Госстрой ПООр

1 'лавпромстройпроект

Ооюзметаллостройниипроект

Ощена Трудового Красного Знамени Центральной научно-исследовательский и проектный институт строительных металлоконструкций

щши«С1мшст№ад

Утвередаю Директор института

Н.П, Мельников

"//"    1977    Г.

РУКОВОДСТВО ПО ИРОШТИНВАНИЮ СТАЛЫШХ

тшосшшх вьюк

Москва - Г 977

Уда 624.072.2.014,2-415

Руководство составлено в развитие и дополнение СНиП П-В. 3-72 о целью внедрения методов раочега и конструирования тонкостенных балок общего назначения. К тонкоотенным отнесена балки, у которых местная потеря устойчивости стенкой наступает раньше достижения предельного состояния балки в целом.

1-ая редакция Руководства разработана на основе исследований, проведенных в отделе испытания конструкций ЦНИИпроект-стальконструкциии ханд.техн.наук В.В.Калсновым под общей редакцией зав. отделом капд.техн.наук И.В.Левитанским с учетом результатов исследований, проведенных другими авторами.

Все замечания и предложения направлять по адресу: г.Москва, 117393, Н.Черемушки, квартал 28, корпус 2, отдел испытания конструкций.

hpf~

(60i80)t

3.6. Предельная расчетная длина между узлами закрепления растянутого пояса из плоскости 8^ определяете;! из условия

l_sp( 400z_}    {32)

где    Ъ    -    радиус    инерции    растянутого    пояса    относительно

вертикальной оси, проходятt через центр тяже с ту ого сечения.

-jsfiiiA

_J_

Рис, 4

3.7.    Заводские стыки поясов и стенок балок рекомендуется выполнять сварными (рис.4 и 5). При атом стыки стенок балок с поперечными ребрами жесткости не должны располагаться в первом опорном отсеке белки, в остальных отсеках - стык располагать на расстоянии не менее 0,3 6 от ребра жесткости; стыки стенок балок бее ребер жесткости респолагаются

не ближе 2 Ь от опорного ребре балки. Стыки поясов в расчетном отсехе, связанные с их изменением по оеченшо, следует располагать ее ближе 0,3 $ от ребра жесткости. Изменение сечения поясов рекомендуется производить за счет ширины, оставляя толщину пояса постоянной по длине балки.

3.8.    3 узлах крепления смежных конструкций к сжатому (верхнему) поясу тонкостенных балок без ребер жесткости необходимо предпринимать конструктивные меры, предотвращающие закручивание пояса от случайного эксцентрицитета, (рис.6).

3.9.    Начальные прогибы стенок тонкостенных балок должны удовлетворять условии

Щ

—"ЛЯ,    (33)

где;    -    максимальный    печальный    боковой прогиб стенки

относительно плоскости, проходящей по поясным 1твам (гпс.7);

- 14 -

a - эмпирический безразмерный коэ'5фш,1внт, равный 4.1£Г®

для балок о гибкостью станок -5Q ( J <    300

и 3.10-5 дед бакок с гибкость ) ст знок

300 < Я « 600.

15 -

4. ПРИМЕРЫ РАСЧЕТА

Призер I. Требуется подобреть сечение резрезной тонкостенной балки о поперечншн ребреми жесткости иг отели классеС46/33 по следующим денным: пролет балки - 24 м; высота балки - не более 220 см; расчетная нагрузка - 4,6 тс/м; нормативная нагрузка - 3,65 тс/м; продольный прогиб -ж —----*9,6    см; ресчетное сопротивление стели изгибу - R

wwv

« 2900 кгс/см^; поперечные ребре жесткости устанавливаются через 3 м по длине балки.

I. Эпюры поперечных сил и изгибающих моментов от действия расчетных нагрузок имеют вед:    о *46    г

р.. "4*

- 16 -

2.    Минимальная высота балки определяется г з у ловия жеот-кости по формуле (4)

о    R    •    I*_    2900 24С0²    ,,    _Л

^    [1J--I0⁷    9,6 XfT " ^{1 0 см} •

При высоте стенки 220 см, толщине стенки ш ш, гибкость стенки

У?* А « 2200 _и 350

X 4 что удовлетворяет условию (I).

3.    Размеры поясных листов, определяются по ф щт

где Рц - требуемая площадь сечения пояса t 1,05 - эмпирический коэффициент;

WjP**- максимальный расчетный момент Принимаем сечение пояса - 300x16. Соотношели« площади пояса к стенке

А « ШлМ ж 4§_ в (,51,

F_eT 220 X 0,4    88

что удовлетворяет условию (8). Отношение ширины пояса к толщине

А- «    . 19 < 25 vf    21,3,

\    16    \    R

что удовлетворяет условию (29).

4. Определение предельной несущей способности балки на нагиб производится по форцула (5)

М„р₍^ » к W R * MfT**

где W - момевт сопротивления оечения, равный:

*' т [Щ^^г-48    J395 см)

- 19 -

подставив значение ^ в условие (9), определяем

величину предельных растягивающих напряжений диагонального поля d>_t по формуле (II)

(⁴'Y)'^гт (⁴~гш1 ■^as" ^т/с“ '

соотношение сторон отсека <L~ т~ =    *    1,205.

/I 220

Таким образом, несущая способность опорного отсека, работающего на преимущественное действие сдвига, обеспечена.

7. Проверка несущей способности отсеков балки 1* 2 и А 3* работающих на совместное действие изгиба и сдвига, производится в соответствии с указаниями п.1.7 руководства.

а)проверка несущей способности отсека № 3, для которого расчетный максимальный момент равен (см,рис.8)    Мр *310тсм,

а расчетное усилие сдвига й^=20,7 тс.

Для выполнения проверки определяются значения следующих параметров:

изгибающий момент, воспринимаемый только поясами балки

f\’F_nkR’48-2?0-2900‘3PSrcM.

предельная несущая способность балки на изгиб Ц^=331тсм (см.п.4)

Тогда

М„^306 тем < М р =ЗЮ тем 4М_ПреЛ *331 тем,

следовательно, несущая способность отсека на сдвиг определяется по формуле (14)

- 20 -

Значение В^э определяется по формуле (15), дня чего вычисляются оледуюме паоаштрн;

критические касательные напряжения стенки отсека S 3 по формуле 13),

_гда Ч -Г.З»*У.5.3**1Л_Т.7._И,

(220 )

Л * 550}

лодставив значения и Л в услсвге (8), определяем

ширину диагонального поля растягивающих напряжений С по формуле (9), е , ь ,„s    о    _д

где    jf*    \f-    -    -_е~~    =    ЗО^д-б    ЛО⁶.    »о,55;

^g f»t Y2g»-t    12.ЭООЭ.О,4

подставив значение f в условие (9), определяем

величину предельшос растягивающих напряжений <3^ по формуле (П>

<?4- R    *2900    (I    -    -4Z— ) . 2860 кгс/си²

^    ¹    R    ⁷    2900

соотношение сторон отсеке 8 * 300 _e j gg₅.

‘ Ц, 220    *    *

угол наклона диагональною поля растягивающих напряжений

/'/-те) Г 4-ОМ) Льду а •?'*" "Л—■*" *    ~

Лодставив значения %р,?, dlu sift В* в условие (15), определяем

п°    * ж ^ ж_ зьд У*

й_ЯреЗ^а^р« ^ 2ctO_t Y^r»

- 47-гго-о, 4+г,я. -а^ гвво

СОДЕРЖАНИЕ

1.    Расчет прочности и деформативности

тонкостенных балок с поперечными ребрами    жесткости ......... ^

2.    Расчет прочности и дефораативности

тонкостенных балок беэ ребер жесткости .............. £

3.    Конструирование    тонкоотенных балок. //

4.    Примеры    расчета.......... /5"

Подставив значения Ц._Пр_ед в условие (14), определяем значение несущей способности отсека й 3 на сдаг

Таким образом, несущая способность отсека й 3, работающего на совместное действие изгиба и сдвига, обеспечена.

б) Проверка несущей способности отсека й 2, для которою расчетный максимальный момент (см.рис.8)    М_?    =248 тем,

а расчетное усилие сдвига (Ц =20,7 тс.

В связи с тем, что геометрические характеристики отсека й 2 такие же, как у отсека Я 3, численные значения параметров Mft , МщиЗ _t &¹пхЗ ^{остаются} такими же, кая и для отсека й 3. Тогда

0,6    =198    тем <Мр =248 той < М„ «306 таи,

Следовательно, несущая способность отсека на сдвиг определяется по формуле (13)

- 4 -

/, PACW ТОЧНОСТИ И ДЁШ’МАШВНОСТИ КШОС’ШШХ шок С ПОПЕРЕЧНЫМИ РЕБРАМИ ЖЕСТЖЮТИ

1.1.    Руководство распространяется на ластовые, сварные балки общего назначения пролетом до 36 ы, постоянной высоты, выполненные из одной марки стали классов С38/23, 044/29, 046/33 и работающие на статические нагрузки.

1.2.    Нагрузка на балку передается через поперечные реб

ра жесткости. При подборе сечений и габаритов отсеков тонко-стенных балок о поперечными ребрами жесткости рекомендуется задаваться Срио.1):    ^

гибкостью стенок ( Л *    -    )

250    *    3    i 6С0,    (I)

где    &    -    высоте стенки;

t - толщина стенки;    g

соотношением размеров отсева (    )

0,75 А ?    2,0    (2)

где    §    -    расстояние    между    осями поперечных промежуточных ребер;    ^

соотношением площади пояса к стенке (    )

0,4    «    J3    $    2,0    ,    (3)

где £„ - площадь поперечного сечения пояса;

Рсг^я^.-£ - площадь поперечного сечения стенки.

1.3. Минимальная высоте стенки определяется из условия жесткости:

^ми У [у J-й?^т ГсмЛ,    (4)

где [ / ]    -    предельный    прогиб    в    см    от    нормативной    нагруз

ки, определяемый в соответствии с указаниями СНиП П-В.3-72, табл.45;

- пролет балки в см;

R - расчетное сопротивление стали изглбу в кгс/ см* и проверяется в соответствии с указаниями п.1.9.

1.4. Проверка прочности сечения тонкостенной балки, работающей на преимущественное действие изгибе, производится по формуле

* К WR > Мр,

где Мр - расчетный максимальный момент в пределах отсека;

W - момент сопротивления расчетного сечения балки; к - редукционный коэффициент, учитывающий выключение сжатой части отенки орт ее работе на изгио в зекритической стадии. Значения коэффициентов к приведены в табл.

1.5. Проверку устойчивости сжатого пояса в плоскости стенки для тонкостенных балок о поперечными ребрами жесткоо-ти следует производить при гагбкооти стенок более 350. Усто£» чивость сжатого пояса в плоскости стенки считается обеспеченной при выполнении условия

. ,

72,5'JO 9- R кге^ом ,

где ? - радиус инерции таврового сечения, образованного поясом и полосой сжатой части стенки, равной SOU относительно горизонтальной оси центре тяжеоти таврового сечения (ряс.2).

1.6. Проверка прочности, выбранного сечения тонкостенной балки, работающей на преимущественное действие сдвига произвол: ся по формуле:

1,7. Прочность сечения отсе~а тонкостенной балки, работающей на совместное действие изгиба н сдвига, считается достаточной при соблюдении следующих условий:

при 0 < М_р < Q,S kl_epgg, Q_p< &пр«м (^I2> при Qfi M(ip_ej ^ Mp^M_n, П    (®^>й*^ев)    ~~T~    '(*®)

“ up MnpvB

при M„s< Wp * M_npea, Ч^й^еЗ (j^lA) ,    (14)

где M_n^:f_n-}vR - изгибающий момент, воспринимаемый только пояса-_о ми балки;

Ц_Пр_ед - усилие сдвига, воспринимаемое стенкой отсека, при развитии в сжатом поясе отсека напряжений, равных расчетному сопротивевиию стали изгибу, определяемое по формуле

Сред ^ш Т_КР fet+2rt^г f*,    (15)

.    ■<* ffl

где    угол    наклоне диагонального пола растяхява-

'    пщих    напряжений;

т - коэффициент, определяемый из выражения (9).

1.8.    Устойчивость сжатого пояса в плоскости стенки отсека балки, работающего на совместное действие изгиба и сдвига, считается обеспеченной, если выполняется условие (6\

1.9,    Расчет вертикальных прогибав тонкостенных балок производится с учетом влияния поперечных сил* Прогиб балки в любом сечении от нормативной нагрузки определяется по формуле

гка«>

где    »j_H    -    прогиб    от    действия    изгибающих    моментов;

- прогиб от действия поперечных сих.

При вычислении прогибов от действия поперечных сил необходимо учитывать уменьшение жесткости стенки балки на сдвиг при ее работе в некритической стадии, для чего следует принимать приведенный модуль сдвига (г^ г 05 G>

2. РАСЧЕТ ПРОЧНОСТИ И ДЕШЖИШНОСТИ ТОНКОСТЕННЫХ БАЛОК БЕЗ РЕБЕР ЖЕСТКОСТИ

2.1.    ПЛ.1.Руководства справедлив и для тонкостенных балок беэ ребер жесткости.

2.2.    При подборе сечений тонкостенных балок боз ребер жесткости рекомендуется задаваться:

гибкостью стенок

2.3. Минимальная высота стенки белок без ребер жесткости определяется иг условия жесткости в соответствии с указаниями п.х.З и проверяется в соответствии с указаниями п.2.8.

''.4. Проверка прочнеет: сечения тонкостенной балки без п^псг - (нгс: рабер жесткости, работающей на преимущественное дейс ’и изгиба, производится ко формуле

(20)

где    Мр    -    расчетный    момент    в    расою    трвваемом сечении;

W - момент сопротивления расчетного сечения балки;

К - редукционный коэффициент, значения которого для тонкостенных балок без ребер жесткости приведены в таблице.

V. > Проверка прочности сечения тонкостенной балки без поперечи реоер жесткооти, работающей на преимущественное действие сдвига, производится по формуле

®npeff *^вр83'    ^    ^    р >    (21)

1Дб %ре? - гредзяьные касательные напряжения, для бьлок оо стенками гибкостью 150 ♦ ЕУО

„    -V**    (22)

лр * ^счетное усилие лт^га в рассматриваемом се-чекли.

2.6. При работе тонкостенных балок без поперечных ребер жесткости на совместное действие изгиба и ^двига проверка прочности рассматриваемого лечения балки производится следу»* щим обрагом:

(2Б)

несущая способность сечения балки на изгиб определяется по формуле (20);

(24)

несущая способность сочсния балки на изгиб определяется по формуле

M-KW6,    (25)

V - номинальные касательные напряжения

(26)

й - усилие сдвига в рассматриваемом сечении;

<3 - нормальные напряжения в сжатом поясе балки

2.7. Предельная величина сосредоточенного грузе Р, щяь-дожеаного к сжатому поясу балки, во избежание потери несущей способности стенкой под нагрузкой определяется по формуле

P*[o,55t (o,9t f    (28)

где    г    -    длина распределения давления сосредоточенной

нагрузки;

6ц - напряжения сжатия в поясе балки от внешнего изгибающего момента в сечении приложения внешней сосредоточенной нагрузки,

Е - модуль упругости стали, равный 2.1 ЛО^кгс/см?

1

36,04¹ [48,7-ЗВ,04^~~щ⁹ 4Z& ra> Ц_р «■ 34,Sre

Таким образом, несущая способность отсека й 2, работающего на совместное действие изгиба и сдвига, обеспечена.

8. Подбор сечения поперечных ребер жесткости осуществляется в соответствии с указания® СНиЛ П-В.3-72, при атом следует соблюдать условия (80).

Необходимая ширина поперечного ребра определяется по формула

бр¹ ~30~    ^5    им    ,

необходимая толщина ребра жесткости