СП 260.1325800.2016 Конструкции стальные тонкостенные из холодногнутых оцинкованных профилей и гофрированных листов. Правила проектирования

СП 260.1325800.2016

     
     
СВОД ПРАВИЛ

КОНСТРУКЦИИ СТАЛЬНЫЕ ТОНКОСТЕННЫЕ ИЗ ХОЛОДНОГНУТЫХ ОЦИНКОВАННЫХ ПРОФИЛЕЙ И ГОФРИРОВАННЫХ ЛИСТОВ

Правила проектирования

Cold-formed thin-walled steel profile and galvanized corrugated plate constructions. Design rules

ОКС 91.080.10
77.140.70

Дата введения 2017-06-04

     
     
Предисловие

Сведения о своде правил

1 ИСПОЛНИТЕЛЬ - Закрытое акционерное общество "Центральный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский и проектный институт строительных металлоконструкций им.Н.П.Мельникова" (ЗАО "ЦНИИПСК им.Мельникова")

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 465 "Строительство"

3 ПОДГОТОВЛЕН К УТВЕРЖДЕНИЮ Департаментом градостроительной деятельности и архитектуры Министерства строительства и жилищно-коммунального хозяйства Российской Федерации (Минстрой России)

4 УТВЕРЖДЕН приказом Министерства строительства и жилищно-коммунального хозяйства Российской Федерации от 3 декабря 2016 г. N 881/пр и введен в действие с 4 июня 2017 г.

5 ЗАРЕГИСТРИРОВАН Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии (Госстандарт)

6 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ


В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего свода правил соответствующее уведомление будет опубликовано в установленном порядке. Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте разработчика (Минстрой России) в сети Интернет.

Введение

Введение

Настоящий свод правил обеспечивает соблюдение требований федеральных законов: N 184-ФЗ "О техническом регулировании", N 384-ФЗ "Технический регламент о безопасности зданий и сооружений", N 123-ФЗ "Технический регламент о требованиях пожарной безопасности".

Настоящий свод правил разработан авторским коллективом ЗАО "ЦНИИПСК им.Мельникова" (канд. техн. наук, доц. Н.И.Пресняков, канд. техн. наук В.Ф.Беляев, д-р техн. наук В.М.Горицкий, канд. хим. наук Г.В.Оносов, Е.А.Понурова, С.И.Бочкова) при участии АО "НИЦ "Строительство" - ЦНИИСК им.В.А.Кучеренко (д-р техн. наук, проф. И.И.Ведяков, д-р техн. наук, проф. П.Г.Еремеев), ООО "Техсофт" (д-р техн. наук, проф. В.А.Семенов, канд. техн. наук З.Х.Зебельян), ФГБОУ ВО "СибАДИ" (г.Омск) (д-р техн. наук, проф. С.А.Макеев), Фирма "УНИКОН" (г.Кемерово) (канд. техн. наук В.В.Катюшин), ОАО "Липецкий Гипромез" (С.А.Федюнин).

1 Область применения

Настоящий свод правил устанавливает правила проектирования и методы расчета и распространяется на стальные тонкостенные конструкции из холодногнутых оцинкованных профилей и гофрированных листов, эксплуатируемых при расчетной температуре не выше плюс 100°С и не ниже минус 55°С.

Настоящий свод правил не распространяется на конструкции из холодноформованных профилей круглого или прямоугольного замкнутого сечения.

2 Нормативные ссылки

В настоящем своде правил использованы нормативные ссылки на следующие документы:

ГОСТ 9.401-91 Единая система защиты от коррозии и старения. Покрытия лакокрасочные. Общие требования и методы ускоренных испытаний на стойкость к воздействию климатических факторов

ГОСТ 4784-97 Алюминий и сплавы алюминиевые деформируемые. Марки

ГОСТ 10299-80 Заклепки с полукруглой головкой классов точности В и С. Технические условия

ГОСТ 10300-80 Заклепки с потайной головкой классов точности В и С. Технические условия

ГОСТ 10301-80 Заклепки с полупотайной головкой классов точности В и С. Технические условия

ГОСТ 10618-80 Винты самонарезающие для металла и пластмассы. Общие технические условия

ГОСТ 10619-80 Винты самонарезающие с потайной головкой для металла и пластмассы. Конструкция и размеры

ГОСТ 14918-80 Сталь тонколистовая оцинкованная с непрерывных линий. Технические условия

ГОСТ 16523-97 Прокат тонколистовой из углеродистой стали качественной и обыкновенного качества общего назначения. Технические условия

ГОСТ 21779-82 Система обеспечения точности геометрических параметров в строительстве. Технологические допуски

ГОСТ 21780-2006 Система обеспечения точности геометрических параметров в строительстве. Расчет точности

ГОСТ 23118-2012 Конструкции стальные строительные. Общие технические условия

ГОСТ 27772-2015 Прокат для строительных стальных конструкций. Общие технические условия

ГОСТ 27751-2014 Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения

ГОСТ Р 52146-2003 Прокат тонколистовой холоднокатаный и холоднокатаный горячеоцинкованный с полимерным покрытием с непрерывных линий. Технические условия

ГОСТ Р 52246-2004 Прокат листовой горячеоцинкованный. Технические условия

ГОСТ Р ИСО 7050-2012 Винты самонарезающие с потайной головкой и крестообразным шлицем

ГОСТ Р ИСО 8765-2013 Болты с шестигранной головкой с мелким шагом резьбы. Классы точности А и В.

ГОСТ Р ИСО/МЭК 12207-2010 Информационная технология. Системная и программная инженерия. Процессы жизненного цикла программных средств

ГОСТ Р ИСО/МЭК 14764-2002 Информационная технология. Сопровождение программных средств

СП 2.13130.2012 Системы противопожарной защиты. Обеспечение огнестойкости объектов защиты

СП 16.13330.2011 "СНиП II-23-81* Стальные конструкции" (с изменением N 1)

СП 20.13330.2011 "СНиП 2.01.07-85* Нагрузки и воздействия"

СП 28.13330.2012 "СНиП 2.03.11-85 Защита строительных конструкций от коррозии" (с изменением N 1)

СП 70.13330.2012 "СНиП 3.03.01-87 Несущие и ограждающие конструкции"

СП 131.13330.2012 "СНиП 23-01-99* Строительная климатология" (с изменением N 2)

Примечание - При пользовании настоящим сводом правил целесообразно проверить действие ссылочных документов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте федерального органа исполнительной власти в сфере стандартизации в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если заменен ссылочный документ, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого документа с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный документ, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого документа с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего свода правил в ссылочный документ, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный документ отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку. Сведения о действии сводов правил целесообразно проверить в Федеральном информационном фонде стандартов.

3 Термины и определения

В настоящем своде правил применены следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 долговечность: Способность строительной конструкции или сооружения сохранять физические и эксплуатационные свойства, устанавливаемые при проектировании и обеспечивающие его безаварийную эксплуатацию в течение расчетного срока службы при надлежащем техническом обслуживании.

3.2 закрепление: Закрепление элемента или его части от линейных или угловых перемещений или деформаций от кручения или депланации сечения, которое повышает устойчивость аналогично жесткой опоре.

3.3 кассетный профиль: Профилированный лист с большими краевыми отгибами, предназначенными для соединения профилей между собой, формирующими опорные ребра вдоль пролета и поддерживающими промежуточные ребра, расположенные в направлении, перпендикулярном пролету.

3.4 механическая безопасность: Состояние зданий и сооружений с применением конструкций из стальных тонкостенных профилей, а также систем инженерно-технического обеспечения, которое характеризуется возможностью предотвращения вреда жизни или здоровья человека, ущерба имуществу и окружающей среде вследствие разрушения или потери устойчивости зданий, сооружений или их частей.

3.5 надежность: Способность строительных конструкций выполнять заданные функции с требуемым качеством в течение предусмотренного периода эксплуатации.

3.6 номинальная толщина: Устанавливаемая средняя толщина, включающая в себя толщину слоев цинкового и других металлических покрытий после прокатки и определяемая поставщиком стали.

Примечание - Не включает в себя толщину органических покрытий.

3.7 опора: Узел конструкции, через который элемент способен передавать силы или моменты на фундамент или другой элемент конструкции.

3.8 относительная гибкость: Нормированное безразмерное значение гибкости.

3.9 пожарная безопасность: Состояние зданий и сооружений, а также систем инженерно-технического обеспечения, которое характеризуется возможностью предотвращения пожара и вредного воздействия на людей, имущество и окружающую среду его (пожара) опасных факторов.

3.10 расчетная толщина: Толщина стального листа, используемая в расчете.

3.11 система автоматизированного проектирования: Система, объединяющая технические средства, математическое и программное обеспечение, параметры и характеристики которых выбирают с максимальным учетом особенностей задач инженерного проектирования и конструирования.

3.12 толщина стального листа: Номинальная толщина стального листа без учета толщины слоев цинкового и других металлических покрытий.

3.13 тонколистовой прокат: Прокат толщиной менее 4 мм, шириной 500 мм и более.

3.14 частичное закрепление: Закрепление элемента или его части от линейных и угловых перемещений или деформаций от кручения или депланации сечения, которое аналогично упругоподатливой опоре повышает устойчивость, но в меньшей степени, чем жесткое закрепление.

3.15 эффект диафрагмы: Работа профилированного листа на сдвиг в своей плоскости влияющая на жесткость, пространственную неизменяемость и прочность каркаса.

3.16 эффективная ширина: Площадь сечения, ширина или толщина сечения элемента, уменьшенная вследствие потери устойчивости от действия нормальных или касательных напряжений или от их совместного действия.

4 Основные обозначения

В настоящем своде правил применены следующие основные обозначения:

	- эффективная площадь поперечного сечения;
	- площадь сечения брутто;
	- площадь сечения нетто с учётом ослаблений ;
	- модуль упругости;
	- модуль сдвига;
	- линейная жесткость упругой связи;
	- эффективная длина для расчета на поперечные силы;
	- момент, изгибающий момент;
	- дополнительный изгибающий момент в стержне от смещения центра тяжести сечения при выключении части сжатых элементов сечения;
	- продольная сила;
	- расчетная нагрузка, определяемая по формуле ;
	- нормативная нагрузка, определяемая по правилам СП 20.13330 и СП 16.13330;
	- поперечная сила, сила сдвига;
	- поперечная сила, воспринимаемая стенкой;
	- расчетное сопротивление стали сдвигу;
	- расчетное сопротивление стали растяжению, сжатию, изгибу по временному сопротивлению;
	- временное сопротивление стали, равное значению предела текучести по государственным стандартам и техническим условиям на сталь;
	- расчетное сопротивление стали растяжению, сжатию, изгибу по пределу текучести;
	- предел текучести стали, равный значению предела текучести по государственным стандартам и техническим условиям на сталь;
	- наименьшая (предельная) несущая способность конструктивного элемента, зависящая от прочности материала, размеров поперечного сечения и условий его работы;
	- момент сопротивления эффективного упругого сечения;
	- длина пластины между элементами жесткости или без них;
	- ширина пластины между элементами жесткости или без них;
	- расчетная (эффективная) ширина сжатой полки, стенки, пояса;
	- прогиб (выгиб) или перемещение элемента конструкции;
	- предельный прогиб (выгиб) или перемещение элемента конструкции;
	- высота стенки между поясами;
	- радиус;
	- расчетная толщина стального листа, без учета металлических и органических покрытий;
	- номинальная толщина листа без учета цинкового и других металлических покрытий;
	- номинальная толщина листа после холодного формования, включая цинковые и другие металлические покрытия, но без учета органических покрытий;
	- толщина стенки;
	- коэффициент эффективной ширины для сдвига в упругой стадии;
	- коэффициент условия работы;
	- коэффициент надежности по нагрузке;
	- коэффициент надежности по материалу;
	- коэффициент надежности по ответственности. Примечание - Минимальные значения коэффициента указаны в [1] и ГОСТ 27751;
	- максимальное перемещение конструктивного элемента в условиях нормальной эксплуатации (от нормативных значений воздействий);
	- деформация;
	- условная гибкость;
	- коэффициент редукции, зависящий от граничных условий пластины и ее напряженного состояния;
	- упругое критическое напряжение потери устойчивости;
	- коэффициент устойчивости при центральном сжатии, внецентренном сжатии либо сжатии с изгибом (), балочный коэффициент устойчивости при изгибе (), при растяжении (1).

5 Общие положения

5.1 Основные требования к конструкциям

5.1.1 При проектировании конструкций из стальных тонкостенных профилей следует соблюдать требования ГОСТ 27751 и СП 16.13330.2011 (раздел 4.1).

5.1.2 Защита конструкций от воздействия огня для обеспечения пожарной безопасности и огнестойкости строительных конструкций при проектировании из стальных тонкостенных профилей должна быть в соответствии с требованиями СП 2.13130.

5.2 Основные расчетные требования

5.2.1 При расчете конструкций из стальных тонкостенных профилей следует соблюдать требования, изложенные в СП 16.13330.2011 (раздел 4.2, пункты 4.2.1-4.2.6).

5.2.2 При необходимости допускается подтверждать расчеты экспериментальными исследованиями.

5.2.3 Элементы конструкций, рассматриваемые в настоящем своде правил, относятся к 4-му классу напряженно-деформированного состояния (НДС), в которых потеря местной устойчивости наступает до достижения предела текучести в одной или более зонах поперечного сечения.

Примечание - Для определения несущей способности при снижении работоспособности сжатых элементов от потери местной устойчивости используется эффективная ширина (см. 7.2).

5.3 Учет коэффициентов надежности по нагрузкам и сопротивлению материала

5.3.1 При расчете конструкций и соединений из стальных тонкостенных профилей следует учитывать коэффициенты надежности по нагрузкам и материалу , а также коэффициенты условий работы и коэффициент надежности по ответственности сооружения (элемента сооружения) .

5.3.2 Для обеспечения надежности несущих конструкций следует использовать нормативные и расчетные значения нагрузок и сопротивления. Коэффициенты надежности по нагрузкам и материалу представляют собой отношения:

, , (5.1)

где и - нормативная нагрузка и нормативное сопротивление, определяемые по ГОСТ 27751, ГОСТ 14918, ГОСТ 16523, СП 20.13330, СП 16.13330;

, - расчетная нагрузка и расчетное сопротивление, представляющие собой максимальную нагрузку и минимальное сопротивление (в статистически-вероятностном смысле) за срок службы сооружения.

5.3.3 Допускается использовать в расчетах изменчивость механических свойств стали по сечению гнутых профилей, полученные на основании экспериментальных данных. По сечению гнутого профиля следует выделять три зоны упрочнения: места гиба; плоские участки, прилегающие к местам гиба и средние зоны плоских участков. Нормативные и расчетные сопротивления, а также коэффициенты для этих зон необходимо определять и обосновывать статистической обработкой с использованием распределений минимальных значений механических свойств.

5.4 Учет назначения и условий работы конструкций

5.4.1 Для учета особенностей работы конструктивного элемента (динамика, усталость, искажение формы сечения под нагрузкой, низкие температуры, возможность потери устойчивости) применяют коэффициент условия работы , на который умножается нормативное сопротивление. Значение данного коэффициента определяют по ГОСТ 27751, СП 16.13330 и в соответствии с таблицей 5.1.


Таблица 5.1

Элемент конструкции	Коэффициент условия работы
1 Балки, прогоны из одиночных гнутых профилей С-, Z- и -образных сечений	0,95
2 Колонны и стойки из спаренных профилей С- и -обратных сечений	0,95
3 Сжатые и внецентренно сжатые колонны и стойки из спаренных швеллеров	0,80
4 Растянутые элементы (затяжки, тяги, оттяжки и подвески) при расчете на прочность по неослабленному сечению	0,90
5 Сжатые элементы ферм из спаренных профилей С- и -образных сечений	0,90
6 Прогоны несимметричного сечения	0,90
7 Сжатые тавровые элементы решетчатых конструкций из спаренных уголков с неокаймленными полками при расчете на устойчивость	0,75
8 Сжатые элементы из одиночных уголков с неокаймлёнными полками	0,7
9 Крепление связей, распорок, жестких настилов, планок, раскрепляющих сжатые пояса стержней и внецентренно сжатые стержни из плоскости действия момента	0,85
10 Устойчивость неподкрепленной стенки балок и прогонов от воздействия опорной реакции или местной нагрузки, приложенных к поясам	0,85
11 Соединения, работающие на срез, на вытяжных заклепках, самонарезающих винтах и дюбелях:
- смятие листа толщиной до 0,7 мм включ.	0,8
- смятие листа толщиной до 2,0 мм включ.	0,85
- отрыв листа вокруг головки или пресс-шайбы	1,05
- вырыв винта из листа основания	1,05
Примечание - Коэффициенты 1 в расчетах не следует учитывать совместно.

5.4.2 Для учета ответственности сооружаемого объекта, в том числе с применением конструкций из стальных тонкостенных профилей, используют коэффициент надежности по ответственности , минимальные значения которого в отношении зданий и сооружений повышенного, нормального и пониженного уровней ответственности указаны в ГОСТ 27751.

5.4.3 Уровень ответственности зданий и сооружений, а также значения коэффициента надежности по ответственности устанавливаются генеральным проектировщиком по согласованию с заказчиком в задании на проектирование, но не ниже значений, приведенных в ГОСТ 27751-2014 (таблица 2).

5.4.4 Для различных конструктивных элементов сооружений допускается устанавливать различные уровни ответственности и назначать различные значения коэффициента надежности по ответственности.

5.4.5 Значения для конструкций из горячекатаного проката и гнутых профилей с коэффициентом редукции 1,0 следует принимать по СП 16.13330.2011 (таблица 1).

5.5 Учет начальных несовершенств элементов несущего каркаса

5.5.1 В проекте необходимо указать класс точности конструкций по изготовлению, который будет являться одним из исходных данных при разработке технологий изготовления и монтажа конструкций. В зависимости от класса точности и номинального размера конструкции по ГОСТ 23118-2012 (таблица Б.1, приложение Б) выбирают значение максимального начального искривления конструкции.

5.5.2 Местные изгибные отклонения элементов учтены в формулах определения несущей способности элементов по устойчивости. Относительные начальные местные изгибные несовершенства элементов при плоской форме потери устойчивости , приведены в таблице 5.2.


Таблица 5.2 - Расчетные относительные значения начального местного изгибного несовершенства

Соотношение при упругом расчете	Принятые предельные значения местных изгибов по СП 16.13330.2011 (таблица Д.1)
	1/300	1/250	1/200

5.6 Основные положении и требовании к конструкциям

5.6.1 Несущая способность и жесткость конструкций должны быть обеспечены в соответствии с СП 70.13330, установленным к геометрическим параметрам конструкций, конструктивным элементам, сварным, болтовым и другим соединениям, а также, при необходимости, к другим элементам и деталям конструкций в зависимости от характера и условий их работы.

5.6.2 Расчет точности геометрических параметров зданий, сооружений и их элементов выполняют по ГОСТ 21780 при разработке рабочей документации и правил производства строительных работ.

5.6.3 Проектные решения по обеспечению полной собираемости конструкций должны опираться на данные расчета точности геометрических параметров. Допуски на точность технологических процессов приведены в ГОСТ 21779 и выбираются при проектировании на основании расчета точности.

5.6.4 Предельные отклонения геометрических параметров конструкций (элементов конструкций, изделий, сборочных единиц) должны быть указаны в рабочей документации, в стандартах или технических условиях на конструкции конкретного вида в соответствии с требуемыми эксплуатационными свойствами в реальных технологических условиях при наименьших затратах.

5.6.5 Наряду с применением холодногнутых оцинкованных профилей, в каркасах можно применять горячекатаные и составные сварные элементы.

5.7 Формы поперечных сечений элементов конструкций из стальных тонкостенных профилей

5.7.1 Формы сечений тонкостенных гнутых профилей зависят от требований проектировщиков, но ограничены технологическими возможностями заводов-изготовителей. При проектировании необходимо учитывать стоимость холодногнутых оцинкованных профилей, которая отличается от стоимости горячекатаного проката. На рисунке 5.1 приведены примеры типичных поперечных сечений гнутых профилей отвечающих требованиям настоящего свода правил.

Рисунок 5.1 - Типичные формы несущих профилей и составных сечений элементов конструкций из стальных тонкостенных, холодногнутых профилей

Рисунок 5.1 - Типичные формы несущих профилей и составных сечений элементов конструкций из стальных тонкостенных, холодногнутых профилей

В редких случаях могут быть использованы профили открытого и замкнутого сечений, представленные на рисунке 5.2.

Рисунок 5.2 - Открытые и замкнутые сечения элементов конструкций из стальных тонкостенных, холодногнутых профилей

Рисунок 5.2 - Открытые и замкнутые сечения элементов конструкций из стальных тонкостенных, холодногнутых профилей

Для ограждающих конструкций и настилов используются профили, представленные на рисунке 5.3.

Рисунок 5.3 - Формы сечений профилированных листов и кассетных профилей

Рисунок 5.3 - Формы сечений профилированных листов и кассетных профилей

5.7.2 Пластинчатые элементы профилей должны укреплять продольными элементами жесткости. Типичные формы продольных элементов жесткости холодноформованных профилей и профилированных листов, которые могут быть краевыми или промежуточными, показаны на рисунке 5.4.

Рисунок 5.4 - Типичные формы элементов жесткости холодногнутых профилей

а) отгибы и сгибы; б) изогнутый или скругленный промежуточный элемент жесткости; в) уголок жесткости, присоединенный болтом; г) одиночные краевые отгибы; д) двойные краевые отгибы профилированных листов

Рисунок 5.4 - Типичные формы элементов жесткости холодногнутых профилей

6 Материалы для конструкций и соединений

6.1 Стальные, холодногнутые, оцинкованные профили следует изготавливать из холоднокатаного листового проката из углеродистой стали, оцинкованной в агрегатах непрерывного цинкования по ГОСТ Р 52246 толщиной от 1 до 4 мм, повышенной точности проката по толщине и ширине, нормальной плоскостности с обрезной кромкой и цинковым покрытием класса 275, или по ГОСТ 14918 толщиной до 2,5 мм включительно, группы ХП, ПК повышенной точности проката по толщине и ширине, нормальной плоскостности с обрезной кромкой и цинковым покрытием класса 1.

6.2 Допускается применение неоцинкованной холоднокатаной стали или тонколистовой горячекатаной стали по ГОСТ 16523 при условии надежной защиты от коррозии лакокрасочным покрытием.

6.3 Расчетные сопротивления гнутых профилей следует определять по формулам, приведенным в таблице 6.1.

Значение 1,025 - для проката с пределом текучести до 350 Н/мм и 1,05 -для проката с пределом текучести 350 Н/мм и выше.


Таблица 6.1

Напряженное состояние	Расчетное сопротивление проката
Растяжение, сжатие, изгиб
Сдвиг
Смятие при плотном касании

Нормативные и расчетные сопротивления при растяжении, сжатии и изгибе холоднокатаного листового проката приведены в таблице 6.2.


Таблица 6.2

Марка стали	Нормативный документ	Нормативное сопротивление, Н/мм		Расчетное сопротивление, Н/мм
220	ГОСТ Р 52246	220	300	215	125	105
250		250	330	245	140	120
280		280	360	270	155	135
320		320	390	310	180	155
350		350	420	330	190	165
ХП, ПК	ГОСТ 14918	230	300	225	130	110

Допускается применение стального тонколистового проката с алюмоцинковыми покрытиями по [1] классов не менее AZ150, AZ255.

6.4 При необходимости усиления антикоррозионной защиты следует применять гнутые сортовые профили и гофрированные профили изготовленные из горячеоцинкованного, холоднокатаного листа по ГОСТ Р 52146.

6.5 Допускается применение импортных сталей, показатели качества которых соответствуют требованиям, указанным в 6.1 и таблице 6.2.

6.6 Для вспомогательных деталей (фасонки, крепежные элементы, опорные плиты и пр.) следует применять стали не ниже класса прочности С255 по ГОСТ 27772.

6.7 Основными видами соединений элементов конструкций из стальных тонкостенных профилей являются болтовые, на самонарезающих и самосверлящих винтах и соединения на вытяжных заклепках.

6.8 Общие технические условия на самонарезающие и самосверлящие винты определены в ГОСТ 10618, ГОСТ 10619, ГОСТ Р ИСО 7050.

Другие типы метизов, такие как пристреливаемые дюбели и комбинированные заклепки, могут быть использованы в соответствии с действующими техническими условиями и стандартами организаций на изделия. Технические условия на вытяжные заклепки определены в ГОСТ 10299 - ГОСТ 10301. Особенности расчета соединений приведены в разделе 8.

6.9 Нормативные значения несущей способности на срез и минимальной несущей способности на растяжение метизов принимают по стандартам организаций на эти изделия.

6.10 Район размещения неотапливаемых зданий и сооружений с применением конструкций из стальных тонкостенных профилей с использованием сталей марок 220250 (по ГОСТ Р 52246) и аналогичных им импортных ограничивается расчетной температурой не ниже минус 55°С.

Примечание - За расчетную температуру принимают среднюю температуру самых холодных суток для данной местности, устанавливаемую с обеспеченностью 0,98 по таблице температур наружного воздуха.

6.11 Требования к сварным соединениям и сварочным материалам должны соответствовать СП 16.13330.2011 (подраздел 14.1).

Примечание - Сварные соединения следует выполнять в заводских условиях с последующей защитой зоны шва от воздействия коррозии.

6.12 Не допускается использование в неотапливаемых помещениях конструкций из стальных тонкостенных профилей с соединениями электродуговой и контактной сваркой при расчетной температуре ниже минус 45°С.

7 Расчет конструктивных систем зданий и сооружений на прочность и устойчивость

7.1 Общие положения

7.1.1 В настоящем разделе приведены общие требования по расчету неподкрепленных и подкрепленных тонких, сжатых пластинок, а также профилей и профилированных настилов. Специальные требования по расчету отдельных видов конструкций приведены в приложении А. Требования настоящего свода правил по расчету не распространяются на поперечные сечения, отношения ширины и высоты которых к их толщине выходят за пределы, указанные в таблице 7.1.


Таблица 7.1 - Максимальные значения отношений ширины и высоты элементов сечения к толщине

Элементы поперечного сечения	Максимальное значение
	60
	100 40
	100 50 40
	300
	45°90°

7.1.2 Для обеспечения необходимой жесткости и исключения преждевременной потери устойчивости самого элемента, его размеры должны быть в следующих пределах:

0,20,5; (7.1)

0,10,25, (7.2)

где размеры , и - в соответствии с таблицей 7.1. Если 0,2 или 0,1, то отгиб не учитывается (0 или 0).

Примечания

1 Если геометрические характеристики эффективного поперечного сечения определены испытаниями или расчетами, то эти ограничения не учитывают.

2 Размер отгиба с измеряют перпендикулярно полке, даже если он расположен под другим углом по отношению к ней.

7.1.3 Общие размеры холодноформованных элементов и профилированных листов (ширина , высота , внутренний радиус гиба и другие размеры) измеряют по поверхности профиля (см. таблицу 7.1 и рисунок 7.1).

Рисунок 7.1 - Пример обозначения размеров S-образного сечения

Рисунок 7.1 - Пример обозначения размеров -образного сечения

7.1.4 Проектирование несущих конструкций зданий и сооружений с применением конструкций из стальных тонкостенных профилей проводят согласно требованиям раздела 5.

В расчетах следует принимать следующие обозначения осей в сечении элементов профиля, как это показано на рисунке 7.2. Для профилированных листов и кассетных профилей используют следующие обозначения осей: - ось параллельна плоскости листа; - ось перпендикулярна плоскости листа.

Рисунок 7.2 - Обозначения осей

Рисунок 7.2 - Обозначения осей

7.1.5 В качестве расчетной следует использовать скорректированную толщину стали , при этом:

- при предельном допуске 5% толщины листа;

- при предельном допуске 5% толщины листа,

где ;

- минусовой допуск на толщину листовой заготовки, %;

- толщина металлического покрытия.

Примечание - Для цинкового покрытия класса 275 - 0,04 мм.

7.1.6 Рекомендуемые значения толщины листа:

0,5 мм4 мм - для изготовления профилей и профилированных листов;

0,5 мм4 мм - для накладок и стыков.

Может быть использован материал большей или меньшей толщины при условии, что несущая способность элемента определена по расчету, основанному на испытаниях.

7.2 Расчет конструкций из тонкостенных профилей

7.2.1 В тонкостенных металлических конструкциях допускается потеря местной устойчивости сжатых элементов, составляющих поперечный профиль конструктивного элемента (например, стенки и полки С-образного, либо двутаврового профиля), при условии обеспечения общей несущей способности конструктивного элемента.

7.2.2 Потеря местной устойчивости элемента учитывается в расчете путем редуцирования геометрических характеристик поперечного сечения: площади поперечного сечения (, , ), момента сопротивления () и момента инерции (). Методика определения редуцированных характеристик приведена в 7.3.

7.2.3 Для каждого типа конструктивных элементов необходимо выполнять проверку несущей способности с учетом редуцированных характеристик по первому и второму предельным состояниям. Проверку несущей способности на примере центрально сжатого сечения следует проводить по формуле

, (7.3)

где - максимальный расчетный силовой фактор в элементе от невыгодных сочетаний нагрузок и воздействий;

- редуцированный геометрический параметр поперечного сечения стержня, для этого сочетания нагрузок и воздействий;

- нормативное сопротивление стали, временное сопротивление или предел текучести;

- коэффициент надежности по материалу;

- коэффициент условий работы.

Примечание - При вычислении силового фактора должен быть учтен - коэффициент надежности по ответственности зданий и сооружений.


Проверку по второму предельному состоянию следует выполнять от воздействия на конструкцию нормативных нагрузок с учетом редукции сечения по формуле

, (7.4)

где - прогиб (выгиб) или перемещение элемента конструкции;

- предельный прогиб (выгиб) или перемещение элемента конструкции по СП 20.13330.2011 (приложение Е).

7.2.4 При определении геометрических характеристик сечения профилей следует отдавать предпочтение приближенному способу, без учета радиусов закругления в углах профилей. Влияние радиусов углов сгиба на несущую способность сечения может не учитываться, если внутренний радиус и . В этом случае поперечное сечение допускается считать состоящим из плоских элементов, состыкованных под углом (в соответствии с рисунком 7.3, приняв для всех плоских элементов, включая плоские растянутые элементы). При определении характеристик жесткости поперечного сечения следует учитывать влияние углов сгиба.

7.2.5 Размеры теоретической ширины и высоты плоских участков поперечных сечений профилей с учетом углов сгиба следует измерять от средних точек соседних угловых элементов, как показано на рисунке 7.3.

Рисунок 7.3 - Теоретическая ширина b(p) плоских участков поперечного сечения, примыкающих к углу

а) средняя точка угла или сгиба; б) теоретическая ширина для плоских частей полок; в) теоретическая ширина плоской части стенки (наклонная высота ); г) теоретическая ширина плоских частей, смежных с элементом жесткости на стенке; д) теоретическая ширина плоских участков, смежных с элементом жесткости на полке; - точка пересечения срединных линий плоских участков; - точка пересечения биссектрисы угла со срединной линией поперечного сечения; - уменьшенный радиус изгиба пластинки, вычисляемый по формуле

,

где - радиус изгиба пластинки, определяемый по рисунку 7.3а)

Рисунок 7.3 - Теоретическая ширина плоских участков поперечного сечения, примыкающих к углу

7.2.6 Влияние зон сгиба на геометрические характеристики сечения может быть учтено уменьшением их значений, рассчитанных для подобного сечения с сопряжениями под углом (см. рисунок 7.4), используя следующие приближенные формулы

; (7.5)

; (7.6)

; (7.7)

, (7.8)

где - полная площадь поперечного сечения;

- значение для сечения с острыми углами;

- теоретическая ширина плоского -го элемента в сечении с острыми углами;

- момент инерции полного поперечного сечения;

- значение для сечения с острыми углами;

- секториальный момент инерции поперечного сечения;

- значение для сечения с острыми углами;

- угол между двумя плоскими элементами;

- количество плоских элементов;

- количество криволинейных элементов;

- внутренний радиус криволинейного -го элемента.

Рисунок 7.4 - Приближенные допущения для углов сгиба

Рисунок 7.4 - Приближенные допущения для углов сгиба

7.2.7 Уменьшенные значения, определяемые по формулам (7.5)-(7.8), могут также использоваться для расчета эффективных характеристик поперечного сечения , , и , с учетом того, что теоретическая ширина плоских элементов измеряется от точек пересечения их срединных линий.

7.2.8 Если внутренний радиус , то несущую способность поперечного сечения профиля следует определять испытаниями.

7.3 Расчет тонкостенных профилей с учетом закритической работы сжатых пластин

7.3.1 Метод определения редуцированных геометрических характеристик поперечных сечений элементов

7.3.1.1 При определении несущей способности и жесткости холодногнутых элементов и профилированных листов следует учитывать влияние потери местной устойчивости и устойчивости формы сжатой части поперечного сечения.

Редуцированную площадь поперечного сечения тонкостенного конструктивного элемента (пластинки) после потери местной устойчивости определяют по формуле

. (7.9)

7.3.1.2 Допускается не учитывать влияние кривизны более широкой сжатой полки профиля на несущую способность относительно проектной оси полки профиля при изгибе или полки изгибаемого арочного профиля, в котором наружная сторона сжата, если ее кривизна составляет менее 5% высоты сечения профиля, ее влияние см. на рисунке 7.5. Если кривизна больше, то следует учитывать снижение несущей способности, например, путем уменьшения свеса широких полок и путем учета возможного изгиба стенок.

7.3.1.3 Пример искривления сжатой и растянутой полки профиля с элементами жесткости и без них, прямолинейных до приложения нагрузки, показан на рисунке 7.5.

Рисунок 7.5 - Пример кривизны полки профиля, прямолинейного до приложения нагрузки

Рисунок 7.5 - Пример кривизны полки профиля, прямолинейного до приложения нагрузки

7.3.1.4 Кривизну сжатой полки (деформацию изгиба полки внутрь к нейтральной оси) вычисляют по приведенным ниже формулам. Расчет применим для сжатых и растянутых полок с продольными элементами жесткости и без них, но не применим для полок с близко расположенными поперечными гофрами.

; (7.10)

Для арочной балки:

; (7.11)

где - половина расстояния между стенками коробчатого и шляпного сечений или свес полки;

- толщина полки;

- расстояние от рассматриваемой полки до нейтральной оси;

- радиус кривизны арочной балки;

- главное напряжение в полках, рассчитанное по полной площади.

Если напряжение рассчитано для эффективного поперечного сечения, главное напряжение определяется умножением данного напряжения на отношение эффективной площади полки к полной площади полки.

7.3.1.5 При определении несущей способности и жесткости холодногнутых профилей следует учитывать влияние потери местной устойчивости и устойчивости формы сечения как это показано для случаев, приведённых на рисунке 7.6.

Рисунок 7.6 - Примеры потери устойчивости формы сечения

Рисунок 7.6 - Примеры потери устойчивости формы сечения

7.3.1.6 Влияние потери устойчивости формы сечения должно учитываться для случаев, показанных на рисунках 7.6 а) - 7.6 г). В этих случаях влияние потери устойчивости формы сечения оценивается линейным или нелинейным расчетом на устойчивость численными методами или испытаниями коротких стоек. Упрощенный способ линейного расчета приведен в 7.3.2 и 7.3.3.

7.3.1.7 При постоянной толщине редуцируемого элемента, редукция ведется за счет изменения ширины пластинки , допускается также осуществлять редукцию изменением толщины .

Для гладких сжатых пластин, имеющих закрепления на продольных кромках (например, стенка двутаврового или полка и стенка -образного сечения), коэффициент редукции определяется:

1,0 при 0,673; (7.12)

; при 0,673, (7.13)

где 0.

Для гладких пластин, имеющих закрепление на одной кромке, например, полка двутаврового, уголкового или швеллерного сечения (свес полки);

1,0 для 0,748; (7.14)

для 0,748, (7.15)

где

(7.16)

Для гладких сжатых пластин, имеющих закрепления по двум продольным кромкам (например, стенки и полки С-образного сечения) или закрепленных по одной стороне (например, полки швеллеров или уголков), коэффициент редукции определяют в зависимости от критического напряжения потери устойчивости пластинки :

, (7.17)

где - коэффициент, зависящий от граничных условий и характера напряжений в пластинке (приведен в таблицах 7.2 и 7.3);

- ширина пластинки;

- толщина пластинки;

- коэффициент Пуассона (для стали 0,3).

Для стальной пластинки формула для приводится к виду:

, (7.18)

где

.

В качестве альтернативы методу согласно 7.3.1.7 допускается для определения эффективных площадей при уровне сжимающих напряжений ниже расчетного сопротивления применять следующие формулы:

для гладкой промежуточной сжатой пластины с двухсторонним закреплением

; (7.19)

для гладкой выступающей сжатой пластины с односторонним закреплением (свес листа)

; (7.20)

где

;

- реальные напряжения сжатия в редуцированном сечении пластинки от нагрузки.

- отношение меньшего напряжения к большему, сжатие считается положительным.

7.3.1.8 Для определения геометрических характеристик редуцированного сечения (, , ) необходимо знать эффективную ширину , и коэффициент , определяемые по формулам, приведенным в таблицах 7.2 и 7.3.


Таблица 7.2 - Пластины с двумя закрепленными кромками

Распределение напряжений (сжатие положительно)				Эффективная ширина
				1
				10
				0
*	1	10	0	0-1		-1	-1-3
Коэффициент	4,0		7,81			23,9
* - отношение меньшего напряжения к большему согласно эпюрам напряжений, показанным на рисунках в настоящей таблице и таблице 7.3.

Таблица 7.3 - Пластины с одной закрепленной кромкой

Распределение напряжений (сжатие положительно)					Эффективная ширина
					10
					0
*		1		0	-1		1-3
Коэффициент		0,43		0,57	0,85
					10
					0
*	1		10		0	0-1		-1
Коэффициент	0,43				1,70			23,8
* - отношение меньшего напряжения к большему согласно эпюрам напряжений, показанным на рисунках в настоящей таблице и таблице 7.2.

7.3.2 Пластины, усиленные продольными элементами жесткости

7.3.2.1 Для повышения жесткости и несущей способности пластины, составляющие поперечное сечение профилей, усиливают промежуточными и краевыми элементами жесткости (см. рисунок 7.7).

7.3.2.2 Жесткость упругоподатливых связей, накладываемых на пластинку элементами жесткости, должна учитываться приложением погонной единичной нагрузки , как показано на рисунке 7.7. Жесткость связей на единицу длины вычисляют по формуле

, (7.21)

где - перемещение элемента жесткости от единичной нагрузки , действующей в центре тяжести эффективной части поперечного сечения элемента жесткости на единицу длины профиля.

Рисунок 7.7 - Схемы к определению жесткости связей

Рисунок 7.7 - Схемы к определению жесткости связей

Для краевого элемента жесткости перемещение определяет по формуле

. (7.22)

7.3.2.3 Поперечное сечение краевого отгиба состоит из вертикального элемента жесткости или вертикального и горизонтального элементов и , как показано на рисунке 7.8, плюс примыкающая эффективная часть плоского участка подкрепляемой пластинки.

Рисунок 7.8 - Краевые отгибы

Рисунок 7.8 - Краевые отгибы

7.3.2.4 Расчет краевых отгибов полок С- и Z-образных и подобных им сечений профилей, состоящих из стенки и верхней и нижней полок, должен начинаться с определения эффективной ширины сжатых полок с элементами жесткости в виде отгибов или двойных отгибов, параметры "" или "" и "" для двойного отгиба определяют по 7.3.1.

Начальное эффективное сечение сжатой полки, определяется в предположении, что жесткость, накладываемая краевым отгибом на полку, и напряжение равно .

7.3.2.5 Начальные значения эффективной ширины и , приведенные на рисунках 7.7, 7.8, определяют по 7.3.1.7 с допущением, что плоский элемент () оперт по двум сторонам.

7.3.2.6 Начальные значения эффективной ширины и , приведенные на рисунке 7.8, следует определять следующим образом:

а) для одинарного краевого отгиба:

, (7.23)

где определяют с учетом коэффициента потери устойчивости :

0,5, если 0,35;

, если 0,350,60;

б) для двойного краевого отгиба:

, (7.24)

где определяют по 7.3.1.7 с учетом коэффициента потери устойчивости как для пластинки опертой по двум сторонам;

, (7.25)

где определяют по 7.3.1.6 с учетом коэффициента как для пластинки опертой по одной стороне.

Эффективную площадь поперечного сечения краевого отгиба определяют по формулам:

, (7.26)

или

. (7.27)

Примечание - При необходимости учитывают закругления.

7.3.2.7 Коэффициент снижения несущей способности вследствие потери устойчивости формы сечения (плоская форма потери устойчивости краевого элемента жесткости) определяют в зависимости от значения . Критическое напряжение потери устойчивости краевого отгиба в упругой стадии определяют по формуле

, (7.28)

где - жесткость связи, накладываемая отгибом на единицу длины полки;

- момент инерции эффективного сечения отгиба, определенный по эффективной площади относительно центральной оси эффективного поперечного сечения (см. рисунок 7.8).

7.3.2.8 Для краевых элементов жесткости выражение жесткости связи для сжатой полки вычисляют по формуле

, (7.29)

где - расстояние от пересечения стенки и полки до центра тяжести эффективной площади краевого отгиба (включая эффективную часть полки) на сжатой полке (см. рисунок 7.7);

- расстояние от пересечения стенки и полки до центра тяжести эффективной площади краевого отгиба (включая эффективную часть полки) на сжатой полке 1;

- высота стенки;

0 - если нижняя полка растянута (т.е. для балки, изгибаемой относительно оси ),

1 - для сжатого симметричного сечения.

Для промежуточного элемента жесткости перемещение определяют по формуле

; (7.30)

7.3.2.9 Коэффициент снижения несущей способности ребра вследствие плоской формы потери устойчивости элемента жесткости следует определять с учетом относительной гибкости следующим образом:

1,0, если 0,65; (7.31)

, если 0,651,38; (7.32)

, если 1,38, (7.33)

где .

- критическое напряжение в упругой стадии для элементов жесткости, определяемое по формуле (7.28).

Как вариант, критическое напряжение элемента жесткости может быть определено на основании расчета устойчивости первого порядка в упругой стадии с использованием численных расчетов.

7.3.2.10 Уменьшенную эффективную площадь элемента жесткости , с учетом плоской формы потери устойчивости, определяют по формуле

, (7.34)

где - сжимающее напряжение вдоль центральной оси элемента жесткости от нагрузки, действующей на конструкцию, рассчитанное для эффективного поперечного сечения.

7.3.2.11 При определении геометрических характеристик эффективного поперечного сечения уменьшенная эффективная площадь должна быть определена с учетом уменьшенной толщины для всех элементов, включенных в .

7.3.2.12 Последовательность проведения расчета полок тонкостенных профилей с элементами жесткости в виде отгибов приведена в приложении Б.

7.3.3 Сжатые пластинки с промежуточными элементами жесткости

7.3.3.1 Промежуточные элементы жесткости устанавливают в середине пластинок, закрепленных по двум продольным сторонам. В поперечное сечение промежуточного элемента жесткости включают сам элемент жёсткости и примыкающие к нему участки эффективных частей пластинки и , показанных на рисунке 7.9.

Рисунок 7.9 - Промежуточные элементы жесткости

Рисунок 7.9 - Промежуточные элементы жесткости

7.3.3.2 При расчете промежуточного ребра жесткости определяют начальное эффективное сечение элемента жесткости с использованием эффективной ширины пластинок, примыкающих к ребру, определяемой с учетом того, что элемент жесткости обеспечивает полное защемление и напряжение в ребре равно .

7.3.3.3 Начальные значения эффективной ширины и , показанные на рисунке 7.9, следует определять с допущением, что плоские элементы и оперты по двум сторонам (см. таблицу 7.2).

7.3.3.4 Эффективную площадь поперечного сечения промежуточного элемента жесткости определяют по формуле

, (7.35)

где - ширина элемента жесткости, показанная на рисунке 7.8.

Примечание - При необходимости учитывают закругления углов.

7.3.3.5 Критическое напряжение потери устойчивости промежуточного элемента жесткости определяется по формуле

, (7.36)

где - жесткость связи на единицу длины;

- момент инерции эффективного сечения элемента жесткости, определенного по эффективной площади относительно центральной оси эффективного поперечного сечения (см. рисунок 7.9).

Для промежуточного элемента жесткости значения коэффициента вычисляют по формуле

. (7.37)

7.3.3.6 Коэффициент снижения несущей способности вследствие потери устойчивости формы сечения (плоская форма потери устойчивости промежуточного элемента жесткости) определяют в зависимости от значения (см. 7.3.2.7).

7.3.3.7 Уменьшенную эффективную площадь элемента жесткости , вызванную потерей устойчивости формы сечения (изгибная форма потери устойчивости элемента жесткости), определяют по формуле

, (7.38)

7.3.3.8 При определении геометрических характеристик эффективного поперечного сечения промежуточного элемента жесткости уменьшенную эффективную площадь следует определять с учетом уменьшенной толщины для всех элементов, включенных в .

7.3.3.9 После проведения первого приближения в расчете площади промежуточного ребра жесткости проводят второе приближение.

7.3.3.10 Последовательность проведения расчета тонкостенных профилей с промежуточными элементами жесткости приведена в приложении Б.

7.4 Трапециевидные гофрированные листы с промежуточными элементами жесткости

7.4.1 Общие положения

Требования настоящего подраздела распространяются на трапециевидные гофрированные листы с полками и стенками, имеющими промежуточные элементы жесткости.

7.4.2 Полки с промежуточными элементами жесткости

7.4.2.1 При равномерном сжатии эффективное поперечное сечение полки с промежуточными элементами жесткости должно состоять из уменьшенной эффективной площади , включающей сечение элемента жесткости, и двух примыкающих полос шириной 0,5 или 15, показанных на рисунке 7.10.

При одном центральном элементе жесткости полки критическое напряжение потери устойчивости в упругой стадии определяют по формуле

, (7.39)

где - теоретическая ширина плоского элемента, показанная на (см. рисунок 7.9);

- ширина элемента жесткости, измеренная по его периметру (см. рисунок 7.9);

и - площадь поперечного сечения и момент инерции сечения элемента жесткости (см. рисунок 7.8).

Формула (7.39) может быть использована для элементов жесткости в виде широких гофров (канавок), плоская часть которых уменьшена из условия потери местной устойчивости, а для в формуле (7.39) берется большее из значений: или (см. рисунок 7.11). Подобный метод применим для полок с двумя или несколькими широкими гофрами.

Рисунок 7.10 - Включение в ребро жесткости примыкающих участков полки

Рисунок 7.10 - Включение в ребро жесткости примыкающих участков полки

Рисунок 7.11 - Сжатая полка с одним, двумя или несколькими элементами жесткости

Рисунок 7.11 - Сжатая полка с одним, двумя или несколькими элементами жесткости

7.4.2.2 При двух симметрично расположенных элементах жесткости полки критическое напряжение потери устойчивости в пределах упругости вычисляют по формуле

, (7.40)

где ; ,

здесь - теоретическая ширина крайнего плоского элемента (см. рисунок 7.11);

- теоретическая ширина среднего плоского элемента (см. рисунок 7.11);

- общая ширина элемента жесткости (см. рисунок 7.11);

и - площадь поперечного сечения и момент инерции поперечного сечения элемента жесткости (см. рисунок 7.11).

7.4.2.3 Для нескольких элементов жесткости на полке (трех или более одинаковых) эффективную площадь всей полки вычисляют по формуле

(см. таблицы 7.2 и 7.3), (7.41)

где - понижающий коэффициент, соответствующий гибкости , основанной на напряжении потери устойчивости в упругой стадии:

, (7.42)

где - суммарный момент инерции элементов жесткости относительно центральной оси без учета слагаемого ;

- ширина полки в проекции (см. рисунок 7.11);

- развернутая ширина полки (см. рисунок 7.11).

7.5 Стенки гофров с элементами жесткости в количестве не более двух

7.5.1 Эффективное поперечное сечение стенки, как показано на рисунке 7.12, должно включать в себя:

а) полосу шириной , примыкающую к сжатой полке;

б) уменьшенную эффективную площадь каждого из элементов жесткости на стенке, при их количестве не более двух;

в) примыкающую к центральной оси эффективного сечения полосу шириной ;

г) растянутую часть стенки.

7.5.2 Эффективная площадь элементов жесткости должна определяться следующим образом:

- для одного элемента жесткости или для элемента жесткости, ближайшего к сжатой полке:

; (7.43)

- для второго элемента жесткости:

; (7.44)

где размеры , …, , и показаны на рисунке 7.12.

Рисунок 7.12 - Эффективные поперечные сечения стенок трапециевидных профилированных листов

Рисунок 7.12 - Эффективные поперечные сечения стенок трапециевидных профилированных листов

7.5.3 Первоначальное положение эффективной нейтральной оси следует определять, используя эффективные сечения горизонтальных полок, и полное поперечное сечение стенок. В этом случае базовую эффективную ширину стенки определяют по формуле

, (7.45)

где - напряжение в сжатой полке при достижении сечением предела несущей способности.

7.5.4 Если стенка неустойчива (), то размеры от до определяют следующим образом:

; (7.46)

; (7.47)

; (7.48)

; (7.49)

; (7.50)

, (7.51)

где - расстояние от эффективной центральной оси до нейтральной линии сжатой полки (см. рисунок 7.12);

, , и - размеры, показанные на рисунке 7.12.

7.5.5 Размеры , ..., следует изначально определять по формулам (7.46)-(7.51), а затем, если рассматриваемый плоский элемент устойчив (), корректировать с учетом следующих положений:

- для стенки без элементов жесткости, если и вся стенка устойчива, то в эффективную площадь стенки включают:

; (7.52)

; (7.53)

- для стенки, усиленной элементом жесткости, если и часть стенки устойчива, то в эффективную площадь стенки включают:

; (7.54)

; (7.55)

- для стенки с одним элементом жесткости, если и часть стенки устойчива, то в эффективную площадь стенки включают:

; (7.56)

; (7.57)

- для стенки с двумя элементами жесткости:

если и часть стенки устойчива, то в эффективную площадь стенки включают:

; (7.58)

; (7.59)

если и часть стенки устойчива, то в эффективную площадь стенки включают:

; (7.60)

. (7.61)

7.5.6 Для одиночного элемента жесткости или для элемента жесткости, ближайшего к сжатой полке, в стенке с двумя элементами жесткости критическое напряжение потери устойчивости в упругой стадии вычисляют по формуле

, (7.62)

где и вычисляют по формулам:

- для одиночного элемента жесткости

; (7.63)

- для элемента жесткости, ближайшего к сжатой полке, в стенке с двумя элементами жесткости

, (7.64)

, (7.65)

здесь - размер, показанный на рисунке 7.12;

- момент инерции поперечного сечения элемента жесткости, включающего ширину выступа по образующей и два примыкающих участка стенки шириной каждый, относительно собственной центральной оси, параллельной плоскости элементов стенки (см. рисунок 7.12).

При определении возможное различие уклонов плоских элементов стенки по обе стороны от элемента жесткости допускается не учитывать.

7.5.7 Для одиночного сжатого элемента жесткости или для элемента жесткости, ближайшего к сжатой полке, в стенке с двумя элементами жесткости эффективную площадь определяют по формуле

; но (7.66)

7.5.8 Если полки не усилены элементами жесткости, то значения понижающего коэффициента следует определять, используя и по формуле (7.28).

7.5.9 При усилении полок элементами жесткости значения понижающего коэффициента следует определять по 7.3.2.9, но с уточненным по формуле (7.67).

7.5.10 Для одиночного растянутого элемента жесткости площадь сечения следует принимать равной .

7.5.11 Для стенок с двумя элементами жесткости эффективная площадь второго элемента жесткости следует принимать равной .

7.5.12 При определении геометрических характеристик эффективного сечения эффективную площадь следует определять с учетом уменьшенной толщины для всех элементов, включенных в .

7.5.13 Геометрические характеристики эффективного поперечного сечения элементов жесткости при расчете по второму предельному состоянию следует определять с учетом расчетной толщины .

7.6 Гофрированные листы с элементами жесткости на полках и стенках

Для гофрированных листов с промежуточными элементами жесткости на полках и стенках (см. рисунки 7.13 и 7.14) взаимодействие между потерей устойчивости формы сечения (плоская форма потери устойчивости элементов жесткости пояса и стенки) следует учитывать с использованием уточненного значения критического напряжения для обоих типов элементов жесткости в упругой стадии работы, определенное по формуле

, (7.67)

где - критическое напряжение в упругой стадии для промежуточного элемента жесткости полки, см. 7.4.2.2 для полки с одним элементом или 7.4.2.3 - для полки с двумя элементами жесткости;

- критическое напряжение в упругой стадии для одиночного элемента жесткости стенки или элемента жесткости, ближайшего к сжатой полке, в стенке с двумя элементами жесткости (см. 7.5.6);

- эффективная площадь сечения промежуточного элемента жесткости полки;

- эффективная площадь сечения промежуточного элемента жесткости стенки;

- для изгибаемого профиля;

1 - для центрально сжатого профиля.

Рисунок 7.13 - Элементы жесткости стенок для трапециевидных гофрированных листов

Рисунок 7.13 - Элементы жесткости стенок для трапециевидных гофрированных листов

Рисунок 7.14 - Трапециевидный гофрированный лист с элементами жесткости на полках и стенках

Рисунок 7.14 - Трапециевидный гофрированный лист с элементами жесткости на полках и стенках

7.7 Предельные состояния первой группы

7.7.1 Общие положения

При определении несущей способности поперечного сечения вместо расчета на прочность по предельным состояниям при проектировании могут быть использованы результаты экспериментальных исследований.

Примечание - Проектирование, основанное на результатах экспериментальных исследований, предпочтительно для оценки несущей способности сечений с относительно высоким отношением при искривлениях стенки или при учете влияния сдвига.


При выполнении расчетов влияние местной потери устойчивости элементов должно учитываться путем использования геометрических характеристик эффективного сечения, определяемого согласно 7.3-7.6.

7.7.2 Элементы центрально растянутые и сжатые

7.7.2.1 Расчетную несущую способность поперечного сечения по прочности при осевом растяжении вычисляют по формуле

; (7.68)

7.7.2.2 Если эффективная площадь нетто профиля менее, чем полная площадь поперечного сечения нетто , прочность при центральном сжатии стержней вычисляют по формуле

. (7.69)

7.7.2.3 Если центр тяжести эффективного поперечного сечения не совпадает с центром тяжести полного сечения, то следует учитывать момент от смещения центральных осей и относительно положения оси действия силы (см. рисунок 7.15),

Дополнительные моменты , и , от смещения центральных осей определяют по формулам

; (7.70)

, (7.71)

где и - смещение центральных осей и относительно осевых усилий.

Допускается не учитывать эксцентриситет в следующих случаях:

- если эксцентриситет менее 1,5% размера сечения в направлении эксцентриситета;

- если учет эксцентриситета приводит к более благоприятному результату при определении напряжений.

Рисунок 7.15 - Эффективное поперечное сечение при сжатии

Рисунок 7.15 - Эффективное поперечное сечение при сжатии

7.7.2.4 Расчет на прочность сечений в местах крепления растянутых элементов из одиночных уголков, прикрепляемых одной полкой болтами или другими нагельными креплениями и одиночного растянутого уголка с пределом текучести до 380 Н/мм следует рассчитывать по формуле

; (7.72)

где ;

здесь - эффективная площадь уголка нетто;

- часть сечения прикрепляемой полки уголка между краем отверстия и пером;

, , - принимаются по СП 16.13330.2011 (таблица 6).

7.7.2.5 Ветви составных стержней на расчетной длине, равной расстоянию между планками, должны быть проверены на крутильную и изгибно-крутильную формы потери устойчивости.

7.7.2.6 Расчет составных сечений из уголков швеллеров, С- и -образных профилей, соединенных вплотную или через прокладки, следует выполнять как сплошностенчатых при условии, что участки между соединяющими сварными швами или центрами крайних болтов не превышают для сжатых элементов 30 - для сжатых элементов и 70 - для растянутых, при условии проверки ветвей на изгибно-крутильную форму потери устойчивости с учетом расцентровки, на расчетной длине ветви, равной расстоянию между планками или узлами решетки.

7.7.2.7 Расчет распорок, уменьшающих расчетную длину сжатых элементов, следует выполнить на усилие, равное условной поперечной силе в основном сжатом элементе по формуле

, (7.73)

где - полное продольное усилие в сквозном стержне;

- коэффициент устойчивости при центральном сжатии составного стержня.

7.7.3 Расчет элементов при изгибе

7.7.3.1 Расчетная несущая способность поперечного сечения по изгибающему моменту относительно одной из главных осей определяют следующим образом:

- если момент сопротивления эффективного сечения менее, чем момент сопротивления полного упругого сечения ,

; (7.74)

- если момент сопротивления эффективного сечения равен моменту сопротивления полного упругого сечения ,