Проверочный расчет конструкций

2.32. Проверочный расчет конструкций с учетом влияния дефектов выполняется с целью установления:

возможности дальнейшей эксплуатации конструкций без каких-либо ограничений;

необходимости усиления конструкций;

возможности ограничений эксплуатации конструкций до плановых ремонтно-восстановительных работ:

необходимости немедленного прекращения эксплуатации в аварийной ситуации.

2.33. Проверку прочности элементов, имеющих ослабления в виде вырезов, вырывов, подрезов и т. п., следует проводить по площади нетто с учетом эксцентриситетов от смещения центра тяжести ослабленного сечения относительно центра тяжести первоначального сечения в соответствии с указаниями п. 5.25 СНиП II-23-81*.

Допускается вместо формулы (49) по СНиП II-23-81* применять формулу с использованием компенсирующих добавок усилий , и :

, (6)

где , , , .

В формулах обозначено:

x_c y_с - координаты наиболее напряженной точки реального поперечного сечения, составленные относительно главных осей х - х и у - у неослабленного сечения; А, I_x, I_y - геометрические характеристики неослабленного сечения; х^осл, у^осл - координаты центра тяжести площади ослабления A^осл в осях х - х, у - у; , - моменты инерции ослабления; - напряжение в центре тяжести площади ослабления A^осл, вычисленное для неослабленного сечения при действии заданных усилий.

Значения п, c_х и с_y принимаются по табл. 66 СНиП II-23-81* для неослабленного сечения.

2.34. Учет влияния коррозионных повреждений производить уменьшением расчетной площади поперечного сечения с учетом требований пп. 2.19 и 2.46 настоящего Пособия.

При равномерном коррозионном износе элементов расчетную площадь поперечного сечения допускается определять по формуле

, (7)

где А₀ - площадь поперечного сечения элемента без учета коррозионных повреждений; k - коэффициент слитности сечения, равный отношению периметра, контактирующего со средой, к площади поперечного сечения. Приближенно величину коэффициента k_SA можно принимать для уголков - 2/t, для замкнутых профилей - 1/t, для швеллеров и двутавров - 4/(t + d), здесь t и d - толщины полки и стенки соответственно.

Расчетный момент сопротивления для проверки прочности изгибаемых элементов допускается определять по формуле

, (8)

где W₀ - момент сопротивления сечения без учета коррозионных повреждений; k_SW - коэффициент изменения момента сопротивления вследствие коррозионного износа;

Коэффициенты k_SW для некоторых типоразмеров прокатных профилей приведены в табл. 1 прил. 4.

Величина проникновения коррозии D* в формулах (7) и (8) принимается:

D* = D - при односторонней коррозии замкнутых профилей;

- при двусторонней коррозии открытых профилей (двутавров, швеллеров, уголков и т. п.), где D - уменьшение толщины элемента, равное разнице между номинальной и фактической толщинами элемента.

2.35. Сжатые сплошностенчатые элементы стальных конструкций, имеющие общее искривление, следует рассчитывать как внецентренно сжатые. Отличие работы искривленных стержней от внецентренно сжатых (рис. 1) рекомендуется учитывать умножением стрелки искривления стержня f₀ в ненагруженном состоянии на коэффициент k перехода от максимальной стрелки, искривления к эквивалентному эксцентриситету, принимая т_ef=khm_f, где т_f = f₀A/W.

Коэффициент вычисляется по формуле

, (9)

где - условная гибкость стержня в плоскости искривления; h - коэффициент влияния формы сечения, принимаемый по табл. 7.3 СНиП II-23-81*.

2.36. Стрелка искривления стержня в ненагруженном состоянии определяется по формуле

, (10)

где f'_из - полная стрелка искривления, замеренная при нагрузке стержня силой N’₀ (см. рис. 1); y - коэффициент (0 £ y₀ £ 1), вычисляемый по формуле

, (11)

где - напряжения в стержне в момент замера стрелки f’_из; R_yo - расчетное сопротивление стали.

Если усилие в стержне N’₀ в момент замера стрелки определить невозможно, следует принимать y₀ = 1.

Рис. 1. Сжатый стержень с общим искривлением

а - нагруженный; б - ненагруженный; в - эквивалентный внецентренно-сжатый

2.37. Расчет на устойчивость сжатых стержней из двух спаренных уголков, расположенных в тавр и имеющих искривление в двух плоскостях более указанных в табл. 2 прил. 4, следует выполнять по формуле

, (12)

где j_uv - коэффициент снижения несущей способности, определяемый по табл. 3-5 прил. 4 в зависимости от условной гибкости в плоскости симметрии сечения

и условных относительных стрелок искривлений в двух плоскостях

; ;

при этом для элементов решетки ферм (кроме опорных раскосов и опорных стоек) следует учитывать упругое защемление в поясах, принимая в плоскости фермы коэффициент приведения расчетной длины m = 0,8 и используя данные табл. 4 прил. 4.

При определении стрелок искривления стержня в ненагруженном состоянии f_x0 и f_y0 следует руководствоваться указаниями п. 2.36.

Не допускается принимать значения коэффициентов j_uv больше значений коэффициентов j для центрально-сжатых стержней, приведенных в п. 5.3 СНиП II-23-81*.

2.38. Проверку устойчивости стержней из спаренных равнополочных уголков, имеющих кроме пространственного искривления оси еще и местные дефекты в виде вырезов или локальных погибей полок, для случая m_x = m_y = 1 рекомендуется выполнять по формуле

, (13)

где j_uv - коэффициент, определяемый по табл. 3 прил. 4; k_осл - коэффициент, учитывающий влияние местного выреза полки, принимаемый равным; k_осл = 1 - если вырез расположен на концевом участке стержня (в пределах узловой фасонки); по табл. 7 прил. 4 - если вырез расположен в пределах средней трети длины стержня; по интерполяции - в прочих случаях; А₀ - площадь неослабленного сечения. Для стержней, не имеющих местных дефектов и повреждений, следует считать k_осл = 1.

Учет влияния местного дефекта в виде локального искривления полок осуществляется путем перехода к эквивалентному вырезу с параметрами l_осл и b_осл, определяемыми по погиби l_m и f_ом (табл. 8 прил 4).

2.39. Расчет сквозных стержней на устойчивость в плоскости соединительной решетки следует выполнять по общей формуле

, (14)

где j - коэффициент, характеризующий устойчивость сквозного стержня в целом; j_вет - коэффициент, учитывающий особенности работы ветвей на участках между узлами соединительной решетки.

Влияние общих искривлений сквозного стержня в целом учитывается при определении коэффициента j, который принимается по СНиП II-23-81* с учетом требований п. 2.41:

при центральном сжатии - в функции от условной приведенной гибкости

; (15)

при внецентренном сжатии - в функции от условной приведенной гибкости, вычисляемой по формуле (15) и относительного эксцентриситета

, (16)

где а_с - расстояние от главной оси сечения, перпендикулярной плоскости изгиба, до оси наиболее сжатой ветви.

2.40. Влияние локальных дефектов и повреждений, изменяющих условия работы отдельных ветвей (погибы ветвей и решетки, вырезы, расцентровки и т. п.), учитывается при определении коэффициента j_вет который следует принимать по СНиП II-23-81* в зависимости от гибкости отдельной ветви на участке между узлами соединительной решетки в случае, если ветвь работает на центральное сжатие, и в функции от условной гибкости приведенного относительного эксцентриситета m_ef для ветви, работающей на сжатие с изгибом. Значения m_ef принимаются с учетом требований пп. 2.42-2.44.

Для двухветвенных колонн с ветвями двутаврового и швеллерного сечения, работающими на центральное сжатие, коэффициент j_вет вычисленный по СНиП II-23-81*, следует умножать на коэффициент, принимаемый:

при (17)

где - условная гибкость ветви на участке между узлами соединительной решетки.

Для решетчатых колонн производственных зданий при отсутствии повреждений элементов решетки допускается принимать l_ef = l.

2.41. Сжатые сквозные элементы стальных конструкций в случае их общего искривления в плоскости соединительной решетки следует рассчитывать по аналогии со сплошностенчатыми (см. п. 2.35). Коэффициент k к относительному эксцентриситету вычисляется по формуле

. (18)

2.42. Проверку устойчивости сквозного стержня, имеющего местное искривление ветви или ее ослабление на участке между узлами соединительной решетки, следует выполнять по формуле (14), причем коэффициент j_вет должен вычисляться с учетом требований п. 2.40. Для сквозных стержней с дефектами, уменьшающими площадь поперечного сечения ветви, в расчет следует вводить геометрические характеристики сечения нетто.

2.43. Несущая способность сквозного стержня с дефектами или повреждениями раскосов оценивается проверкой устойчивости сквозного стержня в целом по рекомендациям п. 2.39 и дополнительной проверкой несущей способности поврежденного (дефектного) раскоса с требованиями пп. 2.35-2.38. При этом для раскосов из одиночных уголков в формулу (12) подставляются значения j_uv, принимаемые по табл. 6 прил. 4.

В случае невыполнения условия устойчивости для поврежденного раскоса следует считать, что он не участвует в работе и поперечная сила воспринимается ветвями, работающими на изгиб. При этом коэффициент j_ветв формуле (14) должен определяться как для сжато-изогнутого элемента. Приведенный относительный эксцентриситет для определения j_вет допускается находить в зависимости от максимального изгибающего момента в ветви m_вет вычисляемого по формуле

, (19)

где Q - поперечная сила в сквозном стержне; l_вет - длина ветви, принимаемая равной расстоянию между узлами соединительной решетки.

В тех случаях, когда несущая способность раскосов не обеспечивается в двух или более смежных панелях, эксплуатация сквозного стержня не допускается независимо от результатов других проверок.

2.44. Устойчивость сквозных стержней с дефектами изготовления в виде расцентровки раскосов (рис. 2), следует проверить по формуле (14), при этом коэффициент j_вет должен определяться как для сжато-изогнутого элемента с учетом изгибающего момента M_вет вычисляемого по формуле

, (20)

где t - величина расцентровки раскосов, равная половине расстояния между соседними пересечениями осей раскосов с осью ветви (рис. 2); k_р - коэффициент, учитывающий влияние степени расцентровки c = t/l₁ (l₁ - проекция раскоса на ветвь) и принимаем

; (21)

k_ж - коэффициент, учитывающий влияние жесткости примыкающих раскосов, определяется по формуле

, (22)

где I_S - сумма погонных жесткостей элементов решетки, примыкающих к узлу; I_вет - погонная жесткость ветви.

Рис. 2. Сквозной стержень с расцентровкой решетки

Для колонн каркаса промышленных зданий допускается принимать в формуле (20) отношение k_р/k_ж = 1.

При определении коэффициентов j_вет следует учитывать форму эпюры изгибающих моментов по длине ветви между узлами соединительной решетки.

2.45. Расчетная проверка на хрупкую прочность для центрально и внецентренно растянутых элементов, а также зон растяжения изгибаемых элементов, имеющих технологические дефекты конструктивных форм, обладающих пониженной хладостойкостью (табл. 9 прил. 4), выполняется, если температура при эксплуатации может быть ниже критической температуры хрупкости (табл. 10 прил. 4). Проверку на прочность с учетом сопротивления хрупкому разрушению следует выполнять по формуле

, (23)

где s_max - наибольшее растягивающее напряжение в расчетном сечении элемента, определяемое по сечению нетто без учета коэффициентов динамичности и снижения, расчетных сопротивлений; b - коэффициент, учитывающий снижение конструкционной прочности стали при пониженных температурах.

Коэффициент b рекомендуется определять по формуле

, (24)

где Т - расчетная отрицательная температура эксплуатации, принимаемая как средняя температура наиболее холодной пятидневки; Т_cr - критическая температура хрупкости, определяемая по табл. 10 прил. 4 в зависимости от толщины элемента t, типа и модификации конструктивной формы (табл. 9 прил. 4); y_т - коэффициент температурной зависимости, принимаемый 0,005 град ^-1 для стали марки Вст3кп, 0,0044 град ^-1 для стали марки 09Г2С.

Для низколегированных сталей других марок коэффициент y_т допускается определять по линейной интерполяции в соответствии с расчетным сопротивлением R_yo, используя y_т = 0,0041 при R_yo = 234 МПа и y_т = 0,0028 при R_yo = 310 МПа.

Если условие (23) не выполняется или коэффициент b вычисляемый по формуле (24), оказывается меньше предельно допускаемой величины b* = R_yo/R_uo, дальнейшая эксплуатация конструкции не разрешается без применения специальных мер повышения хладостойкости или снижения напряжений.

Таблица 9

Марка стали	Вст3	09Г2	10Г2С1	18Г2АФпо
DTcr

Специальные способы усиления конструкций с целью повышения их хладостойкости приведены в табл. 11 прил. 4. В случае применения специальных способов усиления, уменьшающих площадь расчетного сечения рабочего элемента, необходимо произвести проверку несущей способности элемента по ослабленному сечению. При недостаточной несущей способности площадь сечения элемента следует увеличить, соблюдая при этом требования п. 6.8 настоящего Пособия.

2.46. Учет влияния коррозионных повреждений на снижение сопротивляемости хрупкому разрушению при пониженных температурах (при остаточной после коррозии толщине 5 мм и менее, или если коррозионный износ превышает 25%) следует производить по изменению критической температуры хрупкости T_cr. В этом случае T_cr, определенную по табл. 10 прил. 4, следует увеличить на величину смещения DT_cr, принимаемую по табл. 9 в зависимости от марки стали. Дальнейший расчет выполняется по указаниям п. 2.45 настоящего Пособия.