Приложение А (обязательное). Расчет устойчивости элементов конструкций

Приложение А
(обязательное)

Расчет
устойчивости элементов конструкций

A.1. Устойчивость стальных колонн

А.1.1. В процессе монтажа и демонтажа конструкций одноэтажных зданий одиночную стальную колонну, находящуюся на фундаменте и закрепленную фундаментными болтами, следует проверять на устойчивость и прочность в соответствии с указаниями, изложенными в А.1.3-А.1.11. Проверку следует производить в плоскости наименьшей жесткости колонны.

А.1.2. Устойчивость и прочность одиночных стальных колонн первого яруса, т.е. опирающихся на фундаменты, в процессе монтажа и демонтажа конструкций многоэтажных зданий следует проверять на устойчивость и прочность в соответствии с указаниями, изложенными в А.1.3-А.1.5. Проверку следует производить в плоскости наименьшей жесткости колонны.

Устойчивость колонн второго и последующего ярусов в процессе монтажа и демонтажа конструкций многоэтажных зданий следует оценивать по предельной гибкости, равной 300, а прочность - по несущей способности предусмотренного в ППР временного закрепления в стыках колонн от действия расчетной ветровой нагрузки, определяемой в соответствии с указаниями СНиП 2.01.07.

А.1.3. Устойчивость колонны постоянного сечения (сплошностенчатой или решетчатой) следует проверять по формуле:

, (А.1)

где l - высота колонны;

i - минимальный радиус инерции сечения колонны;

- предельная гибкость на период монтажа или демонтажа колонн.

А.1.4. Прочность колонны постоянного сечения (сплошностенчатой или решетчатой) следует проверять по формуле:

, (А.2)

где - коэффициент по таблице A.1;

М - изгибающий момент от действия ветровой нагрузки в опорном сечении колонны;

; (А.3)

, А.4)

где n - коэффициент по таблице А.2;

- скоростной напор ветра в соответствии с указаниями СНиП 2.01.07;

k - коэффициент изменения скоростного напора в соответствии со СНиП 2.01.07;

с - аэродинамический коэффициент (для сплошностенчатых колонн с=1,4; для решетчатых - с=0,8);

h - ширина сечения колонны;

W - минимальный момент сопротивления сечения колонны;

- расчетное сопротивление стали растяжению, сжатию, изгибу по пределу текучести.

А.1.5. Прочность фундаментных болтов колонны постоянного сечения (сплошностенчатой или решетчатой) следует проверять по формуле:

, (А.5)

где х - расстояние от оси болтов, работающих на растяжение, до центра тяжести сжатой зоны опорной плиты;

b - расстояние между фундаментными болтами;

- предельное усилие, воспринимаемое одним фундаментным болтом

, (А.6)

где - расчетное сопротивление растяжению фундаментных болтов;

- площадь сечения болта нетто.

А.1.6. Устойчивость и прочность колонны переменного сечения (ступенчатой) следует проверять раздельно для верхней и нижней частей.

А.1.7. Устойчивость верхней части колонны переменного сечения (ступенчатой) следует проверять по формуле:

, (А.7)

где - коэффициент по таблице А.3;

- высота верхней части колонны;

- минимальный радиус инерции сечения верхней части колонны;

- предельная гибкость на период монтажа или демонтажа колонн.

A.1.8. Прочность верхней части колонны переменного сечения (ступенчатой) следует проверять по формуле:

, (А.8)

где - изгибающий момент от ветровой нагрузки в месте сопряжения верхней части колонны с нижней;

, (А.9)

где - скоростной напор ветра на нижнюю часть колонны по формуле (А.4);

, (А.10)

где m - коэффициент пульсации по таблице А.4;

- скоростной напор ветра на нижнюю часть колонны по формуле (А.4);

- высота нижней части колонны;

- относительные ординаты по таблице А.5;

- минимальный момент сопротивления сечения верхней части колонны.

А.1.9. Устойчивость нижней части колонны переменного сечения (ступенчатой) следует проверять по формуле:

, (А.11)

где - высота нижней части колонны;

- минимальный радиус инерции сечения нижней части колонны;

- предельная гибкость на период монтажа или демонтажа колонн.

А.1.10. Прочность нижней части колонны переменного сечения (ступенчатой) следует проверять по формуле:

, (А.12)

где - изгибающий момент от ветровой нагрузки в опорном сечении нижней части колонны

, (А.13)

где - коэффициент по таблице А.6;

, (А.14)

где - обратная величина относительных координат, помещенных в таблице A.5, т.е. ;

- минимальный момент сопротивления сечения нижней части колонны.

А.1.11 Прочность фундаментных болтов нижней части колонны переменного сечения (ступенчатой) следует проверять по формуле:

, (А.15)

где а - количество фундаментных болтов, работающих на растяжение;

х - расстояние от оси болтов, работающих на растяжение, до центра тяжести сжатой зоны опорной плиты;

- предельное усилие, воспринимаемое одним фундаментным болтом, определяемое по формуле (А.6).

А.1.12. Если устойчивость или прочность колонны или прочность фундаментных болтов не обеспечены, то колонну до расстроповки при монтаже или до снятия раскрепляющих элементов (подкрановых балок, распорок) при демонтаже необходимо раскрепить парой тросовых расчалок в плоскости наименьшей жесткости.

А.1.13. Не допускается оставлять отдельно стоящую колонну неразвязанной более суток, поскольку в расчетных формулах принято кратковременное (вероятностное) действие скоростного напора ветра.

Таблица A.1. - Значения коэффициента

Лямбда	i
	5	8	10
150	1,35	1,41	1,42
200	1,42	1,48	1,50
250	1,47	1,56	1,57
300	1,52	1,61	1,69

Таблица А.2. - Значения коэффициента n

Ветровой район	I-III	IV	V
n	0,58	0,65	0,67

Таблица A.3. - Значения коэффициента

l I 1 2 ------- l I 2 1	0	0,2	0,4	0,6	0,8	1,0
мю_2	1,12	1,33	1,50	1,66	1,81	1,94

Таблица A.4. - Значения коэффициента пульсации m

Ветровой район	Высота, м
	до 10	20	30
I-III	0,42	0,38	0,35
IV	0,45	0,40	0,38
V	0,50	0,45	0,42

Таблица A.5. - Относительные ординаты

I 2 ---- I 1	l 2 ----- l 1
	0,25	0,5	1,0	1,5
0,1	0,238	0,173	0,087	0,048
0,2	0,242	0,186	0,109	0,067
0,5	0,244	0,194	0,128	0,089
1,0	0,245	0,197	0,136	0,100

Таблица A.6. - Значения коэффициента

лямбда_1	l 2 ---- l 1	i
		10	20	30	40
150	0,25	1,10
	0,50
	1,00
200	0,25
	0,50
	1,00	1,10		-		-
250	0,25	1,10				1,15
	0,50	1,10		1,20		1,25
	1,00	1,10	-	-		-
300	0,25	1,10	1,15	1,20		1,30
	0,50	1,10	1,20	1,30		1,45
	1,00	1,20	-	-		-

A.2. Устойчивость стальных ферм

A.2.1. При подъеме в процессе монтажа или при опускании в процессе демонтажа одиночных стальных ферм любого очертания следует обеспечить устойчивость их плоской формы изгиба от усилий, вызванных собственной массой. Методика проверки устойчивости плоской формы изгиба основана на расчете фермы как целого плоского упругого элемента. Методика не распространяется на арочные, предварительно напряженные и неразрезные фермы.

A.2.2. Устойчивость ферм с параллельными или слабонаклонными (до 1:10) поясами двутаврого, таврового (включая сечение из парных уголков), трубчатого (прямоугольного, круглого) или другого симметричного относительно вертикальной оси сечения независимо от направления опорных раскосов (восходящие или нисходящие) при строповке за один или два узла верхнего пояса следует проверять по формуле:

, (А.16)

где - критическая масса фермы при подъеме (опускании);

- собственная масса фермы, определяемая по рабочей документации (массу фасонок следует распределить поровну между поясами и решеткой); если ферму поднимают или опускают с двумя опорными стойками одинаковой или разной массы или с одной опорной стойкой, то в знаменатель формулы (А.16) следует подставлять приведенную массу фермы

, (А.17)

где - масса одной (при двух - наибольшей) опорной стойки;

- коэффициент надежности при подъеме (опускании), принимаемый .

, (А.18)

, (А.19)

где и - массы соответственно нижнего пояса и элементов решетки фермы;

, (А.20)

где ;

l - расстояние между точками строповки;

L - длина фермы (пролет);

- коэффициент согласно таблице А.7;

Е - модуль упругости стали;

Н - высота фермы в местах строповки;

, - моменты инерции соответственно нижнего и верхнего поясов фермы из плоскости; при ступенчатом уменьшении сечения по длине нижнего пояса от середины к опорам следует принимать приведенные моменты инерции, определяемые произведением моментов инерции участков с максимальным сечением на коэффициент , согласно таблице А.8.

А.2.3. Для стропильных и подстропильных ферм по типовым сериям 1.460-2 и 1.460-4 места их строповки при подъеме по условиям обеспечения устойчивости ферм приведены в таблице А.9.

Таблица А.7. - Значения коэффициента для наиболее распространенных случаев

l, м	18		24		30		36
L, м	3	6	6	12	6	12	6	12	18
гамма	1,15	1,77	1,36	8,73	1,21	2,55	1,14	1,79	8,73
Примечания: 1. При l=0 для любого значения L коэффициент гамма=0. 2. Во всех случаях должно быть l >= 0,5 L.

Таблица А.8. - Значения коэффициентов и

y I мин -------- y I макс	При одной ступени изменения сечения на половине длины пояса		При двух ступенях изменения сечения на половине длины пояса
	а 1	а 2	а 1	а 2
0,2	0,746	0,252	0,878	0,308
0,4	0,906	0,482	0,921	0,532
0,6	0,959	0,685	0,957	0,712
0,8	0,985	0,850	0,981	0,870
1,0	1,000	1,000	1,000	1,000
Примечание: Значения a_1 и а_2 для промежуточных отношений I_мин(у)/I_макс(у) следует вычислять методом линейной интерполяции.

A.2.4. Устойчивость ферм треугольного, полигонального и других очертаний, имеющих любые сечения поясов (включая и несимметричные) при различных способах строповки, а также ферм с параллельными или слабонаклонными (до 1:10) поясами с расстоянием между узлами строповки более 0,5 пролета или строповки за три узла следует проверять по формуле:

, (А.21)

где - критическая нагрузка для сжатого на одной половине фермы участка нижнего или верхнего пояса в зависимости от способа строповки;

- приведенное усилие в сжатом участке нижнего или верхнего пояса.

А.2.5. Критическую нагрузку следует вычислять по формуле:

, (А.22)

где - момент инерции из плоскости сжатого участка нижнего или верхнего пояса; при ступенчатом уменьшении сечения по длине сжатого участка пояса (нижнего или верхнего) от середины к опорам следует принимать приведенные моменты инерции, определяемые произведением моментов инерции участков с максимальным сечением на коэффициент для нижнего пояса и для верхнего пояса согласно таблице А.8; при ступенчатом уменьшении сечения по длине сжатого участка пояса от опор к середине фермы момент инерции следует принимать по минимальному сечению;

- длина пояса от середины пролета фермы до конца сжатого участка; при наличии растяжения в средних панелях пояса усилия в них в запас устойчивости следует принимать равными нулю.

А.2.6. Приведенное усилие в сжатом участке пояса следует определять по формуле:

, (А.23)

где , , , ..., - узловые нагрузки на сжатый стержень, определяемые разностью усилий в соседних панелях пояса фермы от ее собственной массы (рисунок А.1) и равные , , , .

А.2.7. Если при всех возможных способах строповки условия формул (А.16) или (А.21) не выполняются, то необходимо усилить сжатый пояс фермы и проверить устойчивость фермы с учетом усиления. При этом приведенные моменты инерции для определения или следует вычислять:

при жестком креплении элементов усиления к нижнему поясу - как для целого сечения;

при податливом креплении - как сумму моментов инерции сечений пояса и усиления.

А.2.8. После установки стальных ферм любого очертания на опоры в процессе монтажа необходимо до расстроповки обеспечить их устойчивость против опрокидывания от ветровых нагрузок и устойчивость плоской формы изгиба от усилий, вызванных собственной массой. Аналогичные виды устойчивости необходимо обеспечить и в процессе демонтажа после снятия раскрепляющих ферму конструкций (прогонов, связей, плит покрытия).

А.2.9. Действующий на ферму опрокидывающий момент от расчетной ветровой нагрузки следует рассчитывать в соответствии с требованиями СНиП 2.01.07. Несущая способность опорных узлов ферм должна определяться их конструктивным решением, а также болтами и сварными швами, закрепляющими ферму к опорам. Удерживающее влияние собственной массы фермы учитывать не следует. Для ферм, опирающихся верхним поясом (с нисходящим опорным раскосом), проверка на опрокидывание не требуется.

А.2.10. Если устойчивость против опрокидывания не обеспечена, то верхний пояс в узлах необходимо раскрепить парными расчалками или распорками, число которых и места их установки следует принимать с учетом обеспечения устойчивости плоской формы изгиба ферм (см. А.2.11-А.2.18).

Рекомендуемые диаметры канатов расчалок приведены в таблице А.10.

Таблица А.10. - Рекомендуемые диаметры канатов расчалок

Пролет фермы, м	Рекомендуемые диаметры каната расчалок, мм	Предельное усилие предварительного натяжения в расчалке Т_р.пред, кгс
24	15 - 17,5	500
30	17 - 19,5	750
36	20 - 22,5	750
42	24 - 25,5	1000

Площадь сечения расчалки или распорки следует проверять на усилие, возникающее от действия расчетной ветровой нагрузки (для расчалок необходимо добавлять усилие от предварительного натяжения по таблице А.10) без учета работы болтов и сварных швов в опорных узлах ферм. Коэффициент надежности каната расчалок должен быть не менее 3.

Винтовые стяжки для натяжения расчалок, якоря или смонтированные конструкции следует подбирать (рассчитывать) на усилие, равное 1/3 разрывного усилия каната, принятого для расчалок данной пары.

А.2.11. Устойчивость плоской формы изгиба ферм с параллельными или слабонаклонными (до 1:10) поясами двутаврого, таврового (включая сечение из парных уголков), трубчатого (прямоугольного, круглого) или другого симметричного относительно вертикальной оси сечения следует проверять по формуле:

, (А.24)

где - критическая масса фермы, определяемая в зависимости от наличия раскреплений верхнего пояса (расчалками или распорками);

- собственная масса фермы, определяемая по рабочей документации;

- коэффициент надежности при временном раскреплении фермы, принимаемый .

А.2.12. Для ферм, не раскрепленных в пролете против опрокидывания, критическую массу следует определять по формуле:

, (А.25)

где Е - модуль упругости стали;

- момент инерции верхнего пояса из плоскости фермы; при ступенчатом уменьшении сечения по длине пояса от середины к опорам следует принимать приведенный момент инерции, определяемый произведением момента инерции участка с максимальным сечением на коэффициент , согласно таблице А.8;

Н - высота фермы (при слабонаклонном поясе следует принимать высоту, усредненную в одной четверти пролета);

- приведенная длина верхнего пояса, которую для ферм, опирающихся нижним