Элементы, подверженные действию осевой силы с изгибом

 

5.24*. Расчет на прочность внецентренно-сжатых и сжато-изгибаемых элементов по формуле (49) выполнять не требуется при значении приведенного эксцентриситета m_ef £ 20, отсутствии ослабления сечения и одинаковых значениях изгибающих моментов, принимаемых в расчетах на прочность и устойчивость.

5.25*. Расчет на прочность внецентренно-сжатых, сжато-изгибаемых, внецентренно-растянутых и растянуто-изгибаемых элементов из стали с пределом текучести до 530 МПа (5400 кгс/см²), не подвергающихся непосредственному воздействию динамических нагрузок, при t £ 0,5 R_s и N /(A_nR_y) > 0,1 следует выполнять по формуле

(49)

где N, M_x и M_y – абсолютные значения соответственно продольной силы и изгибающих моментов при наиболее неблагоприятном их сочетании;

n, c_x и c_y – коэффициенты, принимаемые по прил. 5.

Если N /(A_nR_y) £ 0,1, формулу (49) следует применять при выполнении требований пп. 7.5 и 7.24.

В прочих случаях расчет следует выполнять по формуле

 

(50)

 

где х и у – координаты рассматриваемой точки сечения относительно его главных осей.

5.26. Расчет на устойчивость внецентренно-сжатых и сжато-изгибаемых элементов следует выполнять как в плоскости действия момента (плоская форма потери устойчивости), так и из плоскости действия момента (изгибно-крутильная форма потери устойчивости).

5.27*. Расчет на устойчивость внецентренно-сжатых и сжато-изгибаемых элементов постоянного сечения (с учетом требований пп. 5.28* и 5.33 настоящих норм) в плоскости действия момента, совпадающей с плоскостью симметрии, следует выполнять по формуле

 

(51)

 

В формуле (51) коэффициент j_e следует определять:

а) для сплошностенчатых стержней по табл. 74 в зависимости от условной гибкости и приведенного относительного эксцентриситета m_ef, определяемого по формуле

 

m_ef = hm, (52)

 

где h – коэффициент влияния формы сечения, определяемый по табл. 73;

– относительный эксцентриситет (здесь е –эксцентриситет;

W_c – момент сопротивления сечения для наиболее сжатого волокна);

б) для сквозных стержней с решетками или планками, расположенными в плоскостях, параллельных плоскости изгиба, по табл. 75 в зависимости от условной приведенной гибкости _ef (l_ef по табл. 7) и относительного эксцентриситета m, определяемого по формуле

 

(53)

 

где а – расстояние от главной оси сечения, перпендикулярной плоскости изгиба, до оси наиболее сжатой ветви, но не менее расстояния до оси стенки ветви.

При вычислении эксцентриситета e = M / N значения M и N следует принимать согласно требованиям п. 5.29.

Расчет на устойчивость внецентренно-сжатых и сжато-изгибаемых трехгранных сквозных стержней с решетками или планками и постоянным по длине равносторонним сечением следует выполнять согласно требованиям разд. 15*.

Расчет на устойчивость не требуется для сплошно-стенчатых стержней при m_ef > 20 и для сквозных стержней при m > 20, в этих случаях расчет следует выполнять как для изгибаемых элементов.

5.28*. Внецентренно-сжатые элементы, выполненные из стали с пределом текучести свыше 530 МПа (5400 кгс/см²) и имеющие резко несимметричные сечения (типы сечений 10 и 11 по табл. 73), кроме расчета по формуле (51), должны быть проверены на прочность по формуле

 

(54)

где значение W_nt следует вычислять для растянутого волокна, а коэффициент d определять по формуле

d = 1– Nl ²/(p ² EA). (55)

5.29. Расчетные значения продольной силы N и изгибающего момента М в элементе следует принимать для одного и того же сочетания нагрузок из расчета системы по недеформированной схеме в предположении упругих деформаций стали.

При этом значения М следует принимать равными:

для колонн постоянного сечения рамных систем – наибольшему моменту в пределах длины колонн;

для ступенчатых колонн – наибольшему моменту на длине участка постоянного сечения;

для колонн с одним защемленным, а другим свободным концом – моменту в заделке, но не менее момента в сечении, отстоящем на треть длины колонны от заделки;

для сжатых верхних поясов ферм и структурных плит, воспринимающих внеузловую нагрузку, – наибольшему моменту в пределах средней трети длины панели пояса, определяемому из расчета пояса как упругой неразрезной балки;

для сжатых стержней с шарнирно-опертыми концами и сечениями, имеющими одну ось симметрии, совпадающую с плоскостью изгиба, – моменту, определяемому по формулам табл. 9.

 

Таблица 9

 

Относительный эксцентриситет,	Расчетные значения M при условной гибкости стержня
соответствующий Mmax	< 4	³ 4
m £ 3		M = M 1
3 < m £ 20
Обозначения, принятые в таблице 9: Mmax – наибольший изгибающий момент в пределах длины стержня; M 1 – наибольший изгибающий момент в пределах средней трети длины стержня, но не менее 0,5 Mmax; m – относительный эксцентриситет, определяемый по формуле m = MmaxA /(NWc). Примечание. Во всех случаях следует принимать M ³ 0,5 Mmax.

 

Для сжатых стержней с шарнирно-опертыми концами и сечениями, имеющими две оси симметрии, расчетные значения эксцентриситетов m_ef следует определять по табл. 76.

5.30. Расчет на устойчивость внецентренно-сжатых элементов постоянного сечения из плоскости действия момента при изгибе их в плоскости наибольшей жесткости (J_x > J_y), совпадающей с плоскостью симметрии, следует выполнять по формуле

(56)

где с – коэффициент, вычисляемый согласно требованиям п. 5.31;

j_y – коэффициент, вычисляемый согласно требованиям п. 5.3 настоящих норм.

5.31. Коэффициент с в формуле (56) следует определять:

при значениях относительного эксцентриситета m_x £ 5 по формуле

(57)

где a и b – коэффициенты, принимаемые по табл. 10;

Таблица 10

 

	Значения коэффициентов
Типы сечений	a при	b при
	mx £ 1	1 < mx £ 5	ly £ lc	ly > lc
Открытые	0,7	0,65 + 0,05 mx
				при J 2/ J 1 < 0,5 b = 1
Замкнутые:
с решетками (с планками)	сплошные
		0,6	0,55 + 0,05 mx

Обозначения, принятые в таблице 10:

J ₁ и J ₂ – моменты инерции соответственно большей и меньшей полок относительно оси симметрии сечения y – y;

j_c – значения j_y при

Примечание. Значения коэффициентов a и b для сквозных стержней с решетками (или планками) следует принимать как для замкнутых сечений при наличии не менее двух промежуточных диафрагм по длине стержня. В противном случае следует принимать коэффициенты, установленные для стержней открытого двутаврового сечения.

 

при значениях относительного эксцентриситета m_x ³ 10 по формуле

 

(58)

где j_b – коэффициент, определяемый согласно требованиям п. 5.15 и прил. 7* как для балки с двумя и более закреплениями сжатого пояса; для замкнутых сечений j_b = 1,0;

при значениях относительного эксцентриситета 5 < m_x < 10 по формуле

 

c = c ₅(2 – 0,2 m_x) + с ₁₀(0,2 m_x – 1), (59)

 

где с ₅ определяется по формуле (57) при m_x = 5, a c ₁₀ – по формуле (58) при m_x = 10.

При определении относительного эксцентриситета m_x за расчетный момент M_x следует принимать:

для стержней с шарнирно-опертыми концами, закрепленными от смещения перпендикулярно плоскости действия момента, – максимальный момент в пределах средней трети длины (но не менее половины наибольшего по длине стержня момента);

для стержней с одним защемленным, а другим свободным концом – момент в заделке (но не менее момента в сечении, отстоящем на треть длины стержня от заделки).

При гибкости коэффициент с не должен превышать:

для стержней замкнутого сечения – единицы;

для стержней двутаврового сечения с двумя осями симметрии – значений, определяемых по формуле

(60)

где

d = 4 r / m; r = (J_x + J_y)/(Ah ²); ; J_t = 0,433S b_it_i ³;

здесь b_i и t_i – соответственно ширина и толщина листов, образующих сечение;

h – расстояние между осями поясов;

для двутавровых и тавровых сечений с одной осью симметрии коэффициенты с не должны превышать значений, определяемых по формуле (173) прил. 6.

5.32. Внецентренно-сжатые элементы, изгибаемые в плоскости наименьшей жесткости (J_y < J_x и e_y ¹ 0), при l_x > l_y следует рассчитывать по формуле (51), а также проверять на устойчивость из плоскости действия момента как центрально-сжатые стержни по формуле

 

, (61)

где j_x – коэффициент, принимаемый согласно требованиям п. 5.3 настоящих норм.

При l_x £ l_y проверка устойчивости из плоскости действия момента не требуется.

5.33. В сквозных внецентренно-сжатых стержнях с решетками, расположенными в плоскостях, параллельных плоскости изгиба, кроме расчета на устойчивость стержня в целом по формуле (51) должны быть проверены отдельные ветви как центрально-сжатые стержни по формуле (7).

Продольную силу в каждой ветви следует определять с учетом дополнительного усилия от момента. Значение этого усилия при изгибе в плоскости, перпендикулярной оси y – y (табл. 7), должно быть определено по формулам: N_ad = M / b – для сечений типов 1 и 3; N_ad = M /2 d – для сечения типа 2; для сечения типа 3 при изгибе в плоскости, перпендикулярной оси х – х, усилие от момента N_ad = 1,16 M / b (здесь b – расстояние между осями ветвей).

Отдельные ветви внецентренно-сжатых сквозных стержней с планками следует проверять на устойчивость как внецентренно-сжатые элементы с учетом усилий от момента и местного изгиба ветвей от фактической или условной поперечной силы (как в поясах безраскосной фермы), а также п. 5.36 настоящих норм.

5.34. Расчет на устойчивость сплошностенчатых стержней, подверженных сжатию и изгибу в двух главных плоскостях, при совпадении плоскости наибольшей жесткости (J_x > J_y) с плоскостью симметрии следует выполнять по формуле

 

, (62)

где

 

здесь j_ey следует определять согласно требованиям п. 5.27* с заменой в формулах m и l соответственно на m_y и l_y, а c – согласно требованиям п. 5.41.

При вычислении приведенного относительного эксцентриситета m_ef,y = hm_y для стержней двутаврового сечения с неодинаковыми полками коэффициент h следует определять как для сечения типа 8 по табл. 73.

Если m_ef,y < m_x то кроме расчета по формуле (62) следует произвести дополнительную проверку по формулам (51) и (56), принимая e_y = 0.

Значения относительных эксцентриситетов следует определять по формулам:

 

и , (63)

 

где W_cx и W_cy – моменты сопротивления сечений для наиболее сжатого волокна относительно осей соответственно х – х и у – у.

Если l_x > l_y, то кроме расчета по формуле (62) следует произвести дополнительную проверку по формуле (51), принимая e_y = 0

В случае несовпадения плоскости наибольшей жесткости (J_x > J_y) с плоскостью симметрии расчетное значение m_x следует увеличить на 25%.

 

 

5.35. Расчет на устойчивость сквозных стержней из двух сплошностенчатых ветвей, симметричных относительно оси у – у (рис. 6), с решетками в двух параллельных плоскостях, подверженных сжатию и изгибу в обеих главных плоскостях, следует выполнять:

для стержня в целом – в плоскости, параллельной плоскостям решеток, согласно требованиям п. 5.27*, принимая e_y = 0;

для отдельных ветвей – как внецентренно-сжатых элементов по формулам (51) и (56), при этом продольную силу в каждой ветви следует определять с учетом усилия от момента M_x (см. п. 5.33), а момент M_y распределять между ветвями пропорционально их жесткостям (если момент М_у действует в плоскости одной из ветвей, то следует считать его полностью передающимся на эту ветвь). Гибкость отдельной ветви следует определять при расчете по формуле (51) согласно требования п. 6.13 настоящих норм, при расчете по формуле (56) – по максимальному расстоянию между узлами решетки.

5.36. Расчет соединительных планок или решеток сквозных внецентренно-сжатых стержней следует выполнять согласно требованиям п. 5.9 и 5.10 настоящих норм на поперечную силу, равную большему из двух значений: фактическую поперечную силу Q или условную поперечную силу Q_fic, вычисляемую согласно требованиям п. 5.8* настоящих норм.

В случае, когда фактическая поперечная сила больше условной, соединять планками ветви сквозных внецентренно-сжатых элементов, как правило, не следует.

 

ОПОРНЫЕ ЧАСТИ

 

5.37. Неподвижные шарнирные опоры с центрирующими прокладками, тангенциальные, а при весьма больших реакциях – балансирные опоры следует применять при необходимости строго равномерного распределения давления под опорой.

Плоские или катковые подвижные опоры следует применять в случаях, когда нижележащая конструкция должна быть разгружена от горизонтальных усилий, возникающих при неподвижном опирании балки или фермы.

Коэффициент трения в плоских подвижных опорах принимается равным 0,3, в катковых – 0,03.

5.38. Расчет на смятие в цилиндрических шарнирах (цапфах) балансирных опор следует выполнять (при центральном угле касания поверхностей, равном или большем p /2) по формуле

, (64)

где F – давление (сила) на опору;

r и l – соответственно радиус и длина шарнира;

R_lp – расчетное сопротивление местному смятию при плотном касании, принимаемое согласно требованиям п. 3.1* настоящих норм.

5.39. Расчет на диаметральное сжатие катков должен производиться по формуле

(65)

где n – число катков;

d и l – соответственно диаметр и длина катка;

R_cd – расчетное сопротивление диаметральному сжатию катков при свободном касании, принимаемое согласно требованиям п. 3.1.* настоящих норм.