ПОСОБИЕ
ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ СТАЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ
(к СНиП II-23-81*)

РЕКОМЕНДОВАНО к изданию секцией металлических конструкций научно-технического совета ЦНИИСК им. Кучеренко Госстроя СССР.

УТВЕРЖДЕНО приказом ЦНИИСК им. Кучеренко Госстроя СССР от 15 августа 1985 г. N 243/л

Содержит разъяснения к СНиП II-23-81* "Стальные конструкции". Приведены материалы по проектированию новых конструктивных форм, подбору сечений элементов, расчету технико-экономических показателей конструкций, а также по новым методам расчета стальных конструкций.

Приведены примеры расчета и конструирования.

Для инженерно-технических работников проектных организаций, а также для инженеров, научных работников, специализирующихся в области строительных металлических конструкций, и студентов строительных факультетов.

При пользовании Пособием следует учитывать утвержденные изменения строительных норм и правил и государственных стандартов, публикуемые в журнале "Бюллетень строительной техники", "Сборнике изменений к строительным нормам и правилам" Госстроя СССР и информационном указателе "Государственные стандарты СССР” Госстандарта СССР.

ПРЕДИСЛОВИЕ

Пособие разработано к СНиП II-23-81* "Стальные конструкции".

Основополагающими документами при разработке Пособия наряду со СНиП II-23-81* явились СТ СЭВ 3972-83 "Надежность строительных конструкций и оснований. Конструкции стальные. Основные положения по расчету" и СТ СЭВ 384-87 "Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения по расчету".

Разд. 1-11 Пособия повторяют структуру СНиП II-23-81*. В них даются разъяснения к разделам и пунктам СНиП II-23-81*; такой же характер имеют разд. 12, 13 и частично разд. 21 и 22, остальные содержат материалы по проектированию новых конструктивных форм, подбору сечений элементов, определению технико-экономических показателей, новому подходу к расчету конструкций.

В Пособии номера пунктов СНиП II-23-81* приведены в скобках.

Пособие разработано ЦНИИСКом им. Кучеренко Госстроя СССР (кандидаты техн. наук Г.Е.Бельский - разд. 1, 4, пп.3.1-3.3, 5.1-5.14, 5.16-5.20, 5.23, 5.24, 5.26, 5.31-5.37, 5.40, 5.41, 5.45, 6.1-6.4, В.Н.Потапов - разд. 2, 10, пп.3.4-3.7, 5.46, 12.2; М.И.Егоров - пп.2.1- 2.7, 3.4-3.7, 12.2; Е.Р.Мацелинский - пп.2.8-2.13, 3.12, 3.13, 11.2, 11.3; А.А.Фадеев - пп.3.4-3.7, 5.46; В.М.Барышев - пп.3.8-3.11, 11.1, 12.1; д-р техн. наук Б.М.Броуде - разд. 8, пп.5.15, 5.21, 5.22, 5.25, 5.30, 5.38, 5.39, 5.42-5.44; 21.1-21.6; канд. техн. наук М.И.Гукова - пп.6.5-6.15; д-р техн. наук В.М.Горпинченко, канд. техн. наук Е.И.Кондрахов - разд. 22, пп.9.1-9.5; инж. Б.И.Беляев - разд. 13; кандидаты техн. наук Б.Н.Решетников - разд. 14, 18; Б.C.Цетлин - разд. 18, пп.15.9-15.17, 16.5-16.19; И.Л.Пименов - разд. 19; д-р техн. наук, проф. В.И.Трофимов - разд. 20, 24; инж. Ю.А.Чернов, кандидаты техн. наук A.M.Ларионов - разд. 20; Ю.Н.Симаков - пп.21.7-21.12; д-р техн. наук Н.С.Москалев - разд. 23; кандидаты техн. наук П.Г.Еремеев - разд. 24; А.Я.Дривинг - прил. 1; Б.Н.Кузнецов - прил. 2) при участии ЦНИИпроектстальконструкции им. Н.П.Мельникова Госстроя СССР (д-р техн. наук проф. Н.Н.Стрелецкий - пп.11.2-11.9, 21.13-21.15, 21.19-21.21, инж. М.М.Кравцов - пп.3.14-3.16; д-р техн. наук проф. В.В.Ларионов - пп.9.6-9.8; инж. В.М.Бабушкин - разд. 13, пп.11.2, 11.4, 11.7, 11.9; канд. техн. наук И.В.Левитанский - разд. 26, 27, пп.16.1-16.5, 16.18-16.24; инженеры В.В.Севрюгин - пп.15.1-15.5, 15.14, 15.16-15.19, 15.21-15.26; Б.Н.Емельянов - пп.15.6-15.8; кандидаты техн. наук В.В.Березин, Л.А.Сорокин - разд. 17; Ю.Я.Леус - пп.21.18, 21.19; Э.Л.Айрумян - разд. 25, прил. 3; В.Ф.Беляев - разд. 25; М.И.Беккерман - разд. 26; д-р техн. наук И.С.Ковнер - разд. 29) и МИСИ им. В.В.Куйбышева Гособразования СССР (канд. техн. наук Ю.В.Соболев - разд. 28, п.15.20). В разработке Пособия участвовали: филиал МИСиС Гособразования СССР, г. Электросталь (канд. техн. наук В.И.Моисеев - разд. 7, пп.5.27-5.29; 21.20-21.24), Одесский инженерно-строительный институт Гособразования СССР (д-р. техн. наук Н.Л.Чернов - пп.5.31-5.33, 21.14-21.17), ВНИКТИстальконструкция Минмонтажспецстроя СССР (инж. З.П.Абрам - пп.15.16-15.18); Белгородский технологический институт строительных материалов Гособразования СССР (инж. Ф.Ф.Куклин - пп.16.1-16.5, 16.14, 16.16, 16.18-16.24), ВНИПИпромстальконструкция Минмонтажспецстроя СССР (канд. техн. наук В.В.Каленов - разд. 27, прил. 3; инженеры В.Д.Мартынчук - разд. 27; Е.С.Марков, Л.М.Сахаров - прил.3).

Пособие рецензировалось в ЦНИИСКе им. Кучеренко Госстроя СССР, ЦНИИпроектстальконструкции им. Н.П.Мельникова Госстроя СССР, МИСИ им. В.В.Куйбышева Гособразования СССР, ЦНИИ-промзданий Госстроя СССР, ВНИКТИстальконструкции Минмонтажспецстроя СССР, УкрНИИпроектстальконструкции Госстроя СССР, Энергосетьпроекте Минэнерго СССР.

Пособие подготовлено под общей редакцией докторов техн. наук профессоров В.А.Балдина, В.И.Трофимова, кандидатов техн. наук Г.Е.Бельского, Е.И.Кондрахова, Б.С.Цетлина, инж. Б.И. Беляева.

1. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ РАСЧЕТА

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Расчет стальных конструкций следует выполнять по методу предельных состояний [1, 2].

Предельные состояния конструкций - такие состояния, при которых конструкции перестают удовлетворять заданным эксплуатационным требованиям или требованиям производства работ. При этом нормальная эксплуатация зданий и сооружений становится невозможной.

1.2. Нормальная эксплуатация - это эксплуатация, которая осуществляется без ограничений в соответствии с технологическими и бытовыми условиями, предусмотренными в нормах и заданиях на проектирование и учитывающими безопасную работу людей, оборудования и сохранность ограждающих конструкций.

1.3. В соответствии с требованиями [2] при расчетах стальных конструкций на действие соответствующих нагрузок необходимо учитывать их предельные состояния, приведенные в табл.1.

Таблица 1

1.4. Нормативные значения нагрузок, коэффициенты надежности по нагрузке и коэффициенты сочетаний нагрузок для определения их расчетных значений следует принимать согласно [3]. При проверке конструкций по предельным состояниям первой группы необходимо принимать, как правило, (за исключением усталостного разрушения и тех случаев расчета, когда уменьшение постоянной нагрузки ухудшает условия работы конструкций). При проверке усталостного разрушения (выносливости) и предельных состояний второй группы .

Согласно [2] расчетные нагрузки, применяемые в расчетах по первой группе предельных состояний, могут быть названы предельными, а в расчетах по второй группе и на выносливость - эксплуатационными.

Поскольку при расчетные предельные нагрузки повторяются редко (например, по литературным данным, от одного крана - один раз в 20 лет; ветровая - один раз в 10-15 лет; снеговая - в среднем   один раз в 10-12 лет; на перекрытия - один раз в 15-20 лет), стальные конструкции при проверке по предельным состояниям первой группы (за исключением усталостного разрушения) следует рассчитывать на однократное действие этих нагрузок.

1.5. Цель расчета - не допустить с определенной обеспеченностью наступления предельных состояний первой группы или перехода за предельные состояния второй группы в течение всего срока эксплуатации зданий и сооружений, а также в процессе их возведения при минимальном расходе материалов и наименьшей трудоемкости изготовления, транспортирования и монтажа конструкций.

1.6. При расчете несущей способности сечения или элемента конструкции наибольшее возможное за время эксплуатации (или возведения) усилие в элементе от расчетных предельных нагрузок и воздействий не должно превышать соответствующей наименьшей предельной несущей способности сечения или элемента с учетом начальных несовершенств

.                                                                                                     (1)

Усилие (продольная и поперечная силы; изгибающий, крутящий моменты) следует определять по формуле

,                                                                           (2)

где - коэффициент надежности по назначению [4];

        - коэффициент перехода от нормативной нагрузки к усилию;

- нормативная нагрузка;

- коэффициент надежности по нагрузке.

Предельную несущую способность , соответствующую виду усилия (сжатию, растяжению, сдвигу, изгибу, кручению и т.д.), необходимо определять по формуле

,                                                                                    (3)

где - коэффициент, учитывающий вид усилия, предельное состояние и работу стали за пределом упругости (; ; ; и т.д.);

- геометрическая характеристика сечения (; );

- нормативное сопротивление материала;

- коэффициент условий работы;

- коэффициент надежности по материалу.

Начальными несовершенствами стальных конструкций являются совокупность геометрических отклонений формы и размеров, факторов, влияющих на свойства стали, и отступлений от принятой расчетной схемы, возникающих при изготовлении, транспортировании и монтаже конструкций.

Основное неравенство метода предельных состояний (1) может быть представлено в форме сравнения учитываемых в расчетах напряжений с их предельными     значениями,    устанавливаемыми СНиП II-23-81*.

1.7. При расчете конструкций по предельным состояниям полной непригодности к эксплуатации перемещения (деформации), соответствующие расчетным значениям предельных нагрузок и воздействий, не должны превышать предельных значений перемещений (деформаций), устанавливаемых в нормативных документах по условиям необходимости прекращения эксплуатации в связи с качественным нарушением геометрической формы.

Условия расчета по предельным состояниям полной непригодности к эксплуатации допускается [1] представлять в форме проверки усилий или напряжений (как при расчетах несущей способности), определяемых с учетом неупругих деформаций; эта форма принята в СНиП II-23-81*.

1.8. При расчете конструкций по предельным состояниям второй группы перемещения, параметры колебаний и изменения положения от расчетных эксплуатационных нагрузок* не должны превышать предельно допустимых значений этих перемещений или указанных параметров, установленных в СНиП II-23-81* и в других нормативных документах, т.е.

,                                                                                               (4)

где - перемещения или параметры колебаний и изменения положения, возникающие в конструкциях от действия расчетных эксплуатационных нагрузок;

- предельно допустимые значения этих перемещений или параметров, регламентируемые нормами на основе требований нормальной эксплуатации.

_________________

* Поскольку в большинстве случаев , эти нагрузки в п.13.1 СНиП II-23-81* названы "нормативными".

При установлении нормативных значений учитываются нормальные условия для пребывания людей, работа технологического оборудования, сохранность ограждающих конструкций.

1.9 (1.7). Выбор расчетных схем, исходных предпосылок и допущений необходимо определять на основе применяемого метода расчета. При использовании, например, вычислительной техники необходимо наиболее полно учитывать действительные условия работы конструкций и рассчитывать их как единые пространственные системы с учетом неупругих деформаций стали, деформированной схемы и, в случае необходимости, геометрической нелинейности.

Существует значительное число программ расчета стальных конструкций на ЭВМ. Одной из них, позволяющей решать широкий класс задач, является диалоговая система расчета (ДИАРАМА), разработанная ЦНИИпроектстальконструкцией им. Н.П.Мельникова [5].