Настанова з проектування сталевих балок з перфорованою стінкою

Ордена Трудового Красного Знамени
Центральный научно-исследовательский и проектный институт строительных металлоконструкций
ЦНИИПРОЕКТСТАЛЬКОНСТРУКЦИЯ
Ордена Трудового Красного Знамени Московский инженерно-строительный институт им В.В. Куйбышева

РУКОВОДСТВО

по проектированию стальных балок с перфорированной стенкой

МОСКВА-1978

Госстрой СССР, Главпромстройпроект, Союзметаллостройниипроект, Ордена Трудового Красного Знамени Центральный научно-исследовательский и проектный институт строительных металлоконструкций ЦНИИПРОЕКТСТАЛЬКОНСТРУКЦИЯ

УТВЕРЖДАЮ: Директор института Н.П.Мельников «20» XII - 1978 г.

Министерство высшего и среднего специального образования СССР Ордена Трудового Красного Знамени Московский инженерно-строительный институт им. В.В. Куйбышева

УТВЕРЖДАЮ: Проректор по научной работе Ю.П. Горлов «19» XII - 1978 г.

РУКОВОДСТВО по проектированию стальных балок с перфорированной стенкой

Руководство развивает и дополняет СНиП II-В.3-72 и составлено с целью внедрения методов расчета балок с перфорированной стенкой с учетом развития пластических деформаций и методов оптимизации конструктивной формы. К перфорированным отнесены балки, получаемые путём роспуска стенки прокатного двутавра по зигзагообразной линии и сварки по выступам стенки.

Первая редакция Руководства разработана на основе исследований, проведенных на кафедре металлических конструкций МИСИ им. В.В. Куйбышева совместно с отделом экспериментальных исследований ЦНИИпроектстальконструкции. Работа выполнена инженером А.И. Склядневым под руководством член-корреспондента АН СССР Н.П. Мельникова с учетом результатов исследований, проведенных другими авторами.

Все замечания и предложения направлять по адресу: г. Москва, 117393, Н. Черемушки, кв. 28, корп. 2, отдел экспериментальных исследований.

1. РАСЧЕТ ПРОЧНОСТИ И ДЕФОРМАТИВНОСТИ БАЛОК С ПЕРФОРИРОВАННОЙ СТЕНКОЙ

1.1. Руководство распространяется на симметричные разрезные балки с перфорированной стенкой, выполненные из горячекатаных двутавров с параллельными гранями полок (широкополочных двутавров) по ТУ 14-2-24-72, а также горячекатаных двутавров по ГОСТ 8239-56* из стали классов С38/23, С44/29, С46/33, работающие на статические нагрузки.

1.2. Балки могут быть загружены равномерно распределённой нагрузкой или сосредоточенными грузами, приложенными на сплошностенчатых участках, при этом поперечные ребра жесткости ставятся под грузами лишь в том случае, когда их число в пролете менее трёх.

1.3. Прочность сечения балки с перфорированной стенкой при λ≥λ1 считается обеспеченной, если

при этом допускается развитие пластических деформаций по всей толщине полки на длине ослабленного сечения (в), где

M, Q - изгибающий момент и поперечная сила в рассматриваемом сечении;

M1, Q1 - предельные изгибающий момент и поперечная сила при

М2 - предельный изгибающий момент при чистом изгибе;

R - расчетное сопротивление стали;

Fт - площадь таврового сечения;

h - расстояние между центрами тяжести тавров (рис. 1);

H’, hт, в, в, t2, t1 - геометрические параметры балки (см. рис. 1);

m - коэффициент условий работы, принимается по СНиП II-В.3-72, табл. 8.

1.4. Прочность сечения перфорированной балки при λ≤λ1 считается обеспеченной, если

при этом допускается развитие пластических деформаций по всей высоте стенки таврового сечения.

1.5. В случае загружения балки сосредоточенными силами расчетные изгибающий момент и поперечная сила определяются в сечениях под каждым грузом.

Рис. 1. Обозначения геометрических параметров перфорированной балки

В случае загружения равномерно распределенной нагрузкой прочность балок проверяется по формуле 6, а также в сечении, расположенном на расстоянии X от опоры

где l - пролет балки.

1.6. Проверка прочности стенки в сечении 1-1 (см. рис.1) осуществляется по формуле

где Qmax - максимальная по длине балки поперечная сила;

h0 - высота отверстия (см. рис. 1).

1.7. Проверка, прочности фибровых волокон сплошностенчатого сечения производится по формуле

где Mmax - максимальный изгибающий момент;

Wспл - момент сопротивления сплошностенчатого сечения балки с перфорированной стенкой.

1.8. Прочность сварных швов считается обеспеченной, если выполняется условие

где а - проекция боковой грани отверстия на горизонталь, см (см. рис. 1);

1.9. Общая устойчивость балок проверяется по СНиП II-В.3-72, п. 4.17.

1.10. Расчет вертикальных прогибов балок с перфорированной стенкой от нормативной нагрузки производится с учетом влияния поперечных сил.

Прогиб в любом сечении определяется по формуле

где 1,06 - коэффициент, учитывающий влияние поперечных сил;

fм - прогиб от изгибающего момента, определенный по моменту инерции ослабленного сечения

где Jт - момент инерции таврового сечения.

2. КОНСТРУИРОВАНИЕ БАЛОК С ПЕРФОРИРОВАННОЙ СТЕНКОЙ

2.1. При конструировании балок с перфорированной стенкой должны быть учтены конкретные условия эксплуатации и особенности технологии изготовления:

а) при равномерно распределенной нагрузке разрезка исходного профиля и последующая сборка может быть выполнена по любой из схем, представленных на рис. 2, 3;

Рис. 2. Конструирование балок с перфорированной стенкой при симметричной линии разрезки двутавра.

Рис. 3. Конструирование балок с перфорированной стенкой при несимметричной линии разрезки двутавра.

б) в случае загружения балок сосредоточенными силами наиболее приемлемы разрезка, и сборка, согласно схемам, изображенным на рис. 2 тип II и тип III или на рис. 3 тип II и тип III.

2.2. При определении геометрических параметров отверстия (h0, в, а) следует руководствоваться следующими положениями:

а) максимальная высота отверстия (h0) обусловлена условием прочности ослабленного сечения в зоне действия максимальной поперечной силы

либо условием обеспечения местной устойчивости части стенки, расположенной между отверстиями

где Н - высота исходного профиля;

r - радиус внутреннего закругления (см. рис. 1);

б) размер верхней (нижней) грани отверстия (в) должен приниматься минимальным по условиям прочности 8 и 10, но не менее 8 см;

в) проекция боковой грани отверстия на горизонталь (а) определяется углом наклона боковой грани (α), который рекомендуется принимать в диапазоне от 45 до 70° (см. рис. 1), при этом должны выполняться следующие условия:

Если условия 15 и 16 не выполняются, то увеличивается параметр в, в других случаях величину а рекомендуется принимать максимально возможной.

2.3. Участок стенки перфорированной балки над опорой должен быть укреплен ребром жесткости и рассчитан по СНиП II-В.3-72 п. 6.9. Минимальная длина сплошностенчатого участка (размер С) над опорой определяется углом в 45° (рис. 4а и 4б).

Опорные узлы пониженной высоты могут быть выполнены с использованием дополнительных листовых элементов (рис. 4в) либо швеллеров (рис. 4г), при этом необходимо производить расчет прочности деталей опорного узла и сварных швов обычными способами в соответствии с действующими нормативами.

2.4. В целях упрощения подбора нужного профиля на рис. 5-12 представлены специальные графики для двутавров по ТУ 14-2-24-72, намечаемых к прокатке в 1978-1979 году, и по ГОСТ 8239-56*, выполненных из стали класса С38/23.