Рекомендовано к изданию секцией теории железобетона и арматуры НТС НИИЖБ Госстроя СССР.
Пособие по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из ячеистых бетонов (к СНиП 2.03.01-84. Бетонные и железобетонные конструкции)/НИИЖБ, ЦНИИСК им. Кучеренко Госстроя СССР. — М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1986.
Содержит основные положения по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из ячеистых бетонов. Приведены данные о материалах, применяемых в указанных конструкциях, рекомендации по расчету и конструктивные требования. Даны примеры расчета.
Для инженерно-технических работников проектных организаций.
При пользовании Пособием необходимо учитывать утвержденные изменения строительных норм и правил и государственных стандартов, публикуемые в журнале «Бюллетень строительной техники», «Сборнике изменений к строительным нормам и правилам» Госстроя СССР и информационном указателе «Государственные стандарты СССР» Госстандарт.
ПРЕДИСЛОВИЕ
Пособие распространяется на проектирование элементов бетонных и железобетонных конструкций из различных видов ячеистых бетонов автоклавного и неавтоклавного твердения, применяемых в конструкциях гражданских, промышленных и сельскохозяйственных зданий.
Проектирование. Как стать профессиональным инженером: директор проектной компании делится опытом.
Поскольку конструкции из ячеистых бетонов выполняются только в виде стеновых панелей, плит покрытий и перекрытий, то многие виды расчетов, предусмотренные СНиП
2.03.01-84, в Пособии не приводятся, в частности, расчеты кольцевых сечений на растяжение и кручение, выносливость, ширину раскрытия и закрытия косых трещин, влияние поперечной силы на прогиб, а также расчеты косвенного армирования.
В скобках указаны номера пунктов, таблиц и формул СНиП 2.03.01-84.
В Пособии использованы материалы разработок НИИСК и ДонпромстройНИИпроекта
Госстроя СССР, ВНИИстрома, НИПИсиликатобетона Минстройматериалов СССР, НИИстроительства Госстроя ЭССР, ЛенЗНИИЭПа Госгражданстроя, а также ряда других научно-исследовательских и проектных организаций, высших учебных заведений, предприятий, изготовляющих изделия из ячеистых бетонов, строительных и монтажных организаций, осуществляющих строительство зданий с применением конструкций из ячеистых бетонов, а также использован опыт эксплуатации таких зданий. Пособие разработано НИИЖБ (кандидаты техн. наук К.М.
Романовская, В.В. Макаричев) и ЦНИИСК им. Кучеренко (канд. техн. наук Н.И. Левин).
Замечания и предложения просьба направлять в НИИЖБ и ЦНИИСК им. Кучеренко Госстроя СССР по адресу: 109389, Москва, 2-я Институтская, д. 6.
1. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ
1.1. Настоящее Пособие составлено к СНиП 2.03.01-84 и может быть использовано при проектировании элементов конструкций зданий и сооружений для гражданского, промышленного и сельскохозяйственного строительства из различных автоклавных и неавтоклавных ячеистых бетонов, работающих при систематическом воздействии температур не выше 50 °С и не ниже минус 70 °С, а именно:
а) бетонных однослойных, работающих на изгиб и внецентренное сжатие;
Вебинар. «Методология реализации проекта нового склада: проектирование и строительство» — GAZ Campus
б) железобетонных однослойных с обычным армированием, работающих на изгиб и
в) железобетонных двухслойных с обычным армированием и предварительно
напряженных, работающих на изгиб.
Автоклавные и неавтоклавные ячеистые бетоны, предусмотренные настоящим Пособием, должны соответствовать требованиям ГОСТ 25485-82.
Виды применяемых ячеистых бетонов приведены в прил. 1.
Проектирование ячеистобетонных конструкций для сейсмических районов допускается при условии выполнения требований СНиП II-7-81.
1.2. При проектировании элементов конструкций из ячеистых бетонов следует руководствоваться общими требованиями СТ СЭВ 384-76, СНиП II-6-74, СНиП II-3-79, СНиП 2.01.01-82, СНиП 2.03.01-84, а также требованиями настоящего Пособия.
1.3. Проектирование бетонных и железобетонных конструкций для работы в условиях агрессивной среды следует вести с учетом дополнительных требований, предъявляемых СНиП 2.03.11-85.
1.4. В целях обеспечения долговечности конструкций из ячеистых бетонов следует предусмотреть защиту их от увлажнения грунтовыми водами и интенсивного увлажнения атмосферными осадками, для чего рекомендуется применять защитно-декоративные отделки наружных поверхностей стен окрасочными составами, поризованными растворами с дроблеными каменными материалами в соответствии с СН 277-80.
1.5. Однослойные конструкции из ячеистых бетонов следует предусматривать для зданий с относительной влажностью воздуха внутри помещений до 60 %, а при наличии пароизоляции на внутренней поверхности стен — для зданий с влажностью воздуха внутри помещений до 75 %.
Допускается при соответствующем технико-экономическом обосновании вместо устройства пароизоляции увеличение толщины элементов стен исходя из условия исключения выпадания конденсата на их внутренней поверхности. Двухслойные конструкции с внутренним слоем из тяжелого бетона допускаются к применению без специальных мер защиты при влажности воздуха внутри помещений до 75 %.
1.6. Расчетная зимняя температура наружного воздуха и влажность окружающей среды определяются в соответствии с п. 1.8 СНиП 2.03.01-84.
1.7. Теплотехнический расчет элементов конструкций из ячеистых бетонов следует производить в соответствии со СНиП II-3-79.
Теплофизические характеристики ячеистых бетонов для наружных ограждающих конструкций в случае их отсутствия в СНиП II-3-79 рекомендуется принимать на основании опытных данных.
1.8. В рабочих чертежах, технических условиях на элементы конструкций из ячеистого бетона следует указывать вид ячеистого бетона и его характеристики: класс бетона по прочности на осевое сжатие, марку по плотности, прочность бетона при отпуске изделий с завода, а для элементов наружных ограждающих конструкций также марку по морозостойкости.
Кроме того, должны быть указаны вид, класс и марка стали для арматуры и закладных деталей.
1.9. При проектировании конструкций из ячеистых бетонов следует учитывать требования, предъявляемые СН 277-80 к способу их формования (литьевому, по вибротехнологии, по резательной технологии), и другие требования этой Инструкции.
1.10. Автоклавные ячеистые бетоны рекомендуется применять в зданиях и сооружениях I, II и III классов по степени ответственности.
Неавтоклавные ячеистые бетоны рекомендуется применять в зданиях и сооружениях II и III классов по степени ответственности.
Примечание. Классы по степени ответственности следует принимать по «Правилам учета степени ответственности зданий и сооружений при проектировании конструкций», утвержденным постановлением Госстроя СССР № 41 от 19 марта 1981 г.
1.11. При проектировании следует предусмотреть защиту арматуры и закладных деталей от коррозии в соответствии с СН 277-80.
1.12. Автоклавные и неавтоклавные ячеистые бетоны могут применяться в следующих элементах конструкций:
а) одно- и двухслойных панелях наружных и однослойных панелях внутренних стен;
б) одно- и двухслойных плитах покрытий;
в) неармированных и армированных стеновых крупных блоках;
г) неармированных стеновых мелких блоках.
Примечаниям: 1. Проектирование конструкций стен из мелких блоков осуществляется в соответствии со СНиП II-22-81, а прочностные характеристики ячеистых бетонов принимаются согласно настоящему Пособию.
2. Армированные крупноразмерные элементы из неавтоклавных ячеистых бетонов могут применяться при отсутствии в них недопустимых усадочных трещин.
3. Применение ячеистых бетонов в конструкциях внутренних стен и междуэтажных перекрытий допускается только при соответствующем технико-экономическом обосновании.
1.13. Стеновые панели из автоклавных ячеистых бетонов разрешается применять в зданиях независимо от их этажности при условии обеспечения расчетом необходимой прочности и деформативности.
Усилия, на которые рассчитываются ячеистобетонные стеновые панели и крупные блоки, а также стены из мелких блоков, определяются расчетом в зависимости от способа соединения наружных и внутренних стен или несущих каркасов (колонн, ригелей и плит перекрытий).
При жестком соединении наружных и внутренних стен с помощью сварки закладных деталей или замоноличивания арматурных выпусков стены рассчитываются как совместно работающие, т.е. как несущие. В этом случае нагрузки, приходящиеся на наружные стеновые панели или блоки из ячеистых бетонов, определяются из общего расчета зданий как совместной системы продольных, поперечных и горизонтальных дисков с учетом соотношения упругопластических свойств ячеистого бетона и материала внутренних конструкций зданий.
При соединении наружных ячеистобетонных стен с внутренними несущими конструкциями зданий (колоннами или стенами) с помощью горизонтальных гибких стержней и при наличии зазора между стенами и внутренними конструкциями элементы стен (панели или блоки) рассчитываются как самонесущие.
Для бескаркасных зданий, имеющих жесткое соединение (монолитную связь) между стенами из неавтоклавных ячеистых бетонов, предельной высотой следует считать три этажа.
1.14. Двухслойные плиты перекрытий или покрытий рекомендуется проектировать из слоя тяжелого бетона, плотного силикатного бетона класса по прочности не менее В10 при армировании без предварительного напряжения и не менее В17,5 с предварительным напряжением.
ОСНОВНЫЕ РАСЧЕТНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ
1.15. Основные расчетные требования к проектированию бетонных и железобетонных однослойных конструкций из ячеистых бетонов принимаются в соответствии с пп. 1.10 — 1.13 и 1.19 — 1.22 СНиП 2.03.01-84, двухслойных предварительно напряженных с учетом пп. 1.17; 1.18 и 1.23 — 1.30 СНиП 2.03.01-84.
1.16 (1.16). К трещиностойкости конструкций из ячеистых бетонов предъявляются требования только 2- и 3-й категорий, т.е. допускается ограниченное по ширине кратковременное и длительное раскрытие трещин. Ко 2-й категории относятся предварительно напряженные двухслойные конструкции с арматурой классов A-V, A-VI и проволокой классов В-II и Вр-II диаметром 3,5 мм и более. Предельно допустимая ширина раскрытия трещин для данных конструкций принимается кратковременная acrc1 = 0,2 мм.
Однородные конструкции и конструкции с другими видами арматуры относятся к 3-й категории трещиностойкости. Предельно допустимая ширина раскрытия трещин для данных конструкций принимается: кратковременная аcrc1 = 0,4 мм, длительная аcrc2 = 0,3.
При расчете ширины раскрытия трещин коэффициент надежности по нагрузке (постоянной, длительной и кратковременной) f принимается равным 1.
Указанные категории требований к трещиностойкости железобетонных конструкций относятся к трещинам, нормальным к продольной оси элемента.
Во избежание раскрытия продольных трещин следует принимать конструктивные меры (устанавливать соответствующую поперечную арматуру), а для предварительно напряженных элементов, кроме того, ограничивать значения сжимающих напряжений в бетоне в стадии предварительного обжатия (см. п. 1.29 СНиП 2.03.01-84).
Примечание. В конструкциях, в которых арматура покрывается антикоррозионным составом, допускается ширина раскрытия трещин аcrc2 до 0,5 мм.
1.17. Прогибы элементов железобетонных конструкций из ячеистых бетонов не должны превышать предельно допустимых значений, указанных в п. 1.20 СНиП 2.03.01-84.
Для элементов покрытий сельскохозяйственных зданий производственного назначения, если прогибы не ограничиваются технологическими или конструктивными требованиями, предельно допустимые прогибы принимаются равными при пролетах: до 6 м — 1/150 пролета, от 6 до 10 м — 4 см.
1.18 (1.21). При расчете по прочности бетонных и железобетонных элементов на действие сжимающей продольной силы должен приниматься во внимание случайный эксцентриситет еа, обусловленный не учтенными в расчете факторами. Эксцентриситет еа в любом случае принимается: не менее 1/600 длины элемента или расстояния между его сечениями, закрепленными от смещения, и 1/30 высоты сечения; не менее 2 см для несущих стен и 1 см для самонесущих стен.
Для элементов статически неопределимых конструкций значение эксцентриситета продольной силы относительно центра тяжести приведенного сечения е0 принимается равным эксцентриситету, полученному из статического расчета конструкции, но не менее еа. В элементах статически определимых конструкций эксцентриситет е0 находится как сумма эксцентриситетов — определяемого из статического расчета конструкции и случайного.
Расчет сжатых бетонных элементов прямоугольного сечения (в том числе армированных симметричной конструктивной арматурой) при величине эксцентриситета, определенного в соответствии с указанием настоящего пункта, 0 < е0 ≤ 0,225h и расчетной длине элемента l0 ≤ 20h допускается производить в соответствии с прил. 2.
1.19. Расстояние между температурно-усадочными швами устанавливается в соответствии с п. 1.22 СНиП 2.03.01-84.
1.20. При статических и теплотехнических расчетах элементов ячеистобетонных конструкций следует учитывать среднюю установившуюся влажность ячеистого бетона, принимаемую по табл. 1.
Расчетная средняя установившаяся влажность ячеистых бетонов, % (по массе)
Источник: ooosts.ru
Пособие к СНиП II-23-81
Рекомендовано к изданию секцией металлических конструкций научно-технического совета ЦНИИСК им. Кучеренко Госстроя СССР.
Содержит разъяснения к СНиП II-23-81* “Стальные конструкции”. Приведены материалы по проектированию новых конструктивных форм, подбору сечений элементов, расчету технико-экономических показателей конструкций, а также по новым методам расчета стальных конструкций.
Приведены примеры расчета и конструирования.
Для инженерно-технических работников проектных организаций, а также для инженеров, научных работников, специализирующихся в области строительных металлических конструкций, и студентов строительных факультетов.
Подготовлен к изданию Центральным институтом типового проектирования (ЦИТП) Госстроя СССР
Ответственные за выпуск: Л . Н . Шитова , Л . Т . Калачева
Исполнители: Е . Д . Рогулина , Г . А . Назарова , М . Г . Вартская , Н . Г . Новак , Г . Н . Каляпина , В . А . Замазкина , В . С . Муксинятова
Пособие разработано к СНиП II-23-81* “Стальные конструкции”.
Основополагающими документами при разработке Пособия наряду со СНиП II-23-81* явились СТ СЭВ 3972-3 “Надежность строительных конструкций и оснований. Конструкции стальные. Основные положения по расчету” и СТ СЭВ 38487 “Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения по расчету”.
Разд. 1-11 Пособия повторяют структуру СНиП II-23-81*. В них даются разъяснения к разделам и пунктам СНиП II-23-81*; такой же характер имеют разд. 12, 13 и частично разд. 21 и 22, остальные содержат материалы по проектированию новых конструктивных форм, подбору сечений элементов, определению техникоэкономических показателей, новому подходу к расчету конструкций.
В Пособии номера пунктов СНиП II-23-81* приведены в скобках.
Пособие разработано ЦНИИСКом им. Кучеренко Госстроя СССР (кандидаты техн. наук Г . Е . Бельский —
разд. 1, 4, пп. 3.1-33, 5.1-5.14, 5.16-5.20, 5.23, 5.24, 5.26, 5.31-5.37, 5.40, 5.41, 5.45, 6.1-6.4, В . Н . Потапов — разд. 2, 10, пп. 3.4-3.7, 5.46, 12.2; М . И . Егоров — пп. 2.1-2.7, 3.4-3.7, 12.2; Е . Р . Мацелинский — пп. 2.8-2.13, 3.12, 3.13, 11.2, 11.3; А . А . Фадеев — пп. 3.4-3.7, 5.46; В . М . Барышев — пп. 3.8-3.11, 11.1, 12.1; д-р техн. наук Б . М . Броуде — разд. 8, пп.
5.15, 5.21, 5.22, 5.25, 530, 5.38, 5.39, 5.42-5.44; 21.1-21.6; канд. техн. наук М . И . Гукова — пп. 6.5-6.15;
д-р техн. наук В . М . Горпинченко , канд. техн. наук Е . М . Кондрахов — разд. 22, пп. 9.1-9.5; инж. Б . И . Беляев — разд. 13; кандидаты техн. наук Б . Н . Решетников — разд.
14, 18; Б . С Цетлин — разд. 18, пп. 15.9-15.17, 16.5-16.19, И . Л .
Пименов — разд. 19; д-р техн. наук, проф. В . И . Трофимов — разд. 20, 24; инж. Ю . А . Чернов , кандидаты техн. наук
А . М . Ларионов — разд. 20; Ю . Н . Симаков — пп. 21.7-21.12; д-р техн. наук Н . С . Москалев — разд. 23; кандидаты техн. наук П . Г . Еремеев — разд. 24; А . Я . Дривинг — прил. 1; Б . Н . Кузнецов — прил. 2) при участии ЦНИИпроектстальконструкции им.
Н.П. Мельникова Госстроя СССР (д-р техн. наук проф. Н . Н . Стрелецкий —
пп. 11.2-11.9, 21.13-21.15, 21.19-21.21, инж. М . М . Кравцов — пп. 3.14-3.16; д-р техн. наук проф. В . В . Ларионов — пп. 9.6-9.8; инж. ВМ . Бабушкин — разд.
13, пп. 11.2, 11.4, 11.7, 11.9; канд. техн. наук И . В . Левитанский — разд. 26, 27, пп. 16.1-16.5, 16.18-16.24; инженеры В . В . Севрюгин — пп. 15.1-15.5, 15.14, 15.16-15.19, 15.21-15.26; Б . Н .
Емельянов — пп. 15.6-15.8; кандидаты техн. наук В . В . Березин , Л . А . Сорокин — разд. 17; Ю . Я . Леус — пп. 21.18, 21.19; Э . Л . Айрумян — разд. 25, прил. 3; В . Ф . Беляев — разд.
25; М . И . Беккерман — разд. 26; д-р техн. наук И . С .
Ковнер — разд. 29) и МИСИ им. В.В. Куйбышева Гособразования СССР (канд. техн. наук Ю . В . Соболев — разд. 28, п. 15.20).
В разработке Пособия участвовали: филиал МИСиС Гособразования СССР, г. Электросталь (канд. техн. наук В . И . Моисеев — разд. 7, пп. 5.27-5.29; 21.20-21.24), Одесский инженерно-строительный институт Гособразования СССР (д-р. техн. наук Н . Л . Чернов — пп. 5.31-5.33, 21.14-21.17), ВНИКТИстальконструкция Минмонтажспецстроя СССР (инж. З . П . Абрам — пп.
15.16-15.18); Белгородский технологический институт строительных материалов Гособразования СССР (инж. Ф . Ф . Куклин — пп. 16.1-16.5, 16.14, 16.16, 16.18-16.24), ВНИПИпромстальконструкция Минмонтажспецстроя СССР (канд. техн. наук В . В . Каленов — разд. 27, прил. 3;
инженеры В . Д . Мартынчук — разд. 27; Е . С . Марков , Л . М . Сахаров — прил. 3).
Пособие рецензировалось в ЦНИИСКе им. Кучеренко Госстроя СССР, ЦНИИпроектстальконструкции им. Н.П. Мельникова Госстроя СССР, МИСИ им. В.В.
Куйбышева Гособразования СССР, ЦНИИпромзданий Госстроя СССР, ВНИКТИстальконструкции Минмонтажспецстроя СССР, УкрНИИпроектстальконструкции Госстроя СССР, Энергосетьпроекте Минэнерго СССР.
Пособие подготовлено под общей редакцией докторов техн. наук профессоров В . А . Балдина , В . И .
Трофимова , кандидатов техн. наук Г . Е . Бельского , Е . М . Кондрахова , Б . С . Цетлина , инж. Б . М . Беляева .
1. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ РАСЧЕТА
1.1. Расчет стальных конструкций следует выполнять по методу предельных состояний [1, 2].
Предельные состояния конструкций — такие состояния, при которых конструкции перестают удовлетворять заданным эксплуатационным требованиям или требованиям производства работ. При этом нормальная эксплуатация зданий и сооружений становится невозможной.
1.2. Нормальная эксплуатация — это эксплуатация, которая осуществляется без ограничений в соответствии
с технологическими и бытовыми условиями, предусмотренными в нормах и заданиях на проектирование и учитывающими безопасную работу людей, оборудования и сохранность ограждающих конструкций.
1.3. В соответствии с требованиями [2] при расчетах стальных конструкций на действие соответствующих нагрузок необходимо учитывать их предельные состояния, приведенные в табл. 1.
Пластическое, хрупкое и усталостное разрушения
Потеря устойчивости формы или положения
Переход в изменяемую систему
Неупругий сдвиг в соединениях
Качественное изменение конфигурации
Перемещения (прогиб, поворот или осадка)
Сдвиг в соединениях
1.4. Нормативные значения нагрузок, коэффициенты надежности по нагрузке γ f и коэффициенты сочетаний нагрузок для определения их расчетных значений следует принимать согласно [3]. При проверке конструкций
по предельным состояниям первой группы необходимо принимать, как правило, γ f > 1,0 (за исключением усталостного разрушения и тех случаев расчета, когда уменьшение постоянной нагрузки ухудшает условия работы конструкций). При проверке усталостного разрушения (выносливости) и предельных состояний второй
Согласно [2] расчетные нагрузки, применяемые в расчетах по первой группе предельных состояний, могут быть названы предельными, а в расчетах по второй группе и на выносливость — эксплуатационными.
Поскольку при γ f > 1,0 расчетные предельные нагрузки повторяются редко (например, по литературным данным, от одного крана — один раз в 20 лет; ветровая — один раз в 10-15 лет; снеговая — в среднем один раз в 1012 лет; на перекрытия — один раз в 15-20 лет), стальные конструкции при проверке по предельным состояниям первой группы (за исключением усталостного разрушения) следует рассчитывать на однократное действие этих нагрузок.
1.5. Цель расчета — не допустить с определенной обеспеченностью наступления предельных состояний первой группы или перехода за предельные состояния второй группы в течение всего срока эксплуатации зданий и сооружений, а также в процессе их возведения при минимальном расходе материалов и наименьшей трудоемкости изготовления, транспортирования и монтажа конструкций.
1.6. При расчете несущей способности сечения или элемента конструкции наибольшее возможное за время эксплуатации (или возведения) усилие F в элементе от расчетных предельных нагрузок и воздействий не должно превышать соответствующей наименьшей предельной несущей способности S сечения или элемента с учетом начальных несовершенств
Усилие F (продольная и поперечная силы; изгибающий, крутящий моменты) следует определять по
F = γ n Σ a i F ni γ fi ,
где γ n — коэффициент надежности по назначению [4];
a i — коэффициент перехода от нормативной нагрузки к усилию;
F ni — нормативная нагрузка;
γ fi — коэффициент надежности по нагрузке.
Предельную несущую способность S, соответствующую виду усилия (сжатию, растяжению, сдвигу, изгибу, кручению и т. д.), необходимо определять по формуле
где β — коэффициент, учитывающий вид усилия, предельное состояние и работу стали за пределом упругости (ϕ; ϕ е ; ϕ b ; с и т.д.);
Ф — геометрическая характеристика сечения ( A , W ); R n — нормативное сопротивление материала;
γ с — коэффициент условий работы; γ т — коэффициент надежности по материалу.
Начальными несовершенствами стальных конструкций являются совокупность геометрических отклонений формы и размеров, факторов, влияющих на свойства стали, и отступлений от принятой расчетной схемы, возникающих при изготовлении, транспортировании и монтаже конструкций.
Основное неравенство метода предельных состояний (1) может быть представлено в форме сравнения учитываемых в расчетах напряжений с их предельными значениями, устанавливаемыми СНиП II-23-81*.
1.7. При расчете конструкций по предельным состояниям полной непригодности к эксплуатации перемещения (деформации), соответствующие расчетным значениям предельных нагрузок и воздействий, не должны превышать предельных значений перемещений (деформаций), устанавливаемых в нормативных документах по условиям необходимости прекращения эксплуатации в связи с качественным нарушением геометрической формы.
Условия расчета по предельным состояниям полной непригодности к эксплуатации допускается [1] представлять в форме проверки усилий или напряжений (как при расчетах несущей способности), определяемых с учетом неупругих деформаций; эта форма принята в СНиП II-23-81*.
1.8. При расчете конструкций по предельным состояниям второй группы перемещения, параметры колебаний и изменения положения от расчетных эксплуатационных нагрузок не должны превышать предельно допустимых значений этих перемещений или указанных параметров, установленных в СНиП II-23-81* и в других нормативных документах, т. е.
где f — перемещения или параметры колебаний и изменения положения, возникающие в конструкциях от действия расчетных эксплуатационных нагрузок;
f u — предельно допустимые значения этих перемещений или параметров, регламентируемые нормами на основе требований нормальной эксплуатации.
При установлении нормативных значений f u учитываются нормальные условия для пребывания людей, работа технологического оборудования, сохранность ограждающих конструкций.
1 Поскольку в большинстве случаев γ f = 1,0, эти нагрузки в п. 13.1 СНиП II-23-81* названы “нормативными”.
1.9 (1.7). Выбор расчетных схем, исходных предпосылок и допущений необходимо определять на основе применяемого метода расчета. При использовании, например, вычислительной техники необходимо наиболее полно учитывать действительные условия работы конструкций и рассчитывать их как единые пространственные системы с учетом неупругих деформаций стали, деформированной схемы и, в случае необходимости, геометрической нелинейности.
Существует значительное число программ расчета стальных конструкций на ЭВМ. Одной из них, позволяющей решать широкий класс задач, является диалоговая система расчета (ДИАРАМА), разработанная ЦНИИпроектстальконструкцией им. Н.П. Мельникова [5].
ЦНИИСКом им. Кучеренко разработана программа расчета на ЭВМ структурных конструкций, учитывающая особенности их работы. Программа обеспечивает расчет структурных плит вплоть до разрушающих нагрузок и стержневых оболочек, включая потерю устойчивости с учетом характера деформирования элементов при упругой и упругопластической работе материала.
Допускается применять приближенные методы расчета и более простые расчетные схемы, основанные на разделении единых пространственных систем на плоские конструкции и отдельные элементы. При этом следует учитывать особенности взаимодействия элементов стальных конструкций между собой и с основанием. Вместе с тем, в общем случае предпочтение следует отдавать методам расчета стальных конструкций как единых пространственных систем.
1.10 (1.8). Для статически неопределимых стержневых конструкций расчетные усилия допускается определять по недеформированной схеме в предположении упругих деформаций стали. Расчет на устойчивость отдельных стержней при действии этих усилий следует выполнять по деформированной схеме с учетом неупругих деформаций.
1.11. Расчеты элементов стержневых и балочных конструкций, а также пластинок, образующих сечение, необходимо выполнять с учетом неупругих деформаций стали и, как правило, в предположении малости перемещений с использованием приближенного выражения для кривизны (т. е. на основе геометрически линейной теории). При этом рекомендуется применять теорию малых упругопластических деформаций при простом нагружении; в ряде случаев допускается использовать модель жесткопластического тела.
1.12. По своей физической природе строительные стали являются упругопластическим материалом с различными зависимостями между деформациями и напряжениями при нагрузке и разгрузке.
Однако при проверке конструкций по предельным состояниям первой группы на однократное действие расчетных предельных нагрузок применяемые стали рекомендуется рассматривать как нелинейно упругий материал, характеризующийся одной и той же нелинейной или кусочно линейной зависимостью между деформациями и напряжениями при нагрузке и разгрузке (рис. 1, кривая ОВАВ ).
Если в процессе деформирования конструкции в некоторых ее частях появится частичная разгрузка, то жесткость системы в целом должна увеличиться. В связи с этим принятое допущение приводит, как правило, к некоторому запасу несущей способности, что позволяет в практических расчетах в большинстве случаев надежно пользоваться моделью нелинейно упругого материала.
Рис. 1. Зависимость между напряжениями и деформациями при нагружении ОА и разгрузке для упругопластического материала АС , для нелинейно упругого материала АВ
1.13. При возможном убывании нагрузок, а также при повторно-переменной нагрузке анализ поведения стальных конструкций за пределом упругости должен основываться на использовании модели упругопластического материала с различными зависимостями между деформациями и напряжениями при нагрузке и разгрузке (рис. 1, кривая ОВАС ).
1.14. Расчет стальных, конструкций и их элементов на усилия от действия внешних нагрузок, как правило, необходимо выполнять с использованием геометрических гипотез: плоских сечений, секторальных площадей и
1.15. При необходимости расчета стальных конструкций и их элементов с учетом влияния собственных
остаточных напряжений σ r (от сварки, прокатки, холодной правки и т. д.) допускается применять гипотезу об алгебраическом суммировании условных деформаций ε r = σ r / Е с деформациями от внешней нагрузки ( Е — модуль упругости).
1.16. Надежность и экономичность стальных конструкций должны быть обеспечены одновременным выполнением требований к выбору материалов, расчетам и конструированию (а также изготовлению и монтажу).
В случаях, когда наступление предельных состояний конструкций сопряжено только с экономическими последствиями, их расчет допускается выполнять вероятностно-экономическим методом, обеспечивающим оптимальное соотношение между надежностью и материалоемкостью сооружений [6].
1.17 (1.9). При проектировании стальных конструкций следует принимать минимальные сечения элементов, удовлетворяющие требованиям СНиП II-23-81*. Подбор сечений необходимо выполнять с учетом техникоэкономического обоснования принимаемого проектного решения, действующего сортамента, применения эффективных марок сталей, профилей, унифицированных типовых или стандартных конструкций, а также
других требований СНиП II-23-81*.
ПРЕДЕЛЬНЫЕ СОСТОЯНИЯ СТАЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ
1.18. Изложенные в СНиП II-23-81* методы проверки стальных конструкций по предельным состояниям, классификация которых приведена в табл. 1, разработаны с учетом свойств сталей, назначения и условий эксплуатации конструкций, вида их работы, характера внешних нагрузок и воздействий, а также технологии изготовления и монтажа.
1.19. Пластическое разрушение элементов и конструкций сопровождается значительным развитием пластических деформаций и в ряде случаев предполагает работу стали в области самоупрочнения.
При соответствующем обосновании допускается не учитывать область самоупрочнения стали и расчеты
конструкций выполнять на основе идеализированной упругопластической (Прандтля) или жесткопластической диаграмм.
В соответствии со СНиП II-23-81* проверку пластического разрушения необходимо выполнять при расчете на прочность следующих элементов из пластических сталей с отношением σ u / σ y > 1,3 (где σ и — временное сопротивление, обозначаемое σ b , по государственным стандартам и техническим условиям на сталь; σ у — предел текучести, обозначаемый σ т , по государственным стандартам и техническим условиям на сталь), несущих статическую нагрузку:
а) растянутых, нормальная эксплуатация которых возможна и после достижения металлом предела текучести (некоторые типы листовых конструкций, в основном, с равномерным распределением растягивающих напряжений: листовые настилы, отдельные виды трубопроводов и резервуаров с учетом опыта их эксплуатации);
б) сечений, ослабленных отверстиями для болтов, в болтовых конструкциях, а также в местах стыков, выполненных на болтах (кроме конструкций на высокопрочных болтах);
в) растянутых одиночных уголков, прикрепляемых одой полкой болтами; г) стенок перфорированных балок.
Пластическое разрушение учитывается согласно СНиП II-23-81* также при установлении расчетных сопротивлений сварных и болтовых соединений.
К пластическому разрушению следует относить предельные состояния конструкций при повторяющихся нагрузках по условиям переменной текучести и прогрессивного разрушения.
1.20. Хрупкое разрушение сопровождается малой деформацией, как правило, при концентрации напряжений, низких температурах или ударных воздействиях, в большинстве случаев при одновременном действии указанных факторов.
В соответствии со СНиП II-23-81* способность стальных конструкций противостоять хрупкому разрушению следует обеспечивать главным образом выполнением требований к выбору сталей, применению соответствующих конструктивных решений, технологии обработки деталей и образования отверстий.
Согласно СНиП II-23-81* рекомендуется также проверка расчетом на прочность с учетом хрупкого разрушения, в первую очередь, центрально- и внецентренно-растянутых элементов и зон растяжений изгибаемых элементов в предположении упругих деформаций стали при действии расчетных предельных нагрузок.
1.21. Усталостное разрушение сопровождается образованием и развитием трещин в результате многократно повторяющихся силовых воздействий от подвижных, вибрационных и других переменных нагрузок, приложенных непосредственно к конструкциям.
Проверка этого предельного состояния согласно СНиП II-23-81* выполняется расчетом элементов конструкций на выносливость в пределах упругих деформаций стали при действии расчетных эксплуатационных нагрузок с учетом характеристик сталей, вида напряженного состояния, конструктивной схемы узла или соединения, технологии обработки детали, вида нагрузки и числа циклов нагружений.
1.22. Потеря устойчивости формы или положения характеризуется тем, что конструкция или элемент
утрачивают способность сохранять свое равновесное состояние, соответствующее действующим при этом внешним нагрузкам и воздействиям.
Проверку устойчивости формы или положения следует выполнять для системы в целом и для ее отдельных элементов.
В соответствии со СНиП II-23-81* проверка потери устойчивости формы заключается в установлении максимального значения нагрузки, которая может быть воспринята элементом, имеющим, как правило, начальные несовершенства, при расчете его по деформированной схеме с учетом неупругих деформаций стали.
При соответствующем обосновании допускается рассчитывать на устойчивость идеальные системы или элементы в пределах упругих деформаций. Этот метод, в частности, использован в СНиП II-23-81* при определении расчетных длин сжатых стержней, установлении приведенной гибкости сжатых сквозных стержней, проверке балок на общую устойчивость и т. д.
1.23. Переход конструкции в изменяемую систему характеризуется превращением ее в кинематический механизм, у которого возможность изменения формы в направлении действия нагрузки не ограничена никакими связями.
1.24. Предельное состояние в результате текучести материала, неупругих сдвигов в соединениях, качественного изменения конфигурации означает переход конструкций в такое состояние, когда при сохранении общей несущей способности необходимо прекратить эксплуатацию конструкций в связи с существенным нарушением геометрической формы и выполнить ремонтные работы по замене или восстановлению конструкций. Указанное предельное состояние, как и потеря несущей способности, относится
к первой группе и проверяется на действие тех же расчетных предельных нагрузок.
В отличие от несущей способности, когда критериями предельных состояний являются силовые факторы (или нагрузки) и выполняется проверка усилий или напряжений, для полной непригодности к эксплуатации предельные состояния конструкций при сохранении их несущей способности по существу должны оцениваться на основе деформационных критериев — ограничений перемещений или деформаций конструкций, работающих за пределом упругости.
Вместе с тем проверка рассматриваемого предельного состояния в ряде случаев может выполняться в традиционной форме сравнения напряжений (усилий).
1.25. Предельные состояния по ограничению перемещений, сдвигов в соединениях, колебаний и изменения положения конструкций и элементов (вторая группа) характеризуются тем, что нарушаются условия нормальной эксплуатации, связанные с пребыванием людей, работой технологического оборудования и сохранностью ограждающих конструкций.
Значения указанных деформационных величин, определяемые расчетом, как правило, в пределах упругих деформаций стали не должны превышать предельно допустимых значений, установленных СНиП II-23-81*.
В отличие от предельных состояний первой группы, возможность наступления которых, в принципе, не допускается системой частных коэффициентов метода предельных состояний, установленные СНиП II-23-81* для второй группы предельно допустимые значения перемещений или параметров колебаний и изменения положения конструкций могут быть достигнуты (но не превзойдены) в процессе работы конструкций при действии расчетных эксплуатационных нагрузок.
2. МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ КОНСТРУКЦИЙ И СОЕДИНЕНИЙ
В СНиП II-23-81 * приведены новые положения, направленные на снижение расхода черных металлов в стальных конструкциях. К ним относятся:
упразднение системы разделения различных марок сталей для металлических конструкций на классы прочности;
отказ от унификации расчетных сопротивлений по минимальным значениям нормативных сопротивлений
марок стали, отнесенных к различным классам;
назначение нормативных сопротивлений по пределу текучести и временному сопротивлению по величинам, установленным государственными общесоюзными стандартами и техническими условиями на поставку проката;
установление коэффициентов надежности по материалу γ m , с учетом обеспеченности нормативных сопротивлений и принятых методов контроля качества стального проката при поставке;
введение в перечень материалов для стальных конструкций эффективных сталей, поставляемых по ГОСТ 23570-79 и ТУ 14-1-3023-80, с указанием предпочтительности их применения по сравнению со сталями, поставляемыми по ГОСТ 380-71*, ГОСТ 19281-73* и ГОСТ 19282-73*;
дифференцирование назначения сталей и их расчетных характеристик по видам проката (лист, фасон, труба).
В СНиП II-23-81* включены также положения, направленные на унификацию требований, предъявляемых к материалам при проектировании:
сокращение числа групп конструкций до четырех; районирование территории СССР в соответствии с ГОСТ 16350-80.
Новые требования к применению сталей в конструкциях зданий и сооружений позволяют снизить их расход более чем на 7 %.
ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К ПРОКАТУ
2.1. Прокат, применяемый в конструкциях, должен отвечать требованиям соответствующих государственных общесоюзных стандартов или технических условий на его поставку.
2.2 (2.1*). При выборе марок прокатной стали следует учитывать степень ответственности конструкций зданий и сооружений, а также условия их изготовления и эксплуатации в соответствии с табл. 50* СНиП II-23- 81*.
Примерный перечень отдельных групп конструкций и их элементов приведен в [7, табл. 1].
При проектировании металлоконструкций промышленных зданий и сооружений необходимо стремиться к максимальному сокращению марок применяемых сталей и типоразмеров проката, используя при этом “Сокращенный сортамент металлопроката для применения в строительных стальных конструкциях”, утвержденный Госстроем СССР.
2.3 (2.1*). По хладостойкости металл проката должен отвечать требованиям, указанным в табл. 2.
Источник: studfile.net