Методика подбора минимальных сечений изгибаемых элементов
М.1Общие положения
М.1.1 Методика позволяет установить размеры минимальных по площади сечений шарнирно опертых балок, нагруженных в плоскости стенки и имеющих сварное двутавровое двоякосимметричное сечение с устойчивой, гибкой или перфорированной стенкой, а также определить наиболее эффективное сопротивление стали .
М.1.2 Устойчивость балок следует обеспечивать выполнением требований 8.4.4-8.4.6 настоящих норм.
М.1.3 Для подбора минимального сечения балки расчетными размерами и параметрами являются:
- пролет;
- расчетный изгибающий момент;
- параметр, определяющий предельный прогиб (
) и принимаемый согласно СНиП 2.01.07;
- параметр, равный 9,6 - при равномерно распределенной нагрузке, 12 - при сосредоточенной нагрузке в середине пролета, 10 - в остальных случаях;
- коэффициент надежности по нагрузке, определяемый как отношение расчетного значения эквивалентной (по значению изгибающего момента) нагрузки к нормативному;
;
;
- величины, используемые в расчетных формулах.
М.1.4 Сечение балки, принятое с учетом действующих сортаментов, требований и ограничений, предъявляемых к проекту в каждом конкретном случае, следует проверять согласно требованиям раздела 8 настоящих норм (для балок с устойчивой стенкой) или требований настоящего приложения (для балок с гибкой стенкой).
М.2Балки из однородного материала с устойчивой стенкой
М.2.1 Размеры сечений (см. рисунок 5 настоящих норм, где обозначено как
, а
- как
) двутавровых балок 1-го класса следует определять по формулам:
;
;
;
, (М.1)
где .
Эффективное значение расчетного сопротивления стали следует определять по формуле
. (М.2)
М.2.2 Размеры сечений двутавровых балок 2-го класса при 1 5 следует определять по формулам:
;
;
;
, (M.3)
где ;
.
Параметр следует определять по формуле
, (М.4)
где - коэффициент, определяемый по формулам (77) настоящих норм и изменяющийся в пределах 1
.
Для балок коробчатого сечения коэффициенты и
в формуле (М.4) следует умножать на 0,5.
В формулах (М.3) значение следует определять в зависимости от
по таблице М.1, а значение
- по 8.5.8 настоящих норм. В таблице М.1 и в формулах (М.3) среднее касательное напряжение
следует принимать равным
.
Таблица М.1
![]() | Предельные значения ![]() ![]() | ||||||||
1,0 | 1,5 | 2,0 | 2,5 | 3,0 | 3,5 | 4,0 | 4,5 | ![]() | |
5,50 | 4,00 | 3,42 | 3,00 | 2,72 | 2,52 | 2,37 | 2,27 | 2,20 | |
0,5 | 4,50 | 3,70 | 3,13 | 2,75 | 2,51 | 2,35 | 2,26 | 2,20 | 2,20 |
0,6 | 4,25 | 3,52 | 2,98 | 2,64 | 2,42 | 2,28 | 2,20 | 2,20 | 2,20 |
0,7 | 4,00 | 3,34 | 2,84 | 2,53 | 2,34 | 2,20 | 2,20 | 2,20 | 2,20 |
0,8 | 3,75 | 3,04 | 2,62 | 2,37 | 2,26 | 2,20 | 2,20 | 2,20 | 2,20 |
0,9 | 3,50 | 2,73 | 2,39 | 2,20 | 2,20 | 2,20 | 2,20 | 2,20 | 2,20 |
Значения и
следует определять в одном сечении балки.
Эффективное значение расчетного сопротивления стали следует определять по формуле
, (М.5)
где .
М.2.3 При наличии зоны чистого изгиба размеры сечений балок 2-го класса и эффективное значение расчетного сопротивления стали следует определять по формулам (М.3) и (М.5) соответственно при подстановке в них значения 1,42.
М.2.4 Размеры сечений двутавровых балок 3-го класса (при 2,2;
0,3) следует определять по формулам:
;
;
;
, (М.6)
где ;
.
Эффективное значение расчетного сопротивления стали следует определять по формуле
, (М.7)
где .
М.2.5 При выборе стали расчетное сопротивление следует принимать близким к
, вычисленному по формулам (М.2), (М.5) и (М.7); при этом должно быть выполнено условие
.
М.2.6 Для балок 2-го и 3-го классов при одновременном действии в сечении и
в формулах (М.3), (М.5)-(М.7) следует принимать: в первом приближении
0; в последующих приближениях
.
М.3Бистальные балки с устойчивой стенкой
Размеры сечений бистальных двутавровых балок 2-го класса с устойчивой стенкой при следует определять по формулам:
;
;
;
, (M.8)
где ;
;
.
В формулах (М.8) значение следует принимать по таблице М.1 в зависимости от параметра
, определяемого по формуле
, (M.9)
где - коэффициент, определяемый по формулам:
или
(М.10)
и изменяющийся в пределах 1 ;
здесь и
- коэффициенты, определяемые согласно 8.2.8 настоящих норм.
Эффективное значение расчетного сопротивления стали стенки балки следует определять по формуле
, (М.11)
где .
При выборе стали должно быть выполнено условие .
При одновременном действии в сечении и
следует учитывать М.2.6 настоящего приложения.
М.4Балки с гибкой стенкой
М.4.1 Разрезные балки с гибкой стенкой симметричного двутаврового сечения, несущие статическую нагрузку и изгибаемые в плоскости стенки, как правило, следует применять при нагрузке, эквивалентной равномерно распределенной до 50 кН/м, и проектировать из стали с пределом текучести до 345 Н/мм .
М.4.2 Устойчивость балок с гибкой стенкой следует обеспечивать либо выполнением требований 8.4.4, а настоящих норм, либо закреплением сжатого пояса, при котором условная гибкость пояса не превышает 0,21 (где
- ширина сжатого пояса).
М.4.3 Отношение ширины свеса сжатого пояса к его толщине следует принимать не более .
М.4.4 Отношение площадей сечений пояса и стенки не должно превышать предельных значений
, определяемых по формуле
. (M.12)
М.4.5 Участок стенки балки над опорой следует укреплять двусторонним опорным ребром жесткости и рассчитывать согласно требованиям 8.5.17 настоящих норм.
На расстоянии не менее ширины ребра и не более от опорного ребра следует устанавливать дополнительное двустороннее ребро жесткости размером согласно М.4.9 настоящего приложения.
М.4.6 Местное напряжение в стенке балки, определенное по формуле (47), должно быть не более 0,75
, при этом значение
следует вычислять по формуле (48) настоящих норм.
М.4.7 При определении прогиба балок момент инерции поперечного сечения брутто балки следует уменьшать умножением на коэффициент для балок с ребрами в пролете и на коэффициент
- для балок без ребер в пролете.
М.4.8 Прочность разрезных балок симметричного двутаврового сечения, несущих статическую нагрузку, изгибаемых в плоскости стенки, укрепленной только поперечными ребрами жесткости (рисунок М.1), с условной гибкостью стенки 6 13 следует проверять по формуле
, (M.13)
где и
- значения момента и поперечной силы в рассматриваемом сечении балки;
- предельное значение момента, вычисляемое по формуле
; (М.14)
- предельное значение поперечной силы, вычисляемое по формуле
. (М.15)
Рисунок M.1 - Схема балки с гибкой стенкой
В формулах (М.14) и (М.15) обозначено:
и
- толщина и высота стенки соответственно;
- площадь сечения пояса балки;
,
- критическое напряжение и отношение размеров отсека стенки соответственно, определяемые согласно 8.5.3 настоящих норм;
- коэффициент, вычисляемый по формуле
;
0,15. (M.16)
Здесь ;
0,1;
- минимальный момент сопротивления (относительно собственной оси, параллельной поясу балки) таврового сечения, состоящего из сжатого пояса балки и примьжающего к нему участка стенки высотой
;
- шаг ребер жесткости.
М.4.9 Поперечные ребра жесткости, сечения которых приняты не менее указанных в 8.5.9 настоящих норм, следует рассчитывать на устойчивость как стержни, сжатые силой , определяемой по формуле
, (М.17)
где все обозначения следует принимать по М.4.8 настоящего приложения.
Значение рекомендуется принимать равным не менее значения сосредоточенной нагрузки, расположенной над ребром.
Расчетную длину стержня следует принимать равной , но не менее 0,7
.
Симметричное двустороннее ребро рекомендуется рассчитывать на центральное сжатие, одностороннее - на внецентренное сжатие с эксцентриситетом, равным расстоянию от оси стенки до центра тяжести расчетного сечения стержня.
В расчетное сечение стержня следует включать сечение ребра жесткости и полосы стенки шириной 0,65 с каждой стороны ребра.
М.4.10 Размеры сечений двутавровых балок с гибкой стенкой и ребрами, удовлетворяющие условию (М.13), следует определять по формулам:
;
;
;
, (M.18)
где .
Эффективное значение расчетного сопротивления стали балки следует определять по формуле
. (М.19)
При необходимости с целью удовлетворения условия (М.13) следует увеличивать число ребер жесткости или толщину стенки в отсеках балки, расположенных у опор.
При выборе стали следует выполнять условие .
М.5Балки с перфорированной стенкой
М.5.1 Балки с перфорированной стенкой следует проектировать из прокатных двутавров ( 20), как правило, из стали с пределом текучести до 440 Н/мм
. Степень развития прокатного профиля (отношение высоты развитой балки к высоте исходного двутавра) рекомендуется принимать
1,5.
Сварные соединения стенок следует выполнять стыковым швом с полным проваром.
Рисунок М.2 - Схема участка балки с перфорированной стенкой
М.5.2 Расчет на прочность балок, изгибаемых в плоскости стенки (рисунок М.2), следует выполнять по формулам:
для точек, находящихся в углах вырезанных отверстий на расстоянии 0,5 от оси
,
; (М.20)
для точек, находящихся над углами вырезанных отверстий на расстоянии 0,5 от оси
,
; (M.21)
, (M.22)
где - изгибающий момент в сечении балки;
- поперечная сила в сечении балки;
- то же, на расстоянии (
) от опоры (см. рисунок М.2);
- собственный момент сопротивления развитого двутавра в сечении балки с отверстием (сечение нетто) относительно оси
;
,
- наибольший и наименьший моменты сопротивления таврового сечения.
М.5.3 Расчет на устойчивость балок следует выполнять согласно требованиям 8.4.1 настоящих норм; при этом геометрические характеристики балок следует вычислять для сечения с отверстием. Устойчивость балок следует считать обеспеченной, если выполнены требования 8.4.4 и 8.4.5 настоящих норм.
М.5.4 В опорных сечениях стенку балки при 40 следует укреплять ребрами жесткости и рассчитывать согласно требованиям 8.5.17 настоящих норм; при этом у опорного сечения следует принимать
250 мм (см. рисунок М.2).
М.5.5 В сечениях балки при отношении или при невыполнении требований 8.2.2 следует устанавливать ребра жесткости в соответствии с требованиями 8.5.9 настоящих норм.
Сосредоточенные грузы следует располагать только в сечениях балки, не ослабленных отверстиями.
Высота стенки сжатого таврового сечения должна удовлетворять требованиям 7.3.2 настоящих норм, в формуле (29) которого следует принимать 1,4.
М.5.6 При определении прогиба балок с отношением 12 (где
- пролет балки) момент инерции сечения балки с отверстием следует умножать на коэффициент 0,95.
Электронный текст документа
подготовлен ЗАО "Кодекс" и сверен по:
официальное издание
Минрегион России. - М.: ОАО "ЦПП", 2011