СП 294.1325800.2017 Конструкции стальные. Правила проектирования (с Изменениями N 1, 2, 3)

     7.3 Элементы, подверженные действию осевой силы с изгибом

7.3.1 Согласно СП 16.13330 расчет на устойчивость элементов при действии осевой силы с изгибом выполняется с учетом развития пластических деформаций. При этом приближенная формула (105) СП 16.13330.2017 для проверки прочности сечения считается предельным условием расчета на устойчивость при =0. При указанных в 9.1.1 СП 16.13330.2017 условиях, расчет ограничивается только проверкой устойчивости по формуле (109) СП 16.13330.2017. В этом случае при =0 и В=0 условия формулы (105) СП 16.13330.2017 удовлетворяются автоматически (рисунок 7).

Что касается формулы (106) СП 16.13330.2017, то проверка прочности сечения в пределах упругих деформаций может привести к меньшим значениям предельных нагрузок, чем проверка устойчивости по формуле (109) СП 16.13330.2017, особенно для коротких стержней. Поэтому проверку прочности сечения по формуле (106) СП 16.13330.2017 необходимо выполнять помимо проверки устойчивости с учетом указанных в СП 16.13330 условий применения этой формулы (см. рисунок 7).

1 - на прочность по формуле (105); 2 - на прочность по формуле (106); 3-4 - области возможных значений N и М при проверке устойчивости

Рисунок 7 - К расчету внецентренно сжатых элементов по формулам СП 16.13330

Коэффициенты в формуле (105) СП 16.13330.2017 установлены с учетом разъяснений, изложенных в 7.2.7; коэффициент n характеризует "полноту" поверхностей кривых взаимодействия для различных типов сечений (рисунок 8).

Рисунок 8 - Зависимость "полноты" кривых взаимодействия от значений коэффициента n

При установлении значений коэффициентов в таблице Е.1 (приложение Е) СП 16.13330.2017 предполагалось, что изгиб элементов происходит в плоскости y-у, а нагрузки во всех случаях действуют сверху вниз. При установлении значений коэффициентов принималось, что изгиб элементов происходит в плоскости х-х. Коэффициенты n (при =0) необходимо принимать с учетом того, что эксцентриситеты приложения нагрузки во всех случаях расположены сверху схем сечения, т.е. так же, как это показано в таблице Д.2 (приложение Д) СП 16.13330.2017. Это важно при расчете несимметричных сечений относительно оси х-х.

При небольших значениях осевой силы 0,1 рассматриваемые элементы приближаются к изгибаемым, поэтому при их расчете необходимо учитывать соответствующие условия и требования.

7.3.2 Расчеты на устойчивость внецентренно сжатых и сжато-изгибаемых элементов в плоскости действия момента, совпадающей с плоскостью симметрии сечения, выполняются согласно 7.1.7. При этом начальные несовершенства в связи с малой вероятностью совпадения их максимальных значений с расчетным значением эксцентриситета е=M/N в расчетах не учитываются.

Расчеты выполняются с использованием коэффициентов устойчивости при внецентренном сжатии, которые получены в соответствии с расчетной схемой, приведенной на рисунке 3, в зависимости от относительного эксцентриситета и условной гибкости .

При этом на рисунке 3 вместо начального эксцентриситета следует принимать расчетный эксцентриситет е. Если >е, то вместо коэффициентов необходимо принимать коэффициенты .

В таблице Д.2 (приложение Д) СП 16.13330.2017 приведены коэффициенты влияния формы сечения , с помощью которых учитывается развитие пластических деформаций и, таким образом, стержни различных типов сечений по значению предельных сил приводятся к стержню прямоугольного сечения (для которого =1) при одной и той же гибкости .

7.3.3 Расчетные значения изгибающего момента и продольной силы в элементе для вычисления эксцентриситета е определяются из расчета упругой системы по недеформированной схеме и принимаются при одном и том же сочетании нагрузок с учетом изменения изгибающего момента по длине элемента и условий закрепления концов элемента.

Увеличение прогибов внецентренно сжатых элементов при изгибе учтено в расчете отдельного стержня по деформированной схеме при определении предельной силы (см. рисунок 3) и, следовательно, коэффициентов .

7.3.4 При расчете внецентренно сжатых стержней с резко несимметричными типами сечений возникает опасность появления значительных деформаций со стороны растянутого волокна. Этого нельзя допустить для стержней из сталей, у которых величина отношения составляет 1,17 и менее. В связи с этим для таких стержней наряду с проверкой их устойчивости предусмотрена проверка прочности растянутого волокна по формуле (107) СП 16.13330.2017, в которой изгибающий момент приближенно определяется с учетом деформированной схемы.

(Измененная редакция, Изм. N 3).

7.3.5 При изгибе внецентренно сжатых элементов в плоскости наибольшей жесткости х-х (), совпадающей с плоскостью симметрии, становится возможной потеря устойчивости из плоскости действия момента при изгибно-крутильных деформациях раньше достижения предельной силы , принимаемой в качестве критерия при плоской форме потери устойчивости (см. рисунок 3).

В этом случае проверку устойчивости следует выполнять в плоскости наименьшей жесткости у-у как центрально сжатого элемента с введением коэффициента с, учитывающего влияние изгибающего момента на пространственную потерю устойчивости стержня.

7.3.6 При гибкости потеря устойчивости внецентренно сжатых стержней при изгибно-крутильных деформациях происходит в пределах упругих деформаций. В этом случае для определения коэффициента с использована теория устойчивости тонкостенных стержней В.З.Власова (см. 7.1.9).

7.3.7 При расчете сквозных внецентренно сжатых стержней необходимо выполнять проверку устойчивости всего стержня с учетом 7.1.14, а также отдельных ветвей как в плоскости изгиба в пределах панели, так и из плоскости изгиба всей ветви с учетом ее раскрепления в направлении, перпендикулярном к плоскости соединительных элементов.

При определении расчетной длины ветвей в обеих плоскостях следует учитывать переменность продольной силы по длине ветви за счет изменения изгибающего момента (см. раздел 8).