Проверка устойчивости стенок и поясных листов изгибаемых элементов сплошного сечения

8.5.1 Устойчивость стенок балок 1-го класса следует считать обеспеченной, если выполнены требования 8.2.1, 8.3.1 - 8.3.3, 8.4.1 - 8.4.5 и условная гибкость стенки (см. рисунок 5) не превышает значений:

3,5 - при отсутствии местного напряжения σ_loc в балках с двусторонними поясными швами;

3,2 - то же, в балках с односторонними поясными швами;

2,5 - при наличии местного напряжения σ_loc в балках с двусторонними поясными швами.

При этом следует устанавливать поперечные (и опорные) ребра жесткости согласно требованиям 8.5.9 или согласно 8.5.11 и 8.5.12.

8.5.2 Проверку устойчивости стенок балок 1-го класса следует выполнять с учетом наибольшего сжимающего напряжения σу расчетной границы стенки, принимаемого со знаком «плюс», среднего касательного напряжения τ и местного напряжения σ_loc в стенке под сосредоточенной нагрузкой.

Напряжения σ и τ следует вычислять по формулам:

(78)

(79)

где М и Q - средние значения соответственно изгибающего момента и поперечной силы в пределах отсека; если длина отсека а (расстояние между осями поперечных ребер жесткости) больше его расчетной высоты h_ef, то значения М и Q следует вычислять как средние для более напряженного участка с длиной, равной h_ef, если в пределах отсека момент или поперечная сила меняют знак, то их средние значения следует вычислять на участке отсека с одним знаком;

h_ef - расчетная высота стенки, принимаемая согласно требованиям 7.3.1;

h_w - полная высота стенки.

Местное напряжение σ_loc (σ_loc,y) в стенке под сосредоточенной нагрузкой следует определять согласно 8.2.2 и 8.3.3.

В отсеках балки, где сосредоточенная нагрузка приложена к растянутому поясу, одновременно должны быть учтены только σ и τ или σ_loc и τ.

8.5.3 Устойчивость стенок балок 1-го класса симметричного сечения, укрепленных только поперечными ребрами жесткости (рисунок 8), при наличии местного напряжения (σ _loc ≠0) и при условной гибкости стенки следует считать обеспеченной, если выполнено условие

(80)

а - при приложении сосредоточенной нагрузки к сжатому поясу; б - то же, к растянутому поясу

Рисунок 8 - Схема участка балки, укрепленной поперечными ребрами жесткости

В формуле (80) обозначено:

σ, σ _loc, τ - напряжения, определяемые согласно требованиям 8.5.2;

σ _сr - критическое напряжение, вычисляемое по формуле

(81)

где с_сr - коэффициент, определяемый согласно 8.5.4 - 8.5.6;

σ _loc,cr - критическое напряжение, вычисляемое по формуле

(82)

где с ₁и с ₂ - коэффициенты, определяемые согласно 8.5.5;

τ_cr - критическое напряжение, вычисляемое по формуле:

(83)

здесь μ - отношение большей стороны отсека стенки к меньшей;

d - меньшая из сторон отсека стенки (h_ef или а).

8.5.4 Для балок по 8.5.3 при σ _loc = 0 коэффициент с_сr в формуле (81) следует определять по таблице 12 в зависимости от вида поясных соединений и значения коэффициента δ, вычисляемого по формуле

(84)

где β - коэффициент, принимаемый по таблице 13;

b_f, t_f - соответственно ширина и толщина сжатого пояса балки.

Таблица 12

Поясные соединения балок	Значение ссr при δ, равном
≤ 0,8	1,0	2,0	4,0	6,0	10,0	≥ 30,0
Сварные	30,0	31,5	33,3	34,6	34,8	35,1	35,5
Фрикционные	35,2

Таблица 13

Балки	Условия работы сжатого пояса	β
	Крановые рельсы не приварены	2,0
Крановых путей	Крановые рельсы приварены	¥
	При непрерывном опирании плит	¥
Прочие	В прочих случаях	0,8
Примечание - Для отсеков балок крановых путей, где сосредоточенная нагрузка приложена к растянутому поясу, при вычислении коэффициента δ следует принимать β = 0,8.

8.5.5 При вычислении значений σ _loc,cr по формуле (82) при σ _loc ≠ 0 следует принимать:

c ₁ - по таблице 14 в зависимости от отношения a / h_ef и значения ρ = 1,04 l_ef / h_ef (здесь значение l_ef следует определять согласно требованиям 8.2.2);

c ₂ - по таблице 15 в зависимости от отношения a / h_ef и значения δ, вычисляемого по формуле (84); для балок с фрикционными поясными соединениями следует принимать δ = 10.

При σ _loc ≠ 0 проверку стенки по формуле (80) следует выполнять в зависимости от значения a / h_ef:

а) при отношении a / h_ef ≤ 0,8 значение с_сr следует определять по формуле (81) с учетом требований 8.5.4.

Если сосредоточенная нагрузка приложена к растянутому поясу (см. рисунок 8, б), то при проверке стенки с учетом только σ _loc и τ при определении коэффициента 8 по формуле (84) за b_f и t_f следует принимать соответственно ширину и толщину растянутого пояса;

Таблица 14

ρ	Значения c 1 при а / hef (а 1 / hef), равном
0,50	0,60	0,67	0,80	1,0	1,2	1,4	1,6	1,8	≥ 2,0
0,10	56,7	46,6	41,8	34,9	28,5	24,5	21,7	19,5	17,7	16,2
0,15	38,9	31,3	27,9	23,0	18,6	16,2	14,6	13,6	12,7	12,0
0,20	33,9	26,7	23,5	19,2	15,4	13,3	12,1	11,3	10,7	10,2
0,25	30,6	24,9	20,3	16,2	12,9	11,1	10,0	9,4	9,0	8,7
0,30	28,9	21,6	18,5	14,5	11,3	9,6	8,7	8,1	7,8	7,6
0,35	28,0	20,6	17,4	13,4	10,2	8,6	7,7	7,2	6,9	6,7
0,40	27,4	20,0	16,8	12,7	9,5	7,9	7,0	6,6	6,3	6,1

Таблица 15

δ	Значения коэффициента с 2 при а / hef (а 1 / hef), равном
0,50	0,60	0,67	0,80	1,00	1,20	1,40	≥ 1,60
≤ 1	1,56	1,56	1,56	1,56	1,56	1,56	1,56	1,56
	1,64	1,64	1,64	1,67	1,76	1,82	1,84	1,85
	1,66	1,67	1,69	1,75	1,88	2,01	2,09	2,12
	1,67	1,68	1,70	1,77	1,92	2,08	2,19	2,26
	1,68	1,69	1,71	1,78	1,96	2,14	2,28	2,38
≥ 30	1,68	1,70	1,72	1,80	1,99	2,20	2,38	2,52

б) при отношении a / h_ef > 0,8 проверку по формуле (80) следует выполнять дважды:

при значении σ _сr вычисленном по формуле (81) с учетом требований 8.5.4, и при таком значении σ _loc,cr по формуле (82), когда при определении коэффициентов с ₁и с ₂ вместо размера а принят а ₁ = 0,5 а при 0,8 ≤ a / h_ef ≤ 1,33 или а ₁ = 0,67 h_ef при a / h_ef > 1,33; при значениях σ _сr и σ _loc,cr, вычисленных при фактическом значении a / h_ef (если a / h_ef > 2,в расчете следует принимать a / h_ef = 2); при этом коэффициент с_cr в формуле (81) следует определять по таблице 16.

Значение τ_сr во всех случаях следует вычислять по фактическим размерам отсека.

Таблица 16

Значение ссr при a / hef или а / (2 hc), равном
≤ 0,8	0,9	1,0	1,2	1,4	1,6	1,8	≥ 2,0
По таблице 12	37,0	39,2	45,2	52,8	62,0	72,6	84,7

8.5.6 Устойчивость стенок балок 1-го класса асимметричного двутаврового сечения с более развитым сжатым поясом, укрепленных только поперечными ребрами жесткости, следует считать обеспеченной, если условие (80) будет выполнено с учетом следующих изменений:

при вычислении значений σ _сr по формулам (81) и (84) вместо значения h_ef принята удвоенная высота сжатой зоны стенки 2 h_c;

при a / h_ef > 0,8 и σ _loc ≠ 0 выполнены две проверки, указанные в 8.5.5, в которых при определении с_сr по таблице 16 и σ _сr - по формуле (81) вместо значения h_ef принята удвоенная высота сжатой зоны стенки 2 h_c.

Значения τ _cr и σ _loc,cr следует определять по фактическим размерам отсека стенки.

8.5.7 Устойчивость стенок балок 1-го класса асимметричного двутаврового сечения с более развитым растянутым поясом, укрепленных только поперечными ребрами жесткости, при одновременном действии напряжений σ и τ и отсутствии напряжений σ _loc следует считать обеспеченной, если выполнено условие

(85)

- по формуле (81)

Здесь σ₁и σ₂ - сжимающее и растягивающее напряжения у расчетных границ стенки, принимаемые соответственно со знаком «плюс» и «минус» и определяемые по формуле (78);

τи τ _сr - касательные напряжения, определяемые соответственно по формулам (79) и (83);

с_сr - коэффициент, определяемый по таблице 17 в зависимости от α.

Таблица 17

α	1,0	1,2	1,4	1,6	1,8	2,0
ссr	10,2	12,7	15,5	20,0	25,0	30,0

8.5.8 Устойчивость стенок балок 2-го и 3-го классов из однородной стали и бистальных при отсутствии местного напряжения (σ _loc = 0) и с соблюдением требований 7.3.1, 8.2.3 и 8.2.8 следует считать обеспеченной при выполнении условий:

а) для балок двоякосимметричного двутаврового и коробчатого сечений

(86)

где α - коэффициент, определяемый по таблице 18 (при τ = Q/A_w);

Таблица 18

τ/ Rsw	Значения α при равном
2,2	2,5	3,0	3,5	4,0	4,5	5,0	5,5
	0,240	0,239	0,235	0,226	0,213	0,195	0,173	0,153
0,5	0,203	0,202	0,197	0,189	0,176	0,158	0,136	0,116
0,6	0,186	0,185	0,181	0,172	0,159	0,141	0,119	0,099
0,7	0,167	0,166	0,162	0,152	0,140	0,122	0,100	0,080
0,8	0,144	0,143	0,139	0,130	0,117	0,099	0,077	0,057
0,9	0,119	0,118	0,114	0,105	0,092	0,074	0,052	0,032

r - следует принимать по указаниям 8.4.5;

б) для балок асимметричного двутаврового сечения с более развитым сжатым поясом, укрепленных только поперечными ребрами,

(87)

где σ₁, σ₂ - напряжения соответственно в сжатом и растянутом поясах; если σ₁ ≥ R_yf или σ₂≥ R_yf, то следует принимать соответственно σ₁ = R_yf или σ₂= R_yf.

В выражении (87) высоту сжатой зоны стенки h ₁следует определять по формуле

(88)

Значения М и Q следует вычислять в одном сечении балки.

8.5.9 Стенки балок следует укреплять поперечными ребрами жесткости:

в балках 1-го класса, если значение условной гибкости стенки превышает 3,2 - при отсутствии подвижной нагрузки на поясе балки или 2,2 - при наличии такой нагрузки;

в балках 2-го и 3-го классов - при любых значениях условной гибкости стенки на участках длины балки, где учитываются пластические деформации, а на остальных участках - как в балках 1-го класса.

Расстояние между поперечными ребрами не должно превышать 2 h_ef при и 2,5 h_ef при .

Для балок 1-го класса допускается превышать эти расстояния до значения 3 h_ef при условии, что устойчивость балки и стенки обеспечена выполнением требований 8.4.4,а или 8.4.4,б, если не превышает значений, определяемых по формуле (71).

Поперечные ребра жесткости следует устанавливать, как правило, в местах приложения неподвижных сосредоточенных нагрузок и на опорах балок.

В стенке, укрепленной только поперечными ребрами, ширина их выступающей части b_r должна быть для парного ребра не менее (h_w / 30 + 25) мм, для одностороннего ребра - не менее (h_w / 24 + 40) мм; толщина ребра г, должна быть не менее .

При укреплении стенки односторонними поперечными ребрами жесткости из одиночных уголков, привариваемых к стенке пером, момент инерции такого ребра, вычисляемый относительно оси, совпадающей с ближайшей к ребру гранью стенки, должен быть не меньше, чем для парного ребра.

8.5.10 Поперечное ребро жесткости, расположенное в месте приложения сосредоточенной нагрузки к верхнему поясу, следует проверять расчетом на устойчивость: двустороннее ребро - как центрально сжатую стойку, а одностороннее - как стойку, сжатую с эксцентриситетом, равным расстоянию от срединной плоскости стенки до центра тяжести расчетного сечения стойки. При этом в расчетное сечение стойки необходимо включать сечение ребра жесткости и полосы стенки шириной 0,65 с каждой стороны ребра, а расчетную длину стойки следует принимать равной расчетной высоте стенки h_ef.

8.5.11 Стенки балок 1-го класса, у которых при действии нормальных напряжений σ от изгиба устойчивость не обеспечена, а также при значениях условной гибкости стенки (где σ - напряжение в сжатом поясе балки), следует укреплять продольным ребром жесткости, устанавливаемым дополнительно к поперечным ребрам.

8.5.12 В стенке балки симметричного двутаврового сечения 1-го класса, укрепленной кроме поперечных ребер одной парой продольных ребер жесткости, расположенной на расстоянии h ₁от границы сжатого отсека (рисунок 9), обе пластинки, на которые это ребро разделяет отсек, следует рассчитывать порознь:

а) пластинку 1, расположенную между сжатым поясом и продольным ребром, по формуле

(89)

а - балка со сжатым верхним поясом; б - балка с растянутым верхним поясом

Рисунок 9 - Схема балки, укрепленной поперечными (3) и продольными (4) ребрами жесткости

здесь значения σ, σ _loc,τ следует определять согласно требованиям 8.5.2, а значения σ _{cr ,1} и σ _{loc,cr, 1} - по формулам:

при σ _loc = 0

(90)

где

при σ _loc ≠ 0 и μ ₁ = a/h ₁ ≤ 2 (при μ ₁ > 2следует принимать μ ₁ = 2)

(91)

(92)

где

(93)

критическое напряжение τ_cr, ₁следует определять по формуле (83) с подстановкой в нее размеров проверяемой пластинки;

б) пластинку 2, расположенную между продольным ребром и растянутым поясом, - по формуле

(94)

где σ и τ - напряжения, определяемые согласно 8.5.2;

(95)

при

(96)

σ _{loc ,2} - напряжение, принимаемое равным в зависимости от того, к какому поясу приложена нагрузка: к сжатому (см. рисунок 9, а) - σ _{loc ,2} = 0,4 σ _loc (здесь σ _loc следует определять согласно 8.5.2); к растянутому (см. рисунок 9, б) - σ _{loc ,2} = σ _loc;

σ _{loc , cr ,2} - напряжение, определяемое по формуле (82), где с ₁ и с ₂ следует определять соответственно по таблице 14 при ρ = 0,4 и по таблице 15 при δ = 1, заменяя значение h_ef значением (h_ef - h ₁);

τ_{cr ,2} -напряжение, определяемое по формуле (83) с подстановкой в нее размеров проверяемой пластинки.

8.5.13 Промежуточные ребра, расположенные на пластинке 1 между сжатым поясом и продольным ребром, следует доводить до продольного ребра (рисунок 10).

В этом случае расчет пластинки 1 следует выполнять по формулам (89) - (93), в которых величину а следует заменять величиной а ₁, где а ₁ - расстояние между осями соседних промежуточных ребер (см. рисунок 10). Расчет пластинки 2 следует выполнять согласно требованиям 8.5.12, б.

8.5.14 Проверку устойчивости стенок балок асимметричного сечения (с более развитым сжатым поясом), укрепленных поперечными ребрами и парным продольным ребром, расположенным в сжатой зоне, следует выполнять по формулам (89) и (90); при этом в формулы (90), (91) и (94) вместо отношения h ₁/ h_ef следует подставлять а в формулу (95) вместо (0,5 - h ₁/ h_ef) следует подставлять [σ₁ /(σ₁ - σ₂) - h ₁/ h_ef ], где σ₂ - краевое растягивающее растяжение (со знаком «минус») у расчетной границы отсека.

8.5.15 При укреплении стенки поперечными ребрами и парным продольным ребром жесткости места расположения и моменты инерции сечений этих ребер должны удовлетворять требованиям 8.5.9 и формулам таблицы 19.

Таблица 19

	Моменты инерции ребра
поперечного (Ir)	продольного (Irl)
требуемое	предельное
минимальное	максимальное
0,20
0,25
0,30		-	-
Примечание - При вычислении Irl для промежуточных значений h 1/ hef допускается линейная интерполяция

При расположении продольного и поперечных ребер жесткости с одной стороны стенки моменты инерции сечений каждого из них следует вычислять относительно оси, совпадающей с ближайшей к ребру гранью стенки.

8.5.16 При значениях условной гибкости стенки балки симметричного двутаврового сечения допускается проектировать как балки 2-го класса с гибкими (неустойчивыми) стенками согласно приложению М.

8.5.17 Участок стенки балки над опорой следует рассчитывать на устойчивость при центральном сжатии из плоскости балки как стойку, нагруженную опорной реакцией.

При укреплении стенки балки опорными ребрами жесткости с шириной выступающей части b_r (как правило, не менее 0,5 b_fi здесь b_fi - ширина нижнего пояса балки) в расчетное сечение этой стойки следует включать сечение опорных ребер и полосы стенки шириной не более с каждой стороны ребра.

Толщина опорного ребра жесткости t_r должна быть не менее где b_r - ширина выступающей части.

Расчетную длину стойки следует принимать равной расчетной высоте стенки балки h_ef.

Нижние торцы опорных ребер (рисунок 11) должны быть остроганы либо плотно пригнаны или приварены к нижнему поясу балки. Напряжения в этих сечениях при действии опорной реакции не должны превышать расчетного сопротивления стали: в первом случае (см. рисунок 11, а) - смятию R_p при а ≤ 1,5 t и сжатию R_y при а > 1,5 t; во втором случае (см. рисунок. 11, б) - смятию R_p.

а - в торце с применением строжки; б - удаленного от торца с плотной пригонкой или приваркой к нижнему поясу

Рисунок 11 - Схема опорного ребра жесткости

Сварные швы, прикрепляющие опорное ребро к нижнему поясу балки, следует рассчитывать на воздействие опорной реакции.

При отсутствии опорных ребер жесткости (в прокатных балках) расчетным сечением стойки является полоса стенки шириной, равной длине участка опирания балки.

8.5.18 Устойчивость сжатых поясов следует считать обеспеченной, если условная гибкость свеса пояса или поясного листа балок 1-го класса, а также бистальных 2-го класса при выполнении требований 7.3.7, 8.2.1 и 8.2.8 не превышает предельных значений определяемых по формулам:

для свеса полки (без окаймления и отгиба) двутаврового сечения

(97)

для поясного листа коробчатого сечения

(98)

Здесь σ_с - напряжение в сжатом поясе, определяемое по формулам:

для однородного сечения

для бистального сечения

где α ' - значения α из таблицы 18 при τ = 0; если σ_с > R_yf, то следует принимать σ_с = R_yf.

8.5.19 Устойчивость сжатых поясов следует считать обеспеченной, если условная гибкость свеса сжатого пояса или поясного листа балок 2-го и 3-го классов из однородной стали при выполнении требований 7.3.7, 8.2.3 и 8.5.8 не превышает предельных значений определяемых при по формулам:

для свеса полки (без окаймления и отгиба) двутаврового сечения

(99)

для поясного листа коробчатого сечения

(100)

8.5.20 В случае окаймления или отгиба полки (стенки) сечения (см. рисунок 5), имеющего размер a_ef ≥ 0,3 b_ef и толщину , значения определяемые по формулам (97) и (99), допускается увеличивать в 1,5 раза.

Расчет опорных плит

8.6.1 Площадь стальной опорной плиты должна удовлетворять требованиям расчета на прочность фундамента.

Передача расчетного усилия на опорную плиту может осуществляться через фрезерованный торец или через сварные швы конструкции, опирающейся на плиту.

8.6.2 Толщину опорной плиты следует определять расчетом на изгиб пластинки по формуле

(101)

где М _max - наибольший из изгибающих моментов М, действующих на разных участках опорной плиты и определяемых по формулам:

для консольного участка плиты

(102)

для участка плиты, опертого на четыре стороны в направлении короткой и длинной сторон соответственно

(103)

для участка плиты, опертого по трем сторонам

(104)

для участка плиты, опертого на две стороны, сходящиеся под углом, по формуле (104), принимая при этом d ₁ - диагональ прямоугольника, а размер а ₁ в таблице Е.2 - расстояние от вершины угла до диагонали.

Здесь с - вылет консольного участка плиты;

α₁, α₂, α₃ - коэффициенты, зависящие от условий опирания и отношения размеров сторон участка плиты и принимаемые согласно таблице Е.2;

q - реактивный отпор фундамента под рассматриваемым участком плиты на единицу площади плиты.