Проверка устойчивости стенок и полок изгибаемых и сжатых элементов

 

4.3.1. Стенки изгибаемых элементов для обеспечения их устойчивости следует укреплять поперечными ребрами, поставленными на всю высоту стенки.

Расстояние между поперечными ребрами не должно превышать 3h_ef, где h_ef – расстояние между краями выкружек стенки профиля.

4.3.2. Расчет на устойчивость стенок изгибаемых элементов двутаврового сечения из спаренных швеллеров, укрепленных поперечными ребрами жесткости, при отсутствии местного напряжения и условной гибкости

следует выполнять по формуле:

 

 

где

 

4.3.3. Расчет на устойчивость стенок изгибаемых элементов (кроме перфорированных профилей), не укрепленных поперечными ребрами, под местной нагрузкой или на опорах, следует выполнять по формуле:

 

P_n= C· t² · R_y · sin α (1-C_r · √¯r / t) · (1+C_b · √¯b / t) · (1- C_h · √¯h / t)

Где Р_n – критическая нагрузка потери местной устойчивости стенки профиля без перфорации;

C – коэффициент по табл. 13;

C_r – коэффициент,зависящий от радиуса гиба r ≤ 12;

C_b– коэффициент, зависящий от ширины опоры «в» при b ≥ 19мм.;

С_h – коэффициент, зависящий от гибкости стенки, равной h / t ≤ 200;

α– угол между стенкой и плоскостью опоры, 45º ≤ α ≤ 90º.

Коэффициент надежности для определения силы Р_n принимается равным 0,8.

Если изгибаемый элемент состоит из двух и более профилей, критическая нагрузка смятия его стенки на опорах определяется как n·Pn, где n- количество профилей.

4.3.4. Расчетную ширину сжатых полок b_ef при проверке устойчивости следует принимать равной расстоянию от края выкружки стенки до края полки или выкружки окаймляющего ребра при условии, что

 

где

σ_max – максимальное напряжение в полке;

К₁ – коэффициент, зависящий от граничных условий на продольных краях полки;

К₁=4 – для полок с окаймляющим ребром, высотой не менее 0,3b_ef.

4.3.5. При расчетную ширину сжатых полок и стенок следует определять с учетом местной потери устойчивости по формуле:

 

где ρ – редукционный коэффициент равный

ρ=1 при

при

 

 

Коэффициенты для определения критической силы смятия стенки профиля Рn

 

Таблица 13

Условия на опорах	Условия приложения нагрузки на профиль	С	Сr	Cb	Cn	Примечание
Профиль закреплен на опоре	Нагрузка (реакция) на одну полку профиля	Крайняя опора		0,14	0,35	0,02	r / t ≤ 9
Средняя опора		0,23	0,14	0,01	r / t ≤ 5
Нагрузка (реакция) на две полки профиля	Крайняя опора	7,5	0,08	0,12	0,048	r / t ≤ 12
Средняя опора		0,1	0,08	0,031	r / t ≤ 12
Профиль не закреплен на опоре	Нагрузка или реакция на одну полку профиля	Крайняя опора		0,14	0,35	0,02	r / t ≤ 5
Средняя опора		0,23	0,14	0,01
То же на две полки профиля	Крайняя опора		0,32	0,05	0,04	r / t ≤ 3
Средняя опора		0,52	0,15	0,001

 

 

Примечание. Значения коэффициентов в таблице даны для соотношений

b / t ≤ 210, b / t ≤ 2 и α=90º.

 

Приведенные геометрические характеристики профилей при сжатии и изгибе в табл. 2-6 определены с учетом рекомендации в пп.4.3.5 и 4.3.4.

 

Расчет соединений профилей

4.4.1. В винтовых соединениях профилей при действии продольной силы N, проходящей через центр тяжести соединения, распределение этой силы между метизами крепления следует принимать равномерным.

4.4.2. Соединения профилей на самосверлящих самонарезающих винтах (ССВ) рассчитываются на срез, продавливание и выдергивание (отрыв).

4.4.3. Предельное срезающее усилие N_в, которое может быть воспринято одним винтом ССВ, рекомендуется определять по формуле

 

N_в = 0,8 α R_u d t

 

где α = 3,2

t и d – толщина более тонкого из соединяемых профилей и диаметр винта;

R_u – расчетное сопротивление стали профиля.

4.4.4. Предельное усилие N_p, которое может быть воспринято одним винтом ССВ, при растяжении, рекомендуется определять по формулам:

на продавливание

· при статической нагрузке N_рс = 0,8 d_шtR_u

· при повторной (ветровой) нагрузке N_pn= 0,4d_шtR_u

при выдергивании (отрыв) N_pB= 0,5d_шtR_u

 

где t₁- толщина более толстого из соединяемых профилей;

d_ш - диаметр пресс-шайбы винта.

4.4.5. Количество n винтов в соединении при действии продольной силы N следует определять по формуле

 

где N_min - меньшее из значений расчетного усилия для одного винта, вычисленных по п.п. 4.4.3 и 4.4.4.

4.4.6. При действии на соединение момента, вызывающего сдвиг соединяемых профилей, распределение усилия на винты следует принимать пропорционально расстоянию от центра тяжести соединения до рассматриваемого винта.

4.4.7. Винты, работающие одновременно на срез и растяжение, следует проверять отдельно на срез и растяжение.

4.4.8. В креплениях одного профиля к другому через фасонки, прокладки или другие промежуточные элементы, а также в креплениях с односторонней накладкой, количество винтов должно быть увеличено на 15% по сравнению с расчетным.

4.4.9. Шаг винтов, соединяющих профили в единый элемент, определяется по условной поперечной силе Q_y, принимаемой постоянной по всей длине элемента и определяемой по формуле:

 

Сдвигающее усилие на 1см длины элемента равно

где S_П – статический момент профиля относительно нейтральной оси Х-Х сечения сжатого элемента.

Шаг винтов, соединяющих профили, равен

где [N]_В – предельное допустимое усилие на один винт по срезу или смятию (см. табл.8, 9 или результаты расчета по п.п. 4.4.3 или 4.4.4).

4.4.10. Прочность соединений элементов из профилей с опорами при совместном действии среза и растяжения (отрыва) проверяется по формуле:

 

где N_х и N_у – расчетные срезающие усилия на один винт, направленные параллельно главным осям поперечного сечения;

Р – расчетное растягивающее (отрывающее) усилие на один винт;

[N₁] и [Р₁] – допускаемые усилия на один винт при срезе и растяжении соответственно определяются экспериментальным путем. (см. табл. 8 - 9)

4.4.11. Прочность соединений элементов из профилей на опорах проверяется по формуле:

 

где m – коэффициент условия работы, равный:

m = 0,8 – для соединений на самонарезающих винтах.

 

5. ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ КОНСТРУКЦИЙ ИЗ ПРОФИЛЕЙ

 

5.1. Расчетные нагрузки

5.1.1. При проектировании конструкций из профилей следует учитывать следующие нагрузки, возникающие при возведении и эксплуатации зданий и сооружений, в соответствии со СНиП 2.01.07-85:

· снеговые для I-IV снеговых районов;

· ветровые для I-IV ветровых районов;

· сейсмические;

· вес конструкций;

· нагрузки от оборудования, людей, складируемых материалов и изделий.

5.1.2. При расчете конструкций для условий возведения зданий и сооружений расчетные значения снеговых и ветровых нагрузок следует снижать на 20%.

5.1.3. Расчетные снеговые нагрузки следует принимать в соответствии с изменением №2 к СНиП 2.01.07-85 от 01.07.2003г.

5.1.4. При расчете элементов несущих конструкций необходимо учитывать варианты с повышенными местными снеговыми нагрузками в соответствии с обязательным приложением 3, СНиП 2.01.07-85.

В тех случаях, когда более неблагоприятные условия работы элементов конструкций возникают при частичном загружении, следует рассматривать схемы со снеговой нагрузкой, действующей на половине или четверти пролета.

5.1.5. При определении расчетной ветровой нагрузки для конструкций зданий пульсационную составляющую ветровой нагрузки допускается не учитывать.

При расчете элементов конструкций и их креплений в углах здания и по внешнему контуру покрытия следует учитывать местное отрицательное давление ветра с аэродинамическим коэффициентом Се= -2, распределенное вдоль поверхностей на ширину 1,5м.

5.1.6. При расчете прогиба и перемещений конструкций из профилей следует учитывать следующие требования:

 

· конструктивные (обеспечение целостности примыкающих друг к другу элементов и их стыков, обеспечение заданных уклонов);

· физиологические (предотвращение вредных воздействий и ощущений дискомфорта при колебаниях, связанных с «зыбкостью»);

· обеспечение благоприятных впечатлений от внешнего вида конструкций;

· нормативная снеговая нагрузка составляет 70% от расчетной.

Каждое из указанных требований должно быть выполнено при расчете независимо от других.

5.1.7. Для элементов конструкций, предельные прогибы и перемещения которых не указаны в СНиП 2.01.07-85, вертикальные и горизонтальные прогибы и перемещения не должны превышать пролета и вылета консоли.

 

Фермы покрытия

5.2.1. Профили с высотой стенки от 100 до 250мм рекомендуется использовать для изготовления следующих типов ферм с раскосной решеткой:

· двускатные треугольные (рис. 7а);

· двускатные трапециевидные (рис. 7б);

· односкатные (рис.7в);

· с параллельными поясами (рис. 7г).

5.2.2. Пролет двускатных ферм рекомендуется принимать от 6 до 15м.

5.2.3. Фермы рекомендуется выполнять симметричными относительно вертикальной плоскости с прикреплением элементов решетки к поясам двумя полками (рис. 8).

Пояса ферм выполняются из одиночных профилей (рис. 9а), парных профилей (рис.9б) или в усиленном варианте, включающем парные профили с одиночным профилем между ними (рис. 9в).

Решетку рекомендуется выполнять из одиночных или спаренных профилей С- образного сечения марок С и ПС.

Варианты узлов и сечения поясов и элементов решетки ферм приводятся на рис. 10-11.

5.2.4. Несмотря на то, что в узлах ферм из профилей имеются эксцентриситеты, пояса и элементы решетки допускается рассчитывать без учета изгибающих моментов в узлах.

При приложении нагрузок вне узлов фермы пояса должны быть рассчитаны на совместное действие продольных усилий и изгибающих моментов.

5.2.5. Расчетные соединения элементов ферм в узлах выполняются с помощью самосверлящих самонарезающих винтов. Диаметр этих винтов не менее 5,5мм. В конструктивных соединениях допускается применение винтов меньшего диаметра.

5.2.6. При расчете ферм винтовые соединения в узлах допускается принимать шарнирными.

5.2.7. Расстояние между краями смежных элементов решетки в узлах следует принимать не менее 5мм и не более 10мм.

5.2.8. В случае недостаточного размера полок или стенок поясов для прикрепления к ним элементов решетки в отдельных узлах ферм рекомендуется предусмотреть фасонки, расположенные между стыкуемыми элементами, или накладки толщиной от 1,5 до 2мм из оцинкованной стали.

5.2.9. Самосверлящие винты в узлах ферм следует располагать на максимальных расстояниях друг от друга в два или несколько рядов. Каждый конец элемента следует прикреплять не менее чем двумя винтами. Расстояние между центрами винтов в любом направлении следует принимать не менее 2d, а расстояние от центра винта до края элемента – не менее 1,5d, где d – номинальный диаметр пресс шайбы винта.

-------------------------------------------------------

* Пример расчета фермы из профилей приводится в приложении 1