (стоек) следует определять по формуле

.

где l — длина колонны или ее отдельного участка.

Коэффициенты расчетной длины  колонн (стоек) постоянного сечения в зависимости от условий закрепления их концов и вида нагрузки следует принимать по табл. 26. Применение алюминия в колоннах допускается в сборно-разборных конструкциях или при наличии агрессивной среды.

Таблица 22

Обозначения, принятые в табл. 22:

 i_m - длина панели пояса фермы (при несовмещенных узлах принимается равной расстоянию между узлами одной грани; см. черт. 8, в, г) ;

  - коэффициент расчетной длины пояса (при прикреплении раскосов к поясу сварными швами или двумя болтами или заклепками и более, расположенными вдоль раскоса) следует определять по табл. 23; при прикреплении раскосов к поясу одним болтом следует принимать

 = 1,14;

 i_min - минимальный радиус инерции сечения (пояса или решетки);

 l_d, l_c — см. черт. 8;

i_x,i_y - радиусы инерции поперечного сечения уголка относительно осей х и у, параллельных полкам;

  — коэффициент расчетной длины раскоса при прикреплении его к поясу сварными швами или двумя болтами или заклепками и более, расположенными вдоль раскоса, следует определять по табл. 24, при прикреплении раскосов к поясу одним болтом или одной заклепкой - по табл. 25.

Черт. 8. Схемы пространственных решетчатых конструкций из одиночных уголков

a — схема с совмещенными в смежных гранях узлами (треугольная решетка с распорками) ; б — то же (перекрестная решетка) ; а - схема с не совмещенными в смежных гранях узлами (треугольная решетка) ; г-то же (перекрестная решетка)

Таблица 23

Обозначения. принятые в табл. 23:

где I_m,min ,I_{d,min  -}минимальные моменты инерции сечения соответственно пояса и раскоса фермы.

Примечание. Для промежуточных значений n коэффициент  следует определять линейной интерполяцией.

Таблица 24

Обозначения, принятые в табл. 24:

n - см. табл. 23;

l_d - см. черт. 8;

i_min - минимальный радиус инерции сечения раскосов.

Примечание. Для промежуточных значений n и отношения  коэффициент следует определять линейной интерполяцией.

Таблица 25

Обозначения те же, что в табл. 24.

 Примечание. Для промежуточных значений отно-

шения  коэффициент  следует определять линейной

интерполяцией.

Таблица 26

5.7. Коэффициенты расчетной длины  колонн постоянного сечения одноэтажных рам (в плоскости рамы) при жестком креплении ригелей к колоннам и при нагружении верхних узлов следует определять по формулам при закреплении колонн в фундаментах:

шарнирном

                                                 (41)

жестком

                                         (42)

В формулах (41) и (42) :

где I_c,l_c - соответственно момент инерции сечения и длина проверяемой колонны;

I_r1,I_r2 - соответственно моменты инерции;

l_r1,l_r2 -сечения и длина ригелей, примыкающих к этой колонне.

При шарнирном креплении ригелей к колонне в формуле (42) следует принимать п = 0.

5.8. Расчетную длину колонн рам в направлении вдоль здания (из плоскости рамы) следует принимать равной расстоянию между точками, закрепленными от смещения из плоскости рамы (опорами колонн, подкрановых балок и подстропильных ферм, узлами крепления связей и ригелей и т.п.). Расчетную длину допускается определять на основе расчетной схемы, учитывающей фактические условия закрепления концов колонн.

ПРЕДЕЛЬНАЯ ГИБКОСТЬ ЭЛЕМЕНТОВ

5.9. Гибкость сжатых элементов не должна превышать значений, приведенных в табл. 27.

Таблица 27

Продолжение табл. 27

Примечание. Приведенные в табл. 27 данные относятся к элементам с сечением, симметричным относительно действия сил. При сечениях, несимметричных относительно действия сил, предельную гибкость надлежит уменьшать на 30 %.

5.10. Гибкость растянутых элементов не должна превышать значений, приведенных в табл. 28.

Таблица 28

Примечания: 1. Гибкость растянутых элементов проверяется только в вертикальной плоскости.

2. При проверке гибкости растянутых стержней перекрестной решетки из одиночных уголков радиус инерции принимается относительно оси, параллельной полке уголка.

3. Стержни перекрестной решетки в месте пересечения должны быть скреплены между собой.

4. Для растянутых раскосов стропильных ферм с незначительными усилиями, в которых при неблагоприятном расположении нагрузки может изменяться знак усилия, предельная гибкость принимается как для сжатых элементов, при этом соединительные прокладки должны устанавливаться не реже чем через 40i.

6. ПРОВЕРКА УСТОЙЧИВОСТИ СТЕНОК И ПОЯСНЫХ ЛИСТОВ ИЗГИБАЕМЫХ И СЖАТЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

СТЕНКИ БАЛОК

6.1. Стенки балок для обеспечения их устойчивости следует укреплять двусторонними ребрами:

поперечными основными, поставленными на всю высоту стенки;

поперечными основными и продольными;

поперечными основными и промежуточными, расположенными в сжатой зоне стенки, короткими - только в клепаных балках.

6.2. Расчет на устойчивость стенок балок следует выполнять с учетом всех компонентов напряженного состояния: . Напряжения  следует вычислять в предположении упругой работы материала по сечению брутто без учета коэффициента.

Сжимающее (краевое) напряжение  у расчетной границы стенки (со знаком „плюс") и среднее касательное напряжение  следует вычислять по формулам:

                                             (43)

                                                  (44)

где h — полная высота стенки;

М, Q — средние значения соответственно момента и поперечной силы в пределах отсека; если длина отсека больше его расчетной высоты, то М и Q следует вычислять для более напряженного участка длиной, равной высоте отсека; если в пределах отсека момент или поперечная сила меняют знак, то их средние значения следует вычислять на участке отсека с одним знаком.

Местное напряжение  в стенке под сосредоточенной нагрузкой следует определять согласно требованиям обязательного приложения 5.

При проверке устойчивости прямоугольных отсеков стенки, заключенных между поясами и соседними поперечными основными ребрами жесткости, расчетными размерами пластинки являются:

a - расстояние между осями поперечных ребер;

h_ef - расчетная высота стенки, равная: в балках с поясными соединениями на высокопрочных болтах - расстоянию между ближайшими к оси балки краями поясных уголков; в клепаных балках - расстоянию между ближайшими к оси балки рисками поясных уголков; в сварных балках — полной высоте стенки; в прессованных профилях - высоте в свету между полками;

t — толщина стенки.

6.3. Устойчивость стенок балок не требуется проверять, если условная гибкость стенки  не превышает предельных значений:

 - для сварных или прессованных балок;

- для балок клепаных, на болтах и высокопрочных болтах.

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

Стенки балок следует укреплять поперечными ребрами жесткости (см. п. 6.6) при >2,5.

6.4. В балках с местной нагрузкой по верхнему поясу устойчивость стенки следует проверять в соответствии с указаниями обязательного приложения 5.

6.5. Расчет на устойчивость стенок балок симметричного сечения, укрепленных только поперечными основными ребрами жесткости, при отсутствии местного напряжения () следует выполнять по формуле

                                  (45)

где                                                                           (46)

                                                            (47)

             (48)

(при  следует принимать =1. Значения

 не допускаются);  следует принимать по табл. 15.

В формулах (45) - (48) :

-отношение большей стороны пластинки к меньшей;

условная гибкость пластинки высотой d (здесь d - меньшая из сторон h_ef или а пластинки) ;

                                                  (49)

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

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

                                        (50)

где                           (51)

(здесь - условная гибкость пластинки высотой h₁) ;

 следует определять по формуле (47) с подстановкой размеров проверяемой пластинки;

 следует определять по формуле (48), принимая при этом

 следует принимать по табл. 15;

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

                (52)

где                                                        (53)

следует определять по формуле (47) с подстановкой размеров проверяемой пластинки;

 следует принимать по табл. 15.

6.6. В стенке, укрепленной только поперечными ребрами жесткости, ширина их выступающей части b_h должна быть для парного симметричного ребра не менее  мм; толщина ребра t_s должна быть не менее ; расстояние между ребрами не должно превышать 2h_ef.

6.7. При укреплении стенки поперечными ребрами и одним продольным ребром необходимые моменты инерции I_s сечений ребер жесткости следует определять:

для поперечных ребер — по формуле

I_s=3h_ef t³                                                                    (54)

для продольного ребра - по формулам табл. 29 с учетом их предельных значений.

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

Таблица 29

Примечаниe. При вычислении I_sl для промежуточных значений  допускается линейная интерполяция.

6.8. Участок стенки балки составного сечения над опорой при укреплении его ребрами жесткости следует рассчитывать на продольный изгиб из плоскости как стойку, нагруженную опорной реакцией. В расчетное сечение этой стойки следует включать сечение ребра жесткости и полосы стенки шириной с каждой стороны ребра. Расчетную дли-

ну стойки следует принимать равной высоте стенки.

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

СТЕНКИ ЦЕНТРАЛЬНО-, ВНЕЦЕНТРЕННО СЖАТЫХ И СЖАТО-ИЗГИБАЕМЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

6.9. Для центрально-сжатых элементов условную гибкость стенки  следует принимать не более значений, определяемых по формулам табл. 30.

При назначении сечения элемента по предельной гибкости, а также при соответствующем обосновании расчетом наибольшие значения  следует умножать на коэффициент(где ), но не более чем в 1,5 раза. При этом значения  следует принимать не более 5,3.

Таблица 30

Примечания: 1.Приведенные в табл. 30 данные относятся к сварным и прессованным профилям. В клепаных элементах значения  табл. 31 следует увеличивать на 5%.

2. При вычислении  для промежуточных значений  допускается линейная интерполяция между значениями при  =1 и =5.

6.10. Для внецентренно сжатых и сжато-изгибаемых элементов условную гибкость стенки  следует определять в зависимости от значения (где - наибольшее сжимающее напряжение у расчетной границы стенки, принимаемое со знаком „плюс" и вычисленное без учета коэффициентов , или ; - соответствующее напряжение у противоположной расчетной границы стенки) и принимать не более значений, определяемых при:

-по п. 6.9;

-по формуле

                                        (55)

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

6.11. При укреплении стенки внецентренно сжатого или сжато-изгибаемого элемента продольным ребром жесткости с моментом инерции I_sl, расположенным посредине стенки, наиболее нагруженную часть стенки между поясом и осью ребра следует рассматривать как самостоятельную пластинку и проверять согласно требованиям п. 6.10.

Продольные ребра жесткости следует включать в расчетные сечения элементов.

Если устойчивость стенки не обеспечена, то в расчет следует вводить два крайних участка стенки шириной по 0.6, считая от границ расчетной высоты.

6.12. Стенки сплошных колонн и стоек при  следует укреплять поперечными ребрами жесткости, расположенными на расстоянии 2h_ef  одно от другого; на каждом отправочном элементе должно быть не менее двух ребер. При наличии продольного ребра расстояние между поперечными ребрами допускается увеличивать в 1,5 раза.

Минимальные размеры выступающей части поперечных ребер жесткости следует принимать согласно требованиям п. 6.6.

ПОЯСНЫЕ ЛИСТЫ И ПОЛКИ ЦЕНТРАЛЬНО-, ВНЕЦЕНТРЕННО СЖАТЫХ, СЖАТО-ИЗГИБАЕМЫХ И ИЗГИБАЕМЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

6.13. Расчетную ширину свеса поясных листов (полок) b_ef следует принимать равной расстоянию: в прессованных, прокатных сварных и клепаных элементах без поясных листов — от грани стенки до края поясного листа (полки); в клепаных элементах с поясными листами — от ближайшей риски заклепок до свободного края листа. При наличии вута, образующего со свесом угол не менее 30°, расчетную ширину свеса следует измерять до начала вута (в случае выкружки — принимать вписанный вут).

6.14. В центрально-, внецентренно сжатых и сжато-изгибаемых элементах значение гибкости свеса поясного листа (полки)  следует принимать не более значений, указанных в табл. 31 в зависимости от условной гибкости  и типа сечений (где b_ef принимается в соответствии с п. 6.13; t - толщина свеса). В случае недонапряжения элемента наибольшие значения  табл. 31 следует увеличивать враз. но не более чем в 1,5 раза, при этом значения  необходимо принимать не более 1,3 (здесь - меньшее из значений использованное при проверке устойчивости стержня;

  ).

 Таблица 31

Примечание. При вычислении для промежуточных значений следует определять линейной интерполяцией между значениями при  =1 и =5.

6.15. В изгибаемых элементах наибольшую гибкость свеса поясного листа (полки) прессованных, сварных и клепаных балок следует назначать с учетом предельных размеров свесов, приведенных в табл. 31 для < 1

Наибольшую гибкость свеса неокаймленных полок уголков в сжатых поясах клепаных балок без горизонтальных листов следует принимать по формуле

                                                 (56)

В случае недонапряжения элемента наибольшую гибкость свеса поясного листа (полки) следует увеличить в  раз, но не более чем в 1,5 раза;

здесь - большее из двух значений:

    или        

6.16. При усилении свободных свесов утолщениями (бульбами) наибольшее значение гибкости свеса  [здесь b_ef1 - расчетная ширина свеса поясных листов или полок, измеряемая от центра утолщения до грани примыкающей стенки (полки) или до начала вута; см. п. 6.13] следует определять по формуле

                             (57)

где k — коэффициент, определяемый по табл. 32

в зависимости от ;

- наибольшее значение условной гибкости свеса при отсутствии утолщения, принимаемое по табл. 31.

 Величина  равна:

где D — размер утолщения, принимаемый равным диаметру круглой бульбы; в квадратных и трапециевидных утолщениях нормального профиля D — высота утолщения при ширине бульбы не менее 1,5D в трапециевидных (черт. 9) и не менее D — в прямоугольных утолщениях.

Таблица 32

Примечание. Коэффициент k для промежуточных значений от 0,6 до 0,75 и гибкости от 1 до 5 определяется линейной интерполяцией.

Черт. 9. Схема утолщения (бульбы)

6.17. Расчет на устойчивость замкнутых круговых цилиндрических оболочек вращения, равномерно сжатых параллельно образующим, следует выполнять по формуле

                                           (58)

где - расчетное напряжение в оболочке;

- критическое напряжение, равное меньшему из значений или (здесь r - радиус срединной поверхности оболочки; t - толщина оболочки).

Значения коэффициентов  и C следует определять соответственно по табл. 33 и 34.

В случае внецентренного сжатия параллельно образующим или чистого изгиба в диаметральной плоскости при касательных напряжениях в месте наибольшего момента, не превышающих значений , напряжение следует увеличить в раз, где - наименьшее напряжение (растягивающие напряжения считать отрицательными).

6.18. В круглых трубах, рассчитываемых как сжатые или сжато-изгибаемые стержни по разд. 4, при условной гибкости  должно быть выполнено условие

Кроме этого, устойчивость стенок таких труб должна быть проверена по п. 6.17.

Расчет на устойчивость стенок бесшовных труб не требуется, если  не превышает значений  или 35.

Таблица 33

Примечание. Значения коэффициентов  при 140 МПа < R < 280 МПа и для промежуточных значений  вычисляются линейной интерполяцией.