/
Текст
При копировании или воспроизведении на бумажном носителе является копией официального электронного издания
Текст открыт: 14.10.2022
Официальное электронное издание. Приобретено ООО "Стройкурс". Период доступа: 25.02.2022 - 20.02.2023. Пользователь: 4@878.
МИНИСТЕРСТВО АРХИТЕКТУРЫ И СТРОИТЕЛЬСТВА
РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
СП 5.04.01-2021
СТРОИТЕЛЬНЫЕ ПРАВИЛА
РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
СТАЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИ
СТАЛЬНЫЯ КАНСТРУКЦЫI
Издание официальное
Минск 2021
СП 5.04.01-2021
УДК 624.014.2.04(083.74)
Ключевые слова: стальные конструкции, расчет, проектирование, соединения, сварка, болтовые соединения, проверка устойчивости, элементы конструкций
Предисловие
1 РАЗРАБОТАНЫ научно-проектно-производственным республиканским унитарным предприятием
«Стройтехнорм» (РУП «Стройтехнорм»).
Авторский коллектив: к. т. н. А. Н. Жабинский, к. т. н. В. В. Надольский, к. т. н. А. Б. Шурин,
к. т. н. И. В. Зинкевич, к. т. н. А. В. Мухин, м. т. н. Ф. А. Веревка, А. М. Сущеня
ВНЕСЕНЫ главным управлением архитектуры, градостроительства, проектной, научно-технической,
инновационной политики и цифровой трансформации Министерства архитектуры и строительства
2 УТВЕРЖДЕНЫ И ВВЕДЕНЫ В ДЕЙСТВИЕ постановлением Министерства архитектуры и строительства от 29 июля 2021 г. № 72
В Национальном комплексе технических нормативных правовых актов в области архитектуры
и строительства настоящие строительные правила входят в блок 5.04 «Металлические конструкции»
3 ВВЕДЕНЫ ВПЕРВЫЕ (с отменой СНиП II-23-81*)
© Минстройархитектуры, 2021
Изданы на русском языке
ii
СП 5.04.01-2021
Содержание
1 Область применения ............................................................................................................................ 1
2 Нормативные ссылки ............................................................................................................................ 1
3 Термины и определения и обозначения ............................................................................................. 2
3.1 Термины и определения ............................................................................................................... 2
3.2 Обозначения................................................................................................................................... 2
4 Общие положения ................................................................................................................................. 5
4.1 Основные правила проектирования стальных конструкций ...................................................... 5
4.2 Основные правила расчета .......................................................................................................... 6
4.3 Учет назначения и условий работы стальных конструкций, элементов, соединений ............. 7
5 Материалы для конструкций и соединений ........................................................................................ 8
6 Расчетные характеристики свойств материалов и соединений ....................................................... 9
7 Расчет элементов стальных конструкций при центральном растяжении и сжатии...................... 11
7.1 Расчет элементов сплошного сечения ...................................................................................... 11
7.2 Расчет элементов сквозного сечения ........................................................................................ 14
7.3 Проверка устойчивости стенок и поясных листов центрально-сжатых элементов
сплошного сечения ...................................................................................................................... 18
8 Расчет элементов стальных конструкций при изгибе ...................................................................... 22
8.1 Общие положения........................................................................................................................ 22
8.2 Расчет на прочность изгибаемых элементов сплошного сечения .......................................... 23
8.3 Расчет на прочность балок крановых путей сплошного сечения ............................................ 27
8.4 Расчет на общую устойчивость изгибаемых элементов сплошного сечения ........................ 28
8.5 Проверка устойчивости стенок и поясных листов изгибаемых элементов сплошного
сечения ......................................................................................................................................... 30
8.6 Расчет опорных плит ................................................................................................................... 40
9 Расчет элементов стальных конструкций при действии продольной силы с изгибом ................. 40
9.1 Расчет на прочность элементов сплошного сечения ............................................................... 40
9.2 Расчет на устойчивость элементов сплошного сечения.......................................................... 41
9.3 Расчет на устойчивость элементов сквозного сечения ........................................................... 45
9.4 Проверка устойчивости стенок и поясов ................................................................................... 46
10 Расчетная длина и предельная гибкость элементов стальных конструкций .............................. 50
10.1 Расчетная длина элементов плоских ферм и связей ........................................................... 50
10.2 Расчетная длина элементов пространственных решетчатых,
в том числе структурных, конструкций .................................................................................... 52
10.3 Расчетная длина колонн (стоек) ............................................................................................. 55
10.4 Предельная гибкость элементов ............................................................................................ 60
11 Расчет листовых конструкций .......................................................................................................... 62
11.1 Расчет на прочность ................................................................................................................ 62
11.2 Расчет на устойчивость........................................................................................................... 64
iii
СП 5.04.01-2021
12 Расчет элементов стальных конструкций на усталость ................................................................ 67
12.1 Общие положения.................................................................................................................... 67
12.2 Расчет балок крановых путей ................................................................................................. 68
13 Проектирование стальных конструкций с учетом предотвращения хрупкого разрушения ....... 69
14 Проектирование соединений стальных конструкций ..................................................................... 71
14.1 Сварные соединения ............................................................................................................... 71
14.2 Болтовые соединения ............................................................................................................. 77
14.3 Фрикционные соединения (на болтах с контролируемым натяжением) ............................ 81
14.4 Поясные соединения в составных балках ............................................................................. 83
15 Проектирование зданий, сооружений и конструкций ..................................................................... 84
15.1 Расстояния между температурными швами ......................................................................... 84
15.2 Фермы и структурные плиты покрытий .................................................................................. 84
15.3 Колонны .................................................................................................................................... 85
15.4 Связи ......................................................................................................................................... 86
15.5 Балки ......................................................................................................................................... 87
15.6 Балки крановых путей ............................................................................................................. 88
15.7 Листовые конструкции ............................................................................................................. 88
15.8 Висячие конструкции ............................................................................................................... 88
15.9 Фланцевые соединения .......................................................................................................... 89
15.10 Соединения с фрезерованными торцами ........................................................................... 89
15.11 Монтажные крепления .......................................................................................................... 89
15.12 Опорные части ....................................................................................................................... 90
16 Проектирование конструкций опор воздушных линий электропередачи, открытых
распределительных устройств и контактных сетей транспорта .................................................. 90
17 Проектирование конструкций антенных сооружений связи высотой до 500 м ........................... 96
18 Предельные значения прогибов и перемещений .......................................................................... 98
Приложение А Материалы для стальных конструкций ....................................................................102
Приложение Б Учет условий работы конструкций и элементов ......................................................111
Приложение В Физические характеристики свойств материалов для стальных конструкций .....113
Приложение Г Материалы для соединений стальных конструкций ................................................114
Приложение Д Коэффициенты для расчета на устойчивость центрально-сжатых
и внецентренно-сжатых элементов ..........................................................................118
Приложение Е Коэффициенты для расчета элементов конструкций с учетом развития
пластических деформаций ........................................................................................130
Приложение Ж Коэффициент устойчивости при изгибе b..............................................................132
Приложение К Коэффициенты расчетной длины участков ступенчатых колонн .......................137
Приложение Л К расчету элементов и соединений на усталость ...................................................143
iv
СП 5.04.01-2021
СТРОИТЕЛЬНЫЕ ПРАВИЛА
СТАЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИ
СТАЛЬНЫЯ КАНСТРУКЦЫI
Steel designs
Дата введения 2021-10-01
1 Область применения
Настоящие строительные правила распространяются на стальные конструкции зданий и сооружений различного назначения.
Настоящие строительные правила не распространяются на стальные конструкции мостов, транспортных тоннелей и труб под насыпями.
Настоящие строительные правила предназначены для применения совместно с техническими
нормативными правовыми актами (далее — ТНПА), отражающими особенности работы и устанавливающими требования к проектированию конструкций, эксплуатируемых в особых условиях, например:
конструкций доменных печей; магистральных технологических трубопроводов; резервуаров специального назначения; конструкций зданий, подвергающихся сейсмическим, радиационным воздействиям, воздействиям агрессивных сред, интенсивному воздействию огня; конструкций гидротехнических и мелиоративных сооружений; конструкций уникальных зданий и сооружений, зданий атомных
электростанций, а также конструкций специальных видов, в частности предварительно напряженных,
пространственных, висячих, тонкостенных конструкций.
Примечание — Настоящие строительные правила актуализированы с правилами расчета стальных конструкций согласно ТКП 45-5.04-274 и детализируют проектирование стальных конструкций в соответствии
с национальными правилами, стандартами на материалы конструкций и соединений и их механическими
характеристиками.
2 Нормативные ссылки
В настоящих строительных правилах использованы ссылки на следующие документы:
СН 2.01.01-2019 Основы проектирования строительных конструкций
ТКП 45-5.04-274-2012 (02250) Стальные конструкции. Правила расчета
СТБ 1723-2007 Строительство. Конструкции металлические. Термины и определения
ГОСТ 839-2019 Провода неизолированные для воздушных линий электропередачи. Технические
условия
ГОСТ 977-88 Отливки стальные. Общие технические условия
ГОСТ 3241-91 Канаты стальные. Технические условия
ГОСТ 3822-79 Проволока биметаллическая сталемедная. Технические условия
ГОСТ 8731-74 Трубы стальные бесшовные горячедеформированные. Технические требования
ГОСТ 10705-80 Трубы стальные электросварные. Технические условия
ГОСТ 10706-76 Трубы стальные электросварные прямошовные. Технические требования
ГОСТ 15150-69 Машины, приборы и другие технические изделия. Исполнения для различных
климатических районов. Категории, условия эксплуатации, хранения и транспортирования в части
воздействия климатических факторов внешней среды
ГОСТ 19281-2014 Прокат повышенной прочности. Общие технические условия
ГОСТ 27772-2015 Прокат для строительных стальных конструкций. Общие технические условия
ГОСТ 28870-90 Сталь. Методы испытания на растяжение толстолистового проката в направлении толщины
ГОСТ 34017-2016 Краны грузоподъемные. Классификация режимов работы
Издание официальное
1
СП 5.04.01-2021
ГОСТ ISO 898-1-2014 Механические свойства крепежных изделий из углеродистых и легированных сталей. Часть 1. Болты, винты и шпильки установленных классов прочности с крупным и мелким
шагом резьбы
ГОСТ ISO 898-2-2015 Механические свойства крепежных изделий из углеродистых и легированных сталей. Часть 2. Гайки установленных классов прочности с крупным и мелким шагом резьбы
ГОСТ ISO 8673-2014 Гайки шестигранные нормальные (тип 1) с мелким шагом резьбы. Классы
точности А и В.
3 Термины и определения и обозначения
3.1 Термины и определения
В настоящих строительных правилах применяют термины, установленные в СТБ 1723, СН 2.01.01,
а также следующие термины с соответствующими определениями:
3.1.1 коэффициент условий работы конструкций и элементов конструкций: Частный коэффициент, учитывающий неопределенность расчетной модели сопротивления, а также в отдельных
случаях неопределенность расчетной модели воздействия и/или эффекта воздействия.
3.1.2 прочность стали: Механическое свойство стали, характеризующее ее способность сопротивляться внутренним напряжениям и деформациям, возникающим под действием нагрузки или других факторов.
Примечание — Основными характеристиками прочности стали являются предел текучести и предел прочности.
3.1.3 расчетное значение прочности стали: Отношение показателя характеристического значения прочности стали к частному коэффициенту по материалу или значение, определяемое посредством испытаний.
3.1.4 характеристическое значение прочности стали: Значение показателя характеристики
прочности стали, определенное как 5 %-ный квантиль статистического распределения значений предела
текучести или предела прочности (с обеспеченностью 0,95).
3.1.5 расчетная длина: Условная длина элемента с шарнирным закреплением концов, имеющего
такую же критическую силу потери устойчивости, как и рассматриваемый элемент или его отрезок.
3.2 Обозначения
3.2.1 Буквы латинского алфавита
A
Ab,n
Ad
Af
An
Aw
Awf
Awz
BEd
E
FEd
G
I
Im; Id
Ir
Irl
It
Ix; Iy
Ixn; Iyn
I
In
MEd
Mx,Ed; My,Ed
Nad
2
— площадь сечения брутто;
— площадь сечения болта нетто;
— площадь сечения раскосов;
— площадь сечения полки (пояса);
— площадь сечения нетто;
— площадь сечения стенки;
— площадь сечения по металлу углового шва;
— площадь сечения по металлу границы сплавления;
— расчетное значение бимомента (изгибно-крутящего бимомента);
— модуль упругости;
— расчетное значение силы, действующей на конструкцию;
— модуль сдвига;
— момент инерции сечения брутто;
— моменты инерции сечения пояса и раскосов фермы соответственно;
— то же ребра, планки;
— то же продольного ребра;
— момент инерции при свободном кручении;
— моменты инерции сечения брутто относительно осей x–x и y–y соответственно;
— моменты инерции сечения нетто относительно осей x–x и y–y соответственно;
— секториальный момент инерции сечения брутто;
— то же сечения нетто;
— расчетное значение изгибающего момента;
— расчетные значения изгибающих моментов относительно осей x–x и y–y соответственно;
— дополнительное усилие;
СП 5.04.01-2021
Nbm
NEd
S
VEd
Vfic
Vs
Wc; Wt
Wx; Wy
Wxn; Wyn
W
Wn
Wc; Wt
b
bef
bf
br
cx; cy
d
db
e
fba(Rba)
fbh(Rbh)
fbp(Rbp)
fbs(Rbs)
fbt(Rbt)
fbu(Rbu)
fbuk(Rbun)
fbyk(Rbyn)
fcd(Rcd)
fdh(Rdh)
flp(Rlp)
fp(Rp)
fs(Rs)
fud(Ru)
fuk(Run)
fv(Rv)
fwf(Rwf)
fws(Rws)
fwu(Rwu)
fwuk(Rwun)
fwy(Rwy)
fwz(Rwz)
fyd(Ry)
fydf(Ryf)
fydw(Ryw)
fyk(Ryn)
— продольная сила от момента в ветви колонны;
— расчетное значение осевого усилия (продольная сила);
— статический момент сдвигаемой части сечения брутто относительно нейтральной оси;
— расчетное усилие сдвига (поперечная сила, сила сдвига);
— условная поперечная сила для соединительных элементов;
— условная поперечная сила, приходящаяся на систему планок, расположенных
в одной плоскости;
— моменты сопротивления сечения для сжатой и растянутой полок соответственно;
— моменты сопротивления сечения брутто относительно осей x–x и y–y соответственно;
— моменты сопротивления сечения нетто относительно осей x–x и y–y соответственно;
— секториальный момент сопротивления сечения брутто;
— то же сечения нетто;
— секториальный момент сопротивления сечения для наиболее сжатой и растянутой
точек сечения соответственно;
— ширина;
— расчетная ширина;
— ширина полки (пояса);
— ширина выступающей части ребра, свеса;
— коэффициенты, учитывающие развитие пластических деформаций при изгибе относительно осей x–x, y–y соответственно;
— диаметр отверстия болта;
— наружный диаметр стержня болта;
— эксцентриситет силы;
— расчетное значение прочности на растяжение фундаментных болтов;
— расчетное значение прочности на растяжение высокопрочных болтов;
— расчетное значение прочности на смятие одноболтового соединения;
— расчетное значение прочности на срез одноболтового соединения;
— расчетное значение прочности на растяжение одноболтового соединения;
— расчетное значение прочности на растяжение U-образных болтов;
— характеристическое (нормативное) значение предела прочности стали болтов;
— характеристическое (нормативное) значение предела текучести стали болтов;
— расчетное значение прочности на диаметральное сжатие катков (при свободном
касании в конструкциях с ограниченной подвижностью);
— расчетное значение прочности на растяжение высокопрочной проволоки;
— расчетное значение прочности на местное смятие в цилиндрических шарнирах
(цапфах) при плотном касании;
— расчетное значение прочности стали на смятие торцевой поверхности (при наличии
пригонки);
— расчетное значение прочности стали на сдвиг;
— расчетное значение предела прочности стали;
— характеристическое (нормативное) значение предела прочности стали;
— расчетное значение усталостной прочности стали;
— расчетное значение прочности угловых швов на срез (условный) по металлу шва;
— расчетное значение прочности стыковых сварных соединений на сдвиг;
— расчетное значение прочности стыковых сварных соединений на растяжение, сжатие,
изгиб по пределу прочности;
— характеристическое (нормативное) значение предела прочности металла шва;
— расчетное значение прочности стыковых сварных соединений на растяжение, сжатие, изгиб по пределу текучести;
— расчетное значение прочности угловых швов на срез (условный) по металлу границы сплавления;
— расчетное значение предела текучести стали;
— то же для полки (пояса);
— то же для стенки;
— характеристическое (нормативное) значение предела текучести стали;
3
СП 5.04.01-2021
h
hef
hw
i
imin
ix; iy
kf
l
lc
ld
lef
lm
ls
lw
lx; ly
m
r
t
tf
tw
— высота;
— расчетная высота стенки;
— высота стенки;
— радиус инерции сечения;
— наименьший радиус инерции сечения;
— радиусы инерции сечения относительно осей x–x и y–y соответственно;
— катет углового шва;
— длина, пролет;
— длина стойки, колонны, распорки;
— длина раскоса;
— расчетная длина;
— длина панели пояса фермы или колонны;
— длина планки;
— длина сварного шва;
— расчетная длина элемента в плоскостях, перпендикулярных осям x–x и y–y соответственно;
eA
— относительный эксцентриситет, m
;
Wc
— радиус;
— толщина;
— толщина полки (пояса);
— толщина стенки.
3.2.2 Буквы греческого алфавита
— отношение площади сечения полки (пояса) к площади сечения стенки, f
f; z
— коэффициенты для расчета углового шва соответственно по металлу шва и по металлу границы сплавления;
— коэффициент условий работы болтового соединения;
— коэффициент условий работы конструкций и элементов;
— частный коэффициент для воздействия;
— частный коэффициент по материалу;
— частный коэффициент устойчивости системы;
— частный коэффициент для конструкций и элементов, рассчитываемых на прочность
с использованием расчетного значения предела прочности;
l
— гибкость, ef ;
i
b
c
F
m
s
u
4
Af
;
Aw
f
— условная гибкость,
fyd
ef
;
E
— приведенная гибкость стержня сквозного сечения;
ef
— условная приведенная гибкость стержня сквозного сечения, ef ef
f
— условная гибкость свеса пояса, f
f ,1
— условная гибкость поясного листа, f ,1
fyd
E
;
f
bef
yd ;
tf
E
bef ,1 fyd
;
tf
E
uf
— предельная условная гибкость свеса пояса (поясного листа);
uw
— предельная условная гибкость стенки;
w
— условная гибкость стенки, w
x; y
— расчетная гибкость элемента в плоскостях, перпендикулярных осям x–x и y–y соответственно;
f
hef
yd ;
tw
E
СП 5.04.01-2021
yk
— относительная деформация;
— относительная деформация, соответствующая характеристическому (нормативному)
значению предела текучести;
— коэффициент влияния формы сечения;
— абсолютное значение нормального напряжения;
loc
x; y
; xy
x; y
b
e
exy
x(y)
— местное напряжение;
— нормальные напряжения, параллельные осям x–x и y–y соответственно;
— касательное напряжение;
— касательные напряжения, параллельные осям x–x и y–y соответственно;
— коэффициент устойчивости при центральном сжатии;
— коэффициент устойчивости при изгибе;
— коэффициент устойчивости при сжатии с изгибом;
— коэффициент устойчивости при сжатии с изгибом в двух плоскостях;
— коэффициент устойчивости при сжатии;
— секториальная координата.
4 Общие положения
4.1 Основные правила проектирования стальных конструкций
4.1.1 При проектировании стальных строительных конструкций учитывают следующие правила:
— принимают конструктивные схемы, обеспечивающие прочность, устойчивость и пространственную неизменяемость зданий и сооружений в целом и их отдельных элементов при изготовлении,
транспортировании, монтаже и эксплуатации;
— соблюдают требования ТНПА по защите строительных конструкций от коррозии;
— обосновывают увеличение расчетной толщины проката и стенок труб требованиями защиты
от коррозии;
— соблюдают требования государственных стандартов и других нормативных документов на конструкции соответствующего вида.
4.1.2 Не предусматривается использование восстановленных (например, правкой и другими способами) стальных профилей фасонного проката, листов, полос, свай, шпунтов и других бывших
в употреблении видов металлоконструкций в проектной и рабочей документации на возведение, реконструкцию и капитальный ремонт зданий и сооружений повышенного уровня ответственности,
а также при строительстве и эксплуатации особо опасных, уникальных и технически сложных объектов.
4.1.3 Открытые конструкции (не замурованные в бетоне или кирпичной кладке и т. п.) проектируют доступными для наблюдения, оценки технического состояния, выполнения профилактических
и ремонтных работ, не задерживающими влагу и не затрудняющими проветривание. По открытым
торцам замкнутых профилей устанавливают заглушки и обрабатывают краской или герметиком,
предотвращающими попадание в их внутренние полости атмосферной влаги, или выполняют мероприятия, исключающие накопление влаги в их внутренних полостях.
4.1.4 Рабочие чертежи стальных конструкций должны соответствовать требованиям ТНПА к изготовлению и монтажу конструкций.
В рабочих чертежах конструкций (марок КМ и КМД) и в документации на заказ материалов указывают:
— марки стали и дополнительные требования к ним, предусмотренные государственными стандартами и другими ТНПА;
— способ выполнения сварных соединений; вид и режим сварки; типы, марки, диаметры электродов и материалов для автоматической и механизированной сварки; положение шва при сварке;
тип подкладки для стыковых швов;
— классы прочности и точности болтов;
— способ подготовки контактных поверхностей для фрикционных соединений;
— расположение и размеры сварных, болтовых и фрикционных соединений с указанием выполнения их в заводских или монтажных условиях и при необходимости последовательность наложения
швов и установки болтов;
— способы и объем контроля качества;
— требования к защите конструкций и соединений от коррозии.
5
СП 5.04.01-2021
4.2 Основные правила расчета
4.2.1 Расчет стальных конструкций выполняют с учетом их назначения, условий изготовления,
транспортирования, монтажа и эксплуатации, а также свойств материалов.
При расчете конструкций значения нагрузок и воздействий, а также расчетные значения усилий
принимают в соответствии с ТНПА. Рекомендуемые предельные значения прогибов и перемещений
приведены в разделе 18.
4.2.2 Расчетные схемы и основные предпосылки расчета должны отражать действительные условия работы стальных конструкций. В расчетных схемах учитывают деформационные характеристики
опорных закреплений, оснований и фундаментов.
Рассматривают следующие расчетные модели несущих конструкций:
— отдельные элементы конструкций (например, растянутые и сжатые стержни, балки, стойки
и колонны сплошного сечения и др.);
— плоские или пространственные системы раскрепленные (несвободные) (рисунок 1 а)); систему
считают раскрепленной, если конструкция раскрепления не менее чем в 5 раз уменьшает горизонтальные перемещения системы; расчет таких конструкций может быть выполнен путем расчета отдельных элементов с учетом их взаимодействия между собой и с основанием;
— плоские или пространственные системы нераскрепленные (свободные) (рисунок 1 б)); при расчете таких конструкций наряду с проверкой отдельных элементов учитывают возможность достижения предельного состояния системы в целом;
— листовые конструкции (оболочки вращения).
Рисунок 1 — Схемы систем конструкций:
а — раскрепленных от перемещений;
б — не раскрепленных от перемещений
При моделировании нелинейной работы стали для расчетов по предельным состояниям несу
щей способности используют расчетную диаграмму работы сталей в обобщенных параметрах
fyk
и
E
, представленную на рисунке А.1 (приложение А). Значение соответствующих коорди
fyk yk
нат характерных точек диаграммы принимают по таблице А.9 (приложение А). Расчеты выполняют
по одному из трех вариантов кривой: OBD, OACD, OACDEF — в зависимости от класса элементов
конструкций (4.2.5).
4.2.3 Пространственные стальные конструкции рассчитывают как единые системы с учетом факторов, определяющих напряженное и деформированное состояния, особенности взаимодействия
элементов конструкций между собой и с основанием, геометрической и физической нелинейности
6
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.
4.2.4 Оценку общей устойчивости каркаса допускается производить по недеформированной схеме
для каркасов рамной (с жесткими узлами ригелей с колоннами), рамно-связевой (рамный каркас
с вертикальными 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).
4.2.5 Поперечные 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 превышают 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.
Таблица 1
Обозначение
коэффициента
Область применения
и значение
c
Cм. 15.8.7, таблицы 46
и 48, приложение Б
с1
Cм. 7.1.2
Коэффициент условий работы болтового соединения
b
Cм. 14.2.9, таблицу 42,
14.3.4, 14.3.6
Частный коэффициент для конструкций и элементов, рассчитываемых на прочность с использованием расчетного
значения предела прочности fud
u
Cм. 7.1.1
Частный коэффициент устойчивости системы
s
Cм. 4.2.3, 4.2.4
Наименование коэффициента
Коэффициент условий работы конструкций и элементов
s 1,3
4.3.2 В зависимости от назначения, условий работы и наличия соединений конструкции подразделяют на четыре группы (приложение А).
4.3.3 При проектировании конструкций, подвергающихся непосредственному воздействию подвижных, вибрационных и других переменных нагрузок, вызывающих усталость металла, применяют
такие конструктивные решения, которые не вызывают значительной концентрации напряжений,
а в случаях, указанных в настоящих строительных правилах, — выполняют расчет на усталость.
4.3.4 При 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
5.1 Физические характеристики материалов, применяемых для стальных конструкций, приведены
в таблицах В.1 и В.2 (приложение В).
5.2 При 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).
5.3 Для 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.
5.4 В зависимости от особенностей конструкций и узлов при заказе стали рекомендуется учитывать 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.
5.5 Для отливок (опорных частей и т. п.) применяют сталь, характеристики которой приведены
в таблице 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).
5.6 Применяемые 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.
5.7 Для 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
и шайбы, 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;
8
—
то же
8.8;
10
—
“
10.9;
12
—
“
12.9.
Для болтов, работающих только на срез, класс прочности гаек принимают:
4
— при классах прочности болтов 4.6, 5.6 и 5.8;
5
—
то же
8.8;
8
—
“
10.9;
10
—
“
12.9.
Шайбы применяют круглые, косые и пружинные нормальные в соответствии с ТНПА.
8
СП 5.04.01-2021
5.8 Для 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.
5.9 Марки 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
и фундаментные 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.
5.10 Гайки 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
Напряженное состояние
Растяжение, сжатие, изгиб:
по пределу текучести
по пределу прочности
Сдвиг
Смятие:
торцевой поверхности (при наличии пригонки)
местное в цилиндрических шарнирах (цапфах) при плотном
касании
Диаметральное сжатие катков (при свободном касании в конструкциях с ограниченной подвижностью)
Расчетные значения
прочности проката и труб
fyd
fud
fyk
m
fuk
m
fs 0,58
fp
fyk
m
fuk
m
flp 0,5
fuk
m
fcd 0,025
fuk
m
9
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
m
Условия контроля свойств проката
Для проката при статистической процедуре контроля его свойств
1,025
Для проката без использования статистической процедуры контроля его
свойств, с пределом текучести более 380 Н/мм2 и для горячедеформированных труб
1,100
Для остального проката и труб, соответствующих настоящим строительным
правилам
1,050
Для проката и труб, поставляемых по международным и региональным документам
1,050
Расчетные значения прочности проката на смятие торцевой поверхности, местное смятие в цилиндрических шарнирах и диаметральное сжатие катков приведены в таблице А.6 (приложение А).
6.2 Расчетные значения прочностных характеристик гнутых профилей принимают равными расчетным значениям прочности листового проката, из которого они изготовлены.
6.3 Расчетные значения прочности отливок из углеродистой стали принимают по таблице А.7
(приложение А).
6.4 Расчетные значения прочностных характеристик для сварных соединений различных видов
и напряженных состояний определяют по формулам, приведенным в таблице 4.
Таблица 4
Вид сварного
соединения
Стыковое
Напряженное состояние
Характеристика
Расчетное
значение
Сжатие
Растяжение и изгиб при автоматической, механизированной или ручной сварке при контроле качества шва физическими методами
По пределу текучести
fwy fyd
По пределу прочности
fwu fud
По пределу текучести
fwy 0,85fyd
—
fws fs
Растяжение и изгиб при автоматической, механизированной или ручной сварке
Сдвиг
С угловыми
швами
Срез (условный)
По металлу шва
По металлу границы
сплавления
fwf
0,55fwuk
wm
fwz 0,45fuk
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
Условное
обозначение
Расчетное значение прочности одноболтового соединения
4.6
Срез
fbs
0,38fbuk
0,42fbuk
0,41fbuk
0,40fbuk
0,35fbuk
—
Растяжение
fbt
0,42fbuk
0,45fbuk
—
0,54fbuk
—
—
Смятие:
а) болты класса
точности A
б) болты класса
точности B
fbp*
Напряженное
состояние
12.9
на смятие
соединяемых
элементов
на срез и растяжение болтов классов прочности
5.6
5.8
8.8
10.9
—
1,60fud
1,35fud
* 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
fba 0,8fyk.
(1)
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
fbu 0,85fyk.
(2)
6.7 Расчетное значение прочности на растяжение высокопрочных болтов fbh классов прочности
не ниже 10.9 определяют по формуле
fbh 0,7fbuk,
(3)
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
fdh 0,63fuk.
(4)
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
NEd
1.
An fyd c
(5)
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
f
на ud (где u 1,3).
u
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
где
NEd u
1,
An fud c1
(6)
A
c1 1 n1 2 ,
A
n
(7)
здесь 1, 2, — коэффициенты; принимают по таблице 6;
An1
— площадь части сечения закрепляемой полки уголка между краем отверстия
и пером;
An
— площадь сечения уголка нетто.
Таблица 6
Значения коэффициента
Коэффициент
при a 1,5d, s 2d
и количестве болтов в ряду
при одном болте и a, равном
1,35d*
1,5d
2d
2
3
4
1
1,70
1,70
1,70
1,77
1,45
1,17
2
0,05
0,05
0,05
0,19
0,36
0,47
0,65
0,85
1,00
1,00
1,00
1,00
* 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
NEd
1,
Afyd c
(8)
где — коэффициент устойчивости при центральном сжатии; при 0,6 определяют по формуле
0,5
2 39,48
2
2
,
(9)
здесь вычисляют по формуле
2
9,87 1 ,
и — коэффициенты; определяют по таблице 7 в зависимости от типа сечения;
f
— условная гибкость стержня; yd .
E
12
(10)
СП 5.04.01-2021
Таблица 7
Тип сечения
Значение
коэффициента
a
0,03
0,06
b
0,04
0,09
c
0,04
0,14
Обозначение
Форма
Примечания
1 Значения коэффициентов для прокатных двутавров высотой более 500 мм при расчете на устойчивость
в плоскости стенок принимают для типа сечения а.
2 Значения 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).
7.1.4 Расчет 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 соответствии с 10.1.4 и 10.2.1.
Расчет поясов и элементов решетки пространственных конструкций из одиночных уголков выполняют с учетом 16.12.
7.1.5 Сжатые 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;
7.2.7 и 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
NEd
1,
c Afyd c
(11)
где с — коэффициент; принимают: с 1 при 1 0,85, с (0,68 0,211) 1 при 1 0,85, при
этом 1 вычисляют по формуле
1
7,6cmax
,
y 2
(12)
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
7.2.1 Расчет на прочность элементов сквозного сечения при центральном растяжении и сжатии
выполняют по формуле (5), где An — площадь сечения нетто всего стержня.
7.2.2 Расчет на устойчивость сжатых стержней сквозного сечения, ветви которых соединены планками 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 , b 2 или b 3
(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.
При этом коэффициент устойчивости 1 для отдельной ветви при b 2,7 принимают равным 1,0,
а при b 3,2 — определяют по формуле (9) при расчетной длине lef 0,7lb, где lb — длина ветви
(на рисунке 3 а) длину ветви принимают равной 2lb).
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
Таблица
8
При копировании
или воспроизведении
на бумажном носителе является копией официального электронного издания
Тип
сечения
Приведенная гибкость ef стержня сквозного сечения
Схема сечения
с планками
1
ef 2y 0,82 1 n 2b1 ,
где n
2
с решетками
(13)
Ib1b
Is lb
2
ef max
0,82 1 n1 b21 1 n2 2b 2 ,
где n1
ef 2y
где 10
(14)
Ib1b1
I b
, n2 b 2 2
Is 2lb
Is1lb
A
,
Ad 1
(16)
СП 5.04.01-2021
Текст открыт: 14.10.2022
Официальное электронное издание. Приобретено ООО "Стройкурс". Период доступа: 25.02.2022 - 20.02.2023. Пользователь: 4@878.
d3
b 2lb
A A
2
,
ef max
1 2 d 1
A
d 2 Ad 1
где 1 10
(17)
d13
d 23
,
10
(d1 и d2 отно2
b22lb
b12 lb
сятся к сторонам соответственно b1 и b2)
3
2
ef max
0,82 1 3n3 2b 3 ,
где n3
Ib 3 b
Is lb
(15)
2
ef max
0,67
где 10
A
,
Ad 3
(18)
d3
b 2lb
СП 5.04.01-2021
15
Окончание
таблицы
8
При копировании
или воспроизведении
на бумажном
носителе является копией официального электронного издания
Примечания
1 Обозначения, принятые в таблице:
— гибкость сквозного стержня в плоскости, перпендикулярной оси y–y;
y
max
— наибольшая из гибкостей сквозного стержня в целом в плоскостях, перпендикулярных оси x–x или y–y;
b1, b2, b3 — гибкости отдельных ветвей при изгибе в плоскостях, перпендикулярных осям соответственно 1–1, 2–2 и 3–3, на участках между сварными
швами или крайними болтами, прикрепляющими планки;
— расстояние между осями ветвей;
b, b1, b2
— размеры, определяемые по рисункам 3 и 4;
d, lb
A
— площадь сечения всего стержня;
Ad1, Ad2
— площади сечений раскосов решеток (при крестовой решетке — двух раскосов), расположенных в плоскостях, перпендикулярных осям 1–1
и 2–2 соответственно;
— площадь сечения раскоса решетки (при крестовой решетке — двух раскосов), лежащей в плоскости одной грани (для трехгранного равностоA d3
роннего стержня);
Ib1, Ib3
— моменты инерции сечения ветвей относительно осей соответственно 1–1 и 3–3 (для сечений типов 1 и 3);
— то же двух уголков относительно осей соответственно 1–1 и 2–2 (для сечений типа 2);
Ib1, Ib2
— момент инерции сечения одной планки относительно собственной оси x–x (рисунок 4; для сечений типов 1 и 3);
Is
Is1, Is2
— моменты инерции сечения планок, расположенных в плоскостях, перпендикулярных осям соответственно 1–1 и 2–2 (для сечений типа 2).
2 К типу 1 также относятся сечения, у которых вместо швеллеров применены двутавры, трубчатые и другие профили для одной или обеих ветвей; при этом
оси y–y и 1–1 должны проходить через центры тяжести соответственно сечения в целом и отдельной ветви, а значения n и b1 в формуле (13) должны обеспечить наибольшее значение ef.
СП 5.04.01-2021
16
Текст открыт: 14.10.2022
Официальное электронное издание. Приобретено ООО "Стройкурс". Период доступа: 25.02.2022 - 20.02.2023. Пользователь: 4@878.
СП 5.04.01-2021
Рисунок 3 — Схемы решеток стержней сквозного сечения:
а — треугольной;
б — треугольной с распорками;
в — крестовой;
г — крестовой с распорками
Рисунок 4 — Стержень сквозного сечения с планками
7.2.6 Расчет стержней составных сечений из уголков, швеллеров и др., соединенных стенками
вплотную или через прокладки, выполняют как сплошностенчатых при условии, что участки между
соединяющими сварными швами или центрами крайних болтов не превышают для сжатых элементов 40i,
а для растянутых — 80i (i — радиус инерции сечения уголка или швеллера; принимают для тавровых
или двутавровых сечений относительно оси, параллельной плоскости расположения прокладок,
а для крестовых сечений — минимальным).
При этом в пределах длины сжатого элемента предусматривают не менее двух промежуточных
связей (прокладок).
7.2.7 Расчет соединительных планок и элементов решеток сжатых стержней сквозного сечения
выполняют на условную поперечную силу Vfic, принимаемую постоянной по всей длине стержня и определяемую по формуле
E
Vfic 7,15 10 6 2330
fyd
NEd
,
(19)
где NEd — расчетное значение осевого усилия в сквозном стержне;
— коэффициент устойчивости при центральном сжатии, принимаемый при расчете стержня
сквозного сечения в плоскости планок или решеток.
17
СП 5.04.01-2021
Условную поперечную силу Vfic следует распределять:
— при наличии только соединительных планок (решеток) — поровну между планками (решетками),
расположенными в плоскостях, перпендикулярных оси, относительно которой производят проверку
устойчивости;
— при наличии сплошного листа и соединительных планок (решеток) — поровну между листом
и планками (решетками), расположенными в плоскостях, параллельных листу;
— при расчете равносторонних трехгранных стержней сквозного сечения — 0,8Vfic для каждой
системы соединительных планок (решеток), расположенной в одной грани.
7.2.8 Расчет соединительных планок и их креплений (см. рисунок 4) выполняют, как расчет элементов безраскосных ферм, на совместное действие силы Fs, срезающей планку, и момента Ms, изгибающего планку в ее плоскости. Значения Fs и Ms определяют по формулам:
Fs
Vs lb
,
b
Ms
(20)
Vs lb
,
2
(21)
где Vs — условная поперечная сила, приходящаяся на планку одной грани.
7.2.9 Расчет элементов соединительных решеток составных стержней выполняют как расчет
элементов решеток плоских ферм. При расчете раскосов решеток по рисунку 3 усилие в раскосе определяют по формуле
Nd
1Vs d
,
b
(22)
где 1 — коэффициент; принимают равным: 1,0 — для решетки согласно рисунку 3 а), б) и 0,5 —
согласно рисунку 3 в);
Vs — условная поперечная сила, приходящаяся на одну плоскость решетки.
При расчете раскосов крестовой решетки с распорками (см. рисунок 3 г)) учитывают дополнительное усилие Nad, возникающее в каждом раскосе от обжатия ветвей, определяемое по формуле
Nad
где 2
2 Nb Ad
,
Ab
— коэффициент; вычисляют по формуле 2
(23)
d lb2
(d, lb, b — размеры, указанные
2b3 d 3
на рисунке 3);
Nb
— усилие в одной ветви стержня;
Ad, Ab — площадь сечения одного раскоса и одной ветви соответственно.
7.2.10 Расчет стержней, предназначенных для уменьшения расчетной длины сжатых элементов,
выполняют на усилие, равное условной поперечной силе в основном сжатом элементе, определяемой по формуле (19).
Расчет распорок, предназначенных для уменьшения расчетной длины ветвей колонн в плоскости,
перпендикулярной плоскости поперечных рам, при наличии нагрузок от мостовых или подвесных кранов,
выполняют на условную поперечную силу, определяемую по формуле (19), где значение NEd принимают равным сумме осевых усилий (продольных сил) в двух ветвях колонн, соединенных распоркой.
7.3 Проверка устойчивости стенок и поясных листов центрально-сжатых элементов
сплошного сечения
7.3.1 При проверке устойчивости стенок расчетную высоту hef принимают согласно рисунку 5:
— полную высоту стенки — для сварных элементов;
— расстояние между ближайшими к оси элемента краями поясных уголков — для элементов
с фрикционными поясными соединениями;
— расстояние между началами внутренних закруглений — для прокатных профилей;
— расстояние между краями выкружек — для гнутых профилей.
18
СП 5.04.01-2021
Рисунок 5 — Расчетные размеры стенок, свесов полок, поясных
листов в прокатных, составных и гнутых профилях
7.3.2 Устойчивость стенок центрально-сжатых элементов сплошного сечения считают обеспе-
ченной, если условная гибкость стенки w
f
hef
yd не превышает значений предельной условной
tw
E
гибкости uw , определяемых по формулам таблицы 9. Более гибкие стенки применяют при подтверждении их устойчивости (теоретическим или опытным путем).
Таблица 9
Форма сечения
Условная
гибкость
элемента
Предельная условная
гибкость стенки uw
2
uw 1,30 0,15 2
(24)
2
uw 1,20 0,35 2,3
(25)
1
1,2
1
uw 1,0 0,2 1,6
0,8
1,0
0,8
uw 0,85 0,19 1,6
(26)
(27)
19
СП 5.04.01-2021
Окончание таблицы 9
Форма сечения
Условная
гибкость
элемента
Предельная условная
гибкость стенки uw
0,8 4
b
uw 0,40 0,07 1 0,25 2 f
hef
(28)
Примечания
1 Обозначения, принятые в таблице:
— условная гибкость элемента, принимаемая в расчете на устойчивость при центральном сжатии;
bf — ширина полки тавра.
2 В коробчатом сечении значение uw определяют для пластинок, расположенных параллельно плоскости,
в которой проверяют устойчивость элемента в целом.
3 В тавровом сечении должно соблюдаться условие 1
bf
2; при 0,8 или 4 в формуле (28)
hef
принимают 0,8 или 4 соответственно.
4 Знак «» в формулах означает, что значение uw , в случае его превышения при расчете по формуле,
принимают равным указанному в правой части.
7.3.3 Стенки центрально-сжатых элементов сплошного сечения (колонн, стоек, опор и т. п.),
за исключением рассчитанных с учетом геометрической нелинейности конструкций, при w 2,3
укрепляют поперечными ребрами жесткости с шагом от 2,5hef до 3hef.
В сплошностенчатых ветвях колонн сквозного сечения ребра жесткости устанавливают только
в узлах крепления соединительных решеток (планок).
В стенке, укрепленной только поперечными ребрами, ширина их выступающей части br, мм,
h
h
должна быть не менее ef 40 — для парного симметричного ребра, не менее ef 50 — для одно30
20
стороннего ребра; толщина ребра tr должна быть не менее 2br
fyd
.
E
При укреплении стенки односторонними поперечными ребрами жесткости одиночные уголки приваривают к стенке пером.
7.3.4 В центрально-сжатых элементах двутаврового сечения с расчетной высотой стенки hef
в случае укрепления стенки продольным ребром жесткости, расположенным посередине, и с моменI
том инерции сечения Irl, при r l 3 6, значение uw согласно 7.3.2 умножают на коэффициент , опреhef tw
деляемый по формуле
1 0,4
Ir l
hef tw3
I
1 0,1 r l 3
h
ef tw
.
(29)
При расположении ребра с одной стороны стенки его момент инерции вычисляют относительно
оси, совпадающей с ближайшей гранью стенки, и он должен быть не менее, чем для парного симметричного ребра.
В случае выполнения продольного ребра в виде гофра стенки при вычислении hef учитывают
развернутую длину гофра.
Продольные ребра жесткости включают в расчетные сечения элементов.
Минимальные размеры выступающей части продольных ребер жесткости принимают как для поперечных ребер жесткости в соответствии с 7.3.3.
7.3.5 При расчете центрально- и внецентренно-сжатых стержней сплошного сечения в случаях,
когда фактическое значение условной гибкости стенки w
20
f
hef
yd превышает (при центральном
tw
E
СП 5.04.01-2021
сжатии не более чем в 2 раза) значение предельной условной гибкости стенки uw , полученное в соответствии с 7.3.2, а также 9.4.2 и 9.4.3, в формулах (8), (114), (117), (121), (122) и (125) вместо A принимают расчетную уменьшенную площадь сечения Ad.
7.3.6 Значение Ad определяют по формулам:
— для двутаврового и швеллерного сечений
Ad A (hef hd) tw;
(30)
Ad A 2 (hef hd) tw 2 (bef,1 bd) tf;
(31)
— для коробчатого сечения:
а) при центральном сжатии
б) при внецентренном сжатии
Ad A 2 (hef hd) tw,
(32)
где hef и hd
— соответственно расчетная и уменьшенная высота стенки, расположенной параллельно
плоскости, в которой проверяют устойчивость;
bef,1 и bd — соответственно расчетная и уменьшенная ширина пояса коробчатого сечения, расположенного перпендикулярно плоскости, в которой проверяют устойчивость.
Значение hd в центрально-сжатых элементах вычисляют по формулам:
— для двутаврового сечения
E
,
hd tw uw w 1 (uw 1,2 0,15 )
fyd
uw
(33)
при этом, если 3,5, принимают 3,5;
— для коробчатого сечения
E
hd tw uw w 1 (uw 2,9 0,2 0,7w )
,
f
yd
uw
(34)
при этом, если 2,3, принимают 2,3;
— для швеллерного сечения
hd tw uw
E
.
fyd
(35)
Значения и uw в формулах (33)–(35) для центрально-сжатых элементов принимают в соответствии с 7.3.2. При вычислении значения bd для коробчатого сечения по формуле (34) вместо hd, tw,
uw и w принимают соответственно bd, tf, uf ,1 и f ,1
bef ,1 fyd
, при этом значение uf ,1 определяют
tf
E
в соответствии с 7.3.9.
Значение hd для внецентренно-сжатых элементов двутаврового и коробчатого сечения вычисляют
по формулам (33) и (34) соответственно, принимая значения x и uw по 9.4.2.
7.3.7 При проверке устойчивости поясных листов за расчетную ширину свеса bef принимают расстояние:
— от грани стенки до края поясного листа (полки) — в сварных элементах;
— от оси крайнего болта в поясе до края поясного листа — в элементах с фрикционными поясными соединениями;
— от начала внутреннего закругления до края полки — в прокатных профилях;
— от края выкружки до края полки — в гнутых профилях (см. рисунок 5).
7.3.8 Устойчивость поясных листов и полок центрально-сжатых элементов сплошного сечения
считают обеспеченной, если условная гибкость свеса пояса (полки) f
f
bef
yd не превышает значеtf
E
ний предельной условной гибкости свеса пояса (полки) uf , определяемых по формулам таблицы 10,
в которых при значениях 0,8 или 4 принимают соответственно 0,8 или 4.
21
СП 5.04.01-2021
Таблица 10
Форма сечения
Предельная условная гибкость свеса (отгиба) полки uf
при условной гибкости элемента 0,8 4
uf 0,36 0,10
(36)
uf 0,43 0,08
(37)
uf 0,40 0,07
(38)
uf 0,85 0,19
(39)
Примечания
1 — условная гибкость элемента, принимаемая в расчете на устойчивость при центральном сжатии.
2 Для свесов пояса (полки), окаймленных ребрами, предельные значения условной гибкости uf , вычисленные по формулам (36) и (37), умножают на коэффициент 1,5, по формуле (38) — на коэффициент 1,6.
7.3.9 В центрально-сжатых элементах коробчатого сечения предельную условную гибкость пояс-
ного листа uf ,1 принимают по таблице 10 как для стенок коробчатого сечения: uf ,1
bef ,1 fyd
.
tf
E
7.3.10 Высота отгиба полки (стенки) aef (см. рисунок 5) должна быть не менее 0,3bef в элементах,
не усиленных планками, и не менее 0,2bef — в элементах, усиленных планками (см. таблицу 10);
при этом толщина ребра должна быть не менее 2aef
fyd
.
E
7.3.11 При назначении сечений центрально-сжатых элементов по предельной гибкости (в соответствии с 10.4) значения предельных условных гибкостей стенки uw и поясов uf (uf ,1 ), определяе-
мых по таблицам 9 и 10 соответственно, увеличивают умножением на коэффициент
Afyd
NEd
,
но не более чем на 1,25.
8 Расчет элементов стальных конструкций при изгибе
8.1 Общие положения
В зависимости от назначения и условий эксплуатации конструкций расчет изгибаемых элементов
(балок) выполняют без учета или с учетом пластических деформаций в соответствии с классом элементов согласно 4.2.5.
Балки 1-го класса применяют для нагрузок всех видов и рассчитывают в пределах упругих деформаций; балки 2-го и 3-го класса применяют для статических нагрузок и рассчитывают с учетом
развития пластических деформаций.
Балки крановых путей под краны групп режимов работы А1–А8 по ГОСТ 34017 при расчете
на прочность относят к 1-му классу.
22
СП 5.04.01-2021
Бистальные балки относят ко 2-му классу и рассчитывают с учетом ограниченных пластических
деформаций в стенке, значения которых определяют при достижении расчетного значения предела
текучести fydf в поясах, выполненных из более прочной стали.
8.2 Расчет на прочность изгибаемых элементов сплошного сечения
8.2.1 Расчет на прочность балок 1-го класса выполняют по формулам:
— при действии момента в одной из главных плоскостей
MEd
1;
Wn,minfyd c
(40)
— при действии в сечении поперечной силы
VEd S
1;
Itw fs c
(41)
— при действии моментов в двух главных плоскостях (и наличии бимомента)
M x,Ed
I xn fyd c
y
M y ,Ed
I yn fyd c
x
BEd
1,
In fyd c
(42)
где x и y — расстояния от главных осей до рассматриваемой точки сечения;
— секториальная координата рассматриваемой точки сечения;
— при одновременном действии в стенке балки момента и поперечной силы
0,87
2x x y 2y 32xy 1,
fyd c
xy
fs c
1,
(43)
где x — нормальное напряжение в срединной плоскости стенки, действующее параллельно продольной оси балки; x
M x,Ed y
I xn
;
y — то же перпендикулярно продольной оси балки, в том числе loc, определяемое по фор-
муле (46);
xy — касательное напряжение в стенке; xy
VEd S
.
Itw
Напряжения x и y, принимаемые в формуле (43) со своими знаками, а также xy определяют
в одной и той же точке стенки балки.
При проверке прочности на действие поперечной силы на опоре для разрезных балок формулу (41)
используют без учета работы поясов.
Для балок, рассчитываемых по формуле (42), значения напряжений в стенке балки должны быть
проверены по формуле (43) в двух главных плоскостях изгиба.
При ослаблении стенки отверстиями для болтов левую часть формулы (41), а также значение xy
в формуле (43) умножают на коэффициент , определяемый по формуле
s
,
s d
(44)
где s — шаг отверстий в одном вертикальном ряду;
d — диаметр отверстия.
8.2.2 Расчет на прочность стенки балки, не укрепленной ребрами жесткости, при действии местного напряжения loc в местах приложения нагрузки к верхнему поясу, а также в опорных сечениях
балки, выполняют по формуле
loc
1,
fyd c
где
loc
FEd
,
lef tw
(45)
(46)
23
СП 5.04.01-2021
здесь FEd — расчетное значение нагрузки (силы);
lef — условная длина распределения нагрузки, определяемая по формулам:
для случаев по рисунку 6 а), б)
lef b 2h;
(47)
для случая по рисунку 6 в)
lef 3
I1f
,
tw
(48)
b — ширина опирания верхнего элемента. Жесткость опорной части верхнего элемента
должна обеспечивать равномерную передачу нагрузки. В случае опирания верхнего элемента двутаврового сечения без ребер жесткости ширину b принимают не более 10-кратной
толщины опорного пояса балки;
h — размер, равный сумме толщины верхнего пояса балки и катета поясного шва, если нижняя
балка сварная (рисунок 6 а)), или расстоянию от наружной грани полки до начала внутреннего закругления стенки, если нижняя балка прокатная (рисунок 6 б));
— коэффициент; принимают равным: 3,25 — для сварных и прокатных балок; 4,5 — для
балок с фрикционными поясными соединениями;
I1f — сумма собственных моментов инерции пояса балки и кранового рельса или момент
инерции сечения, состоящего из пояса и рельса в случае приварки рельса швами, обеспечивающими совместную работу пояса и рельса.
Рисунок 6 — Схемы распределения сосредоточенной нагрузки на стенку балки:
а — сварной;
б — прокатной;
в — сварной или прокатной при нагрузке от колеса крана
8.2.3 Расчет на прочность разрезных балок 2-го и 3-го класса двутаврового и коробчатого сечения (рисунок 7) из стали с характеристическим значением предела текучести fyk 440 Н/мм2 при соV
блюдении требований 8.4.6, 8.5.8, 8.5.9 и 8.5.18 и при касательных напряжениях x x,Ed 0,9fs
Aw
(кроме опорных сечений) выполняют по формулам:
— при изгибе в плоскости наибольшей жесткости (Ix Iy)
M x ,Ed
c x Wxn,minfyd c
1;
(49)
— при изгибе в двух главных плоскостях и напряжениях y
M x ,Ed
c x Wxn,minfyd c
M y ,Ed
c yWyn,minfyd c
Vy ,Ed
2 Af
0,5fs
1,
где Mx,Ed, My,Ed — абсолютные значения расчетных изгибающих моментов;
cx, cy
— коэффициенты; принимают по таблице Е.1 (приложение Е);
24
(50)
СП 5.04.01-2021
— коэффициент; принимают:
при x 0,5fs
1;
при 0,5fs x 0,9fs
4
0,20
1
x ,
f 0,25 fs
здесь f
Af
Aw
(51)
— отношение площади сечения пояса к площади сечения стенки (для несимметричного сечения Af — площадь меньшего пояса; для коробчатого сечения Aw —
суммарная площадь сечений двух стенок);
— при изгибе в плоскости наибольшей жесткости (Ix Iy) и стесненном кручении симметричных
двутавров
M x ,Ed
c x Wxn,min fyd c
BEd
1,
cWn,minfyd c
(52)
где с — определяют линейной интерполяцией по таблице 11.
Рисунок 7 — Схемы двутаврового (а) и коробчатого (б) сечений
балок с действующими на них усилиями
Таблица 11
M x ,Ed
c xWxn,minfyd c
с
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
0,99
1,470
1,636
1,845
2,054
2,263
2,472
2,681
2,890
3,099
3,308
3,496
При расчете сечения в зоне чистого изгиба в формулах (49) и (50) принимают 1 и вместо коэффициентов cx и cy соответственно
cxm 0,5 (1 cx), cym 0,5 (1 cy).
(53)
Расчет на прочность в опорном сечении балок (при Mx,Ed 0 и My,Ed 0) выполняют по формулам:
Vx ,Ed
Aw fs c
Vy ,Ed
2 Af fs c
1,
1.
(54)
(55)
При ослаблении стенки отверстиями для болтов левую часть формул (54) и (55) умножают на коэффициент , определяемый по формуле (44).
Для установления размеров минимальных сечений составных балок коэффициенты cx и cy принимают меньше значений, приведенных в таблице Е.1 (приложение Е), но не менее 1,0.
25
СП 5.04.01-2021
8.2.4 Расчет на прочность разрезных балок переменного сечения согласно 8.2.3 с учетом пластических деформаций выполняют только в одном сечении с наиболее неблагоприятным сочетанием
расчетных усилий MEd и VEd; в остальных сечениях балки расчет выполняют при значениях коэффициентов cx и cy менее приведенных в таблице Е.1 (приложение Е) или согласно 8.2.1.
8.2.5 Расчет на прочность неразрезных и защемленных балок постоянного двутаврового и коробчатого сечения с двумя осями симметрии, изгибаемых в плоскости наибольшей жесткости, со смежными пролетами, отличающимися не более чем на 20 %, при соблюдении требований 8.4.6, 8.5.8,
8.5.9 и 8.5.18 выполняют по формуле (49) как расчет элементов 2-го класса с учетом частичного перераспределения опорных и пролетных моментов.
В этом случае расчетное значение момента определяют по формуле
MEd 0,5 (MEd,max Mef),
(56)
где MEd,max — наибольший расчетный изгибающий момент в пролете или на опоре, определяемый
из расчета неразрезной балки в предположении упругой работы стали;
Mef
— условный изгибающий момент; определяют следующим образом:
а) в неразрезных балках с шарнирно опертыми концами Mef равен большему из значений:
M1,Ed
Mef max
,
1 a
l
(57)
Mef 0,5M2,Ed ,
(58)
здесь max означает, что принимают наибольшее из значений, определяемых по формуле;
M1,Ed — расчетный изгибающий момент в крайнем пролете, вычисленный как в шарнирно
опертой однопролетной балке;
a
— расстояние от сечения, в котором действует момент M1,Ed, до крайней опоры;
l
— длина крайнего пролета;
M2,Ed — максимальный расчетный изгибающий момент в промежуточном пролете, вычисленный как в шарнирно опертой однопролетной балке;
б) в однопролетных и неразрезных балках с защемленными концами Mef 0,5M3,Ed
(M3,Ed — наибольший из расчетных изгибающих моментов, вычисленных как в балках
с шарнирами на опорах);
в) в балке с одним защемленным и другим свободно опертым концом значение Mef
определяют по формуле (57).
Значение x в формуле (51) вычисляют в сечении, где действует MEd,max; если MEd,max — расчетный изгибающий момент в пролете, следует проверить опорное сечение балки.
8.2.6 Расчет на прочность неразрезных и защемленных балок, удовлетворяющих 8.2.5, в случае
изгиба в двух главных плоскостях выполняют по формуле (50) с учетом перераспределения опорных
и пролетных моментов в двух главных плоскостях согласно 8.2.5.
8.2.7 Расчет на прочность неразрезных и защемленных балок, удовлетворяющих требованиям
8.2.5, 8.4.7, 8.5.8, 8.5.9 и 8.5.18, выполняют по формуле (49) как расчет элементов 3-го класса с учетом перераспределения изгибающих моментов и образования условных пластических шарниров,
а также влияния касательных напряжений x в соответствии с 8.2.3 в сечениях с максимальным изгибающим моментом.
8.2.8 Расчет на прочность бистальных разрезных балок двутаврового и коробчатого сечения
с двумя осями симметрии при соблюдении требований 8.4.4, 8.5.9 и 8.5.17 и при касательных напряжениях x 0,9fs и y 0,5fs (кроме опорных сечений) выполняют как расчет элементов 2-го класса
по формулам:
— при изгибе в одной главной плоскости
M x ,Ed
c xr r Wxn fyd w c
26
1;
(59)
СП 5.04.01-2021
— при изгибе в двух главных плоскостях
M x ,Ed
c xr r Wxn fydw c
c xr
где
здесь f
M y ,Ed
c yr Wyn fydf c
1,
(60)
0,0833
r2 ,
f 0,167
f r 0,25
(61)
fydf
Af
; r
;
Aw
fydw
r — коэффициент; принимают:
при x 0,5fs
r 1;
при 0,5fs x 0,9fs
4
0,2
r 1
x ;
f r 0,25 fsw
(62)
cyr — коэффициент; принимают равным 1,15 — для двутаврового сечения; 1,05/r — для коробчатого сечения.
Расчет бистальных балок при наличии зоны чистого изгиба и в опорном сечении, а также с учетом ослабления сечения выполняют по 8.2.3.
8.3 Расчет на прочность балок крановых путей сплошного сечения
8.3.1 Расчет на прочность балок крановых путей выполняют по 8.2.1 на действие вертикальных
и горизонтальных нагрузок.
8.3.2 Расчет на прочность стенок балок крановых путей (за исключением балок, рассчитываемых
на усталость, для кранов групп режимов работы А7 и А8) выполняют по формуле (43), в которой при расчете сечений на опорах неразрезных балок вместо коэффициента 0,87 принимают коэффициент 0,77.
8.3.3 При расчете на прочность стенок балок крановых путей из стали с пределом текучести
до 440 Н/мм2 для кранов групп режимов работы А7 (в цехах металлургических производств) и А8
должны быть выполнены условия:
fyd
loc,x x loc,x loc ,y 2loc ,y 3 xy loc ,xy 1,
2
2
x
x loc ,x
fyd
loc ,y fy
fyd
xy
(63)
1,
(64)
1,
(65)
loc ,xy f ,xy / fs 1,
(66)
где — коэффициент; принимают равным 0,87 для расчета разрезных балок; 0,77 — для расчета
сечений на опорах неразрезных балок;
x
xy
здесь MEd и VEd
F
F1
2Mt ,Ed t
MEd
F
, loc , x 0,25loc ,y , loc ,y F F 1 n , fy
;
Wxn
t lef
If
V
Ed , loc , xy 0,3loc ,y , f ,xy 0,25fy ,
th
(67)
— расчетные значения соответственно изгибающего момента и поперечной
силы в сечении балки;
— частный коэффициент для кранового воздействия; принимают по ТНПА;
— частный коэффициент увеличения сосредоточенной вертикальной нагрузки
от одного колеса крана; принимают для кранов группы режимов работы А8:
с жестким подвесом груза — 1,8; с гибким подвесом груза — 1,7; для кранов
группы режимов работы А7 — 1,6;
27
СП 5.04.01-2021
Fn
lef
Mt,Ed
— характеристическое значение сосредоточенной вертикальной нагрузки от одного
колеса крана;
— условная длина; определяют по 8.2.2;
— местный расчетный крутящий момент; определяют по формуле
Mt ,Ed F F 1Fn e 0,75Vt ,Ed hr ,
(68)
e 0,2b (b — ширина подошвы рельса);
Vt,Ed — расчетная горизонтальная нагрузка, направленная поперек кранового пути, вызываемая перекосами мостовых кранов и непараллельностью крановых путей;
— высота кранового рельса;
hr
If
— сумма собственных моментов инерции при кручении рельса и пояса;
bf tf3
,
3
bf и tf — соответственно ширина и толщина верхнего пояса балки.
If It
Все напряжения в формулах (63)–(67) принимают со знаком «».
8.3.4 Расчет на прочность подвесных балок крановых путей (монорельсов) выполняют с учетом
местных нормальных напряжений от давления колеса крана, направленных вдоль и поперек оси балки.
8.3.5 Расчет на прочность бистальных балок крановых путей двутаврового сечения с двумя осями
fydf
1,5 выполняют по 8.3.2 или по форсимметрии для кранов групп режимов работы А1–А5 при r
fydw
муле (60), в которой для данного случая:
— расчетный изгибающий момент в горизонтальной плоскости, полностью передаюMy,Ed
щийся на верхний пояс балки;
Wxn Wxnf — момент сопротивления сечения верхнего пояса относительно оси y–y;
— коэффициент; принимают равным 1,15.
cyr
8.4 Расчет на общую устойчивость изгибаемых элементов сплошного сечения
8.4.1 Расчет распространяется на балки симметричного и несимметричного двутаврового сечения. Для балок квадратного или прямоугольного замкнутого сечения из листового проката постоянной
толщины, труб проверка общей устойчивости не требуется.
8.4.2 Расчет на устойчивость двутавровых балок 1-го класса, а также бистальных балок 2-го класса,
удовлетворяющих 8.2.1 и 8.2.8, выполняют по формулам:
— при изгибе в плоскости стенки, совпадающей с плоскостью симметрии сечения,
M x ,Ed
bWсx fyd c
1;
(69)
— при изгибе в двух главных плоскостях (и наличии бимоментов)
M x ,Ed
bWсx fyd c
где b
M y ,Ed
Wсy fyd c
BEd
1,
Wсfyd c
(70)
— коэффициент устойчивости при изгибе; определяют согласно приложению Ж для балок с
опорными сечениями, закрепленными от боковых смещений и поворота;
Wcx — момент сопротивления сечения относительно оси x–x, вычисленный для сжатого пояса;
Wcy — момент сопротивления сечения относительно оси y–y, совпадающей с плоскостью изгиба,
вычисленный для наиболее сжатой точки сжатого пояса;
Wc — секториальный момент сопротивления сечения, вычисленный для наиболее сжатой точки
сжатого пояса.
Знак «» в формуле (70) принимают, если в рассматриваемой точке соответствующее усилие
вызывает сжатие.
Для бистальных балок в формулах (69) и (70), а также при определении b следует заменять fyd на fydf.
8.4.3 При определении значения b за расчетную длину балки lef принимают расстояние между
точками закрепления сжатого пояса от поперечных смещений (узлами продольных или поперечных
28
СП 5.04.01-2021
связей, точками крепления жесткого настила); при отсутствии связей lef l (l — пролет балки)
за расчетную длину консоли принимают: lef l (l — длина консоли) при отсутствии закрепления сжатого
пояса на конце консоли в горизонтальной плоскости или расстояние между точками закрепления сжатого пояса в горизонтальной плоскости — при закреплении пояса на конце и по длине консоли.
8.4.4 Расчет на устойчивость балок крановых путей двутаврового сечения выполняют по формуле (70), где My,Ed — расчетный изгибающий момент в горизонтальной плоскости, полностью передающийся на верхний пояс балки; Wсy Wyf — момент сопротивления сечения верхнего пояса относительно оси y–y.
8.4.5 Устойчивость балок 1-го класса, а также бистальных балок 2-го класса считают обеспеченной:
а) при передаче нагрузки на балку через сплошной жесткий настил (железобетонные плиты
из тяжелого, легкого и ячеистого бетонов, плоский и профилированный металлический настил, волнистая сталь и т. п.), непрерывно опирающийся на сжатый пояс балки и связанный с ним с помощью
сварки, болтов, самонарезающих винтов и др.; при этом силы трения не учитывают;
б) при значениях условной гибкости сжатого пояса балки b
fydf
lef
, не превышающих ее пре
b
E
дельных значений ub , определяемых по формулам таблицы 12 для балок симметричного двутаврового сечения или асимметричного — с более развитым сжатым поясом, рассчитываемых по формуле (69)
и при отношении ширины растянутого пояса к ширине сжатого пояса не менее 0,75.
Таблица 12
Место приложения нагрузки
К верхнему поясу
К нижнему поясу
Независимо от уровня приложения нагрузки
при расчете участка балки между связями или
при чистом изгибе
Предельная условная гибкость
сжатого пояса прокатной или сварной балки ub
ub 0,35
0,0032b
0,02b b
0,76
t
t h
(71)
ub 0,57
0,0032b
0,02b b
0,92
t
t h
(72)
ub 0,41
0,0032b
0,016b b
0,73
t
t
h
(73)
Примечания
1 Обозначения, принятые в таблице:
b и t — соответственно ширина и толщина сжатого пояса;
h
— расстояние (высота) между осями поясных листов.
b
h
b
15 в приведенных
2 Значения ub определены при 1 6 и 15 35; для балок с отношением
t
b
t
b
формулах принимают
15.
t
3 Для балок с фрикционными поясными соединениями значения ub следует умножать на 1,2.
4 Значения ub следует повышать умножением на коэффициент
fydf
, где
MEd
.
Wc c
8.4.6 Крепления к сжатому поясу жесткого настила, продольных или поперечных связей, которые
должны обеспечивать устойчивость изгибаемого элемента, рассчитывают на фактическую расчетную
или условную поперечную силу. При этом условную поперечную силу определяют:
— при закреплении балки в отдельных точках — по формуле (19), в которой определяют
l
для сечения типа b (см. таблицу 7) при гибкости ef (i — радиус инерции сечения сжатого пояса
i
в горизонтальной плоскости), а NEd — вычисляют по формуле
NEd (Afr 0,25Aw) fydw,
где Af и Aw
(74)
— площади сечения сжатого пояса и стенки соответственно;
29
СП 5.04.01-2021
r
fydf
fydw
1,0,
(75)
здесь fydf и fydw — расчетные значения предела текучести стали сжатого пояса и стенки соответственно;
— при непрерывном закреплении — по формуле
qfic
3Vfic
,
l
(76)
где qfic — условная поперечная сила на единицу длины пояса балки;
Vfic — условная поперечная сила, определяемая по формуле (19), в которой 1, а NEd вычисляют по формуле (74).
8.4.7 Устойчивость балок 2-го и 3-го класса считают обеспеченной, если выполнены положе-
ния 8.4.5, перечисление а) или б), при условии умножения значений ub , определяемых по формулам
таблицы 12, на коэффициент , вычисляемый по формуле
1 0,6
c1x 1
,
cx 1
(77)
где c1x — коэффициент; определяют по большему из значений, полученных из формул (78), и при
условии, что 1 c1x cx:
c1x
M x,Ed
или c1x c x ,
Wxn fyd c
(78)
здесь Mx,Ed — расчетный изгибающий момент в сечении;
— коэффициент; определяют по формуле (51);
— коэффициент; принимают по таблице Е.1 (приложение Е).
cx
При этом значения предельной условной гибкости пояса балки принимают:
ub — на участке длины балки, где учитываются пластические деформации;
MEd
ub — на участках длины балки с напряжением в сечениях
fyd c .
Wn,min
Учет пластических деформаций осуществляют при расчете балок со сжатым поясом, менее развитым, чем растянутый, только при выполнении правила 8.4.5, перечисление а).
8.5 Проверка устойчивости стенок и поясных листов изгибаемых элементов сплошного
сечения
8.5.1 Устойчивость стенок балок 1-го класса считают обеспеченной, если выполнены правила
8.2.1, 8.3.1–8.3.3, 8.4.2–8.4.6 и условная гибкость стенки w
f
hef
yd (см. рисунок 5) не превышает
tw
E
значений uw :
3,5
— при отсутствии местного напряжения (loc 0) в балках с двусторонними поясными
швами;
3,2
— то же в балках с односторонними поясными швами;
2,5
— при наличии местного напряжения loc в балках с двусторонними поясными швами.
При этом поперечные (и опорные) ребра жесткости устанавливают согласно 8.5.9 или 8.5.11 и 8.5.12.
8.5.2 Проверку устойчивости стенок балок 1-го класса выполняют с учетом наибольшего сжимающего напряжения у расчетной границы стенки, принимаемого со знаком «», среднего касательного
напряжения и местного напряжения loc в стенке под сосредоточенной нагрузкой.
Напряжения и вычисляют по формулам:
30
M x,Ed y
,
Ix
(79)
VEd
,
tw hw
(80)
СП 5.04.01-2021
где Mx,Ed и VEd — средние расчетные значения соответственно изгибающего момента и поперечной
силы в пределах отсека (расстояние между осями поперечных ребер жесткости);
если длина отсека a больше его расчетной высоты hef, то значения Mх,Ed и VEd вычисляют как средние для более напряженного участка длиной, равной hef; если в пределах
отсека момент или поперечная сила меняют знак, то их средние значения вычисляют
на участке отсека с одним знаком;
— расчетная высота стенки; принимают по 7.3.1;
hef
— полная высота стенки.
hw
Местное напряжение loc (loc,y) в стенке под сосредоточенной нагрузкой определяют по 8.2.2 и 8.3.3.
В отсеках балки, где сосредоточенная нагрузка приложена к растянутому поясу, одновременно
учитывают только и или loc и .
8.5.3 Устойчивость стенок балок 1-го класса симметричного сечения, укрепленных только поперечными ребрами жесткости (рисунок 8), при наличии местного напряжения (loc 0) и при условной
гибкости стенки w 6
fyd
считают обеспеченной, если выполнено условие
loc
loc ,cr
cr
c
2
cr
2
1,
(81)
где , loc, — напряжения; определяют по 8.5.2;
cr
— критическое напряжение; вычисляют по формуле
cr
ccr fyd
w2
(82)
,
здесь ccr — коэффициент; определяют по 8.5.4–8.5.6;
loc,cr
— критическое напряжение; вычисляют по формуле
loc ,cr
c1c2fyd
w 2
,
(83)
здесь c1 и c2 — коэффициенты; определяют по 8.5.5;
cr
— критическое напряжение; вычисляют по формуле
0,76 f
cr 10,3 1 2 s 2 ,
d
здесь
d
d
(84)
— отношение большей стороны отсека стенки к меньшей стороне;
f
d
yd ;
tw
E
— меньшая из сторон отсека стенки (hef или a).
Рисунок 8 — Схема участка балки, укрепленной поперечными ребрами жесткости,
при приложении сосредоточенной нагрузки:
а — к сжатому поясу;
б — к растянутому поясу
31
СП 5.04.01-2021
8.5.4 Для балок по 8.5.3 при loc 0 коэффициент ccr в формуле (82) определяют по таблице 13
в зависимости от вида поясных соединений и значения коэффициента , вычисляемого по формуле
3
b t
f f ,
hef tw
(85)
где
— коэффициент; принимают по таблице 14;
bf, tf — соответственно ширина и толщина сжатого пояса балки.
Таблица 13
Вид поясных соединений балок
Сварное
Значение ccr при
0,8
1,0
2,0
4,0
6,0
10,0
30,0
30,0
31,5
33,3
34,6
34,8
35,1
35,5
Фрикционное
35,2
Таблица 14
Балки
Условия работы сжатого пояса
Балки крановых путей
Прочие
Крановые рельсы не приварены
2,0
Крановые рельсы приварены
При непрерывном опирании плит
В других случаях
0,8
Примечания
1 Для отсеков балок крановых путей, где сосредоточенная нагрузка приложена к растянутому поясу,
при вычислении коэффициента принимают 0,8.
2 При значениях коэффициента коэффициент 35,5.
8.5.5 При вычислении значений loc,cr по формуле (83) при loc 0 принимают:
1,04lef
a
c1 — по таблице 15 в зависимости от отношения
и значения
(значение lef опредеhef
hef
ляют по 8.2.2);
c2 — по таблице 16 в зависимости от отношения
a
и значения , вычисляемого по формуле (85);
hef
для балок с фрикционными поясными соединениями принимают 10.
Таблица 15
Значение c1 при
32
a a1
hef hef
0,50
0,60
0,67
0,80
1,00
1,20
1,40
1,60
1,80
2,00
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
СП 5.04.01-2021
Окончание таблицы 15
Значение c1 при
a a1
hef hef
0,50
0,60
0,67
0,80
1,00
1,20
1,40
1,60
1,80
2,00
0,35
28,0
20,6
17,4
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
Таблица 16
Значение c2 при
a a1
hef hef
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
При loc 0 проверку стенки по формуле (81) выполняют в зависимости от значения
а) если
a
:
hef
a
0,8, значение cr определяют по формуле (82) с учетом правила 8.5.4.
hef
Если сосредоточенная нагрузка приложена к растянутому поясу (см. рисунок 8 б)), то при проверке
стенки с учетом только loc и при определении коэффициента по формуле (85) за bf и tf принимают
соответственно ширину и толщину растянутого пояса;
a
б) если
0,8, проверку по формуле (81) выполняют дважды: при значении cr, вычисленном
hef
по формуле (82) с учетом 8.5.4, и при таком значении loc,cr по формуле (83), когда при определении
a
коэффициентов c1 и c2 вместо размера a принят a1 0,5a при 0,8
1,33 или a1 0,67hef
hef
при
a
a
a
(если
1,33; при значениях cr и loc,cr, вычисленных при фактическом значении
2,
hef
hef
hef
в расчете принимают
a
2); при этом коэффициент ccr в формуле (82) определяют по таблице 17.
hef
Таблица 17
a
a
или
2hc
hef
0,8
0,9
1,0
1,2
1,4
1,6
1,8
2,0
ccr
По таблице 13
37,0
39,2
45,2
52,8
62,0
72,6
84,7
Значение cr во всех случаях вычисляют по фактическим размерам отсека.
33
СП 5.04.01-2021
8.5.6 Устойчивость стенок балок 1-го класса асимметричного двутаврового сечения с более развитым сжатым поясом, укрепленных только поперечными ребрами жесткости, считают обеспеченной,
если условие (81) выполнено с учетом следующих изменений:
— при вычислении значений cr по формулам (82) и (85) вместо значения hef принята удвоенная
высота сжатой зоны стенки 2hc;
a
— при
0,8 и loc 0 выполнены две проверки, приведенные в 8.5.5, в которых при опредеhef
лении ccr по таблице 17 и cr по формуле (82) вместо значения hef принята удвоенная высота сжатой
зоны стенки 2hc.
Значения cr и loc,cr определяют по фактическим размерам отсека стенки.
8.5.7 Устойчивость стенок балок 1-го класса асимметричного двутаврового сечения с более развитым растянутым поясом, укрепленных только поперечными ребрами жесткости, при одновременном действии напряжений и и при отсутствии напряжений loc считают обеспеченной, если
выполнено условие
0,51
2 2 42 1,
cr c
(86)
где cr — вычисляют по формуле (82); при этом коэффициент ccr определяют по таблице 18 в зависимости от ;
1 2
; cr
,
1
1 cr
(87)
здесь 1 и 2 — сжимающее и растягивающее напряжения у расчетных границ стенки, принимаемые соответственно со знаком «» и «»; определяют по формуле (79);
и cr — касательные напряжения; определяют по формулам (80) и (84) соответственно.
Таблица 18
1,0
1,2
1,4
1,6
1,8
2,0
ccr
10,2
12,7
15,5
20,0
25,0
30,0
8.5.8 Устойчивость стенок балок 2-го и 3-го класса из однородной стали и бистальных при отсутствии местного напряжения (loc 0) и с соблюдением требований 7.3.1, 8.2.3 и 8.2.8 считают обеспеченной при выполнении условий:
а) для балок двоякосимметричного двутаврового и коробчатого сечения
MEd
fydf c hef tw (r f )
2
1,
где — коэффициент; определяют по таблице 19 (при
(88)
VEd
и uw по 8.5.1);
AW
r — определяют по 8.4.6;
б) для балок асимметричного двутаврового сечения с более развитым сжатым поясом, укрепленных только поперечными ребрами,
MEd
f 2 3 2
1Af 1h1 2 Af 2 (hw h1 ) 4h12 tw fydw hw tw (hw 2h1 ) ydw
2
c
1,
(89)
где 1, 2 — напряжения в сжатом и растянутом поясах соответственно; если 1 fydf или 2 fydf ,
то принимают соответственно 1 fydf или 2 fydf ;
h1
34
— высота сжатой зоны стенки; определяют по формуле
СП 5.04.01-2021
h1
Aw
Af 2 2 Af 11
.
2t w 2t f 2 32
w
ydw
(90)
Значения MEd и VEd вычисляют в одном сечении балки.
Таблица 19
fsw
Значения при w
2,2
2,5
3,0
3,5
4,0
4,5
5,0
5,5
0
0,240
0,239
0,235
0,226
0,213
0,195
6,173
0,153
0,5
0,203
0,202
0,197
0,189
0,176
0,158
0,136
0,116
0,6
0,186
0,185
0,181
0,172
0,159
0,141
0,119
0,099
0,7
0,167
0,166
0,162
0,152
0,140
0,122
0,100
0,080
0,8
0,144
0,143
0,139
0,130
0,117
0,099
0,077
0,057
0,9
0,119
0,118
0,114
0,105
0,092
0,074
0,052
0,032
8.5.9 Стенки балок следует укреплять поперечными ребрами жесткости:
— в балках 1-го класса, если условия гибкость стенки w 3,2 — при отсутствии подвижной
нагрузки на поясе балки или w 2,2 — при наличии такой нагрузки;
— в балках 2-го и 3-го класса — при любых значениях условной гибкости стенки на участках
длины балки, где учитываются пластические деформации, а на остальных участках — как в балках
1-го класса.
Расстояние между поперечными ребрами жесткости не должно превышать 2hef при w 3,2
и 2,5hef при w 3,2.
Для балок 1-го класса это расстояние увеличивают до значения 3hef при условии, что устойчивость балки и стенки обеспечена выполнением положений 8.4.5, перечисление а) или б), если ub
не превышает значений, определяемых по формуле (71).
Поперечные ребра жесткости устанавливают в местах приложения неподвижных сосредоточенных нагрузок и на опорах балок.
Отсутствие поперечных ребер жесткости должно быть обосновано расчетом по 8.2.2.
В стенке, укрепленной только поперечными ребрами жесткости, ширина их выступающей части br, мм,
h
h
должна быть не менее w 25 — для парного ребра, не менее w 40 — для одностороннего ребра;
30
24
f
толщина ребра tr должна быть не менее 2br yd .
E
При укреплении стенки односторонними поперечными ребрами жесткости из одиночных уголков,
привариваемых к стенке пером, момент инерции такого ребра, вычисляемый относительно оси, совпадающей с ближайшей к ребру гранью стенки, должен быть не менее, чем для парного ребра.
8.5.10 Поперечное ребро жесткости, расположенное в месте приложения сосредоточенной нагрузки
к верхнему поясу, проверяют расчетом на устойчивость: двустороннее — как центрально-сжатую стойку,
одностороннее — как стойку, сжатую с эксцентриситетом, равным расстоянию от срединной плоскости
стенки до центра тяжести расчетного сечения стойки. При этом в расчетное сечение стойки включают
сечение ребра жесткости и полосы стенки шириной 0,65tw
E
с каждой стороны ребра, а расчетную
fyd
длину стойки принимают равной расчетной высоте стенки hef.
8.5.11 Стенки балок 1-го класса, у которых при действии нормальных напряжений устойчивость
не обеспечена, а также при значениях условной гибкости стенки w 5,5
fyd
( — напряжение
в сжатом поясе балки), укрепляют продольным ребром жесткости, устанавливаемым дополнительно
к поперечным ребрам.
35
СП 5.04.01-2021
8.5.12 В стенке балки 1-го класса симметричного двутаврового сечения, укрепленной, кроме поперечных ребер, одной парой продольных ребер жесткости, расположенной на расстоянии h1 от границы сжатого отсека (рисунок 9), обе пластинки, на которые это ребро разделяет отсек, рассчитывают
отдельно:
а) пластинку 1, расположенную между сжатым поясом и продольным ребром, — по формуле
1
c
2
loc
1,
cr ,1 loc ,cr ,1 cr ,1
(91)
— определяют по 8.5.2;
где , loc,
cr,1, loc,cr,1 — вычисляют по формулам:
— при loc 0
cr ,1
4,76 fyd
2,
h
1 1 1
hef
(92)
здесь 1 вычисляют по формуле
1
— при loc 0 и 1
h1 fyd
;
tw
E
(93)
a
2 (при 1 2 принимают 1 2 )
h1
cr ,1
1,19 fyd
,
h1 12
1
hef
(94)
loc ,cr ,1 1,24 0,4761
fyd
a 2
,
(95)
здесь
2
f
1
a
1 и a yd ;
1
tw
E
(96)
cr,1 — критическое напряжение; определяют по формуле (84) с подстановкой в нее размеров
проверяемой пластинки;
б) пластинку 2, расположенную между продольным ребром и растянутым поясом, — по формуле
2
2h1
2
1
hef loc,2
1
1,
c
cr ,2
loc ,cr ,2 cr ,2
(97)
где и — напряжения; определяют по 8.5.2;
cr ,2
здесь
loc,2
36
w
5,43
h1
0,5
hef
h2 fyd
;
tw
E
2
fyd
w 2
,
(98)
(99)
— напряжение; если нагрузка приложена к сжатому поясу (рисунок 9 а)), принимают loc,2 0,4loc
(loc определяют по 8.5.2), к растянутому поясу (рисунок 9 б)) — loc,2 loc;
СП 5.04.01-2021
loc,cr,2 — напряжение; вычисляют по формуле (83), где c1 определяют по таблице 15 при 0,4,
а c2 — по таблице 16 при 1, заменяя значение hef значением (hef h1);
cr ,2
— напряжение; определяют по формуле (84) с подстановкой в нее размеров проверяемой
пластинки.
Рисунок 9 — Схема балки, укрепленной поперечными (3)
и продольными (4) ребрами жесткости:
а — балка со сжатым верхним поясом;
б — балка с растянутым верхним поясом
8.5.13 Промежуточные ребра жесткости, расположенные на пластинке 1 между сжатым поясом
и продольным ребром, доводят до продольного ребра (рисунок 10).
Рисунок 10 — Схема балки, укрепленной поперечными (3),
продольными (4) и промежуточными (5) ребрами жесткости
37
СП 5.04.01-2021
В этом случае расчет пластинки 1 выполняют по формулам (91)–(96), в которых a заменяют на a1
(a1 — расстояние между осями соседних промежуточных ребер) (рисунок 10). Расчет пластинки 2 выполняют по 8.5.12, перечисление б).
8.5.14 Проверку устойчивости стенок балок асимметричного сечения (с более развитым сжатым
поясом), укрепленных поперечными ребрами и парным продольным ребром жесткости, расположенным
в сжатой зоне, выполняют по формулам (91) и (92); при этом в формулах (92), (94) и (97) заменяют
1
h
h
h1
2 h1
на 1
, а в формуле (98) 0,5 1 заменяют на
1 , где 2 —
hef
hef
21 hef
1 2 hef
краевое растягивающее напряжение (со знаком «») у расчетной границы отсека.
8.5.15 При укреплении стенки поперечными ребрами и парным продольным ребром жесткости места
расположения и моменты инерции сечений этих ребер должны удовлетворять требованиям 8.5.9
и формулам таблицы 20.
отношение
Таблица 20
Момент инерции ребра
h1
hef
продольного (Irl)
поперечного (Ir)
требуемое значение
предельное значение
минимальное
максимальное
0,5a a 2tw3
2,5
hef hef
1,5hef tw3
7hef tw3
0,25
0,4a a 2tw3
1,5
hef hef
1,5hef tw3
8,5hef tw3
0,30
1,5hef tw3
—
—
0,20
3hef tw3
Примечание — При вычислении Irl промежуточные значения
h1
определяют линейной интерполяцией.
hef
8.5.16 При расположении продольного и поперечных ребер жесткости с одной стороны стенки
моменты инерции сечений каждого из них вычисляют относительно оси, совпадающей с ближайшей
к ребру гранью стенки.
8.5.17 Участок стенки балки над опорой рассчитывают на устойчивость при центральном сжатии
из плоскости балки как стойку, нагруженную опорной реакцией.
При укреплении стенки балки опорными ребрами жесткости с шириной выступающей части br (br 0,5bfi,
где bfi — ширина нижнего пояса балки) в расчетное сечение этой стойки включают сечение опорных
ребер и полосы стенки шириной не более 0,65tw
E
с каждой стороны ребра.
fyd
Толщина опорного ребра жесткости tr должна быть не менее 3br
fyd
E
(br — ширина выступаю-
щей части).
Расчетную длину стойки принимают равной расчетной высоте стенки балки hef.
Нижние торцы опорных ребер жесткости (рисунок 11) должны быть остроганы либо плотно пригнаны
или приварены к нижнему поясу балки. Напряжения в этих сечениях при действии опорной реакции
не должны превышать расчетного значения прочности стали: в первом случае (рисунок 11 а)) — на смятие fp при a 1,5t и на сжатие fyd при a 1,5t; во втором случае (рисунок 11 б)) — на смятие fp.
Сварные швы, прикрепляющие опорное ребро к нижнему поясу балки, рассчитывают на воздействие опорной реакции.
При отсутствии опорных ребер жесткости (в прокатных балках) расчетное сечение стойки — полоса стенки шириной, равной длине участка опирания балки.
38
СП 5.04.01-2021
Рисунок 11 — Схема опорного ребра жесткости:
а — в торце с применением строжки;
б — удаленного от торца с плотной пригонкой
или приваркой к нижнему поясу
8.5.18 Устойчивость сжатых поясов считают обеспеченной, если условная гибкость свеса пояса
f
fydf
fydf
bef
b
или поясного листа f 1 f
балок 1-го класса и бистальных балок 2-го класса при
tf
E
tf
E
выполнении правил 7.3.7, 8.2.1 и 8.2.8 не превышает предельных значений uf (uf ,1 ), определяемых
по формулам:
— для свеса полки (без окаймления и отгиба) двутаврового сечения
uf 0,5
fydf
c
;
(100)
,
(101)
— для поясного листа коробчатого сечения
uf ,1 1,5
fydf
c
где с — напряжение в сжатом поясе, определяемое по формулам:
для однородного сечения
c
M
M
M x ,Ed
или c x ,Ed y ,Ed ;
Wxnc c Wyn c
Wxnc c
(102)
для бистального сечения
c
fydw
3 (1 4)
или c
fydw
3 (1 4 )
M y ,Ed
Wyn c
,
(103)
здесь — значения из таблицы 19 при 0;
если с fydf, то принимают с fydf.
8.5.19 Устойчивость сжатых поясов считают обеспеченной, если условная гибкость свеса сжатого пояса или поясного листа балок 2-го и 3-го класса из однородной стали при выполнении требова-
ний 7.3.7, 8.2.3 и 8.5.8 не превышает предельных значений uf (uf ,1 ), определяемых при 2,2 uw 5,5
по формулам:
— для свеса полки (без окаймления и отгиба) двутаврового сечения
uf 0,17 0,06uw ;
(104)
— для поясного листа коробчатого сечения
uf ,1 0,675 0,15uw .
(105)
При uw 2,2 или uw 5,5 принимают соответственно uw 2,2 или uw 5,5.
8.5.20 В случае окаймления или отгиба полки (стенки) сечения (см. рисунок 5) размером aef 0,3bef
и толщиной t 2aef
fydf
E
значения uf , определяемые по формулам (100) и (104), увеличивают в 1,5 раза.
39
СП 5.04.01-2021
8.6 Расчет опорных плит
8.6.1 Площадь стальной опорной плиты должна удовлетворять требованиям расчета на прочность фундамента.
Передача расчетного усилия на опорную плиту может осуществляться через фрезерованный торец
или через сварные швы конструкции, опирающейся на плиту.
8.6.2 Толщину опорной плиты определяют расчетом на изгиб пластинки по формуле
t
6Mmax,Ed
fyd c
,
(106)
где Mmax,Ed — наибольший из расчетных изгибающих моментов MEd, действующих на полосе единичной ширины разных участков опорной плиты и определяемых по формулам:
для консольного участка плиты
M1 0,5qc2;
(107)
для участка плиты, опертого на четыре стороны в направлении короткой и длинной
сторон соответственно,
Ma 1qa 2 , Mb 2qa 2 ;
(108)
для участка плиты, опертого по трем сторонам,
M3 3qd12 ;
(109)
для участка плиты, опертого на две стороны, сходящиеся под углом, — по формуле (109),
при этом принимают d1 — диагональ прямоугольника, а размер a1 в таблице Е.2 (приложение Е) — расстояние от вершины угла до диагонали.
В формулах (107)–(109):
q
— реактивный отпор фундамента под рассматриваемым участком плиты на единицу
площади плиты;
c
— вылет консольного участка плиты;
1, 2, 3 — коэффициенты, зависящие от условий опирания и отношения размеров сторон
участка плиты; принимают по таблице Е.2 (приложение Е);
— длина свободного края участка плиты.
d1
При отношении сторон
а1
0,5 влияние опирания на сторону а1 является незначительным
d1
и плиту рассчитывают по формуле (107) как консоль с вылетом с а1 (а1 — длина стороны, перпендикулярной свободной стороне).
9 Расчет элементов стальных конструкций при действии продольной силы с изгибом
9.1 Расчет на прочность элементов сплошного сечения
9.1.1 Расчет на прочность внецентренно-сжатых (сжато-изгибаемых) и внецентренно-растянутых (растянуто-изгибаемых) элементов из стали с характеристическим значением предела текучести
fyk 440 Н/мм2, не подвергающихся непосредственному воздействию динамических нагрузок, при
N
напряжениях 0,5fs и Ed 0,1fyd выполняют по формуле
An
NEd
An fyd c
n
M y ,Ed
M x ,Ed
BEd
1,
c xWxn,min fyd c c y Wyn,min fyd c Wn,min fyd c
(110)
где NEd, Mx,Ed, My,Ed, BEd — абсолютные расчетные значения соответственно осевого усилия, изгибающих моментов и бимомента при наиболее неблагоприятном их сочетании;
— коэффициенты; принимают по таблице Е.1 (приложение Е).
n, cx, cy
40
СП 5.04.01-2021
Если
NEd
0,1fyd , формулу (110) применяют при выполнении требований 8.5.8 и таблицы Е.1
An
(приложение Е).
Расчет на прочность элементов в случаях, не предусмотренных расчетом по формуле (110), выполняют по формуле
NEd M x ,Ed y M y ,Ed x BEd
An
I xn
I yn
In
fyd c
1,
(111)
где x, y — расстояния от главных осей до рассматриваемой точки сечения.
9.1.2 Расчет на прочность внецентренно-сжатых (сжато-изгибаемых) элементов по формуле (110)
выполнять не требуется, если приведенный относительный эксцентриситет mef 20 (9.2.2), отсутствует ослабление сечения и значения изгибающих моментов, принимаемых в расчетах на прочность
и устойчивость, одинаковы.
9.1.3 Внецентренно-сжатые (сжато-изгибаемые) элементы из стали с характеристическим значением предела текучести стали fyk 440 Н/мм2, с несимметричными сечениями относительно оси, перпендикулярной плоскости изгиба (например, сечения типов 10, 11 по таблице Д.2 (приложение Д)),
проверяют на прочность растянутого волокна сечения в плоскости действия момента по формуле
u NEd MEd
1,
fud c An Wtn
(112)
где Wtn — момент сопротивления сечения, вычисленный для растянутого волокна;
— коэффициент; определяют по формуле
2
0,1NEd
1
.
Afyd
(113)
При этом NEd принимают со знаком «».
9.2 Расчет на устойчивость элементов сплошного сечения
9.2.1 Расчет на устойчивость внецентренно-сжатых (сжато-изгибаемых) элементов при действии
момента в одной из главных плоскостей выполняют как в этой плоскости (плоская форма потери устойчивости), так и из этой плоскости (изгибно-крутильная форма потери устойчивости).
9.2.2 Расчет на устойчивость внецентренно-сжатых (сжато-изгибаемых) элементов постоянного
сечения (колонн многоэтажных зданий — в пределах этажа) в плоскости действия момента, совпадающей с плоскостью симметрии, выполняют по формуле
NEd
1,
e Afyd c
(114)
где e — коэффициент устойчивости при внецентренном сжатии; определяют по таблице Д.3 (приложение Д) в зависимости от условной гибкости и приведенного относительного эксцентриситета mef, вычисляемого по формуле
mef m,
(115)
здесь — коэффициент влияния формы сечения; определяют по таблице Д.2 (приложение Д);
m — относительный эксцентриситет; определяют по формуле
m
e
— эксцентриситет; e
eA
,
Wc
(116)
MEd
(MEd и NEd принимают согласно 9.2.3);
NEd
Wc — момент сопротивления сечения, вычисленный для наиболее сжатого волокна.
При значениях mef 20 расчет выполняют как для изгибаемых элементов (см. раздел 8).
41
СП 5.04.01-2021
9.2.3 Расчетные значения осевого усилия NEd и изгибающего момента MEd в элементе принимают
для одного и того же сочетания воздействий из расчета системы по недеформированной схеме
в предположении упругих деформаций стали.
При этом значения MEd принимают равными:
— для колонны постоянного сечения рамной системы — наибольшему моменту в пределах длины
колонны;
— для ступенчатой колонны — наибольшему моменту на длине участка постоянного сечения;
— для колонны с одним защемленным, а другим свободным концом — моменту в заделке, но не менее момента в сечении, отстоящем на 1/3 длины колонны от заделки;
— для сжатых поясов ферм и структурных плит, воспринимающих внеузловую поперечную
нагрузку, — наибольшему моменту в пределах средней трети длины панели пояса, определяемому
из расчета пояса как упругой неразрезной балки;
— для сжатого стержня с шарнирно опертыми концами и сечением, имеющим одну ось симметрии,
совпадающую с плоскостью изгиба, — моменту, определяемому по формулам таблицы 21 в зависимости
M
A
от относительного эксцентриситета mmax Ed ,max и принимаемому не менее 0,5MEd,max.
NEdWc
Таблица 21
MEd при условной гибкости стержня
Относительный
эксцентриситет mmax
До 3 включ.
Св. 3 до 20 включ.
4
4
MEd ,max 0,25 MEd ,max M1,Ed
M1,Ed
M2,Ed
mmax 3 MEd ,max M2,Ed
17
M1,Ed
mmax 3 MEd ,max M1,Ed
17
Примечание — Обозначения, принятые в таблице:
MEd,max — наибольший расчетный изгибающий момент в пределах длины стержня;
M1,Ed
— наибольший расчетный изгибающий момент в пределах средней трети длины стержня, принимаемый равным не менее 0,5MEd,max;
M2,Ed
— расчетный изгибающий момент, принимаемый равным MEd при mmax 3 и 4, но не менее 0,5MEd,max.
Для сжатых стержней двоякосимметричного сплошного сечения с шарнирно опертыми концами,
на которых действуют изгибающие моменты, значение mef, необходимое для определения e, принимают по таблице Д.5 (приложение Д).
9.2.4 Расчет на устойчивость внецентренно-сжатых (сжато-изгибаемых) стержней сплошного постоянного сечения, кроме коробчатого, из плоскости действия момента при изгибе их в плоскости
наибольшей жесткости (Ix Iy), совпадающей с плоскостью симметрии, а также швеллеров выполняют
по формуле
NEd
1,
cy Afyd c
(117)
где c — коэффициент; определяют по 9.2.5;
y — коэффициент устойчивости при центральном сжатии; определяют по 7.1.3.
9.2.5 Коэффициент c в формуле (117) определяют по формулам:
— при mx 5
c
1,
1 m x
где , — коэффициенты; определяют по таблице 22;
M
A
mx — относительный эксцентриситет; mx x,Ed
(Mx,Ed принимают по 9.2.6);
NEd Wc
42
(118)
СП 5.04.01-2021
— при mx 10
c
1
1
,
mx y
(119)
b
где b — коэффициент устойчивости при изгибе; определяют по 8.4.2 и приложению Ж как для балки
с двумя и более закреплениями сжатого пояса;
— при 5 mx 10
c c5 (2 0,2mx) c10 (0,2mx 1),
(120)
где c5 — определяют по формуле (118) при mx 5, c10 — по формуле (119) при mx 10.
Таблица 22
Тип сечения
Значения коэффициента
Схема сечения
и эксцентриситет
1
при
при
mx 1
1 mx 5
y 3,14
y 3,14
0,7
0,65 0,05mx
1
c
y
2
3
4
1
0,3I2
I1
1 0,35 0,05mx
I2
I1
c 2I2
1 1
1 ;
y I1
1 при
I2
0,5
I1
Примечание — Обозначения, принятые в таблице:
I1 и I2 — моменты инерции большей и меньшей полок соответственно относительно оси симметрии сечения y–y;
c
— значение y при y 3,14.
При гибкости y 3,14 коэффициент c не должен превышать значений cmax, определяемых по Д.1
(приложение Д); если c cmax, в формулах (117) и (123) вместо c принимают cmax.
При отношении ширины сечения к его высоте менее 0,3 принимают с 0,3.
43
СП 5.04.01-2021
9.2.6 При определении относительного эксцентриситета mx в формулах (118)–(120) за расчетное
значение момента Mx,Ed принимают:
— для стержней с концами, закрепленными от смещения перпендикулярно плоскости действия
момента, — максимальный момент в пределах средней трети длины, но не менее половины наибольшего момента по длине стержня;
— для стержней с одним защемленным, а другим свободным концом — момент в заделке,
но не менее момента в сечении, отстоящем на треть длины стержня от заделки.
9.2.7 Расчет на устойчивость внецентренно-сжатых (сжато-изгибаемых) элементов двутаврового
сечения, непрерывно подкрепленных вдоль одной из полок, приведен в приложении Ж.
9.2.8 Внецентренно-сжатые (сжато-изгибаемые) элементы постоянного сечения, изгибаемые в плоскости наименьшей жесткости (Iy Ix и ey 0 ), рассчитывают по формуле (114), а при x y также
проверяют расчетом на устойчивость из плоскости действия момента как центрально-сжатые элементы
по формуле
NEd
1,
x Afyd c
(121)
где x — коэффициент устойчивости при центральном сжатии; определяют по 7.1.3.
При x y проверка устойчивости из плоскости действия момента не требуется.
9.2.9 Расчет на устойчивость стержней сплошного постоянного сечения (кроме коробчатого),
подверженных сжатию и изгибу в двух главных плоскостях, при совпадении плоскости наибольшей
жесткости (Ix Iy) с плоскостью симметрии, а также при сечении типа 3 (см. таблицу 22) выполняют
следующим образом:
NEd
1,
exy Afyd c
(122)
где exy определяют по формуле
exy ey 0,6 3 c 0,4 4 c ,
(123)
здесь ey — коэффициент; определяют по 9.2.2, принимая в формулах вместо m и соответc
ственно my и y ;
— коэффициент; определяют по 9.2.5.
При вычислении значения mef ,y my для стержней двутаврового сечения с неодинаковыми полками коэффициент определяют как для сечения типа 8 по таблице Д.2 (приложение Д).
Если mef,y mx, то кроме расчета по формуле (122) выполняют дополнительную проверку по формулам (114) и (117), принимая ey 0.
Если x y , то кроме расчета по формуле (122) выполняют дополнительную проверку по формуле (114), принимая ey 0.
Значения относительных эксцентриситетов вычисляют по формулам:
mx
e A
ex A
, my y ,
Wcy
Wcx
(124)
где Wcx и Wcy — моменты сопротивления сечений для наиболее сжатого волокна относительно осей
x–x и y–y соответственно.
Если плоскость наибольшей жесткости сечения стержня (Ix Iy) не совпадает с плоскостью симметрии, то значение mx увеличивают на 25 % (кроме сечения типа 3 по таблице 22).
9.2.10 Расчет на устойчивость стержней сплошного постоянного коробчатого сечения при сжатии
с изгибом в одной или в двух главных плоскостях выполняют по формулам:
M x ,Ed
M y ,Ed
NEd
NEd
1,
1,
ex Afyd c c y yWy ,minfyd c
ey Afyd c c x xWx ,min fyd c
(125)
где ex, ey — коэффициенты устойчивости при сжатии с изгибом; определяют по таблице Д.3 (приложение Д);
44
СП 5.04.01-2021
cx, cy
x, y
— коэффициенты; принимают по таблице Е.1 (приложение Е);
— коэффициенты; определяют по формулам:
x 1
0,1NEd y 2
0,1NEd x 2
, y 1
,
Afyd
Afyd
(126)
при x 1 и y 1 принимают равными 1,0.
При этом NEd принимают со знаком «».
При изгибе в плоскости наибольшей жесткости (Ix Iy, My,Ed 0) вместо ey принимают y.
9.3 Расчет на устойчивость элементов сквозного сечения
9.3.1 При проверке на устойчивость внецентренно-сжатых (сжато-изгибаемых) стержней сквозного сечения с соединительными планками или решетками выполняют как расчет стержня в целом,
так и отдельных ветвей.
9.3.2 При расчете стержня в целом относительно свободной оси y–y по формуле (118), когда
планки и решетки расположены в плоскостях, параллельных плоскости действия момента, коэффициент e определяют по таблице Д.4 (приложение Д) в зависимости от условной приведенной гиб-
кости ef (см. таблицу 8) и относительного эксцентриситета m, определяемого по формуле
m
где e
a
I
— эксцентриситет; e
eAa
,
I
(127)
MEd
(MEd и NEd принимают по 9.2.3);
NEd
— расстояние от главной оси сечения, перпендикулярной плоскости действия момента,
до оси наиболее сжатой ветви, но не менее расстояния до оси стенки ветви;
— момент инерции сечения сквозного стержня относительно свободной оси.
При m 20 расчет на устойчивость стержня в целом не требуется, в этом случае расчет выполняют как для изгибаемых элементов.
9.3.3 При расчете отдельных ветвей стержней сквозного сечения с решетками по формуле (8)
продольную силу в каждой ветви определяют с учетом дополнительного усилия Nad от момента. Значение этого усилия вычисляют по формулам:
— при изгибе стержня в плоскости, перпендикулярной оси y–y, для сечений типов 1 и 3 (см. таблицу 8)
Nad
M y ,Ed
b
(128)
;
— то же для сечений типа 2 (см. таблицу 8)
Nad
0,5M y ,Ed
(129)
;
b1
— при изгибе стержня в плоскости, перпендикулярной оси x–x, для сечений типа 3 (см. таблицу 8)
Nad
1,16M x,Ed
b
(130)
;
— то же для сечений типа 2 (см. таблицу 8)
Nad
0,5M x,Ed
b2
(131)
,
где b, b1, b2 — расстояния между осями ветвей (см. таблицу 8).
При изгибе стержня сквозного сечения типа 2 (см. таблицу 8) в двух плоскостях усилие Nad определяют по формуле
M
M
Nad 0,5 y ,Ed x,Ed
b
b2
1
.
(132)
45
СП 5.04.01-2021
9.3.4 При расчете отдельных ветвей сквозных стержней с планками в формуле (114) учитывают
дополнительное усилие Nad от расчетного изгибающего момента MEd и местный изгиб ветвей от фактической или условной поперечной силы (как в поясах безраскосной фермы).
9.3.5 Расчет на устойчивость внецентренно-сжатых (сжато-изгибаемых) трехгранных сквозных
стержней с решетками и постоянным по длине равносторонним сечением выполняют в соответствии
с разделом 16.
9.3.6 Расчет на устойчивость сквозных стержней из двух сплошностенчатых ветвей, симметричных относительно оси x–x (рисунок 12), с решетками в двух параллельных плоскостях, подверженных
сжатию и изгибу в обеих главных плоскостях, выполняют:
— для стержня в целом — в плоскости, параллельной плоскостям решеток, — по 9.3.2, принимая ex 0;
— для отдельных ветвей — как внецентренно-сжатых элементов — по формулам (114) и (117).
При этом продольную силу в каждой ветви определяют с учетом дополнительного усилия от момента
My,Ed (см. 9.3.3), а момент Mx,Ed распределяют между ветвями как Mxb,Ed Nbex (рисунок 12); если момент Mx,Ed действует в плоскости одной из ветвей, то его считают полностью передающимся на эту
ветвь. При расчете по формуле (114) гибкость отдельной ветви определяют с учетом 10.3.10, а при расчете по формуле (117) — по максимальному расстоянию между узлами решетки.
Рисунок 12 — Схема сквозного сечения стержня из двух сплошностенчатых ветвей
9.3.7 Расчет соединительных планок или решеток внецентренно-сжатых (сжато-изгибаемых)
стержней сквозного сечения выполняют согласно 7.2.8 и 7.2.9 на поперечную силу, равную большему
из двух значений: фактической поперечной силе VEd, определенной при расчете стержня как элемента
безраскосной фермы, или условной поперечной силе Vfic, вычисляемой по 7.2.7.
В случае, когда фактическая поперечная сила больше условной, ветви внецентренно-сжатых
элементов сквозного сечения соединяют решетками.
9.4 Проверка устойчивости стенок и поясов
9.4.1 Расчетные размеры проверяемых на устойчивость стенок и поясных листов (полок) принимают по 7.3.1 и 7.3.7.
9.4.2 Устойчивость стенок внецентренно-сжатых (сжато-изгибаемых) элементов считают обеспе-
ченной, если условная гибкость стенки w
f
hef
yd не превышает значений предельной условной
tw
E
гибкости uw , определяемых по формулам таблицы 23.
46
СП 5.04.01-2021
Тип сечения
Таблица 23
Схема сечения
и эксцентриситет
1 mx 10;
для двутавра cy e
1
Предельная
Условия
применения формул
2
x 2
uw uw ,1 1,3 0,15 x
x 2
uw uw ,1 1,2 0,35 x 3,1
cy e ;
2
условная гибкость стенки uw
(133)
(134)
uw uw ,2 1,42
1 2
ccr fyd c
(135)
uw 0,75uw ,2 0,52 1,8
(136)
1 (2 2 42 )
0,7 2,4
1 2
3
4
1
bf
2;
hef
(137)
5,5
(138)
b
1 0,25 2 f
h
ef
0,8 x 4
my 1
5
uw 0,4 0,07 x
uw 2
Afyd c
NEd
Примечания
1 Обозначения, принятые в таблице:
x — условная гибкость стержня в плоскости действия момента;
ccr — коэффициент, определяемый по таблице 18 в зависимости от ;
1 2
,
1
где 1 — наибольшее сжимающее напряжение у расчетной границы стенки, принимаемое со знаком «»;
2 — соответствующее напряжение у противоположной расчетной границы стенки;
1 и 2 вычисляют по формуле (111);
0,15ccr ,
1
где
bf
VEd
— среднее касательное напряжение в рассматриваемом сечении; для коробчатого сечения
tw hw
VEd
;
2tw hw
— ширина полки тавра.
47
СП 5.04.01-2021
Окончание таблицы 23
2 Для сечений типа 1 при 0 mx 1 или 10 mx 20 значения uw определяют линейной интерполяцией
по значениям uw , вычисленным по 7.3.2 (mx 0) или 8.5.1 (mx 20) и по формуле (133) или (134) соответственно.
3 Для сечений типа 2 при 0,5 значение uw определяют дважды: согласно 7.3.2 и с использованием
формул (133), (134); при 0,5 1 — линейной интерполяцией по значениям uw , вычисленными при
0,5 и 1.
4 Для сечений типа 4 при x 0,8 или x 4 в формуле (137) принимают x 0,8 или x 4 соответ-
ственно.
5 Для сечений типа 5 при 0 my 1 значения uw определяют линейной интерполяцией по значениям uw ,
вычисленным по 7.3.2 (my 0) и по формуле (138).
9.4.3 При выполнении условия 0,8
NEd
1 предельную условную гибкость uw , вычисленe Afyd c
ную по формулам (133) и (134), увеличивают путем определения ее по формуле
NEd
uw uw 1 5 uw 2 uw 1 1
Af
e
yd c
,
(139)
где uw 1 и uw 2 — значения uw , вычисленные по формулам (133)–(135).
При выполнении условия
NEd
0,8 принимают uw uw 2 .
e Afyd c
9.4.4 Стенки внецентренно-сжатых (сжато-изгибаемых) элементов сплошного сечения (колонн,
стоек, опор и т. п.) при w 2,3 укрепляют поперечными ребрами жесткости согласно 7.3.3.
9.4.5 При укреплении стенки внецентренно-сжатого (сжато-изгибаемого) элемента продольным
ребром жесткости (с моментом инерции Irl 6heftw3), расположенным посередине стенки, наиболее
нагруженную часть стенки между поясом и осью ребра рассматривают как самостоятельную пластинку
и проверяют по формулам таблицы 23. При этом расчет и проектирование ребра и элемента в целом
выполняют с учетом 7.3.4.
9.4.6 В случаях, когда фактическое значение условной гибкости стенки w превышает предель-
ное значение w , вычисленное для сечений типа 1 по формулам таблицы 23, а для сечений типов 2
и 3 — с учетом примечания 3 таблицы 23 (при 0,5 ), проверку устойчивости стержня по формулам
(114), (121) и (122), а также при 0,5 по формуле (117) выполняют с учетом расчетной уменьшенной площади Ad по 7.3.6.
9.4.7 Устойчивость поясов (полок) внецентренно-сжатых (сжато-изгибаемых) стержней с гибкостью
0,8 x ( y ) 4 считают обеспеченной, если условная гибкость свеса пояса (полки) f
или поясного листа f ,1
bef ,1
tf
fydf
E
fydf
bef
tf
E
(см. рисунок 5) не превышает значений предельной условной гиб-
кости uf (uf ,1 ), определяемых по формулам таблицы 24.
9.4.8 Для полок (стенок) с отгибами (см. рисунок 5) значения предельной условной гибкости uf (uf ,1 ),
определяемые по формулам таблицы 24, умножают на коэффициент 1,5.
Размеры отгиба определяют по 7.3.10.
48
СП 5.04.01-2021
Таблица 24
Тип
сечения
Схема сечения
и эксцентриситет
1
свеса пояса uf или поясного листа uf ,1
0 mx 5
uf ufc 0,01 1,15 0,7 x mx
при гибкости стержня 0,8 x ( y ) 4
2
3
Предельная условная гибкость
Условие
применения
формул
uf ,1 ufc 0,01 5,3 1,3 x mx
—
4
uf 0,36 0,10 x
uf 0,36 0,10 y
Примечания
1 Обозначения, принятые в таблице:
ufc — предельное значение условной гибкости свеса пояса или поясного листа центрально-сжатого элемента, определяемое по 7.3.8 и 7.3.9.
2 При 5 mx 20 значения uf ( uf ,1 ) определяют линейной интерполяцией по значениям uf ( uf ,1 ), вычисленным по формулам настоящей таблицы при mx 5 и mx 20.
3 При гибкости стержня x ( y ) 0,8 или x ( y ) 4 принимают x ( y ) 0,8 или x ( y ) 4 соответственно.
9.4.9 При назначении сечений внецентренно-сжатых (сжато-изгибаемых) элементов по предель-
ной гибкости (10.4) значения предельной условной гибкости стенки uw , определяемые по формулам
таблицы 23, а также предельной условной гибкости поясов uf (uf ,1 ), определяемые по формулам
таблицы 24 и по 9.4.8, увеличивают умножением на коэффициент
m Afyd
NEd
(m — меньшее из значе-
ний e , cy , exy , использованное при проверке устойчивости элемента), но не более чем в 1,25 раза.
49
СП 5.04.01-2021
10 Расчетная длина и предельная гибкость элементов стальных конструкций
10.1 Расчетная длина элементов плоских ферм и связей
10.1.1 Расчетную длину сжатых элементов плоских ферм и связей в их плоскости lef и из плоскости lef,1 (рисунок 13), за исключением элементов, указанных в 10.1.2 и 10.1.3, принимают по таблице 25.
a)
г)
l
l
l1
l
д)
l
l
l
l
б)
l
l
l
l1
l
l
l
l
l
l
l
l
l
в)
l1
l
l
l1
Рисунок 13 — Схемы для определения расчетной длины сжатых
элементов решеток ферм (обозначения приведены в таблице 25):
а — треугольной со стойками;
б — раскосной;
в — треугольной со шпренгелями;
г — полураскосной треугольной;
д — перекрестной
Таблица 25
Расчетная длина lef и lef,1
Направление
продольного изгиба элемента фермы
1 В плоскости фермы lef:
а) для ферм, кроме указанных в поз. 1 б)
б) для ферм из одиночных уголков и ферм
с прикреплением элементов решетки
к поясам впритык
2 В направлении, перпендикулярном плоскости фермы (из плоскости фермы), lef,1:
а) для ферм, кроме указанных в поз. 2 б)
б) для ферм с прикреплением элементов
решетки к поясам впритык
3 В любом направлении lef lef,1 для ферм
из одиночных уголков при одинаковых расстояниях между точками закрепления элементов в плоскости и из плоскости фермы
50
поясов
опорных раскосов
и опорных стоек
прочих
элементов
решетки
l
l
l
l
0,80l
0,90l
l1
l1
l1
l1
l1
0,90l1
0,85l
l
0,85l
СП 5.04.01-2021
Окончание таблицы 25
Примечание — Обозначения, принятые в таблице (см. рисунок 13):
l — геометрическая длина элемента (расстояние между центрами ближайших узлов) в плоскости фермы;
l1 — расстояние между узлами, закрепленными от смещения из плоскости фермы (поясами ферм, специальными связями, жесткими плитами покрытий, прикрепленными к поясу сварными швами или болтами, и т. п.).
10.1.2 Расчетную длину lef и lef,1 верхнего пояса фермы (неразрезного стержня) постоянного сечения с различными сжимающими или растягивающими усилиями на участках (количество участков равной длины 2) в предположении шарнирного сопряжения (рисунок 14 а)) элементов решетки и связей определяют по формулам:
— в плоскости пояса фермы
lef (0,173 0,83) l 0,8l,
(140)
где — отношение усилия, соседнего с максимальным, к максимальному усилию в панелях фермы;
1 0,55;
— из плоскости пояса фермы
2 3
lef 0,75 0,25
l1 0,5l1,
1
(141)
где — отношение суммы усилий, кроме максимального, на всех участках (рассматриваемой длины
между точками закрепления пояса из плоскости) к максимальному усилию; ( 1) 0,5.
При вычислении в формуле (141) растягивающие усилия в стержнях необходимо принимать
со знаком «».
Рисунок 14 — Схемы для определения расчетной длины:
а — пояса фермы;
б — ветви колонны
Расчетную длину lef и lef,1 ветви сквозной колонны постоянного сечения (неразрезного стержня)
с различными сжимающими усилиями на участках (количество участков равной длины 2 ) с граничными условиями, когда один конец стержня (нижний) жестко закреплен, а другой — шарнирно
оперт в плоскости решетки при шарнирном креплении к нему элементов решетки (рисунок 14 б)), определяют по формулам:
— в плоскости ветви
lef l 0,36 0,593 0,6l,
(142)
где — отношение усилия, соседнего с максимальным, к максимальному усилию в месте заделки;
1 0;
51
СП 5.04.01-2021
— из плоскости ветви
lef ,1 (0,6 k 0,54)
l1
0,5l1,
k
(143)
где — отношение суммы усилий, кроме максимального, на всех участках к максимальному усилию
в месте заделки; ( 1) 0.
В обоих случаях l — длина участка (см. рисунки 13 и 14); l1 — расстояние между точками связей
из плоскости стержня (см. рисунок 14); расчет на устойчивость выполняют на максимальное усилие.
10.1.3 Расчетную длину lef,1 (из плоскости фермы, когда она не зависит от соотношения усилий)
элементов перекрестной решетки, скрепленных между собой (см. рисунок 13 д)), принимают по таблице 26.
Таблица 26
Конструкция узла пересечения элементов решетки
Оба элемента не прерываются
Поддерживающий элемент прерывается и перекрывается фасонкой:
рассматриваемый элемент не прерывается
рассматриваемый элемент прерывается и перекрывается фасонкой
Расчетная длина lef,1 из плоскости фермы (связи)
при поддерживающем элементе
растянутом
неработающем
сжатом
l
0,7l1
l1
0,7l1
0,7l1
l1
—
1,4l1
—
Примечание — Обозначения, принятые в таблице:
l — расстояние от центра узла фермы (связи) до точки пересечения элементов;
l1 — полная геометрическая длина элемента.
Расчетную длину пересекающихся связей (см. рисунок 14 а)) определяют по правилам перекрестной решетки ферм.
10.1.4 Радиусы инерции сечений i элементов из одиночных уголков при определении гибкости
принимают:
— при расчетной длине элемента не менее 0,85l (l — расстояние между центрами ближайших
узлов) — минимальными (i imin);
— в остальных случаях — относительно оси уголка, перпендикулярной или параллельной плоскости фермы (i ix или i iy), в зависимости от направления продольного изгиба.
10.2 Расчетная длина элементов пространственных решетчатых, в том числе структурных,
конструкций
10.2.1 Расчетную длину lef элементов структурных конструкций принимают по таблице 27.
10.2.2 Радиусы инерции сечений i элементов структурных конструкций при определении гибкости
для внецентренно-сжатых (сжато-изгибаемых) элементов принимают относительно оси, перпендикулярной или параллельной плоскости изгиба (i ix или i iy); в остальных случаях — минимальными (i imin).
Таблица 27
Элементы структурных конструкций
1 Кроме указанных в поз. 2 и 3
2 Неразрезные (не прерывающиеся в узлах) пояса, а также элементы поясов и решеток, прикрепляемых в узлах сваркой впритык к шаровым или цилиндрическим узловым элементам
52
lef
l
0,85l
СП 5.04.01-2021
Окончание таблицы 27
Элементы структурных конструкций
lef
3 Из одиночных уголков, закрепляемых в узлах одной полкой:
а) сварными швами или болтами (не менее двух), расположенными вдоль
l
элемента, при
:
imin
до 90 включ.
св. 90 “ 120
“
“ 120 “ 150
“
(только для элементов решетки)
“ 150 “ 200
“
(только для элементов решетки)
б) одним болтом при
l
imin
l
0,90l
0,75l
0,70l
:
до 90 включ.
св. 90 “ 120
“
“ 120 “ 150
“
(только для элементов решетки)
“ 150 “ 200
“
(только для элементов решетки)
l
0,95l
0,85l
0,80l
Примечание — Обозначение, принятое в таблице:
l — геометрическая длина элемента — расстояние между центрами узлов структурных конструкций.
10.2.3 Расчетную длину lef и радиус инерции сечений i сжатых, растянутых и ненагруженных элементов пространственных конструкций (рисунок 15) из одиночных уголков при определении гибкости
принимают по таблицам 28–30.
Рисунок 15 — Схемы пространственных решетчатых конструкций:
а–в — с совмещенными в смежных гранях узлами;
г, д — с не совмещенными в смежных гранях узлами;
е — с частично совмещенными в смежных гранях узлами
53
СП 5.04.01-2021
Таблица 28
Элементы
пространственных конструкций
Пояса:
см. рисунок 15 а)–в)
см. рисунок 15 г), д)
см. рисунок 15 е)
Раскосы:
см. рисунок 15 а), д)
см. рисунок 15 б)–г), е)
Распорки:
см. рисунок 15 б), е)
см. рисунок 15 в)
Сжатые и ненагруженные элементы
Растянутые элементы
lef
i
lef
i
lm
0,73lm
0,64lm
imin
imin
imin
lm
0,73lm
0,64lm
imin
imin
imin
dldc
dld
imin
imin
ld (ld1)
ld
imin(ix)
imin
0,80lc
0,73lc
imin
imin
—
—
Примечания
1 Обозначения, принятые в таблице:
ldc — условная длина; принимают по таблице 29;
d — коэффициент расчетной длины раскоса; принимают по таблице 30.
2 Раскосы по рисунку 15 а), д) в точках пересечения должны быть скреплены между собой.
3 Значение lef для распорок по рисунку 15 в) приведено для равнополочных уголков.
4 В скобках приведены значения для раскосов из плоскости грани конструкции.
Таблица 29
Условная длина раскоса ldc
при поддерживающем элементе
Конструкция узла пересечения
элементов решетки
растянутом
неработающем
сжатом
ld
1,3ld
0,8ld1
1,6ld
(1,9 0,1n) ld
ld1
ld1
ld
ld
Оба стержня не прерываются
Поддерживающий элемент прерывается и перекрывается фасонкой; рассматриваемый элемент
не прерывается:
1,3ld
см. рисунок 15 а)
см. рисунок 15 д)
(1,75 0,15n) ld
Узел пересечения элементов закреплен от смещения из плоскости грани (диафрагмой и т. п.)
ld
Примечания
I
l
1 n m,min d ,
Id ,minlm
где Im,min и Id,min — наименьшие моменты инерции сечения пояса и раскоса соответственно.
2 При n 1 и n 3 в формулах таблицы принимают n 1 и n 3 соответственно.
10.2.4 Для определения расчетной длины раскосов (см. рисунок 15 в)) при прикреплении их без
фасонок к распорке и поясу сварными швами или болтами (не менее двух), расположенными вдоль
раскоса, значение коэффициента расчетной длины d принимают по таблице 30 при n 2. В случае
закрепления их концов одним болтом значение d принимают по таблице 30, а при вычислении значения lef по таблице 28 вместо d принимают 0,5 (1 d).
54
СП 5.04.01-2021
Таблица 30
Прикрепление раскоса
к поясам
d при
n
до 60 включ.
Сварными швами, болтами (не менее двух),
расположенными вдоль
раскоса
До 2 включ.
1,14
Св. 6
1,04
Одним болтом без фасонки
Любое
значение
1,12
l
i min
св. 60 до 160 включ.
св. 160
36imin
l
0,765
0,54
28,8imin
l
0,740
0,64
28,8imin
l
0,820
0,54
Примечания
1 Обозначения, принятые в таблице:
n — см. таблицу 29;
l — длина, принимаемая равной: ld — для раскосов по рисунку 15 б)–г), е); ldc (см. таблицу 29) — для
раскосов по рисунку 15 (а), д)).
2 Значение d при 2 n 6 определяют линейной интерполяцией.
3 При прикреплении одного конца раскоса к поясу без фасонок сваркой или болтами, а второго конца —
через фасонку принимают d 0,5 (1 d ); при прикреплении обоих концов раскосов через фасонки — d 1,0.
10.2.5 Расчетную длину lef и радиус инерции сечения i элементов из труб или парных уголков
принимают в соответствии с 10.1.1–10.1.3.
10.3 Расчетная длина колонн (стоек)
10.3.1 Расчетную длину lef колонн (стоек) постоянного сечения или отдельных участков ступенчатых колонн определяют по формуле
lef l,
(144)
где — коэффициент расчетной длины;
l — длина колонны, ее отдельного участка или высота этажа.
10.3.2 При определении коэффициентов расчетной длины колонн (стоек) значения продольных
сил в элементах системы принимают для того сочетания нагрузок, для которого выполняют проверку
устойчивости колонн (стоек) согласно разделам 7 и 9.
Значения коэффициента расчетной длины для колонн постоянного сечения и отдельных участков ступенчатых колонн при любых сочетаниях воздействий принимают как для колонн постоянного
сечения и отдельных участков ступенчатых колонн в рассчитываемой конструкции при сочетании
воздействий, позволяющем получить наибольшие значения продольных сил.
При этом необходимо различать несвободные (раскрепленные) рамы, у которых узлы крепления
ригелей к колоннам не имеют свободы перемещения в направлении, перпендикулярном оси колонны
в плоскости рамы, и свободные (нераскрепленные) рамы, у которых такие перемещения возможны
(см. рисунок 1).
10.3.3 Коэффициент расчетной длины для колонн (стоек) постоянного сечения определяют
в зависимости от условий закрепления их концов и вида нагрузки. Для определенных схем закрепления концов и вида нагрузки значения приведены в таблице 31.
10.3.4 Коэффициент расчетной длины для колонн постоянного сечения в плоскости свободных
или несвободных рам при одинаковом нагружении узлов, расположенных в одном уровне, определяют
по формулам таблицы 32. В свободных рамах при жестком креплении оснований колонн (0,03 p 50)
и шарнирном креплении ригелей к верхним концам колонн в формулах (147) и (148) принимают n 0.
55
СП 5.04.01-2021
Таблица 31
Схема закрепления
колонны (стойки)
и вид нагрузки
1,0
0,7
0,5
2,0
1,0
2,0
0,725
1,12
Окончание таблицы 31
Схема закрепления
колонны (стойки)
и вид нагрузки
H
6 (H — полная высота свободной многоэтажной рамы, B — ширина
B
рамы) проверяют общую устойчивость рамы в целом как составного стержня, защемленного в основании и свободного вверху.
10.3.6 При неравномерном нагружении верхних узлов колонн в свободной одноэтажной раме
и наличии жесткого диска покрытия или продольных связей по верху всех колонн коэффициент расчетной длины ef наиболее нагруженной колонны в плоскости рамы определяют по формуле
10.3.5 При отношении
ef
Ic Ni ,Ed
Nc,Ed Ii
0,7,
(145)
где
— коэффициент расчетной длины проверяемой колонны; вычисляют по формулам (146) и (147);
Ic, Nc,Ed
— соответственно момент инерции сечения и расчетное значение усилия в наиболее
нагруженной колонне рассматриваемой рамы;
N
,
I
i ,Ed i — сумма расчетных усилий и моментов инерции сечений всех колонн рассматриваемой рамы и четырех соседних рам (по две с каждой стороны) соответственно;
все усилия определяют при том же сочетании нагрузок, которое вызывает усилие
Nc,Ed в проверяемой колонне.
10.3.7 Коэффициент расчетной длины для отдельных участков ступенчатых колонн в плоскости
рамы определяют по приложению К или на основе расчетной схемы, учитывающей фактические условия закрепления концов колонн, с учетом 10.3.1 и 10.3.2.
При определении коэффициента расчетной длины для ступенчатых колонн рам одноэтажных
производственных зданий не учитывают влияние степени загружения и жесткости соседних колонн;
для многопролетных рам (с количеством пролетов два и более) при наличии жесткого диска покрытия
или продольных связей, связывающих поверху все колонны и обеспечивающих пространственную
работу сооружения, расчетную длину колонн определяют как для стоек, неподвижно закрепленных
на уровне ригелей.
56
Текст открыт: 14.10.2022
Официальное электронное издание. Приобретено ООО "Стройкурс". Период доступа: 25.02.2022 - 20.02.2023. Пользователь: 4@878.
Таблица
32
При копировании
или воспроизведении
на бумажном носителе является копией официального электронного издания
Параметр
Схема рамы
p
Формула для определения
n
Свободные рамы
p0
Is lc
Ic l
2 1
0,38
n
(146)
k (n1 n2 )
k 1
k2
p
Is lc
Ic l
n 0,56
n 0,14
(147)
( p 0,68) n 0,22
;
0,68 p ( p 0,9) (n 0,08) 0,1n
(148)
k (n1 n2 )
k 1
k2
При n 0,2
Верхний этаж
k ( p1 p2 )
k 1
2k (n1 n2 )
k 1
Средний этаж
k ( p1 p2 )
k 1
при n 0,2
k (n1 n2 )
k 1
k (n1 n2 )
k 1
( p 0,63) n 0,28
pn ( p 0,9) 0,1n
(149)
57
СП 5.04.01-2021
Нижний этаж
2k ( p1 p2 )
k 1
58
СП 5.04.01-2021
Текст открыт: 14.10.2022
Официальное электронное издание. Приобретено ООО "Стройкурс". Период доступа: 25.02.2022 - 20.02.2023. Пользователь: 4@878.
Продолжение
таблицы
32 носителе является копией официального электронного издания
При копировании
или воспроизведении
на бумажном
Параметры
Схема рамы
Коэффициент расчетной длины
p
n
Частные случаи
p0
От 0,03
до 0,2 включ.
2,15
Св. 0,2
0,03 p 50
p
От 0,03
до 0,2 включ.
n 0,28
n
2
( p 0,63)
p ( p 0,9) 0,1
1,21
Св. 0,2
n 0,22
n
n 0,22
n 0,08
n 0,28
n
(150)
(151)
(152)
(153)
(154)
Несвободные рамы
Верхний этаж
0,5 (p1 p2)
n1 n 2
Средний этаж
0,5 (p1 p2)
0,5 (n1 n2)
Нижний этаж
p1 p 2
0,5 (n1 n2)
1 0,46 ( p n ) 0,18 pn
1 0,93 ( p n ) 0,71pn
(155)
Текст открыт: 14.10.2022
Официальное электронное издание. Приобретено ООО "Стройкурс". Период доступа: 25.02.2022 - 20.02.2023. Пользователь: 4@878.
Окончание
таблицы
32
При копировании
или воспроизведении
на бумажном
носителе является копией официального электронного издания
Параметры
Схема рамы
p
Коэффициент расчетной длины
n
Частные случаи
p0
Is lc
Ic l
1 0,46n
1 0,93n
(156)
p
Is lc
Ic l
1 0,39n
2 1,54n
(157)
Примечания
1 Обозначения, принятые в таблице:
Is1, Is2 и Ii1, Ii2 — моменты инерции сечения ригелей, примыкающих соответственно к верхнему и нижнему концу проверяемой колонны;
Ic, lc
— соответственно момент инерции сечения и длина проверяемой колонны;
l, l1, l2
— пролеты рамы;
k
— количество пролетов;
I l
I l
I l
I l
n1 s1 c ; n2 s 2 c ; p1 i 1 c ; p2 i 2 c .
Ic l1
Ic l2
Ic l1
Ic l2
2 Для крайней колонны свободной многопролетной рамы коэффициент определяют при значениях p и n как для колонн однопролетной рамы.
СП 5.04.01-2021
59
СП 5.04.01-2021
10.3.8 Коэффициент расчетной длины , определенный для колонн свободных одноэтажных
(при отсутствии жесткого диска покрытия) и многоэтажных рам, уменьшают умножением на коэффициент , определяемый по формуле
5
2 4
1 1 ,
5
(158)
где 0,65 0,9 0,252 ,
здесь 1
1 m
M1,Ed
MEd
0,2;
5,
здесь — условная гибкость колонны, вычисленная с учетом 7.3.2 и 7.3.3;
M A
m Ed .
NEd Wc
Расчетные значения осевого усилия NEd и изгибающего момента MEd в рассчитываемой свободной раме определяют по 9.2.3.
Расчетное значение изгибающего момента M1,Ed определяют для того же сочетания нагрузок
в том же сечении колонны, где действует расчетный момент MEd, рассматривая раму в данном расчетном случае как несвободную.
10.3.9 Расчетную длину колонн в направлении вдоль здания (из плоскости рамы) принимают равной расстоянию между закрепленными от смещения из плоскости рамы точками (опорами колонн,
подкрановых балок и подстропильных ферм, узлами крепления связей и ригелей и т. п.) или определяют на основе расчетной схемы, учитывающей фактические условия закрепления концов колонн.
10.3.10 Расчетную длину ветвей плоских опор транспортерных галерей принимают равной:
— в продольном направлении галереи — высоте опоры (от низа базы до оси нижнего пояса
фермы или балки), умноженной на коэффициент , определяемый как для стоек постоянного сечения
в зависимости от условий закрепления их концов;
— в поперечном направлении (в плоскости опоры) — расстоянию между центрами узлов; при этом
должна быть проверена общая устойчивость опоры в целом как составного стержня, защемленного
в основании и свободного вверху.
10.3.11 Определение расчетной длины колонн (стоек), в том числе сжатых элементов пространственных решетчатых конструкций, с использованием сертифицированных программных вычислительных
комплексов выполняется в предположении упругой работы стали по недеформированной схеме.
10.4 Предельная гибкость элементов
lef
не должна превышать предельных значений u , приведенных
i
в таблице 33 для сжатых элементов и в таблице 34 — для растянутых элементов.
10.4.2 Для элементов конструкций, которые согласно приложению А относятся к группе 4, значение предельной гибкости повышают на 10 %.
10.4.1 Гибкость элементов
Таблица 33
Элементы конструкций
1 Пояса, опорные раскосы и стойки, передающие опорные реакции:
а) плоских ферм, структурных конструкций и пространственных конструкций из труб или парных уголков высотой до 50 м
б) пространственных конструкций из одиночных уголков, а также пространственных конструкций из труб и парных уголков высотой св. 50 м
60
u
180 60
120
СП 5.04.01-2021
Окончание таблицы 33
u
Элементы конструкций
2 Элементы, кроме указанных в поз. 1 и 7:
а) плоских ферм, сварных пространственных и структурных конструкций из одиночных уголков, пространственных и структурных конструкций из труб и парных уголков
б) пространственных и структурных конструкций из одиночных уголков с болтовыми соединениями
210 60
220 40
3 Верхние пояса ферм, не закрепленные в процессе монтажа (предельную гибкость после завершения монтажа принимают по поз. 1)
220
4 Основные колонны
180 60
5 Второстепенные колонны (стойки фахверка, фонарей и т. п.), элементы
решетки колонн, элементы вертикальных связей между колоннами (ниже
балок крановых путей)
210 60
6 Элементы связей, кроме указанных в поз. 5, а также стержни, служащие для уменьшения расчетной длины сжатых стержней, и другие ненагруженные элементы, кроме указанных в поз. 7
200
7 Сжатые и ненагруженные элементы пространственных конструкций
таврового и крестового сечений, подверженные воздействию ветровых
нагрузок, при проверке гибкости в вертикальной плоскости
150
Примечание — Обозначение, принятое в таблице:
NEd
— коэффициент;
0,5 (в соответствующих случаях вместо принимают е).
Afyd c
Таблица 34
u при воздействии на конструкцию нагрузок
динамических,
приложенных
непосредственно
к конструкции
статических
от кранов
(примечание 4)
и железнодорожных
составов
1 Пояса и опорные раскосы плоских
ферм (включая тормозные) и структурных конструкций
250
400
250
2 Элементы ферм и структурных конструкций, кроме указанных в поз. 1
350
400
300
3 Нижние пояса балок и ферм крановых
путей
—
—
150
4 Элементы вертикальных связей между
колоннами (ниже балок крановых путей)
300
300
200
5 Прочие элементы связей
400
400
300
Элементы конструкций
61
СП 5.04.01-2021
Окончание таблицы 34
u при воздействии на конструкцию нагрузок
динамических,
приложенных
непосредственно
к конструкции
статических
от кранов
(примечание 4)
и железнодорожных
составов
6 Пояса и опорные раскосы стоек и траверс, тяги траверс опор линий электропередачи, ОРУ и контактных сетей транспорта
250
—
—
7 Элементы опор линий электропередачи, ОРУ и контактных сетей транспорта, кроме указанных в поз. 6 и 8
350
—
—
8 Элементы пространственных конструкций таврового и крестового сечений (а в тягах траверс опор линий электропередачи и из одиночных уголков),
подверженных воздействию ветровых
нагрузок, при проверке гибкости в вертикальной плоскости
150
—
—
Элементы конструкций
Примечания
1 В конструкциях, не подвергающихся динамическим воздействиям, гибкость растянутых элементов проверяют только в вертикальных плоскостях.
l
2 Для элементов связей (см. поз. 5), у которых прогиб под действием собственного веса не превышает
,
150
при воздействии на конструкцию статических нагрузок принимают u 500.
3 Гибкость растянутых элементов, подвергнутых предварительному напряжению (тяжи с талрепами),
не ограничивается.
4 Для нижних поясов балок и ферм крановых путей при кранах групп режимов работы А1–А6 принимают u 200.
11 Расчет листовых конструкций
11.1 Расчет на прочность
11.1.1 Расчет на прочность листовых конструкций (оболочек вращения), находящихся в безмоментном напряженном состоянии, выполняют по формуле
1
2x x y 2y 32xy 1,
fyd c
(159)
где x и y — нормальные напряжения по двум взаимно перпендикулярным направлениям;
c
— коэффициент условий работы; принимают по ТНПА на данные виды сооружений промышленных предприятий.
При этом абсолютные значения главных напряжений должны быть не более расчетных значений
прочности стали, умноженных на c.
11.1.2 Напряжения в безмоментных тонкостенных оболочках вращения (рисунок 16), находящихся
под давлением жидкости, газа или сыпучего материала, определяют по формулам:
1
62
FEd
,
2rt cos
(160)
СП 5.04.01-2021
p
2 Ed 1 r2 ,
t
r1
(161)
где 1, 2 — соответственно меридиональное и кольцевое напряжения;
FEd
— проекция на ось z–z оболочки полного расчетного давления, действующего на часть
оболочки abc (рисунок 16);
r и — радиус и угол (рисунок 16);
t
— толщина оболочки;
pEd
— расчетное давление на поверхность оболочки;
r1, r2 — радиусы кривизны в главных направлениях срединной поверхности оболочки.
Рисунок 16 — Схема оболочки вращения
11.1.3 Напряжения в замкнутых безмоментных тонкостенных оболочках вращения, находящихся
под внутренним равномерным давлением, определяют по формулам:
— для цилиндрических оболочек
1
pEd r
p r
, 2 Ed ;
t
2t
(162)
— для сферических оболочек
1 2
pEd r
;
2t
(163)
— для конических оболочек
1
pEd r
p r
, 2 Ed ,
2t cos
t cos
(164)
где pEd — расчетное внутреннее давление на единицу поверхности оболочки;
r
— радиус срединной поверхности оболочки (рисунок 17);
— угол между образующей конуса и его осью z–z (рисунок 17).
Рисунок 17 — Схема конической оболочки вращения
63
СП 5.04.01-2021
11.1.4 При проверке прочности оболочек в местах изменения их формы или толщины, а также
изменения нагрузки учитывают местные напряжения (краевой эффект).
11.1.5 Напряжения и усилия в оболочках любой конфигурации определяют по 11.1.2–11.1.4,
а также с использованием сертифицированных программных комплексов при расчетах по пространственной расчетной схеме.
11.2 Расчет на устойчивость
11.2.1 Расчет на устойчивость замкнутых круговых цилиндрических оболочек вращения, равномерно сжатых параллельно образующим, выполняют по формуле
1
1,
cr ,1 c
где 1
cr,1
(165)
— расчетное напряжение в оболочке;
r
cEt
— критическое напряжение; при 300 соответствует меньшему из значений fyd или
r
t
r
cEt
.
(r — радиус срединной поверхности оболочки; t — толщина оболочки); при 300 cr ,1
r
t
Значения коэффициента при 0
r
300 определяют по формуле
t
0,95fyd
0,97 0,00025
E
r
.
t
(166)
Значения коэффициента c определяют по таблице 35.
Таблица 35
r
t
100
200
300
400
600
800
1000
1500
2500
c
0,22
0,18
0,16
0,14
0,11
0,09
0,08
0,07
0,06
В случае внецентренного сжатия параллельно образующим или чистого изгиба в диаметральной
плоскости при касательных напряжениях в месте действия наибольшего расчетного момента, не пре3
0,11
t 2
вышающих значения 0,07E , напряжение cr ,1 увеличивают умножением на 1,1
, где 1 —
r
1
наименьшее напряжение (растягивающие напряжения считают отрицательными).
11.2.2 В трубах, рассчитываемых как сжатые или внецентренно-сжатые стержни при условной
гибкости 0,65 (где
fyd
E
), должно быть выполнено условие
r
E
.
t
fyd
(167)
Такие трубы рассчитывают на устойчивость в соответствии с разделами 7 и 9, независимо
от расчета на устойчивость стенок. Расчет на устойчивость стенок бесшовных или электросварных
труб не требуется, если значения
r
не превышают 0,5 значений, определяемых по формуле (167).
t
11.2.3 Цилиндрическую панель, опертую по двум образующим и двум дугам направляющей, рав-
номерно сжатую вдоль образующих, при
b2
20 (b — ширина панели, измеренная по дуге направляrt
ющей) рассчитывают на устойчивость, как пластинку, по формулам:
— при расчетном напряжении 0,8fyd
b
E
1,9
;
t
64
(168)
СП 5.04.01-2021
— при расчетном напряжении fyd
b
t
1
37
.
500fyd
E
При 0,8fyd fyd наибольшее отношение
Если
(169)
b
определяют линейной интерполяцией.
t
b2
20, то панель рассчитывают на устойчивость, как оболочку, по 11.2.1.
rt
11.2.4 Расчет на устойчивость замкнутой круговой цилиндрической оболочки вращения при действии
внешнего равномерного давления p, нормального к боковой поверхности, выполняют по формуле
2
1,
cr ,2 c
где 2
cr ,2
(170)
pr
;
t
— критическое напряжение; определяют по формулам:
— расчетное кольцевое напряжение в оболочке; 2
при 0,5
l
10
r
3
cr ,2
при
r t 2
0,55E ;
l r
(171)
l
20
r
2
t
cr ,2 0,17E ;
r
(172)
l
20 cr ,2 определяют линейной интерполяцией;
r
здесь l — длина цилиндрической оболочки.
при 10
Ту же оболочку, но укрепленную кольцевыми ребрами, расположенными с шагом s 0,5r между осями,
рассчитывают на устойчивость по формулам (170)–(172) с заменой l на s.
В этом случае должно выполняться условие устойчивости ребра в своей плоскости как сжатого
стержня по 7.1.3 при N prs и расчетной длине стержня lef 1,8r; при этом в сечение ребра следует
включать участки оболочки шириной 0,65t
стержня
E
с каждой стороны от оси ребра, а условная гибкость
fyd
fyd
не должна превышать 6,5.
E
При одностороннем ребре жесткости его момент инерции вычисляют относительно оси, совпадающей с ближайшей поверхностью оболочки.
11.2.5 Расчет на устойчивость замкнутой круговой цилиндрической оболочки вращения, подверженной одновременному действию нагрузок, указанных в 11.2.1 и 11.2.4, выполняют по формуле
1
2
cr ,1 cr ,2 1,
c
(173)
где cr ,1 определяют по 11.2.1, cr ,2 — по 11.2.4.
65
СП 5.04.01-2021
11.2.6 Расчет на устойчивость конической оболочки вращения с углом конусности 60, сжатой
осевым усилием NEd (рисунок 18), выполняют по формуле
NEd
1,
Ncr c
(174)
где Ncr — критическая сила; определяют по формуле
Ncr 6,28t cr ,1rm cos2 ,
(175)
здесь t
— толщина оболочки;
cr ,1 — напряжение; вычисляют по 11.2.1 с заменой радиуса r радиусом rm, определяемым
по формуле
rm
0,9r2 0,1r1
.
cos
(176)
Рисунок 18 — Схема конической оболочки вращения
под действием продольного усилия сжатия
11.2.7 Расчет на устойчивость конической оболочки вращения при действии внешнего равномерного давления p, нормального к боковой поверхности, выполняют по формуле
2
1,
cr ,2 c
где 2
(177)
— расчетное кольцевое напряжение в оболочке; 2
prm
;
t
cr ,2 — критическое напряжение; определяют по формуле
3
cr ,2
r t 2
0,55E m ,
h rm
(178)
здесь rm — радиус; определяют по формуле (176);
h — высота конической оболочки (между основаниями).
11.2.8 Расчет на устойчивость конической оболочки вращения, подверженной одновременному
действию нагрузок, указанных в 11.2.6 и 11.2.7, выполняют по формуле
NEd
2
Ncr cr ,2
1,
c
где Ncr — вычисляют по формуле (175), cr ,2 — по формуле (178).
66
(179)
СП 5.04.01-2021
r
750
t
и действии внешнего расчетного равномерного давления pEd, нормального к ее поверхности, выполняют по формуле
11.2.9 Расчет на устойчивость полной сферической оболочки (или ее сегмента) при
1,
cr c
где
cr
(180)
pEd r
(r — радиус срединной поверхности сферы);
2t
0,1Et
; принимают cr fyd.
— критическое напряжение; cr
r
— расчетное напряжение;
12 Расчет элементов стальных конструкций на усталость
12.1 Общие положения
12.1.1 При проектировании стальных конструкций и их элементов (балок крановых путей, балок
рабочих площадок, элементов конструкций бункерных и разгрузочных эстакад, конструкций под двигатели и др.), непосредственно воспринимающих многократно действующие подвижные, вибрационные или нагрузки другого вида с количеством циклов нагружений 105 и более, приводящие к явлению
усталости, применяют такие конструктивные решения, которые не вызывают значительной концентрации напряжений, и проверяют расчетом на усталость.
Количество циклов нагружений принимают по технологическим требованиям эксплуатации.
Расчет конструкций на усталость производят на действие нагрузок, устанавливаемых в соответствии с ТНПА.
Расчет на усталость также выполняют для конструкций высоких сооружений (типа мачт, башен
и т. п.), которые подвергаются воздействиям резонансного вихревого возбуждения согласно ТНПА.
12.1.2 Расчет на усталость производят по формуле
max
1,
fv v
(181)
где max — наибольшее по абсолютному значению напряжение в рассчитываемом сечении элемента, вычисленное по сечению нетто без учета коэффициента динамичности и коэффициентов , b, e;
— коэффициент, учитывающий число циклов нагружений n; при n 3,9·106 принимают
0,77, при n 3,9·106 вычисляют по формулам:
для групп элементов 1 и 2 (согласно приложению Л)
2
n
n
0,064 6 0,5 6 1,75;
10
10
(182)
для групп элементов 3–8 (согласно приложению Л)
2
n
n
0,07 6 0,64 6 2,2;
10
10
fv
v
(183)
— расчетное значение усталостной прочности стали; принимают по таблице 36 в зависимости от характеристического значения предела прочности стали fuk и групп элементов
и соединений конструкций, приведенных в таблице Л.1 (приложение Л);
— коэффициент; определяют по таблице 37 в зависимости от напряженного состояния
и коэффициента асимметрии напряжений
min
max
(min — наименьшее по абсолютному
значению напряжение в рассчитываемом сечении элемента, вычисляемое так же и при том
же загружении, как и max ). При разнозначных напряжениях max и min значение коэффициента принимают со знаком «».
При расчете по формуле (181) должно быть выполнено условие fv v
fud
.
u
67
СП 5.04.01-2021
Таблица 36
Группа
элементов
fv при характеристическом значении предела прочности стали fuk, Н/мм2
до 420
включ.
св. 420
до 440 включ.
св. 440
до 520 включ.
св. 520
до 580 включ.
св. 580
до 675 включ.
1
120
128
132
136
145
2
100
106
108
110
116
3
Для всех марок стали 90
4
То же
75
5
“
60
6
“
45
7
“
36
8
“
27
Таблица 37
Напряженное состояние
(для max)
Коэффициент асимметрии
напряжений
Растяжение
Сжатие
Формулы для вычисления v
1 0
2,5
1,5
0 0,8
2,0
1,2
0,8 1
1,0
1
1 1
2,0
1
12.1.3 Стальные конструкции и их элементы, непосредственно воспринимающие нагрузки с количеством циклов нагружений менее 105, проектируют с применением таких конструктивных решений,
которые не вызывают значительной концентрации напряжений. В других случаях стальные конструкции и их элементы проверяют расчетом на малоцикловую усталость в соответствии с приложением Л.
12.2 Расчет балок крановых путей
Расчет на усталость балок крановых путей выполняют по 12.1.1 и 12.1.2 на действие крановых
нагрузок, определяемых в соответствии с ТНПА. При этом принимают 0,77 для кранов групп режимов работы А7 (в цехах металлургических производств) и А8; 1,10 — в остальных случаях.
Расчет на усталость верхней зоны стенок составных балок крановых путей под действием крановых
нагрузок выполняют по формуле
0,5 2x 0,362xy 0,4loc ,y 0,5fy
fv
1,
(184)
где fv — расчетное значение усталостной прочности стали, Н/мм2; принимают для всех марок сталей
равным для балок со сварными и фрикционными поясными соединениями соответственно:
75 и 96
— для сжатой верхней зоны стенки (сечения в пролете балки);
65 и 89
— для растянутой верхней зоны стенки (опорные сечения неразрезных балок).
Значения напряжений в формуле (184) определяют по формулам (67).
68
СП 5.04.01-2021
13 Проектирование стальных конструкций с учетом предотвращения хрупкого
разрушения
13.1 При проектировании стальных конструкций исключают возможность хрупкого разрушения,
возникающую вследствие неблагоприятного влияния сочетания следующих факторов:
— пониженной температуры, при которой сталь в зависимости от ее химического состава, структуры и толщины проката переходит в хрупкое состояние;
— действия подвижных, динамических и вибрационных нагрузок;
— высоких местных напряжений, вызванных воздействием сосредоточенных нагрузок или деформаций деталей соединения, а также сварочных и остаточных напряжений;
— резких концентраторов напряжений, ориентированных поперек направления действия растягивающих напряжений.
13.2 Для предотвращения хрупкого разрушения конструкций:
— выбирают сталь с учетом 5.2 и таблицы А.1 (приложение А);
— избегают расположения сварных швов в зонах действия растягивающих напряжений, превышающих 0,4fyd;
— принимают меры по снижению неблагоприятного влияния концентрации напряжений и наклепа,
вызванных конструктивным решением или возникающих при различных технологических операциях
(правка, гибка, гильотинная резка, продавливание отверстий и т. п.);
— избегают пересечений сварных швов;
— применяют выводные планки и неразрушающие методы контроля качества швов — для сварных соединений;
— учитывают, что конструкции со сплошной стенкой имеют меньше концентраторов напряжений,
чем решетчатые;
— не доводят фланговые швы до оси стыка не менее чем на 25 мм с каждой стороны — в стыках
элементов, перекрываемых накладками;
— применяют возможно меньшие толщины элементов сечения (особенно при гильотинной резке
кромок и продавливании отверстий);
— крепят фасонки связей, вспомогательных и других второстепенных элементов к растянутым
элементам конструкций сваркой или на болтах.
13.3 При применении в сварных соединениях проката толщиной не менее 25 мм из низколегированных сталей в тавровых и угловых соединениях, а также у сварных швов с полным проплавлением,
один из элементов в которых испытывает растягивающие напряжения по толщине листа, и остального проката толщиной более 40 мм, возникает риск возникновения слоистого разрушения (дефекта
в прокате, образующегося под действием сварки, в виде слоистых трещин, параллельных плоскости
проката). Такой дефект обнаруживается при ультразвуковом контроле качества швов.
Возникновение слоистого разрушения существенно зависит от формы соединений и расположения сварных швов, от размера шва, толщины свариваемых элементов, степени жесткости соединения
и технологии сварки, а также от категории сплошности проката.
13.4 Склонность проката к слоистым разрушениям определяют при испытаниях на растяжение
по значению относительного сужения z на образцах, ось которых нормальна поверхности проката.
13.5 Возможность слоистого разрушения исключается соблюдением условия
zp zн ,
где zp — суммарный фактор риска, %;
zн — нормируемое значение фактора риска для проката, равное 15 %, 25 %, 35 %, соответ-
ственно для групп качества проката Z15, Z25, Z35 (см. ГОСТ 28870). При этом прокат по 13.3
должен удовлетворять требованиям группы качества:
— Z35
— для конструкций группы 1 (см. приложение А);
— Z25
— для других конструкций группы 1, а также для фланцевых соединений
и в случае, когда усилие нормально поверхности листа;
— Z15
— в остальных случаях.
69
СП 5.04.01-2021
Расчетное значение zp определяют по формуле
zp zф zt zш zж zс ,
(185)
где zф — форма соединения и расположение сварных швов;
zt
— толщина свариваемого проката;
zш — катет шва;
zж — степень жесткости соединения;
zс — влияние технологии сварки (суммарный фактор от числа проходов, последовательности
наложения швов и подогрева).
Значения zф , zt , zш , zж , zс представлены в таблице 38.
Расчетное значение zp может быть уменьшено на 50 % в случае работы материала на статическое сжатие по толщине и увеличено на 10 % — в случае действия по толщине динамических
или вибрационных нагрузок.
Таблица 38
Параметры для определения суммарного фактора риска zp
Характеристики сварных соединений и технология сварки
Соединение без напряжений в направлении Z
Фактор риска, %
zф 25
0,1t
t
Угловое соединение с симметрично расположенным швом
zф 10
0,5t
Соединение с промежуточным наплавленным слоем
zф 5
Обычное тавровое соединение с угловыми швами
zф 0
Тавровое соединение с угловыми швами с полным или частичным проваром
zф 3
Соединение с угловыми швами, расположенными вблизи свободного торца листа
zф 5
Угловые соединения с полным проваром
zф 8
70
СП 5.04.01-2021
Окончание таблицы 38
Параметры для определения суммарного фактора риска zp
Характеристики сварных соединений и технология сварки
Фактор риска, %
zt 0,2t
Величина катета углового шва a, мм, zш
zш 0,3a
t
a
Толщина листа t, мм, работающего в Z направлении, zt
Степень жесткости соединения zж :
низкая — возможна свободная усадка
zж 0
средняя — частично возможны усадка шва и деформация конструкции
zж 3
высокая — жесткое закрепление без усадки шва
zж 5
Технология сварки zc
Число проходов
Один
zc 0
Несколько
zc 2
Последовательность
наложения швов
Попеременно с одной и с другой стороны соединения
zc 2
Вначале с одной, затем с другой стороны соединения
zc 0
Подогрев
Без подогрева
zc 0
С подогревом
zc 8
14 Проектирование соединений стальных конструкций
14.1 Сварные соединения
14.1.1 При проектировании стальных конструкций со сварными соединениями:
— назначают размеры сварных швов с учетом требований 14.1.2, 14.1.4–14.1.6, а также применяют минимально необходимое число расчетных и конструктивных сварных швов;
— обеспечивают свободный доступ к местам выполнения сварных соединений с учетом выбранного вида и технологии сварки.
14.1.2 Основные типы, конструктивные элементы и размеры сварных соединений — в соответствии с ТНПА.
14.1.3 При выборе электродов, сварочной проволоки и флюсов учитывают группы конструкций
и расчетные температуры, указанные в приложениях А и Г.
14.1.4 При проектировании сварных соединений исключают возможность хрупкого разрушения
конструкций с учетом положений раздела 13.
14.1.5 При проектировании тавровых и угловых сварных соединений элементов стальных конструкций с растягивающими напряжениями в направлении толщины проката для исключения возможности слоистого разрушения металла под сварным швом:
— применяют стали для конструкций группы 1 (приложение А) с гарантированными механическими свойствами в направлении толщины проката (см. 13.5);
— применяют сварочные материалы с пониженной прочностью и повышенной пластичностью;
технологические приемы сварки, направленные на снижение остаточных сварочных напряжений;
— исключают применение одностороннего углового шва и применяют двусторонний шов;
— заменяют угловые соединения тавровыми и обеспечивают в них отношение ширины свеса
к толщине элементов не менее 1;
— применяют разделки кромок, обеспечивающие снижение объема наплавленного металла.
71
СП 5.04.01-2021
14.1.6 Сварные стыковые соединения листовых деталей проектируют прямыми с полным проваром и с применением выводных планок.
В условиях монтажа применяется односторонняя сварка с подваркой корня и сварка на остающейся стальной подкладке.
При сварке листов разной толщины или ширины применяют односторонний или двухсторонний
скос кромок с уклоном не более 1:5, что обеспечивает плавное распределение силового потока.
Применение прерывистых стыковых сварных швов не допускается.
14.1.7 Размеры сварных угловых швов и конструкция соединения должны удовлетворять следующим требованиям:
а) катет углового шва kf не должен превышать 1,2t (t — наименьшая из толщин свариваемых
элементов); катет шва, наложенного на закругленную кромку фасонного проката толщиной t, не должен превышать 0,9t;
б) катет углового шва kf должен удовлетворять требованиям расчета и должен быть не менее
указанного в таблице 39; при обеспечении глубины провара в тавровом двустороннем, а также
в нахлесточном и угловом соединениях, при обеспечении мероприятий, гарантирующих отсутствие
дефектов, в том числе технологических трещин, катет шва (от 5 мм и более) принимается менее указанного в таблице 39, но не менее 4 мм;
в) расчетная длина углового шва должна быть не менее 4kf и не менее 40 мм;
г) расчетная длина флангового шва должна быть не более 85fkf, за исключением швов, в которых
усилие действует на всем протяжении шва (f — коэффициент; принимают по таблице 40);
д) размер нахлестки должен быть не менее пятикратной толщины наиболее тонкого из свариваемых элементов;
е) соотношение размеров катетов угловых швов принимают 1:1; при разной толщине свариваемых
элементов принимают швы с неравными катетами; при этом катеты, примыкающие к более тонкому
или более толстому элементу, должны удовлетворять требованиям, перечисленным в а) или б) соответственно;
ж) угловые швы выполняют с плавным переходом к основному металлу;
з) угловые сварные швы разрешается применять для соединения деталей, свариваемые поверхности которых расположены под углом от 60 до 120;
и) разрешается угол менее 60, однако в этом случае угловой сварной шов рассматривают
как стыковой с неполным проваром;
к) угловые сварные швы, расположенные на концах соединяемых элементов (в торце или сбоку),
заводят за угол непрерывно и полноразмерно на расстояние, равное по крайней мере двукратному
катету шва, если доступность и конфигурация узла позволяют это выполнить.
Таблица 39
Вид соединения
Тавровое с двусторонними угловыми швами; нахлесточное и угловое
Вид
сварки
Ручная дуговая
Автоматическая и механизированная
72
Характеристическое
значение предела
текучести стали,
Н/мм2
Минимальный катет шва kf, мм,
при толщине более толстого
из свариваемых элементов t, мм
от 4
до 5
включ.
от 6
до 10
включ.
от 11
до 16
включ.
от 17
до 22
включ.
от 23
до 32
включ.
от 33
до 40
включ.
До 285 включ.
4
4
4
6
10
12
Св. 285
до 390 включ.
4
5
6
8
10
14
Св. 390
до 590 включ.
5
6
7
8
10
14
До 285 включ.
3
4
4
6
10
12
Св. 285
до 390 включ.
3
4
5
8
10
14
Св. 390
до 590 включ.
4
5
6
8
10
14
СП 5.04.01-2021
Окончание таблицы 39
Вид соединения
Тавровое с односторонними угловыми швами
Вид
сварки
Ручная дуговая
Характеристическое
значение предела
текучести стали,
Н/мм2
До 375 включ.
Автоматическая и механизированная
Минимальный катет шва kf, мм,
при толщине более толстого
из свариваемых элементов t, мм
от 4
до 5
включ.
от 6
до 10
включ.
от 11
до 16
включ.
от 17
до 22
включ.
от 23
до 32
включ.
от 33
до 40
включ.
5
6
7
8
10
14
4
5
6
10
10
18
Примечания
1 В конструкциях из стали с пределом текучести более 590 Н/мм2 минимальный катет швов принимают
по техническим условиям.
2 Для всех сталей при толщине элементов более 40 мм катет сварного шва принимают по расчету.
Вид сварки при диаметре
сварочной проволоки
сплошного сечения d, мм
Автоматическая при d от 3
до 5
Положение шва
В лодочку
Нижнее
Автоматическая и механизированная при d от 1,4 до 2
Ручная и механизированная
при d менее 1,4 или порошковой проволокой
В лодочку
Коэффициент
Таблица 40
Значение коэффициентов f и z
при нормальных режимах сварки
и катетах швов, мм
от 3
до 8
включ.
от 9
до 12
включ.
от 14
до 16
включ.
св. 16
f
1,1
0,7
z
1,15
1,0
f
1,1
0,9
0,7
z
1,15
1,05
1,0
f
0,9
z
1,05
0,8
0,7
1,0
Нижнее, горизонтальное, вертикальное
f
0,9
z
1,05
В лодочку
f
0,7
Нижнее, горизонтальное, вертикальное,
потолочное
z
1,0
0,8
0,7
1,0
14.1.8 Для угловых швов, размеры которых установлены в соответствии с расчетом, для элементов из стали с пределом текучести до 285 Н/мм2 применяют электродные материалы, удовлетворяющие условиям:
— fwf fwz — при механизированной сварке;
f
— 1,1fwz fwf wz z — при ручной сварке.
f
73
СП 5.04.01-2021
Для элементов из стали с пределом текучести более 285 Н/мм2 применяют электродные матеf
риалы, удовлетворяющие условию fwz fwf wz z ( f и z — коэффициенты, зависящие от технологии
f
сварки и катета шва; определяют по таблице 40).
14.1.9 Односторонние угловые швы в тавровых соединениях элементов из стали с пределом текучести до 375 Н/мм2 применяют в конструкциях, эксплуатируемых в неагрессивной или слабоагрессивной среде, в отапливаемых помещениях:
— для прикрепления промежуточных ребер жесткости и диафрагм — в конструкциях всех групп,
кроме конструкций группы 1, рассчитываемых на усталость;
— для поясных швов сварных двутавров — в конструкциях групп 2 и 3 (кроме балок с условной
гибкостью стенки w 6
fyd
f
) при толщине стенки tw в колоннах и стойках до 12 мм и в балках —
до 10 мм, при выполнении швов механизированной сваркой с катетом шва kf
0,8tw
; при этом учиf
тывают 15.3.3 и 15.5.5;
— для всех конструктивных элементов — в конструкциях группы 4.
Катеты односторонних швов принимают по расчету, но не менее указанных в таблице 39.
Односторонние угловые швы не применяют в конструкциях зданий и сооружений:
— в конструкциях групп 1–3 в зданиях с кранами режимов работы А7 (в цехах металлургических
производств) и А8;
— в балках и ригелях рамных конструкций, рассчитываемых по 8.2.3, 8.2.6 и 8.2.7.
14.1.10 Прерывистые угловые сварные швы при статической нагрузке и избыточной несущей
способности непрерывного шва минимального размера применяют: для соединений в конструкциях
группы 4; в реконструируемых конструкциях группы 3 во всех районах; для соединений, эксплуатируемых в неагрессивных средах.
Размеры сварного шва должны соответствовать требованиям 14.1.7.
Расстояние s между участками сварных швов (рисунок 19) не должно превышать одного из значений:
200 мм, 12tmin — в сжатом элементе (tmin — толщина самого тонкого из соединяемых элементов),
16tmin — в растянутом элементе. В конструкциях группы 4 расстояние s увеличивают на 50 %.
Рисунок 19 — Схема прерывистых угловых сварных швов:
а — в нахлесточном соединении;
б — в тавровом соединении
При наложении прерывистого шва предусматривают шов по концам соединяемых частей элементов; длина lw1 данного шва в элементах составного сечения из пластин должна быть не менее 0,75b
(b — ширина более узкой из соединяемых пластин). В соединениях на прерывистых сварных швах
во всех случаях каждый конец соединяемой детали должен быть приварен непрерывным двусторонним швом.
14.1.11 Угловые сварные швы, расположенные по периметру отверстий или прорезей, применяют в нахлесточных соединениях в случаях, предусмотренных 14.1.10, для передачи усилий в плоскости нахлестки, предотвращения потери устойчивости элементов нахлестки или конструктивных
соединений элементов.
74
СП 5.04.01-2021
При выполнении круговых швов должны выполняться следующие требования:
— круговые угловые сварные швы, включая угловые швы в круглых или вытянутых отверстиях,
разрешается применять только для передачи сдвигающего усилия, или для предотвращения потери местной устойчивости элементов, соединяемых внахлестку, или для обеспечения плотности соединения;
— диаметр круглого или ширина вытянутого отверстия должны быть не менее четырехкратной
толщины элемента, в котором расположено отверстие;
— концы вытянутых отверстий должны быть полукруглыми, за исключением случаев, когда конец
отверстия доходит до края рассматриваемой детали;
— расстояние между центрами круговых угловых сварных швов не должно превышать значений,
указанных в таблице 41, во избежание потери местной устойчивости соединяемых элементов.
14.1.12 Пробочные швы, заполняющие наплавленным металлом всю площадь круглых или щелевых отверстий, применяют в нахлесточных соединениях в случаях, предусмотренных 14.1.10, только
для предотвращения потери устойчивости элементов нахлестки или для конструктивных соединений
элементов.
Толщина пробочного шва должна быть: не менее толщины t просверленного или прорезанного
элемента, но не более 16 мм; не менее 0,1 длины прорези или значения 0,45d или 0,45b (d и b —
диаметр отверстия и ширина прорези соответственно; d (t 8) мм и b (t 8) мм).
Расстояние между центрами отверстий или продольными осями прорезей должно быть не менее 4d или 4b.
14.1.13 Комбинированные соединения, в которых часть сдвигающего усилия воспринимается
фрикционным соединением, а часть — сварными швами, применяют при условии, что сварка выполнена после затяжки болтов на расчетное усилие и с последующей их дотяжкой при необходимости.
Распределение усилия между фрикционными и сварными соединениями принимают пропорционально их несущим способностям. Применение в комбинированных соединениях болтов без контролируемого натяжения, а также использование срезных соединений не допускается.
14.1.14 Расчет стыковых сварных соединений при действии расчетного осевого усилия NEd, проходящего через центр тяжести соединения, выполняют по условию
NEd
1,
t lw fwy c
(186)
где t — наименьшая из толщин соединяемых элементов;
lw — расчетная длина сварного шва, равная полной его длине, уменьшенной на 2t, или полной
его длине, если концы шва выведены за пределы стыка.
При расчете стыковых сварных соединений элементов из стали с отношением
fud
fyd , эксплуатаu
ция которых возможна и после достижения металлом предела текучести, а также из стали с характеf
ристическим значением предела текучести fyk 440 Н/мм2 в формуле (186) вместо fwy принимают wu .
u
Расчет стыковых сварных соединений выполнять не требуется при применении сварочных материалов согласно таблице Г.1 (приложение Г), при полном проваре соединяемых элементов и сплошном (100 %-ном) контроле качества соединений неразрушающими методами.
14.1.15 Стыковые сварные соединения, выполненные при отсутствии сплошного контроля качества неразрушающими методами, при одновременном действии в одном и том же сечении шва нормальных wx и wx и касательных wxy напряжений проверяют по формуле (43), в которой принимают
x wx , y wy , xy wxy , fyd fwy.
14.1.16 Расчет сварных соединений с угловыми швами, при действии расчетного осевого усилия NEd, проходящего через центр тяжести соединения, выполняют на срез (условный) по одному
из двух сечений (рисунок 20) по условиям:
f
— при f wf 1 — по металлу шва
z fwz
NEd
1;
f kf lw fwf c
(187)
75
СП 5.04.01-2021
— при
f fwf
1 — по металлу границы сплавления
z fwz
NEd
1,
z kf lw fwz c
(188)
где lw
— расчетная длина швов в сварном соединении, равная суммарной длине всех его участков
за вычетом по 10 мм на каждом непрерывном участке шва;
f, z — коэффициенты; принимают по таблице 40.
1 — по металлу шва; 2 — по металлу границы сплавления
Рисунок 20 — Схема расчетных сечений сварного соединения с угловым швом
14.1.17 Расчет сварных соединений с угловыми швами при действии расчетного изгибающего
момента MEd в плоскости, перпендикулярной плоскости расположения швов, выполняют на срез (условный) по одному из двух сечений (см. рисунок 20) по условиям:
— по металлу шва
MEd
1;
Wf fwf c
(189)
— по металлу границы сплавления
MEd
1;
Wz fwz c
(190)
где Wf и Wz — моменты сопротивления расчетных сечений сварного соединения по металлу шва
и по металлу границы сплавления соответственно.
14.1.18 Расчет сварных соединений с угловыми швами при действии расчетного изгибающего
момента MEd в плоскости расположения данных швов выполняют на срез (условный) по одному из двух
сечений (см. рисунок 20) по условиям:
— по металлу шва
MEd x 2 y 2
1;
(Ifx Ify ) fwf c
(191)
— по металлу границы сплавления
MEd x 2 y 2
1;
(Izx Izy ) fwz c
где x и y
Ifx, Ify
Izx, Izy
76
(192)
— координаты точки сварного соединения, наиболее удаленной от центра тяжести О расчетного сечения этого соединения (рисунок 21);
— моменты инерции расчетного сечения сварного соединения по металлу шва относительно его главных осей x–x и y–y соответственно;
— то же по металлу границы сплавления.
СП 5.04.01-2021
y
t
tV
tM
tMy
tMx
tN
x
О
y
MEd
NEd
x
VEd
x
y
Рисунок 21 — Расчетная схема сварного соединения
14.1.19 При расчете сварных соединений с угловыми швами на одновременное действие расчетной продольной NEd и поперечной VEd сил и расчетного момента MEd (см. рисунок 21) должны быть
выполнены условия:
f
z
1 и
1,
fwf c
fwz c
(193)
где f и z — напряжения в точке расчетного сечения сварного соединения по металлу шва и по металлу границы сплавления соответственно; определяют по формуле
( N Mx )2 ( V My )2 .
(194)
14.1.20 При выполнении нахлесточных соединений элементов толщиной до 4 мм точечным швом
дуговой сварки сквозного проплавления, несущую способность одной точки принимают равной меньшему из двух предельных значений:
— при срезе
Ns 0,28d2fwuk;
(195)
Nt dtfuk ,
(196)
— при вырыве
где d
t
— диаметр точечного шва в плоскости соединяемых элементов; принимают по ТНПА;
— коэффициент, равный:
1,1
— при сварке элементов равной толщины;
1,9
— при сварке элементов толщиной, отличающейся в 2 раза и более; при
меньшем различии толщины значение принимают по интерполяции;
— меньшая из толщин свариваемых элементов.
14.2 Болтовые соединения
14.2.1 Для болтовых соединений элементов стальных конструкций применяют болты, приведенные в таблицах Г.3–Г.8 (приложение Г).
14.2.2 Болты размещают на расстоянии, как указано в таблице 41, при этом в стыках и в узлах —
на минимальном расстоянии, а соединительные конструктивные болты — на максимальном расстоянии.
При креплении уголка одной полки болтами, размещаемыми в шахматном порядке, отверстие,
наиболее удаленное от его конца, размещают на риске, ближайшей к обушку.
77
СП 5.04.01-2021
14.2.3 Болты класса точности A применяют для соединений, в которых отверстия просверлены
на проектный диаметр в собранных элементах, или по кондукторам в отдельных элементах и деталях, или просверлены или продавлены на меньший диаметр в отдельных деталях с последующей
рассверловкой до проектного диаметра в собранных элементах.
Болты класса точности B в многоболтовых соединениях применяют для конструкций из стали
с пределом текучести до 375 Н/мм2.
В соединениях, где болты работают преимущественно на растяжение, применяют болты класса
точности B или высокопрочные.
14.2.4 Болты, имеющие по длине ненарезанной части участки с различными диаметрами, не применяют в соединениях, в которых данные болты работают на срез.
14.2.5 Резьба болта, воспринимающего сдвигающее усилие, в элементах структурных конструкций, опор линий электропередачи и ОРУ, а также в соединениях при толщине наружного элемента
до 8 мм, должна находиться вне пакета соединяемых элементов; в остальных случаях резьба болта
не должна входить вглубь отверстия более чем на половину толщины крайнего элемента со стороны
гайки или св. 5 мм.
14.2.6 Шайбы на болты устанавливают в соответствии с требованиями ТНПА.
В расчетных соединениях с болтами классов точности A и B (за исключением крепления вспомогательных конструкций) предусматривают меры против самоотвинчивания гаек (постановка пружинных шайб, вторых гаек, частичное предварительное натяжение и др.).
14.2.7 На скошенных поверхностях соединяемых деталей и элементов (внутренние грани полок
двутавров и швеллеров) под головки болтов или гайки устанавливают косые шайбы.
14.2.8 Диаметр отверстия для болтов в элементах из проката приведен в таблице 41 (примечание 2).
Таблица 41
Характеристика расстояния
и предела текучести соединяемых элементов
Расстояние
при размещении болтов
1 Расстояние между центрами отверстий для болтов в любом
направлении:
а) минимальное:
при fyk 375 Н/мм2
2,5d
2
при fyk 375 Н/мм
б) максимальное в крайних рядах при отсутствии окаймляющих
уголков при растяжении и сжатии
в) максимальное в средних рядах, а также в крайних рядах при
наличии окаймляющих уголков:
при растяжении
при сжатии
2 Расстояние от центра отверстия для болта до края элемента:
а) минимальное вдоль усилия:
при fyk 375 Н/мм2
2
при fyk 375 Н/мм
б) минимальное поперек усилия:
при обрезных кромках
при прокатных кромках
в) максимальное
г) минимальное во фрикционном соединении при любой кромке
и любом направлении усилия
3 Расстояние минимальное между центрами отверстий вдоль усилия
для болтов, размещаемых в шахматном порядке
78
3d
8d или 12t
16d или 24t
12d или 18t
2d
2,5d
1,5d
1,2d
4d или 8t
1,3d
u 1,5d
СП 5.04.01-2021
Окончание таблицы 41
Примечания
1 Обозначения, принятые в таблице:
d — диаметр отверстия для болта;
t — толщина наиболее тонкого наружного элемента;
u — расстояние поперек усилия между рядами отверстий.
2 Диаметр отверстий принимают: для болтов класса точности A — d db; для болтов класса точности B
в конструкциях опор ВЛ, ОРУ и контактных сетей — d db 1 мм; в остальных случаях — d db (1; 2 или 3 мм),
где db — диаметр болта.
3 В одноболтовых соединениях элементов решетки (раскосов и распорок), кроме постоянно работающих
на растяжение, при толщине элементов до 6 мм из стали с пределом текучести до 375 Н/мм2 расстояние
от края элемента до центра отверстия вдоль усилия принимают 1,35d (без допуска при изготовлении элементов в сторону уменьшения, о чем указывают в проекте).
4 При размещении болтов в шахматном порядке на расстоянии не менее указанного в поз. 3, площадь сечения элемента An определяют с учетом ослабления его отверстиями, расположенными в одном сечении поперек усилия (не по зигзагу).
14.2.9 Расчетное усилие, которое может быть воспринято одним болтом, в зависимости от вида
напряженного состояния определяют по формулам:
— при работе на срез
Nbs fbs Ab ns b c ;
(197)
Nbp fbp d b t b c ;
(198)
Nbt fbt Ab,n c ,
(199)
— при работе на смятие
— при работе на растяжение
где fbs, fbp, fbt — расчетные значения прочности одноболтовых соединений;
Ab и Ab,n — соответственно площадь сечения стержня болта брутто и резьбовой части нетто;
принимают по таблице Г.9 (приложение Г);
ns
— число расчетных срезов одного болта;
db
— наружный диаметр стержня болта;
t
—
наименьшая суммарная толщина соединяемых элементов, сминаемых в одном
c
направлении;
— коэффициент условий работы конструкций и элементов; определяют по таблице Б.1
b
(приложение Б);
— коэффициент условий работы болтового соединения; определяют по таблице 42
и принимают не более 1,0.
14.2.10 При действии на болтовое соединение осевой силы, проходящей через центр тяжести
соединения, распределение расчетного осевого усилия NEd между болтами принимают равномерным.
В этом случае количество болтов в соединении определяют по формуле
n
NEd
,
Nb,min
(200)
где Nb,min — наименьшее из значений Nbs, Nbp и Nbt, вычисленное по 14.2.9.
В случаях, когда в стыке расстояние l между крайними болтами вдоль сдвигающего усилия
превышает 16d, значение n в формуле (200) увеличивают путем деления на коэффициент
l
1 0,005 16 , принимаемый равным не менее 0,75. Это не учитывается при действии усилия
d
по всей длине соединения (например, в поясном соединении балки).
79
СП 5.04.01-2021
Таблица 42
Характеристика
болтового
соединения
напряженного
состояния
Характеристическое
значение предела текучести
стали соединяемых
элементов fyk, Н/мм2
Одноболтовое (болт
классов точности A,
B или высокопрочный)
Срез
—
Смятие
До 285 включ.
Значения
1,5
1,5
a
2
d
1,0
0,4
a
0,2
d
a
1,5
d
a
0,7
d
a
2
d
0,5
a
1,5
d
1,35
Многоболтовое (болты класса точности
A)
Значение
коэффициента b
—
1,35
Св. 285
до 375 включ.
a s
,
d d
0,67
a
d
a
0,25
d
Св. 375
a
2,5
d
1,0
Срез
—
—
1,0
Смятие
До 285 включ.
1,5
2
Св. 285
до 375 включ.
Св. 375
0,4
a
0,2
d
s
2,5
d
0,4
s
d
a
2
d
0,5
a
d
1,5
2
a
2
d
s
2,5
d
a
2,5
d
0,5
s
0,25
d
1,0
s
3
d
Примечания
1 Обозначения, принятые в таблице:
a — расстояние вдоль усилия от края элемента до центра ближайшего отверстия;
s — расстояние вдоль усилия между центрами отверстий;
d — диаметр отверстия для болта.
2 Для расчета многоболтового соединения на срез и смятие для болтов класса точности B, а также
для высокопрочных болтов без регулируемого натяжения при всех характеристических значениях предела
текучести fyk стали соединяемых элементов значения коэффициента b умножают на 0,9.
3 Для расчета многоболтового соединения на смятие принимают меньшее из значений b, вычисленных
при принятых значениях d, a, s.
14.2.11 При действии на болтовое соединение момента, вызывающего сдвиг соединяемых элементов, распределение усилий на болты принимают пропорционально расстоянию от центра тяжести
соединения до рассматриваемого болта.
Расчетное усилие в наиболее нагруженном болте Nb,max,Ed не должно превышать меньшего из значений Nbs или Nbp, вычисленных по 14.2.9.
80
СП 5.04.01-2021
14.2.12 При одновременном действии на болтовое соединение осевого усилия и момента, действующих в одной плоскости и вызывающих сдвиг соединяемых элементов, болты проверяют на равнодействующее усилие. В наиболее нагруженном болте оно не должно превышать меньшего из значений
Nbs или Nbp, вычисленных по 14.2.9.
14.2.13 При одновременном действии на болтовое соединение усилий, вызывающих срез и растяжение болтов, наиболее напряженный болт проверяют по формуле (199), а также по формуле
2
2
Ns,Ed Nt ,Ed
1,
Nbs Nbt
(201)
где Ns,Ed и Nt,Ed — соответственно расчетные значения срезывающих и растягивающих усилий, действующих на болт;
Nbs, Nbt
— расчетные усилия; определяют по 14.2.9.
14.2.14 Для креплений одного элемента с другим с помощью прокладок или других промежуточных элементов, а также в элементах с односторонней накладкой количество болтов, по сравнению
с расчетным, увеличивают на 10 %.
При креплении уголков выступающих полок или швеллеров с помощью коротышей количество
болтов, прикрепляющих коротыш к данной полке, по сравнению с результатом расчета, увеличивают
на 50 %.
14.2.15 Проверку фундаментных (анкерных) болтов на действие расчетных усилий производят
в соответствии с ТНПА.
14.3 Фрикционные соединения (на болтах с контролируемым натяжением)
14.3.1 Фрикционные соединения, в которых усилия передаются через трение, возникающее
по соприкасающимся поверхностям соединяемых элементов вследствие натяжения высокопрочных
болтов, применяют:
— в конструкциях из стали с характеристическим значением предела текучести более 375 Н/мм2
и непосредственно воспринимающих подвижные, вибрационные и другие динамические нагрузки;
— в многоболтовых соединениях, к которым предъявляются повышенные требования в отношении ограничения деформативности.
14.3.2 Во фрикционных соединениях применяют болты, гайки и шайбы по 5.8.
Болты размещают, как указано в таблице 41.
14.3.3 Расчетное усилие, которое может быть воспринято каждой плоскостью трения элементов,
стянутых одним высокопрочным болтом, определяют по формуле
Qbh
где fbh
Ab,n
h
fbh Ab,n
h
,
(202)
— расчетное значение прочности на растяжение высокопрочного болта; определяют по 6.7;
— площадь сечения болта нетто (по резьбе); принимают по таблице Г.9 (приложение Г);
— коэффициент трения; принимают по таблице 43;
— коэффициент; принимают по таблице 43.
Таблица 43
Способ обработки (очистки)
соединяемых поверхностей
Коэффициент
трения
Коэффициент h при контроле натяжения болтов
по моменту закручивания при разности номинальных
диаметров отверстий и болтов , мм, при нагрузке
динамической 3 6;
динамической 1;
статической 5 6
статической 1 4
1 Дробеметный или дробеструйный двух поверхностей без консервации
0,58
1,35
1,12
2 Газопламенный двух поверхностей без консервации
0,42
1,35
1,12
81
СП 5.04.01-2021
Окончание таблицы 43
Способ обработки (очистки)
соединяемых поверхностей
Коэффициент
трения
Коэффициент h при контроле натяжения болтов
по моменту закручивания при разности номинальных
диаметров отверстий и болтов , мм, при нагрузке
динамической 3 6;
динамической 1;
статической 5 6
статической 1 4
3 Стальными щетками двух поверхностей без консервации
0,35
1,35
1,17
4 Без обработки
0,25
1,70
1,30
Примечание — При контроле натяжения болтов по углу поворота гайки значения h умножают на 0,9.
14.3.4 При действии на фрикционное соединение продольной силы, проходящей через центр тяжести соединения, распределение расчетного осевого усилия NEd, вызывающее сдвиг соединяемых
элементов, между болтами принимают равномерным. В этом случае количество болтов в соединении
определяют по формуле
n
NEd
,
Qbh b c
(203)
где Qbh — расчетное усилие; определяют по формуле (202);
— количество плоскостей трения соединяемых элементов;
b — коэффициент условий работы фрикционного соединения, зависящий от количества n болтов, необходимых для восприятия расчетного усилия; принимают равным:
0,8 при n 5;
0,9 при 5 n 10;
1,0 при n 10;
c — коэффициент условий работы конструкций и элементов; принимают по таблице Б.1 (приложение Б).
14.3.5 При действии на фрикционное соединение момента или продольной силы и момента,
вызывающих сдвиг соединяемых элементов, распределение усилий между болтами принимают
по 14.2.11 и 14.2.12.
14.3.6 При действии на фрикционное соединение продольной силы, вызывающей сдвиг соединяемых элементов, и расчетной силы FEd, вызывающей растяжение в болтах, расчет выполняют
на осевое усилие NEd по формуле (203), где значение коэффициента b, определяемое по 14.3.4, умноN
жают на коэффициент 1 t ,Ed (Nt,Ed — расчетное значение растягивающего усилия, приходящегося
Pb
на один болт; Pb — усилие натяжения болта, принимают Pb fbhAb,n).
14.3.7 Диаметр болта во фрикционном соединении принимают при условии
t 4db ,
где
t
—
суммарная толщина соединяемых элементов, сдвигаемых в одном направлении, db — диаметр болта.
Во фрикционных соединениях с большим количеством болтов их диаметр назначают близким
к максимальному значению.
14.3.8 В проекте указывают марки стали и механические свойства болтов, гаек и шайб, обозначения ТНПА, по которым их поставляют, способ обработки соединяемых поверхностей, осевое усилие Pb, принимаемое по 14.3.6.
14.3.9 При проектировании фрикционных соединений обеспечивают свободный доступ для установки болтов, плотного стягивания пакета болтами и закручивания гаек с применением динамометрических ключей, гайковертов и др.
14.3.10 Для высокопрочных болтов с увеличенными размерами головок и гаек и при разности
номинальных диаметров отверстия и болта не более 3 мм (в конструкциях из стали с пределом прочности не ниже 440 Н/мм2 — не более 4 мм) устанавливают одну шайбу под гайку.
82
СП 5.04.01-2021
14.3.11 Расчет на прочность соединяемых элементов, ослабленных отверстиями во фрикционном соединении, выполняют с учетом того, что половина осевого усилия, приходящегося на каждый
болт, передана силами трения. При этом проверку ослабленных сечений выполняют при подвижных,
вибрационных и других динамических нагрузках — по площади сечения нетто Anet; при статических
нагрузках — по площади сечения брутто A (при Anet 0,85A) или по условной площади Aef 1,18Anet
(при Anet 0,85A).
14.4 Поясные соединения в составных балках
14.4.1 Сварные и фрикционные поясные соединения составной двутавровой балки рассчитывают
по формулам таблицы 44.
Таблица 44
Характер нагрузки
Поясные соединения
Неподвижная
Сварные
Фрикционные
Подвижная
Сварные
(двусторонние швы)
Фрикционные
Формулы для расчета
поясных соединений в составных балках
TEd
1
nf kf fwf c
(204)
TEd
1
nz kf fwz c
(205)
TEd s
1
Qbh c
(206)
TEd 2 VEd 2
1
(207)
TEd 2 VEd 2
1
2z kf fwz c
(208)
2f kf fwf c
s TEd 2 2VEd 2
Qbh c
1
(209)
Примечание — Обозначения, принятые в таблице:
V S
— расчетное, сдвигающее пояс усилие на единицу длины, вызываемое поперечной силой VEd
TEd Ed
I
(S — статический момент брутто пояса балки относительно центральной оси);
n
— количество угловых швов; принимают равным: 2 — при двусторонних швах; 1 — при односторонних;
Qbh,
— параметры; определяют по 14.3.3, 14.3.4;
F F 1Fn
VEd
— расчетное значение давления от сосредоточенной нагрузки Fn на единицу длины; опреlef
F
F1
s
деляют с учетом 8.2.2 и 8.3.3 (для неподвижных грузов F1 1);
— значения частных коэффициентов для кранового воздействия; принимают по ТНПА;
— частный коэффициент увеличения сосредоточенной вертикальной нагрузки от одного
колеса крана; определяют с учетом 8.3.3;
— шаг поясных болтов;
— коэффициент; принимают равным: 0,4 — при нагрузке по верхнему поясу балки, к которому пристрогана стенка; 1,0 — при отсутствии пристрожки стенки или при нагрузке по нижнему поясу.
При отсутствии поперечных ребер жесткости для передачи неподвижных сосредоточенных нагрузок, приложенных к верхнему поясу, а также при приложении неподвижной сосредоточенной нагрузки
к нижнему поясу, независимо от наличия ребер жесткости в местах приложения нагрузки, поясные соединения рассчитывают как для подвижной нагрузки.
Сварные швы, выполненные с проваром на всю толщину стенки, считают равнопрочными со стенкой.
83
СП 5.04.01-2021
14.4.2 В балках с фрикционными поясными соединениями с многолистовыми поясными пакетами
закрепление каждого из листов за местом своего теоретического обрыва рассчитывают на половину
расчетного усилия, которое может быть воспринято сечением листа. Закрепление каждого листа
на участке между действительным местом его обрыва и местом обрыва предыдущего листа рассчитывают на полное расчетное усилие, которое может быть воспринято сечением листа.
15 Проектирование зданий, сооружений и конструкций
15.1 Расстояния между температурными швами
Расстояние l между температурными швами стальных каркасов одноэтажных зданий и сооружений не должно превышать наибольших значений lu, приведенных в таблице 45.
Таблица 45
Наименование расстояния
Наибольшее расстояние lu, м,
при расчетной температуре
воздуха t 45 C
Для отапливаемых зданий и сооружений
Между температурными швами:
вдоль блока (по длине здания)
по ширине блока
230
150
От температурного шва или торца здания до оси ближайшей вертикальной связи
90
Для неотапливаемых зданий и горячего цеха
Между температурными швами:
вдоль блока (по длине здания)
200
120
по ширине блока
От температурного шва или торца здания до оси ближайшей вертикальной связи
75
Для открытой эстакады
Между температурными швами вдоль блока
130
От температурного шва или торца здания до оси ближайшей вертикальной связи
50
При превышении более чем на 5 % приведенных в таблице 45 расстояний, а также при увеличении жесткости каркаса стенами или другими конструкциями в расчете учитывают климатические температурные воздействия, неупругие деформации конструкций и податливость узлов.
15.2 Фермы и структурные плиты покрытий
15.2.1 Оси стержней ферм и структур должны быть центрированы во всех узлах. Центрируют
стержни в сварных фермах по центрам тяжести сечений (с точностью до 5 мм), в болтовых фермах —
по рискам уголков, ближайшим к обушку.
Если смещение осей поясов ферм при изменении сечений не превышает 1,5 % высоты пояса
меньшего сечения, оно не учитывается.
При наличии эксцентриситетов в узлах элементы ферм и структур рассчитывают с учетом соответствующих изгибающих моментов.
При приложении нагрузок вне узлов ферм пояса рассчитывают на совместное действие расчетных значений осевых (продольных) усилий и изгибающих моментов.
84
СП 5.04.01-2021
15.2.2 При расчете плоских ферм соединения элементов в узлах ферм принимают шарнирными:
— при сечениях элементов из уголков или тавров;
— при двутавровых, H-образных и трубчатых сечениях элементов, когда отношение высоты сечения h к длине элемента l между узлами не превышает: 1/15 — для конструкций, эксплуатируемых
в районах с расчетными температурами ниже минус 45 С; 1/10 — для конструкций, эксплуатируемых
в остальных районах.
При превышении указанных отношений
h
учитывают дополнительные изгибающие моменты
l
в элементах от жесткости узлов.
15.2.3 Расстояние между краями элементов решетки и пояса в узлах сварных ферм с фасонками
принимают не менее a (6t 20) мм, но не более 80 мм (t — толщина фасонки, мм).
Между торцами стыкуемых элементов поясов ферм, перекрываемых накладками, оставляют зазор
не менее 50 мм.
Фланговые сварные швы, прикрепляющие элементы решетки ферм к фасонкам, выводят на торец
элемента на длину не менее 20 мм.
15.2.4 В узлах ферм с поясами из тавров, двутавров и одиночных уголков крепления фасонок
к полкам поясов встык осуществляют с проваром на всю толщину фасонки. В конструкциях группы 1 примыкания узловых фасонок к поясам выполняют как приведено в приложении Л (таблица Л.1, поз.7).
15.2.5 При расчете узлов ферм со стержнями трубчатого и двутаврового сечения и прикреплением
элементов решетки непосредственно к поясу (без фасонок) проверяют несущую способность:
— стенки пояса при местном изгибе (продавливании) в местах примыкания элементов решетки —
для круглых и прямоугольных труб;
— боковой стенки пояса в месте примыкания сжатого элемента решетки — для прямоугольных труб;
— полок пояса на отгиб — для двутаврового сечения;
— стенки пояса — для двутаврового сечения;
— элементов решетки в сечении, примыкающем к поясу;
— сварных швов, прикрепляющих элементы решетки к поясу.
Кроме того, соблюдают требования по предотвращению слоистого разрушения поясов ферм (13.5).
15.2.6 При пролетах ферм покрытий более 36 м предусматривают строительный подъем, равный
прогибу от постоянной и длительной характеристических нагрузок. При плоских кровлях строительный подъем предусматривают независимо от размера пролета, принимая его равным прогибу от
суммарного значения характеристической нагрузки плюс 1/200 пролета.
15.3 Колонны
15.3.1 Отправочные элементы сквозных колонн с решетками в двух плоскостях укрепляют диафрагмами, располагаемыми у концов отправочного элемента.
В сквозных колоннах с соединительной решеткой в одной плоскости диафрагмы располагают
не реже чем через 4 м.
15.3.2 В колоннах и стойках с односторонними поясными швами согласно 14.1.9 в узлах крепления связей, балок, распорок и других элементов в зоне передачи усилия применяют двусторонние
поясные швы, выходящие за контуры прикрепляемого элемента (узла) на длину 30kf с каждой стороны.
15.3.3 Угловые швы, прикрепляющие фасонки соединительной решетки к колоннам внахлестку,
назначают по расчету и располагают с двух сторон фасонки вдоль колонны в виде отдельных участков
в шахматном порядке; при этом расстояние между концами таких швов не должно превышать 15 толщин фасонки.
15.3.4 Монтажные стыки колонн выполняют с фрезерованными торцами, сваренными встык, на накладках со сварными швами или болтовыми соединениями, в том числе фрикционными. При приварке
накладок сварные швы не доводят до стыка на 25 мм с каждой стороны. Применяют фланцевые соединения с передачей сжимающих усилий через плотное касание, а растягивающих — болтами.
15.3.5 В сквозных колоннах, ветви которых соединены планками, принимают:
— ширину bs промежуточных планок — от 0,5b до 0,75b (b — габаритная ширина колонны в плоскости планок);
— ширину концевых планок — от 1,3bs до 1,7bs.
85
СП 5.04.01-2021
15.4 Связи
15.4.1 В каждом температурном блоке здания предусматривают самостоятельную систему связей.
15.4.2 Нижние пояса подкрановых балок и подкрановых ферм крановых путей пролетом более 12 м
укрепляют горизонтальными связями.
15.4.3 Вертикальные связи между основными колоннами ниже уровня балок крановых путей располагают в середине или около середины температурного блока; верхние вертикальные связи целесообразно располагать по торцам здания и в шагах колонн, примыкающих к температурным швам,
а также в тех шагах, где расположены связи нижнего яруса.
При недостаточной жесткости ветвей колонн в продольном направлении здания устанавливают
дополнительные распорки, закрепленные в узлах связей.
При двухветвевых колоннах, если расстояние между ветвями более 500 мм, вертикальные связи
располагают в плоскости каждой из ветвей колонны. Ветви двухветвевых связей соединяют между
собой решетками.
15.4.4 Система связей покрытия зависит от типа каркаса (стальной или смешанный), типа покрытия (прогонное или беспрогонное), грузоподъемности кранов и режима их работы, наличия подвесного
подъемно-транспортного оборудования и подстропильных ферм.
15.4.5 В уровне нижних поясов стропильных ферм с восходящими раскосами, опирающимися
на колонны нижними поясами, предусматривают поперечные горизонтальные связи в каждом пролете
здания у торцов, а также у температурных швов здания. При длине температурного блока более 144 м
и при кранах грузоподъемностью 500 кН и более также предусматривают промежуточные поперечные
горизонтальные связи с шагом не более 60 м.
В зданиях со стальным каркасом, оборудованных мостовыми кранами грузоподъемностью 100 кН
и более, и в зданиях с подстропильными фермами предусматривают продольные связи, располагаемые по крайним панелям нижних поясов стропильных ферм и образующие совместно с поперечными
связями жесткий контур в плоскости нижних поясов ферм.
В однопролетных зданиях такого типа продольные связи по нижним поясам назначают вдоль
обоих рядов колонн.
При наличии неизменяемого жесткого диска между стропильными фермами с нисходящим опорным раскосом в узлах нижних поясов устанавливают только распорки.
В многопролетных зданиях при кранах грузоподъемностью до 500 кН, с режимами работы А1–А6
продольные связи располагают вдоль крайних колонн и через один ряд вдоль средних колонн. В многопролетных зданиях с кранами грузоподъемностью более 500 кН, с режимами работы А7, А8, а также
в зданиях с перепадами высоты назначают более частое расположение продольных связей по нижним
поясам ферм. Продольные связи по средним рядам колонн при одинаковой высоте смежных пролетов проектируют такими же, как и вдоль крайних рядов колонн.
В случае если гибкость в горизонтальной плоскости панелей нижних поясов ферм, находящихся
между двумя поперечными связевыми фермами, не удовлетворяет 10.4, то она должна быть обеспечена постановкой растяжек, закрепленных в узлах связевых ферм.
15.4.6 По верхним поясам стропильных ферм поперечные горизонтальные связи при покрытии
с прогонами назначают в любом одноэтажном промышленном здании. Поперечные связевые фермы
по верхним и нижним поясам рационально совмещать в плане.
Верхние пояса стропильных ферм, не примыкающие непосредственно к поперечным связям,
раскрепляют в плоскости расположения этих связей распорками.
15.4.7 При наличии жесткого диска кровли в уровне верхних поясов в покрытиях без прогонов
(в которых крупноразмерные железобетонные плиты приварены к верхним поясам или профилированный лист покрытия прикреплен в каждом нижнем гофре) поперечные связи по верхним поясам
ферм устраивают только в торцах здания и у температурных швов. В остальных шагах необходимы
распорки у конька и у опор стропильных ферм.
При наличии жесткого диска кровли в уровне верхних поясов предусматривают инвентарные
съемные связи для выверки конструкций и обеспечения их устойчивости в процессе монтажа.
В покрытиях без прогонов горизонтальные связи по нижним поясам устраивают независимо от типа
покрытия только в зданиях с кранами грузоподъемностью 500 кН и более, с режимами работы А7 (в цехах
металлургических производств) и А8.
При наличии подстропильных ферм в однопролетных покрытиях без прогонов и многопролетных
покрытиях, расположенных в одном уровне, устраивают продольные горизонтальные связи в плоскости
верхних поясов ферм в одной из крайних панелей ферм.
86
СП 5.04.01-2021
15.4.8 При расположении покрытий в разных уровнях предусматривают по одной продольной системе связей в каждом уровне.
В пределах фонаря, где прогоны по верхнему поясу ферм отсутствуют, предусматривают распорки. Наличие таких распорок по коньковым узлам ферм является обязательным.
15.4.9 Связи по фонарям располагают в плоскости верхних поясов (ригелей) у торцов фонаря
и с обеих сторон температурных швов.
15.4.10 В местах расположения поперечных связей покрытия предусматривают установку вертикальных связей между фермами.
Вертикальные связи располагают в плоскостях опорных стоек стропильных ферм, в плоскостях
коньковых стоек — для ферм с пролетом до 30 м, а также в плоскостях стоек, находящихся под узлом
крепления наружных ног фонаря — для ферм с пролетом более 30 м.
Сечения элементов вертикальных связей назначают по предельной гибкости (см. 10.4).
15.4.11 Горизонтальные связи по верхним и нижним поясам разрезных ферм пролетных строений транспортерных галерей предусматривают раздельно для каждого пролета.
15.4.12 При применении крестовой решетки связей покрытий, за исключением уникальных зданий
и сооружений, расчет производят по условной схеме в предположении, что раскосы воспринимают
только растягивающие усилия.
При определении усилий в элементах связей обжатие поясов ферм не учитывают.
15.4.13 В висячих покрытиях с плоскостными несущими системами (двухпоясными, изгибно-жесткими
вантами и т. п.) предусматривают вертикальные и горизонтальные связи между несущими системами.
15.4.14 Крепление связей осуществляют на болтах класса точности B.
В зданиях, оборудованных кранами большой грузоподъемности и режимов работы А7 и А8,
а также в случае значительных усилий в элементах связей (ветровые фермы и т. п.) крепление элементов связей осуществляют на монтажной сварке, а в отдельных случаях — также на болтах класса
точности A.
15.5 Балки
15.5.1 Пакеты листов для поясов сварных двутавровых балок не применяют.
Для поясов балок с фрикционными соединениями применяют пакеты, состоящие не более чем
из трех листов; при этом площадь сечения поясных уголков принимают равной не менее 30 % всей
площади сечения пояса.
15.5.2 Поясные швы сварных балок, а также швы, присоединяющие к основному сечению балки
вспомогательные элементы (например, ребра жесткости), выполняют непрерывными. Поперечные ребра
жесткости должны быть с вырезами для пропуска поясных швов.
В ригелях рамных конструкций у опорных узлов применяют двусторонние поясные швы, протяженность которых должна быть не менее высоты сечения ригеля.
15.5.3 При применении односторонних поясных швов в сварных двутавровых балках 1-го класса,
несущих статическую нагрузку, выполняют следующие требования:
— расчетную нагрузку прилагают симметрично относительно поперечного сечения балки;
— устойчивость сжатого пояса балки обеспечивают в соответствии с 8.4.5, перечисление а);
— расчет устойчивости стенок балок производят по 8.5.1 и 8.5.2;
— устанавливают поперечные ребра жесткости в местах приложения к поясу балки сосредоточенных нагрузок, включая нагрузки от ребристых железобетонных плит; поперечные ребра жесткости
не устанавливают при проведении проверки местной устойчивости по 8.2.2.
15.5.4 Ребра жесткости сварных балок должны быть удалены от стыков стенки на расстояние
не менее 10-кратной толщины стенки. В местах пересечения стыковых швов стенки балки с продольным ребром жесткости швы, прикрепляющие продольное ребро жесткости к стенке, не доводят
до стыкового шва стенки в местах их пересечения на (6t 20) мм.
15.5.5 В сварных двутавровых балках конструкций групп 2–4 применяют односторонние ребра
жесткости с расположением их с одной стороны балки и приваркой к поясам балки.
В балках с односторонними поясными швами ребра жесткости на стенке устраивают со стороны,
противоположной расположению односторонних поясных швов.
Расчет устойчивости одностороннего ребра жесткости производят по 8.5.9 и 8.5.10.
87
СП 5.04.01-2021
15.6 Балки крановых путей
15.6.1 Верхние поясные швы в балках крановых путей для кранов групп режимов работы А7 (в цехах
металлургических производств) и А8 выполняют с проваром на всю толщину стенки.
15.6.2 Свободные кромки растянутых поясов балок крановых путей и балок рабочих площадок,
непосредственно воспринимающих нагрузку от подвижных составов, должны быть прокатными, строгаными или обрезанными машинной кислородной или плазменно-дуговой резкой.
15.6.3 Размеры ребер жесткости балок крановых путей должны удовлетворять требованиям 8.5.9,
8.5.10 и 8.5.17, при этом ширина выступающей части двустороннего промежуточного ребра должна
быть не менее 90 мм. Двусторонние поперечные ребра жесткости к поясам балки не приваривают;
при этом торцы ребер жесткости должны быть плотно пригнаны к верхнему поясу балки. В балках
под краны групп режимов работы А7 и А8 строгают торцы, примыкающие к верхнему поясу.
Односторонние поперечные ребра жесткости из полосовой стали или одиночных уголков с приваркой их к стенке и к верхнему поясу и расположением согласно 15.5.5 применяют только в балках
под краны групп режимов работы А1–А5.
15.7 Листовые конструкции
15.7.1 Контур поперечных элементов жесткости оболочек проектируют замкнутым.
15.7.2 Передачу сосредоточенных нагрузок на листовые конструкции предусматривают через
элементы жесткости.
15.7.3 В местах сопряжений оболочек различной формы применяют плавные переходы для уменьшения местных напряжений.
15.7.4 Выполнение всех стыковых швов предусматривают двусторонней или односторонней
сваркой с подваркой корня или на подкладках.
В проекте указывают необходимость обеспечения плотности соединений конструкций, в которых
данная плотность требуется.
15.7.5 В листовых конструкциях применяют сварные соединения встык; соединения листов толщиной 5 мм и менее — внахлестку.
15.8 Висячие конструкции
15.8.1 Для конструкций из нитей применяют канаты, пряди и высокопрочную проволоку (или прокат).
15.8.2 Кровля висячей конструкции должна быть расположена непосредственно на несущих нитях
и повторять образуемую ими форму. Если форма кровли отличается от формы провисания нитей,
кровлю поднимают над нитями, оперев на специальную надстроечную конструкцию, или подвешивают
к нитям снизу.
15.8.3 Очертания опорных контуров назначают с учетом кривых давления от усилий в прикрепленных к ним нитях при расчетных нагрузках.
15.8.4 Для сохранения стабильности формы, которая должна обеспечивать герметичность принятой конструкции кровли, висячие конструкции рассчитывают на действие временных нагрузок, в том
числе ветрового отсоса. При этом проверяют изменение кривизны конструкции по двум направлениям — вдоль и поперек нитей. Необходимая стабильность достигается с помощью конструктивных
мероприятий: увеличением натяжения нити за счет веса конструкции покрытия или предварительного
напряжения; созданием специальной стабилизирующей конструкции; применением изгибно-жестких
нитей; превращением системы нитей и кровельных плит в единую конструкцию.
15.8.5 Сечение нити рассчитывают по наибольшему усилию, возникающему при расчетной нагрузке,
с учетом изменения заданной геометрии покрытия. В сетчатых системах, кроме этого, сечение нити
проверяют на усилие от действия переменной нагрузки, расположенной только вдоль данной нити.
15.8.6 Вертикальные и горизонтальные перемещения нитей и усилия в них определяют с учетом
нелинейности работы конструкций покрытия.
15.8.7 При расчете нитей из канатов и их закреплений коэффициенты условий работы принимают в соответствии с разделом 17. Для стабилизирующих канатов, если они не являются затяжками
для опорного контура, коэффициент условий работы конструкций и элементов c 1.
15.8.8 Опорные узлы нитей из прокатных профилей выполняют шарнирными.
88
СП 5.04.01-2021
15.9 Фланцевые соединения
15.9.1 При проектировании фланцевых соединений стальных конструкций, подверженных растяжению, изгибу или их совместному действию, применяют сталь для фланцев С355 и С390 с относительным сужением z 35 %, предварительно напряженные высокопрочные болты из стали классов
прочности не ниже 10.9, высокопрочные гайки и шайбы к ним.
Фланцевые соединения стальных конструкций, подверженных сжатию или совместному действию
сжатия с изгибом (при однозначной эпюре сжимающих напряжений в соединяемых элементах), выполняются или на болтах (в том числе высокопрочных) без предварительного натяжения, затяжкой стандартным ручным ключом, или на высокопрочных болтах с предварительным их натяжением.
Требования по натяжению высокопрочных болтов во фланцевом соединении, обеспечивающем
возможность воспринимать поперечные усилия за счет сил трения между фланцами, его контролю
и плотности контакта между фланцами — в соответствии с ТНПА.
15.9.2 При расчете фланцевых соединений в зависимости от конструктивного решения, характера
передаваемых усилий и требований эксплуатации проверяют:
— несущую способность болтового соединения;
— прочность фланцевых листов при изгибе;
— прочность сварных швов, соединяющих фланец с основным элементом.
15.10 Соединения с фрезерованными торцами
В соединениях элементов с фрезерованными торцами (в стыках и базах колонн и т. п.) сжимающую силу считают полностью передающейся через торцы.
Во внецентренно-сжатых (сжато-изгибаемых) элементах сварные швы и болты, включая высокопрочные указанных соединений, рассчитывают на максимальное растягивающее осевое усилие
от действия момента и продольной силы при наиболее неблагоприятном их сочетании, а также
на сдвигающее усилие от действия поперечной силы.
15.11 Монтажные крепления
15.11.1 Монтажные крепления конструкций зданий и сооружений с балками крановых путей, рассчитываемыми на усталость, а также конструкций под железнодорожные составы, должны быть сварными или фрикционными.
В монтажных соединениях данных конструкций применяют болты класса точности B для крепления:
— прогонов, элементов фонарной конструкции, связей по верхним поясам ферм (при наличии
связей по нижним поясам или жесткой кровли), вертикальных связей по фермам и фонарям, а также
элементов фахверка;
— связей по нижним поясам ферм при наличии жесткой кровли (приваренных к верхним поясам
железобетонных или армированных плит из ячеистых бетонов или прикрепленного в каждую волну
профилированного настила и т. п.);
— стропильных и подстропильных ферм к колоннам и стропильных ферм к подстропильным при
условии передачи вертикального опорного давления через столик;
— разрезных балок крановых путей между собой, а также для крепления их нижнего пояса к колоннам, к которым не крепятся вертикальные связи;
— балок рабочих площадок, не подвергающихся воздействию динамических нагрузок;
— второстепенных конструкций.
15.11.2 Для перераспределения изгибающих моментов в элементах рамных систем каркасных
зданий в узлах соединения ригелей с колоннами применяют стальные накладки, работающие в пластической стадии. Накладки выполняют из сталей с характеристическим значением предела текучести до 345 Н/мм2.
Усилия в накладках определяют при минимальном значении предела текучести y ,min fyk и мак-
симальном значении предела текучести y ,max fyk 100 Н мм2 .
Продольные кромки накладок, работающих в пластической стадии, должны быть строгаными или
фрезерованными.
89
СП 5.04.01-2021
15.12 Опорные части
15.12.1 Неподвижные шарнирные опоры с центрирующими прокладками, тангенциальные, а при
чрезмерно больших реакциях балансирные опоры применяют при необходимости строго равномерного
распределения давления под опорой.
Плоские или катковые подвижные опоры применяют в случаях, когда нижележащая конструкция
должна быть разгружена от горизонтальных усилий, возникающих при неподвижном опирании балки
или фермы.
Коэффициент трения в плоских подвижных опорах принимают равным 0,3; в катковых — 0,03.
15.12.2 Расчет на смятие в цилиндрических шарнирах (цапфах) балансирных опор выполняют
(при центральном угле касания поверхностей 90 или более) по формуле
FEd
1,
1,25r lfl p c
(210)
где FEd — расчетное давление (сила) на опору;
r, l — соответственно радиус и длина шарнира;
flp — расчетное значение прочности на местное смятие при плотном касании; принимают по 6.1.
15.12.3 Расчет на диаметральное сжатие катков выполняют по условию
FEd
1,
nd lfcd c
(211)
где n — количество катков;
d, l — соответственно диаметр и длина катка;
fcd — расчетное значение прочности на диаметральное сжатие катков при свободном касании;
принимают по 6.1.
16 Проектирование конструкций опор воздушных линий электропередачи, открытых
распределительных устройств и контактных сетей транспорта
16.1 Для конструкций опор ВЛ, ОРУ и контактных сетей транспорта применяют сталь марок С235,
С245, С255, С285, С345, С345К, С375, приведенных в приложении А, и сталь марок 20 и 09Г2С по ТНПА.
В зависимости от назначения и типа соединений конструкции опор подразделяют на группы:
— группа 1 — сварные специальные опоры больших переходов высотой более 60 м;
— группа 2 — сварные опоры ВЛ, кроме указанных в группе 1; сварные опоры ошиновки и под
выключатели ОРУ независимо от напряжения, сварные опоры под оборудование ОРУ с напряжением
выше 330 кВ; конструкции и элементы контактных сетей, связанные с натяжением проводов (тяги,
штанги, хомуты), а также опоры, указанные в группе 1, при отсутствии сварных соединений;
— группа 3 — сварные и болтовые опоры под оборудование ОРУ с напряжением до 330 кВ, кроме
опор под выключатели; конструкции и элементы несущих, поддерживающих и фиксирующих устройств
контактных сетей (опоры, ригели жестких поперечин, прожекторные мачты, фиксаторы), а также конструкций группы 2, кроме контактных сетей, при отсутствии сварных соединений;
— группа 4 — сварные и болтовые конструкции кабельных каналов, детали путей перекатки
трансформаторов, трапы, лестницы, ограждения и другие вспомогательные конструкции и элементы ОРУ,
ВЛ и контактных сетей.
16.2 Болты классов точности A и B для опор ВЛ высотой до 60 м и конструкций ОРУ и контактных
сетей принимают как для конструкций, не рассчитываемых на усталость, а для фланцевых соединений и опор ВЛ высотой более 60 м — как для конструкций, рассчитываемых на усталость, по таблице Г.3
(приложение Г).
16.3 Литые детали проектируют из углеродистой стали марок 35Л и 45Л, групп отливок 2 и 3
по ГОСТ 977.
16.4 При расчетах опор ВЛ, конструкций ОРУ и контактных сетей принимают коэффициенты условий работы, установленные в 7.1.2, разделах 4 и 14 и по таблице 46.
Расчет на прочность растянутых элементов опор по формуле (5) с заменой в ней значения fyd
fud
на
не производится.
u
90
СП 5.04.01-2021
Таблица 46
Элемент конструкций
1 Сжатые пояса из одиночных уголков стоек свободно стоящей опоры
в первых двух панелях от башмака при узловых соединениях:
а) на сварке
б) на болтах
2 Сжатый элемент плоской решетчатой траверсы из одиночного равнополочного уголка, прикрепляемого одной полкой (рисунок 22):
а) пояс, прикрепляемый к стойке опоры непосредственно двумя болтами и более, поставленными вдоль пояса траверсы
б) пояс, прикрепляемый к стойке опоры одним болтом или через фасонку
в) раскос и распорка
3 Оттяжка из стального каната или пучка высокопрочной проволоки:
а) для промежуточной опоры в нормальном режиме работы
б) для анкерной, анкерно-угловой и угловой опор:
в нормальном режиме работы
в аварийном режиме работы
Коэффициент условий
работы конструкций
и элементов c
0,95
0,90
0,90
0,75
0,75
0,90
0,80
0,90
Примечание — Указанные в таблице коэффициенты условий работы не распространяются на соединения
элементов в узлах.
Рисунок 22 — Схема траверсы с треугольной решеткой
16.5 При определении приведенной гибкости по таблице 8 наибольшую гибкость всего стержня max
вычисляют по формулам:
— для четырехгранного стержня с параллельными поясами, шарнирно опертого по концам,
max
2l
;
b
(212)
— для трехгранного равностороннего стержня с параллельными поясами, шарнирно опертого
по концам,
max
2,5l
;
b
(213)
91
СП 5.04.01-2021
— для свободно стоящей стойки пирамидальной формы (см. рисунок 15)
max
где l
b
h
2h
,
bi
(214)
— геометрическая длина сквозного стержня;
— расстояние между осями поясов наиболее узкой грани стержня с параллельными поясами;
— высота свободно стоящей стойки;
— коэффициент для определения расчетной длины; вычисляют по формуле
2
b
b
1,25 s 2,75 s 3,5,
bi
bi
(215)
здесь bs и bi — расстояния между осями поясов пирамидальной опоры соответственно в верхнем и нижнем основаниях наиболее узкой грани.
16.6 Расчет на устойчивость при сжатии с изгибом сквозного стержня с решетками постоянного
по длине сечения выполняют по разделу 9.
Для равностороннего трехгранного сквозного стержня с решетками постоянного по длине сечения относительный эксцентриситет вычисляют по формулам:
— при изгибе в плоскости, перпендикулярной одной из граней,
m
3,46MEd
;
NEd b
(216)
— при изгибе в плоскости, параллельной одной из граней,
m
3MEd
,
NEd b
(217)
где — коэффициент; принимают:
1,2
— при болтовых соединениях;
1,0
— при сварных соединениях;
b — расстояние между осями поясов в плоскости грани.
16.7 При расчете на устойчивость при сжатии с изгибом сквозного стержня с решетками по 9.3.1
и 9.3.2 значение эксцентриситета e при болтовых соединениях элементов умножают на коэффициент 1,2.
16.8 При проверке устойчивости отдельных поясов стержня сквозного сечения опор с оттяжками
при сжатии с изгибом продольную силу в каждом поясе определяют с учетом дополнительного
усилия Nad, возникающего от расчетного изгибающего момента MEd, вычисляемого по деформированной схеме.
Для шарнирно опертой по концам решетчатой стойки постоянного по длине прямоугольного сечения (тип 2, таблица 8) опоры с оттяжками расчетное значение момента MEd в середине длины стойки
при изгибе ее в одной из плоскостей x–x или y–y определяют по формуле
N
MEd Mq,Ed Ed
(fq fn ),
(218)
где Mq,Ed — расчетный изгибающий момент в середине длины стойки от поперечной нагрузки; определяют как в балках;
— коэффициент; принимают по 16.6;
NEd — расчетное осевое усилие (расчетная продольная сила) в стойке;
— определяют по формуле
1
0,1NEd l 2
;
EIef
(219)
здесь l — длина стойки;
Ief — определяют по формуле
Ief
92
Al 2
;
ef2
(220)
СП 5.04.01-2021
A
ef
fq
fn
— площадь сечения стойки;
— приведенная гибкость стойки; определяют по таблице 8 для сечения типа 2 с заменой
в формуле (17) max на x или y соответственно плоскости изгиба;
— прогиб стойки в середине длины от поперечной нагрузки; определяют как в обычных
балках с использованием приведенного момента инерции сечения Ief;
— начальный прогиб стойки в плоскости изгиба; fn 0,0013l.
При изгибе стойки в двух плоскостях усилие Nad определяют по формуле (132); при этом начальный прогиб fn учитывают только в той плоскости, в которой составляющая усилия Nad от расчетного
момента Mx,Ed или My,Ed имеет наибольшее значение.
16.9 Расчетную поперечную силу VEd в шарнирно опертой по концам стойке с решетками постоянного по длине прямоугольного сечения (тип 2, таблица 8) опоры с оттяжками при сжатии с изгибом
в одной из плоскостей x–x или y–y принимают постоянной по длине стойки и определяют по формуле
VEd Vmax,Ed
3,14 NEd
(fq fn ),
l
(221)
где Vmax,Ed — максимальная поперечная сила от поперечной нагрузки в плоскости изгиба; определяют как в балках.
Остальные обозначения принимают такими же, как в формуле (218).
16.10 Для шарнирно опертой по концам решетчатой стойки постоянного по длине треугольного
сквозного сечения (тип 3, таблица 8) опоры с оттяжками при сжатии с изгибом в одной из плоскостей x–x
или y–y расчетное значение момента MEd в середине ее длины определяют по формуле (218), а приведенную гибкость — по таблице 8 для сечения типа 3.
При изгибе стойки в двух плоскостях значение усилия Nad принимают большим из двух значений,
определяемых по формуле
Nad
1,16M x,Ed
b
или Nad
0,58M x,Ed
b
M y ,Ed
b
.
(222)
При учете обоих расчетных моментов Mx,Ed и My,Ed во второй формуле (222) начальный прогиб
стойки fn в каждой из двух плоскостей принимают равным 0,001l .
16.11 Расчетную поперечную силу VEd в плоскости грани в шарнирно опертой по концам решетчатой стойке треугольного сквозного сечения опоры с оттяжками при сжатии с изгибом определяют
по формуле (221) с учетом приведенной гибкости ef, определяемой по таблице 8 для сечения типа 3.
16.12 Расчет на устойчивость сжатых элементов конструкций из одиночных уголков (поясов,
решетки) выполняют с учетом эксцентричного приложения осевой (продольной) силы.
Данные элементы рассчитывают по формуле (8) как центрально-сжатые при условии умножения
продольных сил на коэффициенты m и d, принимаемые не менее 1,0.
В пространственных болтовых конструкциях (см. рисунок 15, кроме перечисления в) и концевых
опор) при центрировании в узле элементов из одиночных равнополочных уголков по их рискам при
однорядном расположении болтов в элементах решетки и прикреплении раскосов в узле с двух сторон полки пояса значения коэффициентов m и d определяют по формулам:
— для поясов при 3,5 (при 3,5 принимают 3,5 ):
при 0,55
N
c
0,66 и md ,Ed 0,7
Nm,Ed
b
c
N
am 1 0,55 0,2 0,05 md ,Ed ;
b
Nm,Ed
при 0,4
(223)
N
c
c
0,55 и md ,Ed 2,33 0,58
Nm,Ed
b
b
am 0,95 0,1
c
c
N
0,34 0,62 (0,2 0,05 ) md ,Ed ;
b
b
Nm,Ed
(224)
93
СП 5.04.01-2021
— для раскосов, примыкающих к рассчитываемой панели пояса:
N
c
при 0,55
0,66 и md ,Ed 0,7
Nm,Ed
b
ad 1,18 0,36
при 0,4
c
c
N
1,8 0,86 md ,Ed ;
b
b
Nm,Ed
(225)
N
c
c
0,55 и md ,Ed 2,33 0,58
Nm,Ed
b
b
ad 1 0,04
c
c N
0,36 0,41 md ,Ed .
b
b Nm,Ed
(226)
Для пространственных болтовых конструкций по рисунку 15 г), д) в формулах (224) и (226) приc
нимают 0,45
0,55.
b
В формулах (225) и (226) отношение расстояния по полке уголка раскоса от обушка до риски, на которой установлены болты, к ширине полки уголка раскоса принято от 0,54 до 0,60; при отношении, равном 0,5, коэффициент d, вычисленный по формулам (225) и (226), должен быть увеличен на 5 %.
В пространственных сварных конструкциях из одиночных равнополочных уголков по рисунку 15 б), г)
(кроме концевых опор) с прикреплением раскосов в узле только с внутренней стороны полки пояса
N
при md ,Ed 0,7 значения коэффициентов m и d принимают:
Nm,Ed
— при центрировании в узлах элементов по центрам тяжести сечений m d 1,0;
— при центрировании в узлах осей раскосов на обушок пояса
m d 1,0
0,12Nmd ,Ed
Nm,Ed
.
При расчете конструкций на совместное действие вертикальных и поперечных нагрузок и крутящего момента, вызванного обрывом проводов или тросов, принимают m d 1,0.
Обозначения, принятые в формулах (223)–(226):
c
— расстояние по полке уголка пояса от обушка до риски, на которой расположен центр узла;
b
— ширина полки уголка пояса;
Nm,Ed — расчетная продольная сила в панели пояса;
Nmd,Ed — сумма проекций на ось пояса расчетных усилий в раскосах, примыкающих к одной полке
пояса, передаваемая на него в узле и определяемая при том же сочетании нагрузок, как
для Nm,Ed. При расчете пояса принимают большее из значений Nmd,Ed, полученных для узлов
по концам панели, а при расчете раскосов — для узла, к которому примыкает раскос.
16.13 Расчетную длину lef и радиус инерции сечений i при определении гибкости элементов плоских траверс с поясами и решеткой из одиночных уголков (см. рисунок 22) принимают равными:
— для пояса lef lm, i imin, lef lm1, i ix;
— для раскоса lef ld, i imin;
— для распорки lef lc, i imin (ix — радиус инерции сечения относительно оси, параллельной
плоскости решетки траверсы).
16.14 Гибкость первого снизу раскоса из одиночного уголка решетчатой свободно стоящей опоры ВЛ
не должна превышать 160.
16.15 Отклонения верха опор и прогибы траверс не должны превышать значений, приведенных
в таблице 47.
94
СП 5.04.01-2021
Таблица 47
Конструкция
и направление отклонения
Относительное
отклонение
верха опоры
(к высоте опоры)
Относительный прогиб траверсы
и балки (к пролету или длине консоли)
вертикальный
в пролете
на консоли
1
200
1
70
горизонтальный
в пролете
на консоли
Не ограничивается
1 Концевая и угловая опора ВЛ
анкерного типа высотой до 60 м
вдоль проводов
1
120
2 Опора ВЛ анкерного типа высотой до 60 м вдоль проводов
1
100
3 Промежуточная опора ВЛ (кроме
переходной) вдоль проводов
Не ограничивается
1
150
1
50
4 Переходные опоры ВЛ всех типов высотой св. 60 м вдоль проводов
1
140
1
200
1
70
5 Опора ОРУ вдоль проводов
1
100
1
200
1
70
1
70
Не ограничивается
Не ограничивается
1
100
—
—
—
—
—
1
300
1
250
—
—
6 Опора ОРУ поперек проводов
7 Стойка опоры под оборудование
8 Балка под оборудование
1
200
1
70
Не ограничивается
Примечания
1 Отклонение опор ОРУ и траверс опор ВЛ в аварийном и монтажном режимах не нормируется.
2 Отклонения и прогибы по поз. 7 и 8 уменьшают, если техническими условиями на эксплуатацию оборудования установлены более жесткие требования.
16.16 В стальных пространственных конструкциях опор ВЛ и ОРУ из одиночных уголков в поперечных сечениях предусматривают диафрагмы, которые располагают в стойках свободно стоящих
опор не реже чем через 25 м, в стойках опор на оттяжках — не реже чем через 15 м. Диафрагмы также
устанавливают в местах приложения сосредоточенных нагрузок и переломов поясов.
16.17 При расчете на смятие соединяемых элементов решетки в одноболтовых соединениях
с расстоянием от края элемента до центра отверстия вдоль усилия менее 1,5d учитывают примечание 3 к таблице 41.
В одноболтовых соединениях элементов, постоянно работающих на растяжение (тяг траверс,
элементов, примыкающих к узлам крепления проводов и тросов, и в местах крепления оборудования), расстояние от края элемента до центра отверстия вдоль усилия принимают не менее 2d.
16.18 Раскосы, прикрепляемые к поясу болтами в одном узле, должны быть расположены с двух
сторон полки поясного уголка.
16.19 В болтовых стыках поясных равнополочных уголков количество болтов в стыке назначают
четным и распределяют болты поровну между полками уголка.
Количество болтов при однорядном и шахматном их расположении, а также количество поперечных рядов болтов при двухрядном их расположении назначают не более пяти на одной полке уголка
с каждой стороны от стыка.
Указанное количество болтов и поперечных рядов увеличивают до семи при условии уменьшения значения коэффициента b, определяемого по таблице 42, умножением на 0,85.
95
СП 5.04.01-2021
16.20 Расчет на устойчивость стенок опор из многогранных труб при количестве граней от 8 до 12
выполняют по условию
1
1,
cr c
(227)
где 1 — наибольшее сжимающее напряжение в сечении опоры при ее расчете по деформированcr
ной схеме;
— критическое напряжение; вычисляют по формуле
3,8
cr 2 2
w
здесь
fyd fyd ,
(228)
— коэффициент; определяют по формуле
0,58
1,81
;
w2
(229)
w — условная гибкость стенки грани; определяют по формуле
b f
w yd ,
t E
(230)
1 0,033w 1 2 ,
1
(231)
b — ширина;
t — толщина;
— определяют по формуле
w — принимают не более 2,4;
2 — наименьшее напряжение в сечении; принимают при растяжении со знаком «».
При расчете на устойчивость многогранные трубы должны соответствовать требованиям 11.2.1
и 11.2.2, как для круглых труб с радиусом описанной окружности.
17 Проектирование конструкций антенных сооружений связи высотой до 500 м
17.1 Для стальных конструкций антенных сооружений применяют сталь марок, приведенных в приложении А (кроме С390К, С590, С590К) и сталь марок 20 и 09Г2С по ТНПА. При этом принимают распределение конструкций по группам:
— группа 1
— оттяжки из стальных канатов и цепей различной конфигурации, несущие ванты
антенных полотен и антенные провода; элементы (механические детали) оттяжек
мачт и антенных полотен, детали крепления оттяжек к фундаментам и к стволам стальных опор; фланцы и фланцевые соединения элементов стволов мачт
и башен, включая опорные фланцы и башмаки;
— группа 2
— сплошностенчатые и решетчатые стволы мачт и башен, решетка, диафрагмы
стволов башенных опор;
— группа 3
— лестницы, переходные площадки; металлоконструкции крепления антенного
оборудования.
Материалы для соединений принимают по разделу 5, характеристические и расчетные значения
прочности материалов и соединений — по разделу 6 и приложениям А и Г.
17.2 Для оттяжек и элементов антенных полотен применяют круглые стальные канаты по ГОСТ 3241.
17.3 Для элементов антенных полотен применяют провода, приведенные в таблице В.2 (приложение В). Медные проволки применяют только в случаях технологической необходимости.
96
СП 5.04.01-2021
17.4 Расчетное значение прочности (усилия) на растяжение проводов и проволок принимают
равным значению разрывного усилия, установленному в соответствующих стандартах, деленному
на частный коэффициент по материалу m, который составляет:
— для алюминиевых и медных проводов — 2,5;
— для сталеалюминиевых проводов при номинальных сечениях, мм2:
16 и 25
— 2,8;
35–95
— 2,5;
120 и более
— 2,2;
— для биметаллических сталемедных проволок — 2,0.
17.5 При расчетах конструкций антенных сооружений принимают коэффициенты условий работы
конструкций и элементов c, приведенные в приложении Б; разделе 14 и таблице 48.
Таблица 48
Элементы конструкций
Коэффициент
условий работы
конструкций
и элементов c
Предварительно напряженные элементы решетки
0,90
Фланцы:
кольцевого типа
остальных типов
1,10
0,90
Стальные канаты оттяжек мачт или элементы антенных полотен при их количестве:
3–5 оттяжек в ярусе или элементов антенных полотен
6–8 оттяжек в ярусе
9 и более оттяжек в ярусе
0,80
0,90
0,95
Заделка концов на коуше зажимами или точечное опрессование во втулке
0,75
Оплетка каната на коуше или изоляторе
0,55
Элементы крепления оттяжек, антенных полотен, проводов, подкосов к опорным конструкциям и анкерным фундаментам
0,90
Анкерные тяжи без резьбовых соединений при работе их на растяжение с изгибом
0,65
Проушины при работе на растяжение
0,65
Детали креплений и соединений стальных канатов:
механические, кроме осей шарниров
оси шарниров при смятии
0,80
0,90
17.6 Относительные отклонения опор (к высоте) не должны превышать значений (кроме отклонений опор, для которых техническим заданием на проектирование установлены иные значения):
1/100
— при ветровой или гололедной нагрузке;
1/300
— при односторонней подвеске антенны к опоре при отсутствии ветра.
17.7 Монтажные соединения элементов конструкций, передающие расчетные усилия, проектируют на болтах класса точности B и высокопрочных болтах. При знакопеременных усилиях принимают
соединения на высокопрочных болтах или на монтажной сварке.
Во фланцевых соединениях применяют высокопрочные болты.
Применение монтажной сварки или болтов класса точности A разрешается по согласованию
с организацией, выполняющей монтажные работы.
17.8 Раскосы гибкостью более 250 при перекрестной решетке в местах пересечений скрепляют
между собой.
97
СП 5.04.01-2021
Прогибы распорок диафрагм и элементов технологических площадок в вертикальной и горизонтальной плоскостях не должны превышать 1/250 пролета.
17.9 В конструкциях решетчатых опор диафрагмы устанавливают на расстоянии между ними
не более трехкратного размера среднего поперечного сечения секции опоры, а также в местах приложения сосредоточенных нагрузок и переломов поясов.
17.10 Болты фланцевых соединений труб размещают на одной окружности минимально возможного диаметра на равном межосевом расстоянии.
17.11 Элементы решетки ферм, сходящиеся в одном узле, центрируют на ось пояса в точке пересечения их осей. В местах примыкания раскосов к фланцам их расцентрирование не должно превышать 1/3 размера поперечного сечения пояса. При расцентрировании на больший размер элементы
рассчитывают с учетом узловых моментов.
В прорезных фасонках для крепления раскосов из круглой стали конец прорези засверливают
отверстием с диаметром в 1,2 раза больше диаметра раскоса.
17.12 Оттяжки в мачтах с решетчатым стволом центрируют в точке пересечения осей поясов
и распорок. За условную ось оттяжек принимают хорду.
Листовые проушины для крепления оттяжек должны подкрепляться ребрами жесткости, предохраняющими их от изгиба.
Конструкции узлов крепления оттяжек, которые не вписываются в транспортные габариты секций
ствола мачт, проектируют на отдельных вставках в стволе в виде жестких габаритных диафрагм.
17.13 Натяжные устройства (муфты), служащие для регулирования длины и закрепления оттяжек
мачт, должны крепиться к анкерным устройствам гибкой канатной вставкой. Длина канатной вставки
между торцами втулок должна быть не менее 20 диаметров каната.
17.14 Для элементов антенных сооружений применяют типовые механические детали, прошедшие испытания на прочность и усталость.
Резьбу на растянутых элементах принимают в соответствии с ТНПА (исполнение впадины резьбы
с закруглением).
17.15 В оттяжках мачт, на проводах и канатах горизонтальных антенных полотен для гашения
вибрации предусматривают последовательную установку парных низкочастотных (1–2,5 Гц) и высокочастотных (4–40 Гц) виброгасителей рессорного типа. Низкочастотные гасители выбирают в зависимости от частоты основного тона оттяжки, провода или каната. Расстояние s от концевой заделки
каната до места подвески гасителей определяют по формуле
s 0,41 103 d
P
,
m
(232)
где d — диаметр каната (провода), мм;
m — масса 1 м каната (провода), кг;
P — предварительное натяжение в канате (проводе), Н.
Высокочастотные гасители устанавливают выше низкочастотных на расстоянии s. При пролетах
проводов и канатов антенных полотен, превышающих 300 м, гасители устанавливают независимо
от расчета.
Для гашения колебаний типа галопирование изменяют свободную длину каната (провода) поводками.
17.16 Антенные сооружения радиосвязи окрашивают в соответствии с требованиями по маркировке и светоограждению высотных препятствий.
17.17 Механические детали оттяжек, арматуры изоляторов, а также метизы должны быть оцинкованными.
18 Предельные значения прогибов и перемещений
18.1 Предельно допустимые значения прогибов и горизонтальных перемещений для ряда конструкций и зданий (неэксплуатируемое покрытие, кровля, перекрытия, рамы и конструкции ограждения зданий), в зависимости от критериев эксплуатационной пригодности (ограничение повреждений
несущих, примыкающих и смежных элементов, отделки; комфорт пользователя; внешний вид), должны
быть основаны на требованиях СН 2.01.01 и других ТНПА.
18.2 Предельно допустимые значения вертикальных прогибов элементов конструкций промышленных зданий и сооружений в зависимости от критериев эксплуатационной пригодности приведены
в таблице 49.
98
СП 5.04.01-2021
Таблица 49 — Предельно допустимые значения вертикальных прогибов элементов конструкций
промышленных зданий и сооружений
Элементы конструкций
1 Балки крановых путей под
мостовые и подвесные краны,
управляемые:
а) с пола, в том числе
тельферы (тали)
Критерии
эксплуатационной
пригодности
Вертикальный
предельный
прогиб fu
Технологические
Характеристическое значение
нагрузки от одного крана
l
250
б) из кабины при группах
режимов работы:
А1–А6 (1К–6К)
l
400
А7 (7К)
l
500
А8 (8К)
l
600
2 Балки, фермы, ригели, прогоны, плиты, настилы (включая
поперечные ребра плит и
настилов):
а) покрытий и перекрытий,
открытых для обзора, при
пролете l, м:
l 24 (12)
Функциональные
l
250
l 36 (24)
б) покрытий и перекрытий
при наличии тельферов
(талей), подвесных кранов,
управляемых:
с пола
из кабины
Нагрузка для определения
вертикальных прогибов
Характеристическое значение
постоянных нагрузок и практически постоянное значение переменных нагрузок
l
300
Технологические
l
или
300
а
150
(меньшее
из двух)
Характеристическое значение
переменных нагрузок и нагрузки
от одного крана или тельфера
(тали) на одном пути
l
или
400
а
200
(меньшее
из двух)
Характеристическое значение
нагрузки от одного крана или
тельфера (тали) на одном пути
99
СП 5.04.01-2021
Окончание таблицы 49
Элементы конструкций
в) перекрытий, подверженных действию:
перемещаемых грузов,
материалов,
узлов
и элементов оборудования и других подвижных нагрузок (в том
числе при безрельсовом напольном транспорте)
нагрузок от рельсового
транспорта:
узколинейного
широколинейного
г) покрытий и перекрытий
автостоянок в зданиях, при
пролете l, м:
l 12
l 24
Критерии
эксплуатационной
пригодности
Вертикальный
предельный
прогиб fu
Нагрузка для определения
вертикальных прогибов
Технологические
l
350
l
400
Наиболее неблагоприятное из
следующих двух значений: 0,7
от характеристических значений
переменных нагрузок на перекрытие или характеристическое
значение нагрузки от одного
транспортного средства
Характеристическое значение
нагрузки от одного состава вагонов (или одной напольной машины) на одном пути
l
500
l
250
Характеристическое значение
постоянных нагрузок и практически постоянное значение переменных нагрузок
l
300
Примечания
1 Обозначения, принятые в таблице:
l — расчетный пролет элемента конструкции;
а — шаг балок или ферм, к которым крепятся подвесные крановые пути.
2 Для консоли вместо l принимают ее удвоенный вылет.
3 Для промежуточных значений l в поз. 2а и 2г предельные прогибы определяют линейной интерполяцией.
4 В поз. 2а значение, указанное в скобках, принимают при высоте помещений до 6 м.
5 Особенности вычисления прогибов по поз. 2б указаны в 18.5.
18.3 Расчетные ситуации, для которых необходимо определять прогибы, перемещения и соответствующие им нагрузки, принимают в зависимости от того, исходя из каких критериев производится
расчет.
18.4 Для конструкций покрытий и перекрытий, проектируемых со строительным подъемом, при ограничении прогиба в зависимости от критерия комфорта пользователя или внешнего вида, определяемый вертикальный прогиб уменьшают на размер строительного подъема.
18.5 Прогибы строительных конструкций при наличии подвесных крановых путей (см. таблицу 49,
поз. 2б) принимают как разность между прогибами фермы с нагрузкой и смежных к ней стропильных
конструкций.
18.6 Предельно допустимые горизонтальные перемещения колонн зданий, оборудованных мостовыми кранами, и крановых эстакад, а также балок крановых путей и тормозных конструкций (балок
или ферм) принимают по таблице 50.
100
СП 5.04.01-2021
Таблица 50 — Предельно допустимые значения горизонтальных перемещений колонн и тормозных
конструкций от крановых воздействий
Предельно допустимые значения горизонтальных перемещений fu
колонн
зданий и крытых
крановых эстакад
открытых
крановых эстакад
балок крановых путей
и тормозных конструкций,
зданий и крановых эстакад
(крытых и открытых)
А1–А3 (1К–3К)
h
500
h
1500
l
500
А4–А6 (4К–6К)
h
1000
h
2000
l
1000
А7–А8 (7К–8К)
h
2000
h
2500
l
2000
Группы режимов
работы кранов
Примечание — Обозначения, принятые в таблице:
h — высота от верха фундамента до головки кранового рельса (для одноэтажных зданий, крытых и открытых крановых эстакад) или расстояние от оси ригеля перекрытия до головки кранового рельса (для верхних этажей многоэтажных зданий);
l — расчетный пролет элемента конструкции (балки).
Горизонтальные перемещения проверяют на отметке головки кранового рельса от сил поперечного торможения тележки одного крана, направленных поперек кранового пути, без учета крена фундаментов.
18.7 При определении перемещений колонн одноэтажных зданий и эстакад от горизонтальных
крановых нагрузок расчетную схему колонн принимают с учетом их закрепления, считая, что колонна:
а) в зданиях и крытых эстакад не имеет горизонтального смещения на уровне верхней опоры
(если покрытие не создает жесткого в горизонтальной плоскости диска, учитывают горизонтальную
податливость данной опоры);
б) в открытых эстакадах рассматривается как консоль.
18.8 Горизонтальные предельные сближения крановых путей открытых эстакад от горизонтальных и внецентренно приложенных вертикальных нагрузок от одного крана (без учета крена фундаментов), ограничиваемые исходя из функциональных требований, принимают равными 20 мм.
101
СП 5.04.01-2021
Приложение А
Материалы для стальных конструкций
Различают следующие группы стальных конструкций.
Группа 1. Сварные конструкции1) или их элементы, работающие в особо тяжелых условиях (согласно
ГОСТ 34017), в том числе максимально стесняющих развитие пластических деформаций, или подвергающиеся непосредственному воздействию динамических2), вибрационных или подвижных нагрузок
(балки крановых путей; балки рабочих площадок; балки путей подвесного транспорта; элементы конструкций бункерных и разгрузочных эстакад, непосредственно воспринимающих нагрузки от подвижных
составов; главные балки и ригели рам при динамической нагрузке; пролетные строения транспортерных галерей; фасонки ферм; стенки, окрайки днищ, кольца жесткости, плавающие крыши, покрытия
резервуаров и газгольдеров; бункерные балки; оболочки параболических бункеров; стальные оболочки
свободно стоящих дымовых труб; сварные специальные опоры больших переходов ВЛ высотой более 60 м; элементы оттяжек мачт и оттяжечных узлов).
Группа 2. Сварные конструкции или их элементы, работающие при статической нагрузке при наличии растягивающих напряжений (фермы; ригели рам; балки перекрытий и покрытий; косоуры лестниц;
оболочки силосов; опоры ВЛ, за исключением сварных опор больших переходов; опоры ошиновки ОРУ
подстанций; опоры транспортерных галерей; прожекторные мачты; элементы комбинированных опор
антенных сооружений и другие растянутые, растянуто-изгибаемые и изгибаемые элементы), а также
конструкции и их элементы группы 1 при отсутствии сварных соединений и балки подвесных путей
при наличии сварных монтажных соединений.
Группа 3. Сварные конструкции или их элементы, работающие при статической нагрузке, преимущественно на сжатие (колонны; стойки; опорные плиты; элементы настила перекрытий; конструкции,
поддерживающие технологическое оборудование; вертикальные связи по колоннам с напряжениями
в расчетных сечениях связей св. 0,4fyd; анкерные, несущие и фиксирующие конструкции (опоры, ригели
жестких поперечин, фиксаторы) контактной сети транспорта; опоры под оборудование ОРУ, кроме
опор под выключатели; элементы стволов и башен антенных сооружений; колонны бетоновозных
эстакад; прогоны покрытий и другие сжатые и сжато-изгибаемые элементы), а также конструкции
и их элементы группы 2 при отсутствии сварных соединений.
Группа 4. Вспомогательные конструкции зданий и сооружений (связи, кроме указанных в группе 3;
элементы фахверка; лестницы; трапы; площадки; ограждения; металлоконструкции кабельных каналов; вспомогательные элементы сооружений и т. п.), а также конструкции и их элементы группы 3
при отсутствии сварных соединений.
Примечания
1 При назначении стали для конструкций зданий повышенного уровня ответственности номер группы конструкций уменьшают на единицу (для групп 2–4).
2 При толщине проката t 40 мм номер группы конструкций уменьшают на единицу (для групп 2–4); при толщине проката t 6 мм — увеличивают на единицу (для групп 1–3).
___________
1)
Конструкция или элемент конструкции считаются сварными, если сварные соединения расположены в местах
действия значительных расчетных растягивающих напряжений ( 0,3fyd ; 0,3fwf или 0,3fwz ) или в местах,
где возможно разрушение сварного соединения, например, из-за значительных остаточных напряжений, что может
привести к непригодности эксплуатации конструкции в целом.
2)
Конструкции относятся к подверженным воздействию динамических нагрузок, если отношение абсолютного значения нормального напряжения, вызванного динамической нагрузкой, к суммарному растягивающему
напряжению от всех нагрузок в том же сечении 0,2 — см. формулу (181).
102
СП 5.04.01-2021
Таблица А.1 — Показатели ударной вязкости проката и труб
Характеристическое значение предела текучести стали, Н/мм2
Расчетная
температура
t, C
45
до 290
Группа
конструкций
от 290 до 390
от 390 до 490
от 490
2
Показатель ударной вязкости KCV, Дж/см ,
при температуре испытаний на ударный изгиб, C
1, 2, 3
20
0
20
20
40
40
60
60
34
34
—
34
—
34
—
40
Примечания
1 KCV — ударная вязкость образцов с V-образным надрезом.
2 В толстолистовом прокате испытывают поперечные образцы, в фасонном и сортовом прокате — продольные.
3 Для электросварных труб значения ударной вязкости приведены для основного металла, металла сварного шва и границы сплавления. Ударную вязкость принимают для образцов с острым надрезом.
Таблица А.2 — Химический состав
Характеристическое значение
предела текучести стали fyk, Н/мм2
До 235 включ.
Св. 235 “ 290
От 290 “ 390
“ 390 “ 490
“ 490 “ 590
“ 590 и более
1)
2)
Содержание элементов1), %, не более
C
P
S
Углеродный эквивалент Cэ, %,
не более
0,22
0,17
0,14
0,12
0,13
0,15
0,040
0,035
0,025
0,0172)
0,015
0,015
0,040
0,025
0,025
0,0102)
0,010
0,004
—
—
0,45
0,46
0,47
0,51
Предельные отклонения по химическому составу в готовом прокате принимают по ГОСТ 27772.
S P 0,020 %.
Примечания
1 Углеродный эквивалент Cэ, %, определяют по формуле
Cэ C
Mn Si Cr Ni Cu V Nb Mo P
,
6 24 5 40 13
14
4
2
где C, Mn, Si, Cr, Ni, Cu, V, Nb, Mo, P — массовые доли элементов, %.
2 Для сталей с характеристическим значением предела текучести от 290 до 390 Н/мм2 ограничивают содержание углерода до 0,17 %.
3 Для двутавров с параллельными гранями полок принимают содержание углерода для сталей марок С345-1
и С355-1 до 0,18 %; стали марки С390 — до 0,16 %; стали марки С440 — до 0,17 %.
Таблица А.3 — Характеристические и расчетные значения предела текучести и предела прочности
1)
при растяжении, сжатии и изгибе листового, широкополосного универсального, сортового проката и труб
Марка
стали
Толщина проката, мм
fyk, Н/мм2
fuk, Н/мм2
fyd, Н/мм2
fud, Н/мм2
С235
От 2,0 до 4,0 включ.
235
360
230/225
350/345
С245
От 2,0 до 3,9 включ.
“ 4,0 “ 30
“
245
235
370
370
240/235
230/225
360/350
360/350
С255
От 2,0 до 3,9 включ.
“ 4,0 “ 10
“
255
245
380
380
250/245
240/235
370/360
370/360
Св. 10 “ 20
“
245
370
240/235
360/350
“ 20 “ 40
“
235
370
230/225
360/350
103
СП 5.04.01-2021
Окончание таблицы А.3
Марка
стали
Толщина проката, мм
fyk, Н/мм2
fuk, Н/мм2
fyd, Н/мм2
fud, Н/мм2
С345
От 2,0 до 10 включ.
345
490
340/330
480/470
Св.10 “
20
“
325
470
320/310
460/450
“ 20 “
40
“
305
460
300/290
450/440
“ 40 “
60
“
285
450
280/270
440/430
“ 60 “
80
“
275
440
270/260
430/420
“ 80 “ 160
“
265
430
260/250
420/410
С345К
От 4,0 до 10 включ.
345
470
340/330
460/450
С355
От 8,0 до 16 включ.
355
470
350/340
460/450
Св. 16 “ 40
“
345
470
340/330
460/450
“ 40 “ 60
“
335
470
330/320
460/450
“ 60 “ 80
“
325
470
320/310
460/450
315
470
310/300
460/450
295
470
285/280
460/450
От 8,0 до 16 включ.
345
470
350/340
460/450
Св. 16 “ 40
“
345
470
340/330
460/450
“ 40 “ 50
“
335
470
330/320
460/450
От 8,0 до 16 включ.
355
470
350/340
460/450
Св. 16 “ 40
345
470
340/330
460/450
С355
Cв. 80 до 100 включ.
“ 100 “ 160
С355-1,
С355-К
С355П
“
“
С390,
С390-1
От 8,0 до 50 включ.
390
520
380/370
505/495
С440
От 8,0 до 50 включ.
440
540
430/420
525/515
С550
От 8,0 до 50 включ.
540
640
525/515
625/610
С590
От 8,0 до 50 включ.
590
685
575/560
670/650
С690
От 8,0 до 50 включ.
690
785
/650
/745
1)
Трубы стальные бесшовные и бесшовные горячедеформированные, а также электросварные прямошовные с диаметром 114–530 мм, с толщиной стенки от 4 до 12,7 мм; диаметром 508–1422 мм, с толщиной стенки
от 8 до 50 мм и с диаметром 530–1420 мм, улучшенной свариваемости и хладостойкости для строительных металлических конструкций следует принимать по действующим техническим условиям.
Примечания
1 За характеристические значения прочности стали проката приняты гарантированные значения предела
текучести и предела прочности стали согласно ТНПА.
2 Расчетные значения предела текучести и предела прочности получены делением их характеристических значений на частные коэффициенты по материалу, принятые по таблице 3. В числителе приведены
расчетные значения предела текучести и предела прочности проката при m 1,025; в знаменателе — при
m 1,050, с точностью до 5 Н/мм2.
104
СП 5.04.01-2021
Таблица А.4 — Характеристические и расчетные значения предела текучести и предела прочности
при растяжении, сжатии и изгибе фасонного проката в виде двутавров с параллельными гранями полок
Марка
стали
С255Б,
С255Б-1
Толщина
полки профилей, мм
До 10 включ.
fyk, Н/мм2
fuk, Н/мм2
fyd, Н/мм2
fud, Н/мм2
255
380
250
370
Св. 10 “ 20
“
245
370
240
360
“ 20 “ 40
“
235
370
230
360
235
370
230
360
225
370
220
360
Св. 40 до 60 включ.
“
60 “ 80
“
“
80 “ 100
“
“ 100
С345Б
До 10 включ.
215
370
210
360
200
360
195
350
345
480
335
470
Св. 10 “ 20
“
325
470
315
460
“ 20 “ 40
“
305
460
300
450
“ 40 “ 60
“
285
450
280
440
345
490
335
480
С345Б-1
До 10 включ.
Св. 10 “ 20
“
325
470
315
460
“ 20 “ 40
“
305
460
300
450
“ 40 “ 60
“
285
450
280
440
355
470
345
460
С355Б
До 20 включ.
Св. 20 “ 40
“
345
470
335
460
“
40 “
60
“
335
470
325
460
“
60 “
80
“
325
460
315
450
“
80 “ 100
“
“ 100
С355Б-1
До 20 включ.
315
460
305
450
295
460
290
450
355
470
345
460
Св. 20 “ 40
“
345
470
335
460
“ 40 “ 60
“
335
470
325
460
390
520
380
505
С390Б
До 30 включ.
Св. 30 “ 60
“
370
490
360
480
“
60 “
80
“
360
480
350
470
“
80 “ 100
“
350
480
340
470
330
470
320
460
440
600
430
585
“ 100
С440Б
До 20 включ.
Св. 20 до 30
“
430
560
420
545
“
30 “
80
“
420
520
410
505
“
80 “ 100
“
“ 100
400
520
390
505
380
500
370
490
Примечание — Цифра 1 в обозначении марки стали (первая графа) означает вариант химического состава.
105
СП 5.04.01-2021
Таблица А.5 — Характеристические и расчетные значения предела текучести и предела прочности
при растяжении, сжатии и изгибе фасонного проката
Марка
стали
Толщина проката, мм
fyk, Н/мм2
fuk, Н/мм2
fyd, Н/мм2
fud, Н/мм2
С245
От 4,0 до 20 включ.
245
370
240/235
360/350
235
370
230/225
360/350
255
380
250/245
370/360
“ 20
С255
С345
“ 40
“
От 4,0 до 10 включ.
“ 10
“ 20
“
245
370
240/235
360/350
“ 20
“ 40
“
235
370
230/225
360/350
345
480
340/330
470/460
От 4,0 до 10 включ.
“ 10
“ 20
“
325
470
320/310
460/450
“ 20
“ 40
“
305
460
300/290
450/440
С345К
От 4,0 до 10 включ.
345
470
340/330
460/450
С355
От 8,0 до 16 включ.
355
470
350/340
460/450
345
470
340/330
460/450
355
470
350/340
460/450
345
470
340/330
460/450
390
520
380/370
505/495
“ 16
С355-1
“
От 8,0 до 16 включ.
“ 16
С390
“ 40
“ 40
“
От 8,0 до 10 включ.
“ 10
“ 20
“
380
500
370/360
480/475
“ 20
“ 40
“
370
490
360/350
480/470
Примечания
1 За толщину фасонного проката принимают толщину полки.
2 За характеристические значения прочности фасонного проката приняты гарантированные значения
предела текучести и предела прочности стали согласно ТНПА.
3 Расчетные значения предела текучести и предела прочности получены делением их характеристических значений на частные коэффициенты по материалу, принятые по таблице 3. В числителе приведены
расчетные значения предела текучести и предела прочности проката при m 1,025; в знаменателе —
при m 1,050, с точностью до 5 Н/мм2.
Таблица А.6 — Расчетные значения прочности проката на смятие торцевой поверхности, местное
смятие в цилиндрических шарнирах, диаметральное сжатие катков
В ньютонах на квадратный миллиметр
Расчетные значения прочности
106
на смятие
торцевой поверхности
(при наличии пригонки) fp
местное в цилиндрических
шарнирах (цапфах)
при плотном касании flp
на диаметральное сжатие
катков (при свободном касании
в конструкциях с ограниченной
подвижностью) fcd
360
351/343
176/171
9/9
370
361/352
180/176
9/9
380
371/362
185/181
9/9
390
380/371
190/185
10/10
400
390/381
195/190
10/10
430
420/409
210/204
10/10
440
429/419
215/209
11/11
Предел
прочности
СП 5.04.01-2021
Окончание таблицы А.6
Расчетные значения прочности
на смятие
торцевой поверхности
(при наличии пригонки) fp
местное в цилиндрических
шарнирах (цапфах)
при плотном касании flp
на диаметральное сжатие
катков (при свободном касании
в конструкциях с ограниченной
подвижностью) fcd
450
439/428
220/214
11/11
460
449/438
224 /219
11/11
470
459/448
229/224
11/11
480
468/457
234/228
12/12
490
478/467
239/233
12/12
510
498/486
249/243
12/12
540
527/514
263/257
13/13
570
556/543
278/271
14/14
590
576/562
288/281
14/14
Предел
прочности
Примечание — В таблице приведены расчетные значения прочности, вычисленные по формулам раздела 6
при m 1,025 (в числителе) и m 1,050 (в знаменателе).
Таблица А.7 — Расчетные значения прочности отливок из углеродистой стали
Напряженное состояние
Условное
обозначение
Расчетные значения прочности, Н/мм2,
отливок из углеродистой стали марок
15Л
25Л
35Л
45Л
Растяжение, сжатие и изгиб
fud
150
180
210
250
Сдвиг
fs
90
110
130
150
Смятие торцевой поверхности (при наличии
пригонки)
fp
230
270
320
370
Смятие местное в цилиндрических шарнирах (цапфах) при плоском касании
flp
110
130
160
180
Диаметральное сжатие катков при свободном касании (в конструкциях с ограниченной
подвижностью)
fcd
6
7
8
10
Таблица А.8 — Расчетные значения прочности отливок из серого чугуна
Напряженное состояние
Условное
обозначение
Расчетные значения прочности, Н/мм2,
отливок из серого чугуна марок
СЧ15
СЧ20
СЧ25
СЧ30
Растяжение центральное и изгиб
ft
55
65
85
100
Сжатие центральное и изгиб
fc
160
200
230
250
Сдвиг
fs
40
50
65
75
Смятие торцевой поверхности (при наличии
пригонки)
fp
240
300
340
370
107
СП 5.04.01-2021
Таблица А.9 — Характеристики для обобщенной расчетной диаграммы работы строительных сталей
(рисунок А.1)
Марка стали
Параметр
диаграммы
С245, С255
С345, С345К,
С355, С355-1,
С355П
С390, С390-1
С440
С550, С590
пц
0,8
0,8
0,9
0,9
0,9
пц
0,8
0,8
0,9
0,9
0,9
нт
1,7
1,7
1,7
1,7
1,7
т
1
1
1
1
1
кт
14,0
16,0
17,0
17,0
18,0
в
141,6
88,3
67,1
49,6
26,2
в
1,653
1,415
1,345
1,33
1,16
р
251
153
115
87,2
51,1
р
1,35
1,26
1,23
1,20
1,10
Примечание — Обозначения, принятые в таблице:
пц — приведенные относительные деформации, соответствующие пределу пропорциональности;
пц — приведенные напряжения, соответствующие пределу пропорциональности;
нт — приведенные относительные деформации, соответствующие началу площадки текучести;
т — приведенные напряжения, соответствующие пределу текучести;
кт — приведенные относительные деформации, соответствующие окончанию площадки текучести;
в
— приведенные относительные деформации, соответствующие пределу прочности;
в — приведенные напряжения, соответствующие пределу прочности;
р
— приведенные относительные деформации, соответствующие разрушению стали;
р — приведенные напряжения, соответствующие разрушению стали.
Приведение напряжений и относительных деформаций производят соответствии с формулами:
E
и
.
fyk
fyk yk
Рисунок А.1 — Обобщенная расчетная диаграмма работы строительных сталей
108
СП 5.04.01-2021
Таблица А.10 — Рекомендуемые марки сталей для групп конструкций зданий и сооружений
Условие применения
при расчетной температуре t 45 С для группы конструкций
Марки стали
1
2
3
4
С235
Ст3кп2,
Ст3пс2
1),2)
С245
Ст3пс6
3)
С255
Ст3сп5,
Ст3Гпс6
С285
Ст3сп5
С345
09Г2С
3
12
1
4
С375
10Г2С
4)
4)
1
4
4)
1)
Кроме опор ВЛ, ОРУ и контактных сетей.
Кроме районов с расчетной температурой 30 C t 40 C для неотапливаемых зданий и конструкций.
3)
Для районов с расчетной температурой 30 C t 40 C для неотапливаемых зданий и конструкций
применяют прокат толщиной не более 10 мм.
4)
Кроме специальных сооружений: магистральных и технологических трубопроводов, резервуаров специального назначения, кожухов доменных печей и воздухонагревателей и т. п. Стали для этих конструкций устанавливают соответствующими ТНПА.
2)
Примечания
1 Обозначения, принятые в таблице:
— данную сталь применяют;
— данную сталь применять не рекомендуется;
— разрешается применять при соответствующем технико-экономическом обосновании.
2 Для стали марок С345 и 09Г2С приведены категории требований по ударной вязкости: в числителе —
по ГОСТ 27772, в знаменателе — по ГОСТ 19281.
2
3 Прокат из стали с характеристическим значением предела текучести fyk 390 Н/мм назначают исходя
из таблиц А.1 и А.2.
Таблица А.11 — Рекомендуемые марки стали труб для групп конструкций зданий и cооружений
Марка стали
(толщина, мм)
Обозначение ТНПА
Условие применения
при расчетной температуре t 45 С для группы конструкций
2
3
4
22)
22)
22)
Ст3кп (от 4,5 до 10,0)
22)
22)
Ст3пс (до 5,5)
22)
22)
22)
Ст3пс (от 6 до 10)
6
6
6
Ст3кп (до 4)
ГОСТ 10705
1)
Ст3пс (от 5 до 15)
ГОСТ 107061)
4
4
203)
ГОСТ 8731
09Г2С3)
109
СП 5.04.01-2021
Окончание таблицы А.11
1)
Трубы изготавливают из стали группы В по ГОСТ 10705, ГОСТ 10706.
Кроме опор ВЛ, ОРУ и контактных сетей.
3)
Бесшовные горячедеформированные трубы из стали указанных марок применяют для элементов специальных опор больших переходов ВЛ высотой более 60 м (1-я группа конструкций); при этом сталь должна удовлетворять требованиям по ударной вязкости:
2
— из стали марки 20 при температуре испытаний минус 20 С — не менее 34 Дж/см ;
— из стали марки 09Г2С при температуре испытаний минус 40 С — не менее 40 Дж/см2 при толщине
стенки до 9 мм; 35 Дж/см2 — при толщине стенки 10 мм и более.
2)
Примечание — Обозначения, принятые в таблице:
— данную сталь применяют; при этом цифра у знака «» обозначает категорию стали;
— данную сталь применять не рекомендуется.
110
СП 5.04.01-2021
Приложение Б
Учет условий работы конструкций и элементов
Таблица Б.1 — Коэффициент условий работы конструкций и элементов c
Элементы конструкций
Значение коэффициента
условий работы конструкций
и элементов c
1 Балки сплошного сечения и сжатые элементы ферм перекрытий
под залами театров, клубов, кинотеатров, под трибунами, под помещениями магазинов, книгохранилищ и архивов и т. п. при переменной
нагрузке, не превышающей вес перекрытий
0,90
2 Колонны:
общественных и жилых зданий при постоянной нагрузке не менее 0,8 расчетной
многоэтажных зданий высотой до 150 м
двутаврового сечения многоэтажных зданий высотой более 150 м
коробчатого сечения многоэтажных зданий высотой более 150 м
опоры водонапорных башен
0,95
0,95
0,90
0,87
0,95
3 Колонны одноэтажных производственных зданий с мостовыми кранами
1,05
4 Сжатые основные элементы (кроме опорных) решетки составного
таврового сечения из двух уголков в сварных фермах покрытий и перекрытий, при расчете на устойчивость указанных элементов гибкостью 60
0,80
5 Растянутые элементы (затяжки, тяги, оттяжки, подвески) при расчете
на прочность по неослабленному сечению
0,90
6 Элементы конструкций из стали с пределом текучести до 440 Н/мм2,
несущие статическую нагрузку, при расчете на прочность по сечению,
ослабленному отверстиями для болтов (кроме фрикционных соединений)
1,10
7 Сжатые элементы решетки пространственных решетчатых конструкций из одиночных уголков, прикрепляемые одной полкой (для неравнополочных уголков — большей полкой):
а) непосредственно к поясам сварными швами или двумя и более
болтами, установленными вдоль уголка:
раскосы (см. рисунок 15 а)) и распорки (см. рисунок 15 б), в), е))
раскосы (см. рисунок 15 в)–е))
б) непосредственно к поясам одним болтом или через фасонку
независимо от вида соединения
8 Сжатые элементы из одиночных уголков, прикрепляемых одной полкой (для неравнополочных уголков — меньшей полкой), за исключением
элементов плоских ферм из одиночных уголков и элементов, указанных в поз. 7 настоящей таблицы, раскосов (см. рисунок 15 б)), прикрепляемых непосредственно к поясам сварными швами или двумя и
более болтами, установленными вдоль уголка, и плоских ферм из одиночных уголков
0,90
0,80
0,75
0,75
111
СП 5.04.01-2021
Окончание таблицы Б.1
Элементы конструкций
9 Опорные плиты из стали с пределом текучести до 390 Н/мм2, несущие статическую нагрузку, толщиной, мм:
а)
до 40 включ.
б) св. 40 “ 60 “
в) “ 60 “ 80
“
Значение коэффициента
условий работы конструкций
и элементов c
1,20
1,15
1,10
Примечания
1 Коэффициенты c 1 совместно не учитываются.
2 При расчете на прочность по сечению, ослабленному отверстиями для болтов, коэффициенты условий
работы конструкций и элементов, указанные для поз. 6 и 1, 6 и 2, 6 и 3, учитывают совместно.
3 При расчете опорных плит коэффициенты, указанные для поз. 9 и 2, 9 и 3, учитывают совместно.
4 Коэффициенты для элементов поз. 1 и 2 учитывают также при расчете их соединений.
5 В случаях, не оговоренных в настоящей таблице, в формулах принимают c 1,0.
112
СП 5.04.01-2021
Приложение В
Физические характеристики свойств материалов для стальных конструкций
Таблица В.1 — Физические характеристики свойств материалов для стальных конструкций
Характеристика
Значение
Плотность , кг/м3:
проката и стальных отливок
отливок из чугуна
7850
7200
Коэффициент линейного расширения , C1
0,12 104
Модуль упругости E, Н/мм2:
прокатной стали, стальных отливок
отливок из чугуна марок:
СЧ15
СЧ20, СЧ25, СЧ30
пучков и прядей параллельных проволок
стальных канатов:
спиральных и закрытых несущих
двойной свивки
двойной свивки с неметаллическим сердечником
2,06 105
0,83 105
0,98 105
1,96 105
1,67 105
1,47 105
1,27 105
Модуль сдвига прокатной стали и стальных отливок G, Н/мм2
0,79 105
Коэффициент поперечной деформации (Пуассона)
0,3
Примечание — Значения модуля упругости приведены для канатов, предварительно вытянутых усилием
не менее 60 % от разрывного усилия для каната в целом.
Таблица В.2 — Физические характеристики свойств проводов и проволоки
Наименование материала
Провода алюминиевые по ГОСТ 839
Провода медные по ГОСТ 839
Марка
и номинальное
сечение, мм2
Модуль
упругости E,
Н/мм2
Коэффициент
линейного
расширения , C1
А, АНП; 16–800
0,630·105
0,23·104
М; 4–800
1,300·105
0,17·104
0,825·105
1,460·105
0,890·105
0,770·105
1,140·105
0,665·105
0,665·105
0,192·104
0,139·104
0,183·104
0,198·104
0,155·104
0,212·104
0,212·104
1,870·105
1,900·105
0,127·104
0,124·104
Провода сталеалюминиевые по ГОСТ 839
при отношении площади алюминия к площади стали, равном:
6–6,25
0,65
4,29–4,39
7,71–8,04
1,46
12,22
18,2–18,5
АС, АСК;
АСКП, АСКС
Проволока биметаллическая сталемедная
по ГОСТ 3822, диаметром, мм:
1,6–4
6
БСМ 1
10 и более
95
120 и более
150 и более
185 и более
330
400 и 500
2,0–12,5
28,2
Примечание — Значения массы проводов и проволоки принимают по ГОСТ 839 и ГОСТ 3822.
113
СП 5.04.01-2021
Приложение Г
Материалы для соединений стальных конструкций
Таблица Г.1 — Материалы для сварки, соответствующие стали
Марка материала для сварки
Характеристическое значение предела
текучести стали fyk, Н/мм2
сварочной проволоки для автоматической
и механической сварки
в углекислом газе
или в его смеси
с аргоном
под
флюсом
Св-08Г2С
Св-08А
До 290
Св-08ГА
Св-10ГА2)
От 290 до 590
Св-10Г22)
Св-10НМА
От 590
Св-08Г2С,
Св-08ХГСМА
Св-10НМА
Св-10ХГ2СМА
Св-08ХН2ГМЮ
порошковой
проволоки
флюса
АН-348-А,
АН-601),
ПФК-56С4),
UF-02, UF-035)
ПП-АН-3,
ПП-АН-8
Э42, Э42А
Э46, Э46А
Э50, Э50А
АН-17-М,
АН-43,
АН-47,
АН-348-А3),
ПФК-56С4),
UF-02, UF-035)
АН-17-М,
ПФК-56С4),
UF-02, UF-035)
Тип
электрода
ПП-АН-3,
ПП-АН-8
Э60
Э70
1)
Флюс АН-60 и электроды типов Э42, Э46, Э50 применяют для конструкций групп 2 и 3 при расчетных
температурах t 45 C.
2)
Не применять в сочетании с флюсом АН-43.
3)
Для флюса АН-348-А требуется дополнительный контроль механических свойств металла шва при сварке
соединений элементов толщиной более 32 мм при расчетных температурах t 45 C.
4)
Керамический флюс ПФК-56С по техническим условиям для автоматической сварки стыковых соединений конструкций пролетных строений стальных мостов.
5)
Керамический флюс сварочный агломерированный марок UF-02 и UF-03 по соответствующим техническим условиям.
Примечание — При соответствующем технико-экономическом обосновании для сварки конструкций используют сварочные материалы (проволоки, флюсы, защитные газы), не указанные в настоящей таблице. При этом
механические свойства металла шва, выполняемого с их применением, должны быть не ниже свойств,
обеспечиваемых применением материалов, приведенных в настоящей таблице.
Таблица Г.2 — Характеристические значения предела прочности металла шва и расчетные значения
прочности угловых швов на срез (условный) по металлу шва
Сварочный материал
Тип электрода
Марка проволоки
fwuk, Н/мм2
fwf, Н/мм2
Э42, Э42А
Св-08, Св-08А
410
180
Э46, Э46А
Св-08ГА
450
200
Э50, Э50А
Св-08Г2С, Св-10ГА, ПП-АН-8, ПП-АН-3
490
215
590
240
Э60
114
1)
Св-08Г2С , Св-10НМА, Св-10Г2
СП 5.04.01-2021
Окончание таблицы Г.2
Сварочный материал
Тип электрода
Марка проволоки
Э70
Св-10ХГ2СМА, Св-08ХН2ГМЮ
Э85
—
fwuk, Н/мм2
fwf, Н/мм2
685
280
835
340
1)
Только для швов с катетом kf 8 мм в конструкциях из стали с характеристическим значением предела
текучести 440 Н/мм2 и более.
Таблица Г.3 — Классы прочности болтов при различных условиях работы
Класс прочности болтов и требования к ним по действующим стандартам в конструкциях
Расчетная
температура t,
C
не рассчитываемых на усталость
рассчитываемых на усталость
при работе болтов на
растяжение,
растяжение и срез
срез
растяжение,
растяжение и срез
срез
4.6
4.6
4.6
4.6
5.6
5.6
5.6
5.6
—
5.8
—
—
8.8
8.8
8.8
8.8
10.9
10.9
10.9
10.9
—
12.9
—
12.9
45
Таблица Г.4 — Марки стали фундаментных болтов и условия их применения
Конструкция
Марка стали при расчетной температуре t 45, C
Конструкции, кроме опор ВЛ, распределительных устройств и контактной сети
Ст3пс2
Ст3сп2
20
09Г2С-4
Ст3пс4
Для U-образных болтов, а также фундаментных
болтов опор ВЛ, распределительных устройств
и контактной сети
Ст3сп4
09Г2С-4
Таблица Г.5 — Характеристические значения предела прочности и предела текучести стали болтов
и расчетные значения прочности одноболтовых соединений на срез и растяжение
В ньютонах на квадратный миллиметр
Класс прочности болтов
fbuk
fbyk
fbs
fbt
4.6
400
240
150
170
5.6
500
300
210
225
5.8
500
400
210
—
8.8
830
664
332
451
115
СП 5.04.01-2021
Окончание таблицы Г.5
Класс прочности болтов
fbuk
fbyk
fbs
fbt
10.9
1040
936
416
728
12.9
1220
1098
427
854
Таблица Г.6 — Расчетные значения прочности на смятие элементов, соединяемых болтами
Характеристическое значение
предела прочности стали соединяемых
элементов fuk, Н/мм2
Расчетные значения прочности fbp на смятие элементов, Н/мм2,
соединяемых болтами класса точности
A
B
360
560
475
370
580
485
380
590
500
390
610
515
430
670
565
440
685
580
450
700
595
460
720
605
470
735
620
480
750
630
490
765
645
510
795
670
540
845
710
570
890
750
590
920
775
Примечание — Расчетные значения прочности, указанные в таблице, вычислены по формулам раздела 6
и указаны с точностью до 5 Н/мм2.
Таблица Г.7 — Расчетные значения прочности на растяжение фундаментных болтов
Номинальный диаметр болтов, мм
116
Расчетные значения прочности fba, Н/мм2, болтов из стали марок
Ст3пс4, Ст3пс2, Ст3сп4, Ст3сп2
09Г2С-4, 09Г2С-6
12, 16, 20
200
265
24, 30
190
245
36
190
230
42, 48, 56
180
230
64, 72, 80
180
220
90, 100
180
210
110, 125, 140
165
210
СП 5.04.01-2021
Окончание таблицы Г.7
Примечания
1 Сталь должна поставляться по группе 1.
2 Расчетные значения прочности, указанные в таблице, вычислены по формулам, приведенным в 6.6,
и указаны с точностью до 5 Н/мм2.
3 Расчетные значения прочности болтов из сталей других марок вычисляют по формулам раздела 6.
Таблица Г.8 — Характеристические и расчетные значения предела прочности на растяжение
высокопрочных болтов из стали 40Х
Номинальный диаметр резьбы d, мм
fbuk, Н/мм2
fbh, Н/мм2
16, (18), 20, (22), 24, (27)
1078
755
30
900
630
36
800
560
42
650
455
48
600
420
Примечание — Диаметр, указанный в скобках, применять не рекомендуется.
Таблица Г.9 — Площади сечения болтов
d, мм
16
(18)
20
(22)
24
(27)
30
36
42
48
Ab, см2
2,01
2,54
3,14
3,80
4,52
5,72
7,06
10,17
13,85
18,09
Ab,n, см2
1,57
1,92
2,45
3,03
3,53
4,59
5,61
8,16
11,20
14,72
Примечания
1 Площадь сечения болта диаметром более 48 мм принимают по действующим стандартам.
2 Размеры, приведенные в скобках, применяют только в конструкциях опор ВЛ и ОРУ.
117
СП 5.04.01-2021
Приложение Д
Коэффициенты для расчета на устойчивость центрально-сжатых
и внецентренно-сжатых элементов
Таблица Д.1 — Коэффициент устойчивости при центральном сжатии
Условная
Коэффициент для типа сечения
Условная
Коэффициент для типа сечения
гибкость
a
b
c
гибкость
0,4
1000
1000
984
4,8
330
308
0,6
994
986
956
5,0
304
289
0,8
981
967
929
5,2
281
271
1,0
968
948
901
5,4
261
255
1,2
953
927
872
5,6
242
241
1,4
938
905
842
5,8
226
1,6
920
881
811
6,0
211
1,8
900
855
778
6,2
198
2,0
877
826
744
6,4
186
2,2
851
794
709
6,6
174
2,4
821
760
672
6,8
164
2,6
786
723
635
7,0
155
2,8
747
683
598
7,2
147
3,0
704
643
562
7,4
139
3,2
660
602
527
7,6
132
3,4
616
562
493
7,8
125
3,6
572
524
460
8,0
119
3,8
526
487
430
8,5
105
4,0
475
453
402
9,0
094
4,2
431
422
375
9,5
084
4,4
393
392
351
10,0
076
4,6
359
a
329
Примечание — Значения коэффициентов в таблице увеличены в 1000 раз.
118
b
c
Текст открыт: 14.10.2022
Официальное электронное издание. Приобретено ООО "Стройкурс". Период доступа: 25.02.2022 - 20.02.2023. Пользователь: 4@878.
Таблица
Д.2 — Коэффициент
влияния
формы
электронного издания
При копировании
или воспроизведении
на бумажном носителе
является
копиейсечения
официального
Значения при
Тип
сечения
Схема сечения и эксцентриситет
Af
Aw
05
5
0,1 m 5
5 m 20
0,1 m 5
5 m 20
1
—
1,0
1,0
1,0
2
—
0,85
0,85
0,85
3
—
0,75 0,02
0,75 0,02
0,85
4
—
1,35 0,05m 0,01 5 m
1,1
1,1
5
0,25
1,45 0,05m 0,01 5 m
1,2
1,2
0,5
1,75 0,1m 0,02 5 m
1,25
1,25
1,0
1,90 0,1m 0,02 6 m
1,4 0,02
1,3
СП 5.04.01-2021
119
Продолжение
таблицы
Д.2 носителе является копией официального электронного издания
При копировании
или воспроизведении
на бумажном
Значения при
Тип
сечения
Схема сечения и эксцентриситет
Af
Aw
05
5
0,1 m 5
5 m 20
0,1 m 5
5 m 20
6
—
a
5 1 0,3 5 m 1
h
5
5
7
—
a
5 1 0,8 1
h
a
5 1 0,8 1
h
a
5 1 0,8 1
h
8
0,25
0,75 0,05m 0,01 5 m
1,0
1,0
0,5
0,5 0,1m 0,02 5 m
1,0
1,0
1
0,25 0,15m 0,03 5 m
1,0
1,0
0,5
1,25 0,05m 0,01 5 m
1,0
1,0
1
1,5 0,1m 0,02 5 m
1,0
1,0
0,5
1,4
1,4
1,4
1,4
1,0
1,6 0,01 5 m
1,6
1,35 0,05m
1,6
2,0
1,8 0,02 5 m
1,8
1,3 0,1m
1,8
9
10
СП 5.04.01-2021
120
Текст открыт: 14.10.2022
Официальное электронное издание. Приобретено ООО "Стройкурс". Период доступа: 25.02.2022 - 20.02.2023. Пользователь: 4@878.
Текст открыт: 14.10.2022
Официальное электронное издание. Приобретено ООО "Стройкурс". Период доступа: 25.02.2022 - 20.02.2023. Пользователь: 4@878.
Окончание
таблицы
Д.2
При копировании
или воспроизведении
на бумажном
носителе является копией официального электронного издания
Значения при
Тип
сечения
Схема сечения и эксцентриситет
11
Af
Aw
05
5
0,1 m 5
5 m 20
0,1 m 5
5 m 20
0,5
1,45 0,04m
1,65
1,45 0,04m
1,65
1,0
1,8 0,12m
2,4
1,8 0,12m
2,4
1,5
2,0 0,25m 0,1
—
—
—
2,0
3,0 0,25m 0,1
—
—
—
Примечания
1 Для типов сечений 5–7 при подсчете значений
Af
площадь вертикальных элементов полок не учитывают.
Aw
2 Для типов сечений 6, 7 значения 5 принимают равными значениям для типа сечения 5 при тех же значениях
Af
.
Aw
СП 5.04.01-2021
121
СП 5.04.01-2021
Таблица Д.3 — Коэффициент устойчивости e при внецентренном сжатии стержней сплошного сечения
в плоскости действия момента, совпадающей с плоскостью симметрии
Значение e при приведенном относительном эксцентриситете mef
Условная
гибкость
0,1
0,25
0,5
0,75
1,0
1,25
1,5
1,75
2,0
0,5
967
922
850
782
722
669
620
577
538
1,0
925
854
778
711
653
600
563
520
484
1,5
875
804
716
647
593
548
507
470
439
2,0
813
742
653
587
536
496
457
425
397
2,5
742
672
587
526
480
442
410
383
357
3,0
667
597
520
465
425
395
365
342
320
3,5
587
522
455
408
375
350
325
303
287
4,0
505
447
394
356
330
309
289
270
256
4,5
418
382
342
310
288
272
257
242
229
5,0
354
326
295
273
253
239
225
215
205
5,5
302
280
256
240
224
212
200
192
184
6,0
258
244
223
210
198
190
178
172
166
6,5
223
213
196
185
176
170
160
155
149
7,0
194
186
173
163
157
152
145
141
136
8,0
152
146
138
133
128
121
117
115
113
9,0
122
117
112
107
103
100
098
096
093
Продолжение таблицы Д.3
Значение e при приведенном относительном эксцентриситете mef
Условная
гибкость
2,5
3,0
3,5
4,0
4,5
5,0
5,5
6,0
6,5
0,5
469
417
370
337
307
280
260
237
222
1,0
427
382
341
307
283
259
240
225
209
1,5
388
347
312
283
262
240
223
207
195
2,0
352
315
286
260
240
222
206
193
182
2,5
317
287
262
238
220
204
190
178
168
3,0
287
260
238
217
202
187
175
166
156
3,5
258
233
216
198
183
172
162
153
145
4,0
232
212
197
181
168
158
149
140
135
4,5
208
192
178
165
155
146
137
130
125
5,0
188
175
162
150
143
135
126
120
117
5,5
170
158
148
138
132
124
117
112
108
6,0
153
145
137
128
120
115
109
104
100
6,5
140
132
125
117
112
106
101
097
094
7,0
127
121
115
108
102
098
094
091
087
8,0
106
100
095
091
087
083
081
078
076
122
СП 5.04.01-2021
Окончание таблицы Д.3
Значение e при приведенном относительном эксцентриситете mef
Условная
гибкость
7,0
8,0
9,0
10
12
14
17
20
0,5
210
183
164
150
125
106
090
077
1,0
196
175
157
142
121
103
086
074
1,5
182
163
148
134
114
099
082
070
2,0
170
153
138
125
107
094
079
067
2,5
158
144
130
118
101
090
076
065
3,0
147
135
123
112
097
086
073
063
3,5
137
125
115
106
092
082
069
060
4,0
127
118
108
098
088
078
066
057
4,5
118
110
101
093
083
075
064
055
5,0
111
103
095
088
079
072
062
053
5,5
104
095
089
084
075
069
060
051
Примечания
1 Значения коэффициента e в таблице увеличены в 1000 раз.
2 Значения e принимают не более значений .
Таблица Д.4 — Коэффициент устойчивости e при внецентренном сжатии стержней сквозного сечения
в плоскости действия момента, совпадающей с плоскостью симметрии
Условная
приведенная
Значение e при относительном эксцентриситете m
гибкость ef
0,1
0,25
0,5
0,75
1,0
1,25
1,5
1,75
2,0
0,5
908
800
666
571
500
444
400
364
333
1,0
872
762
640
553
483
431
387
351
328
1,5
830
727
600
517
454
407
367
336
311
2,0
774
673
556
479
423
381
346
318
293
2,5
708
608
507
439
391
354
322
297
274
3,0
637
545
455
399
356
324
296
275
255
3,5
562
480
402
355
320
294
270
251
235
4,0
484
422
357
317
288
264
246
228
215
4,5
415
365
315
281
258
237
223
207
196
5,0
350
315
277
250
230
212
201
186
178
5,5
300
273
245
223
203
192
182
172
163
6,0
255
237
216
198
183
174
165
156
149
6,5
221
208
190
178
165
157
149
142
137
7,0
192
184
168
160
150
141
135
130
125
8,0
148
142
136
130
123
118
113
108
105
123
СП 5.04.01-2021
Продолжение таблицы Д.4
Условная
приведенная
Значение e при относительном эксцентриситете m
гибкость ef
2,5
3,0
3,5
4,0
4,5
5,0
5,5
6,0
6,5
0,5
286
250
222
200
182
167
154
143
133
1,0
280
243
218
197
180
165
151
142
131
1,5
271
240
211
190
178
163
149
137
128
2,0
255
228
202
183
170
156
143
132
125
2,5
238
215
192
175
162
148
136
127
120
3,0
222
201
182
165
153
138
130
121
116
3,5
206
187
170
155
143
130
123
115
110
4,0
191
173
160
145
133
124
118
110
105
4,5
176
160
149
136
124
116
110
105
096
5,0
161
149
138
127
117
108
104
100
095
Окончание таблицы Д.4
Условная
приведенная
Значение e при относительном эксцентриситете m
гибкость ef
7,0
8,0
9,0
10
12
14
17
20
0,5
125
111
100
091
077
067
058
048
1,0
121
109
098
090
077
066
055
046
1,5
119
108
096
088
077
065
053
045
2,0
117
106
095
086
076
064
052
045
2,5
113
103
093
083
074
062
051
044
3,0
110
100
091
081
071
061
051
043
3,5
106
096
088
078
069
059
050
042
4,0
100
093
084
076
067
057
049
041
4,5
096
089
079
073
065
055
048
040
Примечания
1 Значения коэффициента e в таблице увеличены в 1000 раз.
2 Значения e принимают не более значений .
Таблица Д.5 — Приведенный относительный эксцентриситет mef для внецентренно-сжатых стержней
с шарнирно опертыми концами
Значение mef при mef,1, равном
Эпюры моментов
124
0,1
0,5
1,0
1,5
2,0
3,0
4,0
5,0
7,0
10,0
20,0
0,10
0,30
0,68
1,12
1,60
2,62
3,55
4,55
6,50
9,40
19,40
0,10
0,17
0,39
0,68
1,03
1,80
2,75
3,72
5,65
8,60
18,50
0,10
0,10
0,22
0,36
0,55
1,17
1,95
2,77
4,60
7,40
17,20
0,10
0,10
0,10
0,18
0,30
0,57
1,03
1,78
3,35
5,90
15,40
СП 5.04.01-2021
Окончание таблицы Д.5
Эпюры моментов
Значение mef при mef,1, равном
0,1
0,5
1,0
1,5
2,0
3,0
4,0
5,0
7,0
10,0
20,0
0,10
0,10
0,10
0,10
0,15
0,23
0,48
0,95
2,18
4,40
13,40
0,10
0,10
0,10
0,10
0,10
0,15
0,18
0,40
1,25
3,00
11,40
0,10
0,10
0,10
0,10
0,10
0,10
0,10
0,10
0,50
1,70
9,50
0,10
0,31
0,68
1,12
1,60
2,62
3,55
4,55
6,50
9,40
19,40
0,10
0,22
0,46
0,73
1,05
1,88
2,75
3,72
5,65
8,60
18,50
0,10
0,17
0,38
0,58
0,80
1,33
2,00
2,77
4,60
7,40
17,20
0,10
0,14
0,32
0,49
0,66
1,05
1,52
2,22
3,50
5,90
15,40
0,10
0,10
0,26
0,41
0,57
0,95
1,38
1,80
2,95
4,70
13,40
0,10
0,16
0,28
0,40
0,52
0,95
1,25
1,60
2,50
4,00
11,50
0,10
0,22
0,32
0,42
0,55
0,95
1,10
1,35
2,20
3,50
10,80
0,10
0,32
0,70
1,12
1,60
2,62
2,55
4,55
6,50
9,40
19,40
0,10
0,28
0,60
0,90
1,28
1,96
2,75
3,72
5,65
8,40
18,50
0,10
0,27
0,55
0,84
1,15
1,75
2,43
3,17
4,80
7,40
17,20
0,10
0,26
0,52
0,78
1,10
1,60
2,20
2,83
4,00
6,30
15,40
0,10
0,25
0,52
0,78
1,10
1,55
2,10
2,78
3,85
5,90
14,50
0,10
0,28
0,52
0,78
1,10
1,55
2,00
2,70
3,80
5,60
13,80
0,10
0,32
0,52
0,78
1,10
1,55
1,90
2,60
3,75
5,50
13,00
0,10
0,40
0,80
1,23
1,68
2,62
3,55
4,55
6,50
9,10
19,40
0,10
0,40
0,78
1,20
1,60
2,30
3,15
4,10
5,85
8,60
18,50
0,10
0,40
0,77
1,17
1,55
2,30
3,10
3,90
5,55
8,13
18,00
0,10
0,40
0,75
1,13
1,55
2,30
3,05
3,80
5,30
7,60
17,50
0,10
0,40
0,75
1,10
1,55
2,30
3,00
3,80
5,30
7,60
17,00
0,10
0,40
0,75
1,10
1,50
2,30
3,00
3,80
5,30
7,60
16,50
0,10
0,40
0,75
1,10
1,40
2,30
3,00
3,80
5,30
7,60
16,00
Д.1 Коэффициент cmax для расчета на устойчивость сжатых стержней открытого сечения
Д.1.1 Коэффициент cmax для типов сечений 1–3, приведенных в таблице Д.6, вычисляют по формуле
2
cmax
1 B
где
1 B
4
;
e
16
x
h
2
,
(Д.1)
(Д.2)
e
B 1 2 x
h
8
2
0,156It 2y
Ah 2
;
(Д.3)
;
(Д.4)
125
СП 5.04.01-2021
— отношение расстояния ax между центром тяжести и центром изгиба сечения к высоте сече
ния h; определяют по формуле x ;
h
ex — эксцентриситет приложения расчетной сжимающей силы относительно оси x–x, принимаемый со знаком «» или со знаком «» (в таблице Д.6 приведен со знаком «»); определяют
M
по формуле ex x,Ed ;
NEd
I x Iy
Ah 2
2;
(Д.5)
где A — площадь сечения.
В формулах (Д.2)–(Д.4):
— секториальная координата; определяют по формуле
I
,
Iy h2
(Д.6)
здесь I — секториальный момент инерции сечения;
It — момент инерции сечения при свободном кручении; определяют по формуле
k
It bi t i3 ,
3
здесь bi и ti
k 1,29
k 1,25
k 1,20
k 1,12
(Д.7)
— соответственно ширина и толщина листов, образующих сечение, включая стенку;
— для двутаврового сечения с двумя осями симметрии;
— для двутаврового сечения с одной осью симметрии;
— для таврового сечения;
— для швеллерного (П-образного) сечения.
Таблица Д.6 — Коэффициенты , ,
Тип
сечения
126
1
0,25
0
0
2
I1I2
I y2
I1h1 I2 h2
Iy h
Определяют
по формуле (Ж.12)
приложения Ж
3
0
h1
h
Определяют
по формуле (Ж.12)
приложения Ж
Схема сечения
СП 5.04.01-2021
Окончание таблицы Д.6
Тип
сечения
Схема сечения
4
3 2
6
61 1
4 3
0
41 31 1
0
2 6
2
1 31 2
5
21 1 61 1
2
Примечание — I1 и I2 — соответственно моменты инерции большего и меньшего поясов относительно оси
симметрии сечения y–y;
bt
btw
, 1 f ,
htf
htw
где tw — толщина стенки;
tf — толщина полок.
Д.1.2 Коэффициент cmax при расчете на устойчивость стержня П-образного сечения на центральное сжатие (тип 4 при обозначениях, принятых в таблице Д.6, и Iy Ix) вычисляют по формуле (Д.1)
при ex 0 и 0 (тогда B 1), учитывая, что
A htf 2 ;
I t f h 3 b 2
3 2
3 2
Ah 2 b 2
;
12 6
12 (6 ) (2 )
(Д.9)
6
6
;
Ab 2
12
12 2
(Д.10)
1 2
1 2
.
Ah 2
2
3 2
3 2
(Д.11)
I y htf b 2
I x tf h3
(Д.8)
Д.1.3 Коэффициент cmax при расчете на устойчивость стержня швеллерного сечения (тип 5 при
обозначениях, принятых в таблице Д.6, и Ix Iy) вычисляют по формуле
2
cmax
1
1
2
16 y
b
2
,
(Д.12)
где — вычисляют по формуле (Д.2);
I x Iy
Ab 2
8
2 ;
0,156It 2x
2 ,
Ab 2
(Д.13)
(Д.14)
127
СП 5.04.01-2021
здесь
— секториальная координата (для наиболее характерных типов сечений ее значения приведены в таблице Д.6); определяют по формуле
It
I
;
I x b2
(Д.15)
— момент инерции сечения при свободном кручении; определяют по формуле
It 0,37 bi ti3 ,
(Д.16)
bi и ti — соответственно ширина и толщина листов, образующих сечение;
— отношение расстояния y между центром тяжести и центром изгиба сечения
к ширине сечения b (таблица Д.6); определяют по формуле y ;
b
y
41b 31 1
(Д.17)
.
21 1 61 1
При этом:
A htw 21 1 ;
I
Iy
Ix
(Д.18)
1tw h3 b 2 31 2
12 61 1
(Д.19)
;
;
21tw hb 2 12 2,51 1
21 1
tw h3 61 1
12
2
(Д.20)
(Д.21)
.
Формулы для определения , и или их значения приведены в таблице Д.6.
Д.1.4 Расчет на устойчивость внецентренно-сжатых элементов двутаврового сечения с двумя
осями симметрии, непрерывно подкрепленных вдоль одной из полок (рисунок Д.1), выполняют по формуле (120), в которой коэффициент c cmax. Его вычисляют по следующей формуле
1
cmax
Ix
I y 9,87
2 2
i i
1 4 x y
e
h2 x
h
.
Рисунок Д.1 — Схема сечения элемента, подкрепленного вдоль полки
128
(Д.22)
СП 5.04.01-2021
Коэффициент определяют по формуле (Ж.4) (приложение Ж).
При определении значение lef в формуле принимают равным расстоянию между сечениями
элемента, закрепленными от поворота относительно продольной оси (расстояние между узлами крепления связей, распорок и т. п.).
Эксцентриситет ex
M x ,Ed
в формуле (Д.22) считается положительным, если точка приложения
NEd
силы смещена в сторону свободной полки; для центрально-сжатых элементов — ex 0.
При определении ex за расчетный момент Mx,Ed принимают наибольший момент в пределах расчетной длины lef элемента.
129
СП 5.04.01-2021
Приложение Е
Коэффициенты для расчета элементов конструкций
с учетом развития пластических деформаций
Таблица Е.1 — Коэффициенты cx, cy, n
Тип
сечения
1
2
3
4
5
Схема сечения
Af
Aw
Наибольшие значения коэффициентов
cx
cy
n при
My,Ed 0*
0,25
1,19
1,47
1,5
0,5
1,12
1,0
1,07
2,0
1,04
0,5
1,40
1,47
2,0
1,0
1,28
2,0
1,18
0,25
1,19
1,07
1,5
0,5
1,12
1,12
1,0
1,07
1,19
2,0
1,04
1,26
0,5
1,40
1,12
1,0
1,28
1,20
2,0
1,18
1,31
—
1,47
1,47
2,0
Для схем:
а) — 2,0
б) — 3,0
6
7
130
0,25
1,47
1,04
0,5
1,07
1,0
1,12
2,0
1,19
—
1,26
1,26
0,5
1,12
1,12
1,0
1,07
1,19
2,0
1,04
1,26
3,0
1,5
СП 5.04.01-2021
Окончание таблицы Е.1
Тип
сечения
Наибольшие значения коэффициентов
Af
Aw
Схема сечения
cx
cy
n при
My,Ed 0*
8
—
1,60
1,47
Для схем:
а) — 3,0
б) — 1,0
9
0,5
1,60
1,07
Для схем:
а) — 3,0
б) — 1,0
1,0
1,12
2,0
1,19
* При M y ,Ed 0 принимают n 1,5, за исключением типа сечения 5 а), для которого n 2, и типа сечения 5 б),
для которого n 3.
Примечания
Af
определяют линейной интерполяцией.
Aw
1 Коэффициенты для промежуточных значений
2 Значение коэффициентов cx, cy принимают не более 1,15 F ( F — частный коэффициент по нагрузке,
определяемый как отношение расчетного значения эквивалентной (по расчетному значению изгибающего
момента) нагрузки к ее характеристическому значению).
Таблица Е.2 — Коэффициенты 1, 2, 3 для расчета на изгиб прямоугольных плит, опертых по четырем
и трем сторонам
При
Плиты
1,0
Опертые
по четырем сторонам
1,1
1,2
1,3
1,4
1,5
b
a
1,6
1,7
1,8
1,9
2,0
2
1
0,048 0,055 0,063 0,069 0,075 0,081 0,086 0,091 0,094 0,098 0,100 0,125
2
0,048 0,049 0,050 0,050 0,050 0,050 0,049 0,048 0,048 0,047 0,046 0,037
Окончание таблицы Е.2
При
Плиты
Опертые
по трем
сторонам
3
a1
d1
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1,0
1,2
1,4
2,0
2
0,060
0,074
0,088
0,097
0,107
0,112
0,120
0,126
0,132
0,133
Примечание — Обозначения, принятые в таблице:
b — длинная сторона;
a — короткая сторона;
d1 — длина свободной стороны;
a1 — длина стороны, перпендикулярной свободной стороне.
131
СП 5.04.01-2021
Приложение Ж
Коэффициент устойчивости при изгибе b
Ж.1 Коэффициент b для расчета на устойчивость изгибаемых элементов двутаврового, таврового
и швеллерного сечения определяют в зависимости от расстановки связей, раскрепляющих сжатый
пояс, вида нагрузки и места ее приложения. При этом предполагается, что нагрузка действует в плоскости наибольшей жесткости Ix Iy, а опорные сечения закреплены от боковых смещений и поворота.
Ж.2 Для балки и консоли двутаврового сечения с двумя осями симметрии коэффициент b принимают равным:
— при 1 0,85
b 1;
(Ж.1)
b 0,68 0,211 1,
(Ж.2)
— при 1 0,85
где 1 вычисляют по формуле
2
1
здесь
h
lef
Iy h E
,
I x lef fyd
(Ж.3)
— коэффициент; определяют по Ж.3;
— полная высота сечения прокатного двутавра или расстояние между осями поясов
(пакетов поясных листов) составного двутавра;
— расчетная длина балки (консоли); определяют по 8.4.3.
Ж.3 Значение коэффициента в формуле (Ж.3) вычисляют по формулам таблиц Ж.1 и Ж.2
в зависимости от числа закреплений сжатого пояса, вида нагрузки и места ее приложения, а также
от коэффициента , определяемого по формулам:
а) для прокатных двутавров
1,54
It
Iy
2
l
ef ,
h
(Ж.4)
где It — момент инерции при свободном кручении; определяют по приложению Д;
h — полная высота сечения;
б) для составных двутавров из листов со сварными или фрикционными поясными соединениями
2
l t
at 3
8 ef f 1 3 ,
bf tf
hbf
где:
— для сварных двутавров из трех листов:
tf и bf — толщина и ширина пояса балки соответственно;
h
— расстояние между осями поясов;
a 0,5h;
t
— толщина стенки; t tw;
— для составных двутавров с фрикционными поясными соединениями:
tf — суммарная толщина листов пояса и полки поясного уголка;
bf — ширина листов пояса;
h — расстояние между осями пакетов поясных листов;
a — ширина вертикальной полки поясного уголка за вычетом толщины его полки;
t — суммарная толщина стенки и вертикальных полок поясных уголков.
132
(Ж.5)
Текст открыт: 14.10.2022
Официальное электронное издание. Приобретено ООО "Стройкурс". Период доступа: 25.02.2022 - 20.02.2023. Пользователь: 4@878.
Таблица
Ж.1 — Коэффициент
дляявляется
балок копией
двутаврового
сечения
с двумя
При копировании
или воспроизведении
на бумажном носителе
официального
электронного
изданияосями
Число закреплений
сжатого пояса в пролете
Без закреплений
Вид нагрузки
в пролете
Сосредоточенная
Равномерно распределенная
Эпюра Mx
на участке lef
симметрии
Пояс, к которому
приложена нагрузка
Коэффициент при значениях
от 0,1 до 40 включ.
св. 40 до 400 включ.
Сжатый
1,75 0,09
3,3 0,053 4,5 10 5 2
Растянутый
5,05 0,09
6,6 0,053 4,5 105 2
Сжатый
1,60 0,08
3,15 0,04 2,7 10 5 2
Растянутый
3,80 0,08
5,35 0,04 2,7 105 2
2,25 0,07
3,6 0,04 3,5 105 2
Два и более, делящие
пролет l на равные
части
Любая
Любой
Одно в середине
Сосредоточенная
в середине
Любой
1,751
Сосредоточенная
в четверти
Сжатый
1,141
Растянутый
1,601
Сжатый
1,141
Растянутый
1,301
Равномерно распределенная
Примечание — Значение 1 принимают равным при двух и более закреплениях сжатого пояса в пролете.
СП 5.04.01-2021
133
СП 5.04.01-2021
Таблица Ж.2 — Коэффициент для жестко заделанных консолей двутаврового сечения с двумя
осями симметрии
Коэффициент при отсутствии
закреплений сжатого пояса и при значениях
Пояс, к которому
приложена нагрузка
Вид нагрузки
Сосредоточенная
на конце консоли
Равномерно распределенная
от 4 до 28 включ.
св. 28 до 100 включ.
Растянутый
1,0 0,16
4,0 0,05
Сжатый
6,2 0,08
7,0 0,05
Растянутый
1,42
Если на участке балки lef эпюра Mx,Ed по своему очертанию отличается от приведенных в таблице Ж.1,
то значение определяют по формулам для наиболее близкой по очертанию эпюры Mx,Ed, в которую
может быть вписана фактическая эпюра.
В случаях когда у консоли балки сжатый пояс закреплен от бокового перемещения в конце или
по ее длине, значение принимают равным:
— при сосредоточенной нагрузке, приложенной к растянутому поясу на конце консоли, 1 1,751,
где значение 1 принимают согласно примечанию к таблице Ж.1;
— в остальных случаях — как для консоли без закреплений.
Ж.4 Для разрезной балки двутаврового сечения с одной осью симметрии (рисунок Ж.1) коэффициент b определяют по таблице Ж.3, где значения 1 , 2 и n вычисляют по формулам:
1 a
I y 2hh1 E
,
I x lef2 fyd
(Ж.6)
2 a
I y 2hh2 E
,
I x lef2
fyd
(Ж.7)
n
I1
,
I1 I2
(Ж.8)
где a — коэффициент; вычисляют по формуле
a B B 2 C D;
(Ж.9)
h
— расстояние между осями поясов;
h1 и h2 — расстояние от центра тяжести сечения до оси более развитого и менее развитого поясов соответственно;
lef
— расчетная длина балки; определяют по 8.4.3;
I1 и I2 — соответственно моменты инерции сечения более развитого и менее развитого поясов
относительно оси симметрии сечения балки.
Рисунок Ж.1 — Схема двутаврового сечения с одной осью симметрии
134
СП 5.04.01-2021
Таблица Ж.3 — Коэффициент b
Коэффициент b при значении 2
Сжатый пояс
до 0,85 включ.
св. 0,85
Более развитый
1 1
n 1 n
1 0,21 0,68
1
2
1
Менее развитый
2
0,68 0,212 1
Ж.5 Значения B, C и D в формуле (Ж.9) определяют по таблицам Ж.4 и Ж.5 в зависимости от коэффициентов, которые вычисляют по формулам:
n 0,734,
(Ж.10)
n 1,145,
(Ж.11)
2
b b
b
(2n 1) 0,47 0,035 1 1 1 0,072 1 ,
h
h
h
(Ж.12)
I
(1 n ) 9,87n 0,385 t
I2
(Ж.13)
2
l
ef ,
h
где n, b1, h, I2, lef — согласно настоящему приложению;
It
— согласно приложению Д.
Коэффициент в таблице Ж.5 определяют по формуле (Ж.4).
Таблица Ж.4 — Коэффициент B
Схема сечения и место
приложения нагрузки
Коэффициент B при нагрузке
сосредоточенной
в середине пролета
равномерно
распределенной
вызывающей
чистый изгиб
1
1
1
1
135
СП 5.04.01-2021
Таблица Ж.5 — Коэффициенты C и D
Вид нагрузки
Коэффициент C при сечении
Коэффициент D
двутавровом (n 0,9)
тавровом (n 1,0)
Сосредоточенная в середине
пролета
0,330
0,0826
3,265
Равномерно распределенная
0,481
0,1202
2,247
Вызывающая чистый изгиб
0,101
0,0253
4,315
Ж.6 Для двутаврового сечения при 0,9 n 1,0 коэффициент а определяют линейной интерполяцией значений, полученных по формуле (Ж.9) для двутаврового сечения при n 0,9 и для таврового сечения при n 1.
Для таврового сечения при сосредоточенной или равномерно распределенной нагрузке и 40
коэффициенты а умножают на (0,8 0,004 ) .
В балках с менее развитым сжатым поясом при n 0,7 и 5
уменьшают умножением на (1,025 0,015
ния
lef
25 значение коэффициента 2
b2
lef
) и принимают при этом не более 0,95. Значеb2
lef
25 в таких балках не допускаются.
b2
Ж.7 Для балки швеллерного сечения коэффициент b принимают равным 0,71 , где 1 опреде-
ляют как для балок двоякосимметричного двутаврового сечения, используя формулы (Ж.3) и (Ж.4),
где значения Ix, Iy, It принимают как для швеллера.
136
СП 5.04.01-2021
Приложение К
Коэффициенты расчетной длины участков ступенчатых колонн
К.1 Коэффициент расчетной длины 1 для защемленного в основании нижнего участка одноступенчатой колонны принимают:
— при верхнем конце колонн, свободном от закреплений, — по таблице К.1;
— при закреплении верхнего конца от поворота, но с возможностью его свободного смещения —
по таблице К.2;
— при закреплении верхнего конца от смещения — по формуле
2
2
12
11
1
1
(К.1)
,
где 12 и 11 — коэффициенты расчетной длины нижнего участка колонны при расчетных значениях
нагрузок F1,Ed 0 и F2,Ed 0 соответственно; определяют при шарнирном опирании
верхнего конца по таблице К.3, а при закреплении от поворота — по таблице К.4.
В таблицах К.1–К.4:
1
l2
l1
I1
Il
; n 2 1,
I2
I1l2
где I1, I2, l1, l2 — моменты инерции сечений и длины нижнего и верхнего участков колонны соответственно.
F1,Ed F2,Ed
.
F2,Ed
(К.2)
К.2 Коэффициент расчетной длины 2 для верхнего участка одноступенчатой колонны во всех
случаях определяют по условию
2
1
3.
1
(К.3)
К.3 Коэффициент расчетной длины 1 для защемленного в основании нижнего участка двухступенчатой колонны (рисунок К.1 а)) при условиях закрепления верхнего конца, указанных в таблице К.5,
определяют по формуле
12m1 22m 2 2m 3 (1 2 )2
1
где 1
1 1 2
I1
Im1
,
(К.4)
F1,Ed
F
l
; 2 2,Ed ; 2 2 ,
F3,Ed
F3,Ed
l1
здесь F1,Ed, F2,Ed, F3,Ed — расчетные значения осевых усилий, приложенных к верху нижнего,
среднего и верхнего участков колонны с моментами инерции I1, I2, I3
и длинами l1, l2, l3 соответственно;
m1 , m 2 , m 3 — коэффициенты; определяют по таблице К.5 как для одноступенчатых колонн
по рисунку К.1 б)–г);
Im1
— приведенное значение момента инерции сечения участка длиной (l1 l2); определяют по формуле
Im1
I1l1 I2 l2
.
l1 l2
(К.5)
Приведенное значение момента инерции сечения участка длиной l2 l3 на рисунке К.1 б) определяют по формуле
Im 2
I2 l2 I3 l3
.
l2 l3
(К.6)
137
Таблица
К.1 — Коэффициенты
расчетной
1 для одноступенчатых
При копировании
или воспроизведении
на бумажном носителе
является длины
копией официального
электронного изданияколонн
Расчетная
схема
1
с верхним концом, свободным от закреплений
Коэффициент 1 при значении n
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1,0
1,2
1,4
1,6
1,8
2,0
2,5
5,0
10,0
20,0
0
2,0
2,0
2,0
2,0
2,0
2,0
2,0
2,0
2,0
2,0
2,0
2,0
2,0
2,0
2,0
2,0
2,0
2,0
2,0
2,0
0,2
2,0
2,01
2,02
2,03
2,04
2,05
2,06
2,06
2,07
2,08
2,09
2,10
2,12
2,14
2,15
2,17
2,21
2,40
2,76
3,38
0,4
2,0
2,04
2,08
2,11
2,13
2,18
2,21
2,25
2,28
2,32
2,35
2,42
2,48
2,54
2,60
2,66
2,80
—
—
—
0,6
2,0
2,11
2,20
2,28
2,36
2,44
2,52
2,59
2,66
2,73
2,80
2,93
3,05
3,17
3,28
3,39
—
—
—
—
0,8
2,0
2,25
2,42
2,56
2,70
2,83
2,96
3,07
3,17
3,27
3,36
3,55
3,74
—
—
—
—
—
—
—
1,0
2,0
2,50
2,73
2,94
3,13
3,29
3,44
3,59
3,74
3,87
4,0
—
—
—
—
—
—
—
—
—
1,5
3,0
3,43
3,77
4,07
4,35
4,61
4,86
5,05
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
2,0
4,0
4,44
4,90
5,29
5,67
6,03
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
2,5
5,0
5,55
6,08
6,56
7,00
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
3,0
6,0
6,65
7,25
7,82
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
СП 5.04.01-2021
138
Текст открыт: 14.10.2022
Официальное электронное издание. Приобретено ООО "Стройкурс". Период доступа: 25.02.2022 - 20.02.2023. Пользователь: 4@878.
Текст открыт: 14.10.2022
Официальное электронное издание. Приобретено ООО "Стройкурс". Период доступа: 25.02.2022 - 20.02.2023. Пользователь: 4@878.
Таблица
К.2 — Коэффициенты
расчетной
1 для одноступенчатых
При копировании
или воспроизведении
на бумажном носителе
является длины
копией официального
электронного издания колонн
Расчетная
схема
1
с верхним концом, закрепленным только от поворота
Коэффициент 1 при значении n
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1,0
1,2
1,4
1,6
1,8
2,0
2,5
5,0
10,0
20,0
0
2,0
1,92
1,86
1,80
1,76
1,70
1,67
1,64
1,60
1,57
1,55
1,50
1,46
1,43
1,40
1,37
1,32
1,18
1,10
1,05
0,2
2,0
1,93
1,87
1,82
1,76
1,71
1,68
1,64
1,62
1,59
1,56
1,52
1,48
1,45
1,41
1,39
1,33
1,20
1,11
—
0,4
2,0
1,94
1,88
1,83
1,77
1,75
1,72
1,69
1,66
1,62
1,61
1,57
1,53
1,50
1,48
1,45
1,40
—
—
—
0,6
2,0
1,95
1,91
1,86
1,83
1,79
1,77
1,76
1,72
1,71
1,69
1,66
1,63
1,61
1,59
—
—
—
—
—
0,8
2,0
1,97
1,94
1,92
1,90
1,88
1,87
1,86
1,85
1,83
1,82
1,80
1,79
—
—
—
—
—
—
—
1,0
2,0
2,00
2,00
2,00
2,00
2,00
2,00
2,00
2,00
2,00
2,00
—
—
—
—
—
—
—
—
—
1,5
2,0
2,12
2,25
2,33
2,38
2,43
2,48
2,52
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
2,0
2,0
2,45
2,66
2,81
2,91
3,00
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
2,5
2,5
2,94
3,17
3,34
3,50
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
3,0
3,0
3,43
3,70
3,93
4,12
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
СП 5.04.01-2021
139
Таблица
К.3 — Коэффициенты
расчетной
12 и 11 электронного
для одноступенчатых
При копировании
или воспроизведении
на бумажном носителе
является длины
копией официального
издания
Расчетная
схема
колонн с неподвижным шарнирно опертым верхним концом
Коэффициенты 12 и 11 при
I2
I1
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
l2
l1
1,0
1,2
1,4
1,6
1,8
2,0
Коэффициент 12
0,04
1,02
1,84
2,25
2,59
2,85
3,08
3,24
3,42
3,70
4,00
4,55
5,25
5,80
6,55
7,20
0,06
0,91
1,47
1,93
2,26
2,57
2,74
2,90
3,05
3,24
3,45
3,88
4,43
4,90
5,43
5,94
0,08
0,86
1,31
1,73
2,05
2,31
2,49
2,68
2,85
3,00
3,14
3,53
3,93
4,37
4,85
5,28
0,1
0,83
1,21
1,57
1,95
2,14
2,33
2,46
2,60
2,76
2,91
3,28
3,61
4,03
4,43
4,85
0,2
0,79
0,98
1,23
1,46
1,67
1,85
2,02
2,15
2,28
2,40
2,67
2,88
3,11
3,42
3,71
0,3
0,78
0,90
1,09
1,27
1,44
1,60
1,74
1,86
1,98
2,11
2,35
2,51
2,76
2,99
3,25
0,4
0,78
0,88
1,02
1,17
1,32
1,45
1,58
1,69
1,81
1,92
2,14
2,31
2,51
2,68
2,88
0,5
0,78
0,86
0,99
1,10
1,22
1,35
1,47
1,57
1,67
1,76
1,96
2,15
2,34
2,50
2,76
1,0
0,78
0,85
0,92
0,99
1,06
1,13
1,20
1,27
1,34
1,41
1,54
1,68
1,82
1,97
2,10
Коэффициент 11
0,04
0,67
0,67
0,83
1,25
1,43
1,55
1,65
1,70
1,75
1,78
1,84
1,87
1,88
1,90
1,92
0,06
0,67
0,67
0,81
1,07
1,27
1,41
1,51
1,60
1,64
1,70
1,78
1,82
1,84
1,87
1,88
0,08
0,67
0,67
0,75
0,98
1,19
1,32
1,43
1,51
1,58
1,63
1,72
1,77
1,81
1,82
1,84
0,1
0,67
0,67
0,73
0,93
1,11
1,25
1,36
1,45
1,52
1,57
1,66
1,72
1,77
1,80
1,82
0,2
0,67
0,67
0,69
0,75
0,89
1,02
1,12
1,21
1,29
1,36
1,46
1,54
1,60
1,65
1,69
0,3
0,67
0,67
0,67
0,71
0,80
0,90
0,99
1,08
1,15
1,22
1,33
1,41
1,48
1,54
1,59
0,4
0,67
0,67
0,67
0,69
0,75
0,84
0,92
1,00
1,07
1,13
1,24
1,33
1,40
1,47
1,51
0,5
0,67
0,67
0,67
0,69
0,73
0,81
0,87
0,94
1,01
1,07
1,17
1,26
1,33
1,39
1,44
1,0
0,67
0,67
0,67
0,68
0,71
0,74
0,78
0,82
0,87
0,91
0,99
1,07
1,13
1,19
1,24
СП 5.04.01-2021
140
Текст открыт: 14.10.2022
Официальное электронное издание. Приобретено ООО "Стройкурс". Период доступа: 25.02.2022 - 20.02.2023. Пользователь: 4@878.
Текст открыт: 14.10.2022
Официальное электронное издание. Приобретено ООО "Стройкурс". Период доступа: 25.02.2022 - 20.02.2023. Пользователь: 4@878.
Таблица
К.4 — Коэффициенты
расчетной
12 и 11 для
одноступенчатых
При копировании
или воспроизведении
на бумажном носителе
является длины
копией официального
электронного
издания
Расчетная
схема
колонн с неподвижным верхним концом, закрепленным от поворота
Коэффициенты 12 и 11 при
I2
I1
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
l2
l1
1,0
1,2
1,4
1,6
1,8
2,0
Коэффициент 12
0,04
0,78
1,02
1,53
1,73
2,01
2,21
2,38
2,54
2,65
2,85
3,24
3,70
4,20
4,76
5,23
0,06
0,70
0,86
1,23
1,47
1,73
1,93
2,08
2,23
2,38
2,49
2,81
3,17
3,50
3,92
4,30
0,08
0,68
0,79
1,05
1,31
1,54
1,74
1,91
2,05
2,20
2,31
2,55
2,80
3,11
3,45
3,73
0,1
0,67
0,76
1,00
1,20
1,42
1,61
1,78
1,92
2,04
2,20
2,40
2,60
2,86
3,18
3,41
0,2
0,64
0,70
0,79
0,93
1,07
1,23
1,41
1,50
1,60
1,72
1,92
2,11
2,28
2,45
2,64
0,3
0,62
0,68
0,74
0,85
0,95
1,06
1,18
1,28
1,39
1,48
1,67
1,82
1,96
2,12
2,20
0,4
0,60
0,66
0,71
0,78
0,87
0,99
1,07
1,16
1,26
1,34
1,50
1,65
1,79
1,94
2,08
0,5
0,59
0,65
0,70
0,77
0,82
0,93
0,99
1,08
1,17
1,23
1,39
1,53
1,66
1,79
1,92
1,0
0,55
0,60
0,65
0,70
0,75
0,80
0,85
0,90
0,95
1,00
1,10
1,20
1,30
1,40
1,50
Коэффициент 11
0,66
0,68
0,75
0,94
1,08
1,24
1,37
1,47
1,55
1,64
1,72
1,78
1,81
1,85
1,89
0,06
0,65
0,67
0,68
0,76
0,94
1,10
1,25
1,35
1,44
1,50
1,61
1,69
1,74
1,79
1,82
0,08
0,64
0,66
0,67
0,68
0,84
1,00
1,12
1,25
1,34
1,41
1,53
1,62
1,68
1,75
1,79
0,1
0,64
0,65
0,65
0,65
0,78
0,92
1,05
1,15
1,25
1,33
1,45
1,55
1,62
1,68
1,71
0,2
0,62
0,64
0,65
0,65
0,66
0,73
0,83
0,92
1,01
1,09
1,23
1,33
1,41
1,48
1,54
0,3
0,60
0,63
0,64
0,65
0,66
0,67
0,73
0,81
0,89
0,94
1,09
1,20
1,28
1,35
1,41
0,4
0,58
0,63
0,63
0,64
0,64
0,66
0,68
0,75
0,82
0,88
1,01
1,10
1,19
1,26
1,32
0,5
0,57
0,61
0,63
0,64
0,64
0,65
0,68
0,72
0,77
0,83
0,94
1,04
1,12
1,19
1,25
1,0
0,55
0,58
0,60
0,61
0,62
0,63
0,65
0,67
0,70
0,73
0,80
0,88
0,93
1,01
1,05
141
СП 5.04.01-2021
0,04
СП 5.04.01-2021
Рисунок К.1 — Условные схемы нагружения колонн силами F1–F3:
а — двухступенчатой;
б — одноступенчатой к нижнему участку;
в — одноступенчатой к среднему участку;
г — одноступенчатой к верхнему участку
Таблица К.5 — Коэффициенты m1, m2, m3
Значения коэффициентов
Условие закрепления
верхнего конца колонны
Свободен от закреплений
m1
m2
m3
при условной схеме загружения по рисунку
К.1 б)
К.1 в)
К.1 г)
2,0
2,0
1 — по таблице К.1
при 1
l3
I
m1
l1 l2
I3
Закреплен от поворота,
допускает смещение
??1 — по таблице К.2 при 1 0
1 — по таблице К.2
Закреплен
шарнирно,
не допускает смещения
11 — по таблице К.3
12 — по таблице К.3
Закреплен от поворота
и смещения
11 — по таблице К.4
12 — по таблице К.4
при 1
l3
I
m1
l1 l2
I3
К.4 Коэффициенты расчетной длины определяют по формулам:
— для среднего участка двухступенчатой колонны длиной l2
2
1
;
2
(К.7)
— для верхнего участка колонны длиной l3
где
142
3
1
3,
3
(К.8)
2
I1 F2,Ed F3,Ed
l2
,
l1 I2 (F1,Ed F2,Ed F3,Ed )
(К.9)
3
I1F3,Ed
l3
.
l1 I3 F1,Ed F2,Ed F3,Ed
(К.10)
СП 5.04.01-2021
Приложение Л
К расчету элементов и соединений на усталость
Таблица Л.1 — Группы элементов и соединений при расчете на усталость
Схема элемента
и расположение расчетного сечения
1
2
Характеристика элемента
Группа
элементов
Основной металл с прокатными или обработанными механическим путем кромками
1
То же с кромками, обрезанными машинной
газовой резкой
2
Основной металл с обработанными механическим путем кромками при разной ширине и радиусе перехода r, мм:
200
10
3
Основной металл во фрикционных соединениях
4
Основной металл в болтовом соединении
(болты класса точности А) в сечениях
по отверстию:
а) при парных накладках
б) при односторонних накладках
1
4
1
4
5
5
Переход и закругление (класс чистоты газовой резки 1 или фрезеровка) при 72,
r 0,5b
2
6
Фасонки прямоугольной формы, приваренные встык или втавр к элементам конструкций без механической обработки перехода
от фасонки к элементу
7
143
СП 5.04.01-2021
Продолжение таблицы Л.1
Схема элемента
и расположение расчетного сечения
Характеристика элемента
Группа
элементов
7
Фасонки, приваренные встык или втавр
к стенкам и поясам балок, а также к элементам ферм при 45
4
8
Фасонки прямоугольной или трапециевидной формы, приваренные к поясам балок
внахлестку с обваркой по контуру нахлестки без механической обработки швов
7
9
Стыковой необработанный шов; нагрузка
перпендикулярна сварному шву; стыкуемые элементы одинаковой ширины и толщины
4
10
Стыковой необработанный шов; стыкуемые элементы разной ширины или разной
толщины
5
11
Основной металл в месте перехода к стыковому шву со снятым механическим способом усилением шва:
а) при стыковании элементов одинаковой толщины и ширины
б) то же разной толщины и ширины
12
13
144
Сварные стыковые соединения:
листового элемента на подкладном листе (нагрузка перпендикулярна сварному
шву)
2
3
4
труб на подкладном кольце
4
прокатных профилей встык
4
Сварные сечения двутаврового, таврового
и других типов, сваренные непрерывными
продольными швами при действии усилия
вдоль оси шва
2
СП 5.04.01-2021
Продолжение таблицы Л.1
Схема элемента
и расположение расчетного сечения
14
Характеристика элемента
Основной металл со вспомогательным
элементом, прикрепленным продольными
швами, при :
до 45
90
Группа
элементов
4
7
15
Обрыв поясного листа без механической
обработки поперечного (лобового) шва
7
16
Основной металл с поперечным швом;
сварной шов двусторонний с плавным переходом к основному металлу
4
17
Основной металл растянутых поясов балок
и элементов ферм вблизи диафрагм и ребер, приваренных угловыми швами
5
18
Основной металл в месте перехода к поперечному (лобовому) угловому шву
6
19
5
Основной металл в соединениях с фланговыми швами (в местах перехода от элемента к концам фланговых швов):
а) с двойными фланговыми швами
8
б) с фланговыми и лобовыми швами
7
в) при передаче усилия через основной
металл
7
г) щеки анкеров для крепления стальных канатов
8
145
СП 5.04.01-2021
Окончание таблицы Л.1
Схема элемента
и расположение расчетного сечения
Группа
элементов
Характеристика элемента
Основной металл трубы растянутого раскоса при отношении толщины к наружному
диаметру трубы пояса:
tm / dm 1/14
20
1/20 tm / dm 1/14
8
Основной металл трубы растянутого раскоса при отношении диаметров раскоса
и пояса dd / dm 0,4 0,7 и отношении
толщины к наружному диаметру трубы пояса:
tm / dm 1/14
21
7
6
1/20 tm / dm 1/14
7
1/35 tm / dm 1/20
8
Л.1 Расчет металлических конструкций на малоцикловую прочность ведется на переменные усилия при наличии спектра эксплуатационных нагрузок и распространяется на металлические конструкции, эксплуатирующиеся при пониженных (до минус 40 С), нормальных и повышенных (до 250 С)
температурах.
Л.2 Срок эксплуатации металлических конструкций и спектр действующих эксплуатационных
нагрузок должны быть заданы при их проектировании. В таблице Л.2 приведены спектры переменных
нагрузок для газгольдеров, аэродинамических труб и т. п. при коэффициенте асимметрии 0.
Таблица Л.2 — Спектры переменных нагрузок для газгольдеров, аэродинамических труб и т. п. при
коэффициенте асимметрии 0
Итого
Давление, % от
Число нагружений
Частота нагружений, %
100
2
0,01
85
21
0,1
70
299
1,5
54
881
4,4
37
897
4,5
28
17930
89,5
N 2 10 4
100,0
Для воздухонагревателей доменных печей цикл изменения внутреннего давления от 0 до остается
постоянным и за 20 лет эксплуатации составляет 5 104.
Магистральные газо- и нефтепроводы за 20 лет эксплуатации испытывают 7 103 циклов с изменением давления от 0 до .
146
СП 5.04.01-2021
Л.3 Проверку малоцикловой прочности основного металла элементов или соединений на сварке,
болтах или штырях для 5 105 циклов производят по формуле
m
N
max fud u b ,
N
где Nb 5 105
N
т, то
т тос; то
с
(Л.1)
— базовое число циклов нагружения при расчете на малоцикловую прочность;
— малоцикловая долговечность элемента металлической конструкции (при N Nb
данный расчет и расчет на усталость по разделу 12 совпадают);
— параметры, характеризующие угол наклона кривой малоцикловой усталости;
— принимают по таблице Л.3;
— коэффициент; принимают по таблице Л.4.
Таблица Л.3 — Параметры, характеризующие угол наклона кривой малоцикловой усталости
Характеристическое
значение предела
прочности стали fuk, Н/мм2
До 390
включ.
Св. 390
до 450
включ.
Св. 450
до 490
включ.
Св. 490
до 540
включ.
Св. 540
до 590
включ.
Св. 590
Параметр то
0,16
0,18
0,20
0,22
0,24
0,26
Таблица Л.4 — Значения коэффициента с в зависимости от группы элементов и соединений при расчете
на усталость
Группа элементов
по таблице Л.1
1
2
3
4
5
6
7
8
Коэффициент с
1,0
0,90
0,80
0,75
0,72
0,68
0,65
0,62
Остальные обозначения принимают по разделу 12.
При N Nb 5·105 для 1-й и 2-й групп элементов 1,52; для 3–8-й групп элементов 1,85.
При расчетах на малоцикловую прочность по формуле (Л.1) необходимо, чтобы выполнялось условие
m
f
N
fud u b ud .
u
N
(Л.2)
147
Официальное издание
МИНИСТЕРСТВО АРХИТЕКТУРЫ И СТРОИТЕЛЬСТВА
СТРОИТЕЛЬНЫЕ ПРАВИЛА
СП 5.04.01-2021
СТАЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИ
Ответственный за выпуск
Редакторы
Технические редакторы
Художественный редактор
Корректор
Е. П. Желунович
И. М. Дорошко, Н. А. Лебедко
А. В. Хмеленко, А. В. Валынец
Н. П. Бузуй
Н. В. Леончик
Сдано в набор 23.03.2021.
Подписано в печать 03.08.2021.
Формат 60×84 1/8.
Бумага офсетная.
Гарнитура Ариал.
Печать офсетная.
Усл. печ. л. 17,67.
Уч.-изд. л. 17,62.
Тираж
экз.
Заказ
.
Издатель и полиграфическое исполнение:
республиканское унитарное предприятие «Стройтехнорм».
Свидетельство о государственной регистрации издателя,
изготовителя, распространителя печатных изданий
№ 1/536 от 08.11.2018.
Ул. Кропоткина, 89, 220002, г. Минск.