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.

- 13 -

-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

сжпг тг тготнш. тттг тштн ш\Ш J NZ U и —1— U4 I 1

I. »» - |п т т s |_ »    т t +■&

р.. "4*

sL"' ' 1	-1 7Мгсм	248тсн	ЫОпп '— , <	* 39frc*t
л?’-.	$00	$00	JWJ

- 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

Подставив значения ХЛр, С, и el в условие (7), определяем

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.

л

ft 1 160 200 240 280 320 350 375 4С0 425 4501 475 500 1 525

к

о,4 0,916 0,890 0,868 0,843 0,829 0,820 0,812 0,808 0,Ь01 0,793 0,787 -[ 0,781 0,779j 0,774] 0,771 J 0,751 0,5 0,929 0,909 0,885 0,867 0,869 0.840 0,840 0,83^ 0,628 0,820 0,815 0,812 0,809 0,807 0,802 0,797 0,6 0,941 0,9X8 0,898 0,882 0,871 0,863 0,856 0,852 0,846 0,840 0,833 0,835 0,830: 0.326 0,826 0,821 0,8 0,95 0,933 0.919 0,905 0,894 0,888 0,881 0,878 0,875 0,874 0,869 0,840 0,860 0,863 : 0,857 0,851 1.0 0,952 0,942 0,929 0,920 0,912 0,906 0,902 0,898 0,8 9 § 0,892 0,887 0,886 0.8С5 см 0 СО о 0,880 0,876 1.2 0,962 0,949 0,941 0,930 0,926 0,921 0,917 0,913 0,907 0,907 0,907 0,906 0.904 0,899 0,897 0*896 1.4 0,965 0,955 0,946 0,936 0,931 0,326 0,923 0,916 0,922 0,918 0,913 0,9x7 0,915 0,912 0,912 0,909 О Ъ О 0,961 0,°54 0,94* 0,935 0*935 0,934 0,930 0,930 0,925 0,9 24 0,922 0,920 0,921 0,920 0,917 1,8 0,973 0,966 0,955 0,950 0,945 0,943 0,940 0,937 0,935 0,933 0,931 0,930 0,9 2С 0,928 0,9 25 0,925 2.0 0.9* 6 0,966 0,360 0,955 0,950 0,955 0,946 0,943 0,942 0,938 0,938 0,936 С,У 35 L * 0,9Г 1 0,933 0,931

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