ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ЦЕНТРАЛЬНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ им. В.А. КУЧЕРЕНКО ГОССТРОЯ СССР

РЕКОМЕНДАЦИИ

ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ СТАЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ С ПРИМЕНЕНИЕМ КРУГЛЫХ ТРУБ

МОСКВА-1973

ОРЛЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ЦЕНТРАЛЬНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ им. В.А. КУЧЕРЕНКО ГОССТРОЯ СССР

РЕКОМЕНДАЦИИ

ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ СТАЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ С ПРИМЕНЕНИЕМ КРУГЛЫХ ТРУБ

Утверждены директором ЦНИИСК им. Кучеренко 19 мая 1972 г.

МОСКВА - 1973

эаводом-поставщиком труб и утвержденным в установлен -ном порядке (для труб из низколегированных марок стали и для термически упрочненных труб из углеродистых ма -рок стали).

При проектировании рекомендуется применять в первую очередь трубы по сокращенному сортаменту, приведенному в приложении 2. При этом необходимо учитывать,ка-кие типоразмеры труб в данное время выпускаются лро-мышл енностью.

В отдельных случаях допускается применение сварных труб по ГОСТ 3262-62 'Трубы стальные водогазопроводные (газовые)', поставляемых без резьбы и муфт по механическим свойствам с дополнительными требования -ми по химическому составу.

В виде исключения, при специальном обосновании, могут применяться бесшовные трубы по ГОСТ 8732-70 'Трубы стальные бесшовные горячекатаные. Сортамент', технические требования к которым определяются по ГОСТ 8731-68.

В отдельных случаях, при доказанной целесообразности применения трубчатых профилей с диаметром или толщиной стенки, не предусмотренными ГОСТ 10704-63 _t возможно использование сварных круглых труб, изготавливаемых из листовой или широкополосной (универсальной) стали на заводах металлических конструкций (по согласованию с заводом).

3,2. Трубы для строительных конструкций должны по-ечавяяться по химическому составу и механическим свойствам, т.е. по группе В ГОСТ 10705-63^Х, группе А ГОСТ 10706-63 или ГОСТ 8731.-86.

На чертежах проекта конструкций и в документации по заказу металла должны указываться требования о гарантии в отношении предела текучести, а также, при необходимости, о поставке труб в термически обработанном состоянии.

Для применения в конструкциях допускается поставка труб без испытания гидравлическим давлением (но с гарантией герметичности), а также без снятия внутреннего грата и с разрезкой труб в линии стана без дополни -тельной обработки торцов. Трубы должны выдерживать испытания на сплющивание в соответствии с ГОСТ 869S-86

Таблица 1 Примерный перечень марок стали, рекомендуемых для применения в трубчатых элементах, л их механические свойства (при толщинах до 10 мм)

Класс стали Марка стали ГОСТ или ТУ на поставку Состояние поставки Предел теку чести в кГ/мм^ временно е coil ротив -ление кГ Ал м^ Относительное удлине-„ ние в % ________не менее_ 1 0 3 4 5 а 7 С38/23 ВСтЗпсб ВСтЗпс5 ВСтЗспб ВСтЗкп2 13 20 ГОСТ 380-71 то же лг ГОСТ 1050-60 то же Горячекатаная или нормализованная то же » * 0 0 . 24 38 22 G44/29 СтТпс СтТсп 09Г2 ГОСТ 14637-89 то же ГОСТ 5058-б5Х Термически упрочненная \ закал ка-юта уск J то же * Горячекатаная или нормализованная 30 44 10 С43/33 14Г2 09Г2С 10Г2С1 ГОСТ 5058-65Х то же U Горячекатаная или нормализованная то же //_ 34 47 21 С52/40 18Г2Афпс 15Г2СФ ЧМТУ 1-741-69 ТУ 14-1-64-71 Горячекатаная иди нормализованная то же 40 52 18

1	2	3	4	5	6	7
С60/45	14Г2 10Г2С1 16Г2АФ 18Г2АФпс 15Г2СФ	ГОСТ 5058-65Х то же ЧМТУ 1-349-68 ЧМТУ 1-741-69 ТУ 14-1-64-71	Те^зак1пк1+^>т§уск?ЫНаЯ то же J Нормализованная то же Термически упрочненная (закалка+отпуск)	45	60	16
С70/60	14ГСМФР	ЧМТУ 1-45-67	Термически упрочненная	60	70	12

Примеч ания: 1. В соответствии с п.1.4 ГОСТ 5058-05* по требованию заказчика, а также в случае применения при выплавке природнолегированных медью руд стали марок 09F2, 09Г2С и 10Г2С1 поставляются с содержанием меди 0,15-0,30%. В этом случае в наименование марки стали добавляется буква Д, а нормы механических свойств устанавливаются в соответствии с таблицей. Эти стали рекомендуется применять в конструкциях, подвергающихся повышенной коррозии.

2.    Учитывая, что современные трубоэлектросварочные станы оснащены проходными печами для нормализации труб, но не имеют необходимого оборудования для термической обработки труб по режиму *закалка+отпуск^г, для первоочередного применения рекоменду — ются стали марок, обеспечивающих высокие механические свойства труб в горячекатан о м или нормализованном состоянии (например, 15Г2СФ, 18Г2АФпс, 16Г2АФ).

3.    Применение ванадийсодержащих марок стали должно быть согласовано с Минчер-метом СССР.

4.    Области применения различных марок стали принимаются по указаниям СНиП П-В.3-72.

3.3.    Для сварных груб, применяемых в конструкци

ях зданий и сооружений, надлежит применять углеродистые и низколегированные конструкционные стали марок, указанных в СНиП П-В.3-72, а также стали углеродистые качественные конструкционные по ГОСТ 1050-60    .

Бесшовные трубы по ГОСТ 8732-70 должны пост а в -литься из стали углеродистой качественной конструкцион -ной марки 20 но ГОСТ 1050-60 с ограничением содержа -ния кремния в пределах 0,17-0,27% согласно п.8 в этого ГОСТ.

Примерный перечень марок стали, рекомендуемых для применения в трубчатых элементах, и требования к меха -ническим свойствам готовых труб приведены в табл. 1.

3.4.    Детали конструкций из листового или профильного проката должны проектироваться в соответствии с указаниями СНиП П-В.3-72.

3.5.    Выбор материалов для сварки конструкций с применением труб производится в соответствии с указаниями СНиП П-В.3-72.

3.6.    Требования к материалу болтов, применяемых для монтажных соединений конструкций с применением труб* принимаются в соответствии со СНиП П-В.3-72.

4. РАСЧЕТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ МАТЕРИАЛОВ И СОЕДИНЕНИЙ

Геометрические характеристики круглых труб

4.1. Основные геометрические характеристики кольцевого сечения определяются по формулам, приведенным в табл .2.

Примечание, Справочные данные для рекомендуе -мых типоразмеров электро сварных труб по ГОСТ 10704-63 приведены в приложении 2.

Расчетные сопротивления

4.2* Расчетные сопротивления материала труб и сварных соединений следует принимать по СНиП П-В.3-72 или по табл.З и 4 настоящих Рекомендаций.

13

формулы для вычисления геометрических характеристик кольцевого

сечения

Таблица 2

Характе ристика Обозна-чение Расчетная формул а точная приближенная Площадь сечения F XDc?d Момент инерции J (и*1 _ op) 6 It 4 Радиус инерции Г J ' i + dz ^ \ T к zVT cp Момент со -противления W (Х>ц - d*1) D }2 D 2 0,7 85 D2 <У D к Cp Cp Пластический момент со -противления wn d’ -d.’ 6 I>eT^ ~ OW

Продолжение табл, 2

Момеет инерции при кручении 2J * <У d‘) )2 2J« ^-11 S* 0 7 85 Dp Cp ’ cp Статический момент полу-сечения S d’ - tiL? Dc,p 12 2 Условные обозначения: D - наружный диаметр; с5 - толщина стенки; Х> =(Ю - 6) - средний диаметр; сх=(Д) внутренний диаметр

Примечайие. При отношении    >    10    погрешность    в    определении    геометрических

характеристик по приближенным формулам не превышает 1% по сравнению с точными значениями.

at

Расчетные сопротивления 12 сварных соединений

Расчетные сопротивления в кГ/см2 сварных соединений в конструкциях из стали классов
С38/23	044/29	С46/33	C5Q/40	С80/45	C7Q/00
2100	2600	2900	3400	3800	4400
2100	2600	2900	3400	3800	4400
1800	2200	2500	(2900)	(3200)	(3700)
1300	1500	1700	2000	2300	2600
1500	1800	2000	2200	2400	2800 ^

Примечания: 1. Расчетные сопротивления, указанные в скобках, в СНиП П-В.3-72

не содержатся.

2. Для сварных соединений трубчатых элементов из сталей различных классов прочности рекомендуется выбирать присадочные материалы и принимать расчетные сопротивления швов, соответствующие стали более низкого класса.

4t

4.3. Приведенные в СНвП П-В.3-72 и в табл.4 настоящих Рекомендаций расчетные сопротивления сварных соединений встык применительно к трубчатым элементам соответствуют соединениям труб встык или впритык, выполненным на подкладном кольце. Для соединений труб встыц выполняемых без подкладного кольни, расчетные сопро -тивления снижаются умножением на коэффициент 0,75, а для соединений впритык - на коэффициент 0,85.

Примечание. Под соединением впритык здесь понимается примыкание трубы торном к стенке другого элемента (трубы, фланца, шаровой вставки и т.п.) под прямым или косым углом.    *

4.4. Для сжатых основных элементов решетки ферм покрытий и перекрытий (например, стропильных и аналогичных им ферм) из труб при гибкости их X > 00 рекомендуется принимать коэффициент условий работы пх * 1,0--0,01 X , но не менее 0,8.

Примечание. Указанный коэффициент условий рабо-' ты не распространяется на крепления соответствующих элементов конструкций в узлах.

5. ОСНОВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ РАСЧЕТА КОНСТРУКЦИЙ С ПРИМЕНЕНИЕМ ТРУБ

Общие указанна

5.1. Продольные усилия в элементах трубчатых ферм определяются в предположении шарнирности соединений стержней в узлах.

При отношении диаметра пояса к длине его панели более 1/10, помимо обычной проверки напряжений в стерж -нях от осевых усилий, надлежит производить проверку напряжений в стержнях с учетом дополнительных изгибаю -щих моментов от жесткости узлов.

При отсутствии в узлах фермы фасонок и друг и х подкрепляющих деталей допускается учитывать дополнительные изгибающие моменты только в поясах и опорных раскосах (в предположении шарнирного присоединения элементов решетки к неразрезным поясам).

18

Т аблица 5

Расчетные длины (.© элементов трубчдащ ферм (за исключением пересекающихся стержней ферм с перекрестной решеткой)

Направление про- . . Расчетная длина поясов, опор- п do чих элементов оешетки дольного изгиба ных раско- без сплю- с концами, сплющен* ЕЫМЯ сов и опорных стоек щивания концов в плоскости фермы из плоскости фермы во взаимно перпендикулярны? плоскостях В плоскости фермы t 0,85 1 0,8 1 1 0,95 i В направлении, перпендикулярном плоскости фермы (из плоскости фермы ) о&1{ К 0.9 1>4 0.95 li Обозначения* принятые в табл.5:

{, - геометрическая длина элемента (расстояние между центрами узлов) в плоскости фермы;

“Ц - расстояние между узлами, закрепленными от смещения из плоско сти фермы.

© Ордена Трудового Красного Знамени Центральный научно-исследовательский институт строительных конструкций нм.В.А.Кучеренко (ЦНИИСК нм.Кучеренко), 1972

ПРЕДИСЛОВИЕ

Настоящие 'Рекомендации' разработаны в развитие главы СНиП П-В.3-72 'Стальные конструкции. Нормы проектирования'.

''Рекомендации' содержат сведения, отражающие основные особенности проектирования конструкций с приме -нением круглых труб из сталей обычной, повышенной и высокой прочности, включая данные для опенки областей рационального применения труб, выбора материала, расче -та и конструирования элементов и соединений. В приложениях помещены справочные материалы и некоторые допол -нательные данные для расчета и проектирования конструкций.

Разделы и пункты главы СНиП П-В.3-72, требования которых полностью распространяются на конструкции с применением труб, в 'Рекомендациях' не повторяются (исключение сделано лишь для пунктов, относящихся к расчетным сопротивлениям и коэффициентам ^ продольного изги -ба).

'Рекомендации' подготовлены лабораторией стальных

конструкций Отделения прочности и новых форм металли -ческих конструкций ЦНИИСК им.Кучеренко*

При составлении 'Рекомендаций' использованы и обобщены результаты конструктивных разработок, опытно -го проектирования, экспериментально-теоретических исследований и технико-экономических расчетов, выполненных в ЦНИИСК им.Кучеренко (совместно с ЭКБ ЦНИИСК)* ЦНИИпроектстальконструкции, ИЭС им.Е.О.Патона, ВНИИ-монтажспедстрое, ЦНИИпромзданий, Днепропетровском инженерно-строительном институте, Челябинском и Донецком политехнических институтах и других организациях. Использованы также литературные данные и зарубежные нормативные материалы. При подготовке настоящих 'Рекомендаций' учтены замечания Госстроя СССР и рецензентов по ранее составленным ЦНИИСК 'Рекомендациям по проектированию и нагоговлению стальных стропильных ферм из круглых труб' (1968 г.), 'Рекомендациям по проектированию конструкций с применением трубчатых про фи л ей (i960 г.) и 'Временной инструкции по расчету трубчатых

3

стропильных ферм с бесфасоночными соединениями стержней в узлах' (1971 г.).

Приведенная в 'Рекомендациях' методика расчета бесфасоночных узлов разработана на основе обобщения результатов отечественных и зарубежных эксперимент аль-ных исследований с привлечением данных теоретические исследований, выполненных в ЦНИИСК. В связи с тем что методика, разработанная как универсальная, обеспечивает разный запас надежности для разных узлов, допускается в случае проведения испытаний конкретных узлов производить корректировку результатов расчета в соответствии с данными испытаний.

Составителями 'Рекомендаций' являются икжене -ры Б.Н.Решетников и Б.СЛДетлин, руководителями работы - д-р техн.наук проф. В.А.Балдин и д-р техн. наук проф. С.А.Ильясевич.

В настоящий, дополнительный тираж "Рекомендаций внесены отдельные изменения (соответствующие пункты отмечены звездочкой).

1. ОБШИЕ УКАЗАНИЯ

1.1. ' Рекомендации* распространяются на проектирование стальных конструкций зданий и сооружений с применением круглых труб из сталей обычной, повышенной и высокой прочности.

Примечание. 'Рекомендации' не распространяются: на стальные конструкции железнодорожных, автодо -рожпых и городских мостов; на конструкции из квадрат ных,прямоугольных и других профильных труб, а также из труб, заполненных бетоном; на конструкции.эк-сплуатируемые или возводимые при температуре ниже -4СГС.

1.2* При проектировании стальных конструкций с применением труб надлежит выполнять требования г л а вы СНиП П-В.3-72 'Стальные конструкции. Нормы проектирования', а также учитывать указания настоящих 'Рекомендаций'.

1.3.    Применение труб в строительных конструкциях должно обеспечивать такое снижение расхода стали, а также трудоемкости изготовления и монтажа, при котором стоимость этих конструкций 'в деле' не превышает стоимости аналогичных конструкций, выполненных только из профильного проката.

Примечание. В конструкциях, подвергающихся повышенной коррозии, а также в конструкциях, к которым предъявляются повышенные архитектурные или са-ннтарно-гигиенические требования, допускается при соответствующем обосновании, применять трубы бет соблюдения указанного условия.

1.4.    Конструкции с применением труб должны проектироваться сварными с применением преимущественно непосредственных (без фосонок) соединений стержней в узлах.

5

Выполнение фигурной резки концов трубчатых стержней для непосредственного соединения в узлах должно предусматриваться, как правило» с использованием специальных станков-автоматов.

Для заводских соединений конструкций рекомендуется предусматривать преимущественно полуавтоматическую сварку в среде углекислого газа.

Для поворотных стыков труб, а также для выполне -ния протяженных продольных швов рекомендуется приме -нять автоматическую сварку под флюсом.

1.6.    В решетчатых конструкциях, в особенности при использовании стали высокой прочности, а также при эксплуатация конструкций в условиях воздействия агрессивной среды, рекомендуется выполнять из труб как сжатые, так и растянутые стержни.

1.0. Конструкции с применением труб могут выпол -няться из стали одного класса прочности или из набора сталей двух-трех классов прочности.

Оптимальный класс прочности стали устанавливается на осшвании соответствующей технико-экономической опенки. В тех случаях, где это целесообразно по технико-экономическим данным, рекомендуется для наиболее нагруженных растянутых, а также сжатых элементов (при гибкости последних менее 00) применять степи высокой прочности. Слабо нагруженные элементы и детали конструктивного оформления следует выполнять из углеродистой стали класса С38/23.

1.7.    Вновь осваиваемые конструкции с лримене -ни ем труб до принятия их к серийному изготовлению и применению в строительстве следует подвергать экспери ментальной проверке испытанием натурных образное, изготовленных в заводских условиях.

1.8.    При проектировании конструкций с применением труб необходимо учитывать правила изготовления конструкций, изложенные в главе СНиП Ш-В.5-62 'Металлические конструкции. Правила изготовления, монтажа и приемки' и в ведомственных нормах Минмонтажспец с т роя СССР МСН 258-70/ММСС СССР 'Временные указания по изготовлению опытных трубчатых конструкций с применением сталей высокой прочности'.

8

1.9. Учитывая, что в настоящее время не выпускается достаточного количества труб для широкого примене -ния в конструкциях, необходимо перед разработкой проекта согласовать получение фондов на трубы.

2. ОБЛАСТИ РАЦИОНАЛЬНОГО ПРИМЕНЕНИЯ ТРУБ В КОНСТРУКЦИЯХ

2.1» Опенку целесообразности применения труб в конструкциях следует производить с учетом особенностей трубчатой конструктивной формы.

К преимуществам труб, с точки зрения^юг использования в качестве элементов конструкций, относятся:

а)    высокие и одинаковые во всех направлениях значения радиусов инерции, моментов инерции и моментов сопротивления сечений, определяющие благоприятную рабо -ту трубчатых стержней на центральное и внецентренне е сжатие, кручение и изгиб и дающие возможность эффективно использовать стали повышенной и высокой прочности;

б)    повышенная местная устойчивость стенок, обес -почивающая возможность использования тонкостенных про -филей;

в)    хорошая обтекаемость сечений, определяющая снижение ветровой и волновой нагрузки на конструкции открытых сооружений по сравнению с другими профилями*

г; повышенная коррозионная стойкость 1при условии герметизации внутренней полости труб), обусловленная относительно меньшей площадью поверхности, подвергаю -щейся коррозии, и лучшей обтекаемостью по сравнению с профилями открытого сечения, а также доступностью для очистки и окраски; следствием этого свойства является повышение долговечности конструкций и снижение эксплуатационных расходов на их очистку и окраску;

д)    возможность непосредственного соединения сте(рж-ней в узлах решетчатых конструкций без фасонок;

е)    осесимметричность сечений, благоприятствуют ая образованию пространственных конструктивных форм;

ж)    возможность совмещения функций трубчатыми элементами (использование конструктивных элементов одновременна в качестве трубопроводов);

з)    высокие эстетические качества конструкций, образуемых из труб.

7

К недостаткам трубчатых профилей относятся:

а)    некоторое усложнение соединений элементов конструкций (в особенности, монтажных) вследствие криволинейной формы сечения, затрудняющей использование бол -

товых соединений, автоматической дуговой сварки, контактной сварки и т.п.

б)    необходимость герметизации внутренней полости труб во избежание коррозии и трудоемкость проведения соответствующего контроля;

в)    усложнение обработки концов стержней и кеобхо -димость обеспечения повышенной точности обработки при осуществлении бесфасоночных соединений;

г)    пониженная несущая способность тонкостей ных труб при работе на местную (поперечную) нагрузку;

д)    повышенная стоимость и временная дефицитность

труб*

2*2, В соответствии с особенностями труб их реко -мевдуется применять в первую очередь для следующих элементов конструкций:

а)    для одиночных центрально сжатых стержней и стоек, имеющих равные расчетные длины во всех неправ -лениях;

б)    для внецентреняо сжатых (сжато-изогнутых) и изгибаемых стержней при изгибе их в плоскости наименьшей гибкости (в плоскости с меньшей расчетной Длиной), а также при переменном направлении плоскости изгиба и равных расчетных длинах во всех направлениях;

в)    для сжатых, сжато-изогнутых и растянутых эле -ментов сквозных (решетчатых) конструкций.

Использование труб особенно рационально для высо -ких сооружений, подверженных ветровому воздействию, а также для слабонапряженных и нерасчетных элементов конструкций, сечения которых назначаются по конструктивным соображениям (по предельной гибкости).

Применение труб наиболее эффективно в тех элемен -тах конструкций, где трубы используются взамен сечений, традиционно выполняемых из парных или одиночных угол -ков. Эффективность применения труб возрастает с увеличением гибкости заменяемых элементов из прокатных профилей, а такж с увеличением доли ветровой (вол новой) нагрузки в общей сумме воздействий, влияющих на напряженное состояние конструкций.

2.3. Целесообразность применения труб повышается:

а)    при эксплуатации конструкций в условиях воздействия агрессивной среды;

б)    при наличии повышенных архитектурных или санитарно-гигиенических требований к конструкциям (например» при проектировании общественных зданий,сооружений,располагаемых в пределах селитебной территории крупных городов» некоторых видов промышленных цехов» сельскохозяй -ственных зданий и др.);

в)    при наличии технологических трубопроводов, кото-рые могут быть использованы одновременно в качестве несущих элементов конструкций (например, в мостовых переходах трубопроводов, в эстакадах под трубопроводы, в дождевальных агрегатах, пожарных лестницах» тепл идах и др.).

2.4. Для предварительной оценки целесообразно ст и применения труб в конструкциях рекомендуется лольао -ваться примерной номенклатурой конструкций, приведенной в приложении 1_#

Примечания: 1. Приведенная в приложении 1 номенклатура охватывает конструкции зданий и сооруже -ний* рациональность применения труб в которых выявлена технико-экономическими расчетами, а также отечественной и зарубежной практикой проектирования и строительства.

2.    Приведенные в номенклатуре данные являются ориентировочными и не исключают необходимости технико-экономической оценки целесообразности применения труб в каждом конкретном случае.

3.    МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ТРУБЧАТЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

И СОЕДИНЕНИЙ

3.1. Основным видом труб для применения в степь-

ных конструкциях должны являться сварные трубы по ГОСТ 10704-63 'Трубы стальные эдектросварные. Сортамент,', технические требования к которым определяются по ГОСТ 10705-83^Х и ГОСТ 10706-63, а также по специально разрабатываемым техническим условиям, согласованным с.

9