Национальный стандарт РФ ГОСТ Р 58901-2020 "Профили стальные листовые гнутые с трапециевидными гофрами для строительства. Методика расчета несущей способности" (утв. и введен в действие приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 30 июня 2020 г. N 314-ст)

Steel sheet bent profiles with stair landings and railings for construction. Method of determining bearing capacity

ОКС 77.140.70

Дата введения - 1 декабря 2020 г.
Введен впервые

Предисловие

1 Разработан Обществом с ограниченной ответственностью "ПСМ-Стандарт" (ООО "ПСМ-Стандарт"), Ассоциацией "Объединение участников бизнеса по развитию стального строительства" (АРСС), Обществом с ограниченной ответственностью "Проектная группа "Наш Город" (ООО "Проектная группа "Наш Город")

2 Внесен Техническим комитетом по стандартизации ТК 144 "Строительные материалы (изделия) и конструкции"

3 Утвержден и введен в действие Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 30 июня 2020 г. N 314-ст

4 Введен впервые

Введение

Настоящий стандарт разработан с целью повышения уровня безопасности людей в зданиях и сооружениях и сохранности материальных ценностей в соответствии с Федеральным законом [1] и пополнения нормативной базы в области конструкций из профилей стальных листовых гнутых с трапециевидными гофрами для объектов гражданского и промышленного строительства.

Задачей стандарта является разработка единых требований к методике расчета несущей способности профилей стальных листовых гнутых с трапециевидными гофрами в целях обеспечения безопасного проектирования и строительства несущих и ограждающих конструкций, в которых одним из основных элементов являются данные профили. При разработке настоящего стандарта использованы результаты научных исследований, отечественный и зарубежный опыт проектирования подобных конструкций.

1 Область применения

1.1 Настоящий стандарт распространяется на методы расчета несущей способности профилей стальных листовых гнутых с трапециевидными гофрами (далее - профили), изготавливаемых из оцинкованной стали на профилегибочных станах по ГОСТ 24045, ГОСТ Р 58389 либо иным техническим условиям или стандартам и предназначенных для применения в строительстве.

1.2 При проектировании при определении несущей способности профилей вместо расчета несущей способности допускается использовать результаты испытаний на несущую способность по ГОСТ Р 58900.

1.3 Расчет профилей для сталежелезобетонных конструкций на стадии эксплуатации следует выполнять в соответствии с требованиями СП 266.1325800.2016.

При расчете профилей для сталежелезобетонных конструкций на стадии монтажа необходимо руководствоваться положениями настоящего стандарта и/или СП 266.1325800.2016.

1.4 Профиль следует рассчитывать на прочность и жесткость как стальной тонкостенный изгибаемый элемент, который относится к 4-му классу конструкций по напряженно-деформированному состоянию, в которых потеря местной устойчивости наступает до достижения передела текучести в одной или более зонах поперечного сечения. При расчете несущей способности профилей следует соблюдать требования ГОСТ 27751, СП 16.13330.2017 и СП 260.1325800.2016.

1.5 Настоящий стандарт не распространяется на профили, работающие в особых условиях эксплуатации (высоко- и низкотемпературные воздействия), в составе специальных конструкций (предварительно напряженных, пространственных, висячих).

1.6 Настоящий стандарт не устанавливает методы расчета на воздействие многократно повторяющейся нагрузки.

1.7 Настоящий стандарт не распространяется на методы расчета узловых соединений.

1.8 Настоящий стандарт устанавливает единые требования к оформлению результатов расчета в целях унификации.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие документы:

ГОСТ 14918 Сталь тонколистовая оцинкованная с непрерывных линий. Технические условия

ГОСТ 24045 Профили стальные листовые гнутые с трапециевидными гофрами для строительства. Технические условия

ГОСТ 26816 Плиты цементно-стружечные. Технические условия

ГОСТ 27751 Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения

ГОСТ Р 52246 Прокат листовой горячеоцинкованный. Технические условия

ГОСТ Р 58389 Профили стальные листовые гнутые с трапециевидными гофрами для сталежелезобетонных конструкций. Технические условия

ГОСТ Р 58900 Профили стальные листовые гнутые с трапециевидными гофрами для строительства. Метод испытаний на несущую способность

СП 14.13330.2014 "СНиП II-7-81 ^* Строительство в сейсмических районах"

СП 16.13330.2017 "СНиП II-237-81 ^* Стальные конструкции"

СП 17.13330.2017 "СНиП II-267-76 Кровли"

СП 20.13330.2016 "СНиП 2.01.077-85 ^* Нагрузки и воздействия"

СП 50.13330.2012 "СНиП 23-027-2003 Тепловая защита зданий"

СП 131.13330.2012 "СНиП 23-017-99 ^* Строительная климатология"

СП 260.1325800.2016 Конструкции стальные тонкостенные из холодногнутых оцинкованных профилей и гофрированных листов. Правила проектирования

СП 266.1325800.2016 Конструкции сталежелезобетонные. Правила проектирования

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов (сводов правил) в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если заменен ссылочный документ, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого документа с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный документ, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого документа с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный документ, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный документ отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ 24045 и СП 260.1325800.2016, а также следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 несущая способность: Свойство конструкции сопротивляться воздействию механических нагрузок без разрушения и возникновения недопустимых деформаций (прогибов).

3.2 редукция сечения: Потеря местной устойчивости части сечения элемента при сжатии.

3.3 редуцированное сечение: Минимально возможное поперечное сечение, в котором для предупреждения потери местной устойчивости изменены геометрические характеристики.

4 Обозначения и сокращения

4.1 В настоящем стандарте применены следующие обозначения:

A_red - площадь редуцированного сечения;

Е - модуль упругости;

f - прогиб конструкции;

f_u - предельный прогиб конструкции;

I_red - момент инерции редуцированного сечения;

l - пролет балки;

k₂ - коэффициент при определении прогиба в зависимости от расчетной схемы профиля;

М - изгибающий момент;

р - равномерно распределенная нагрузка;

Q - поперечная сила;

Q_W - поперечная сила, воспринимаемая стенкой профиля;

qⁿ - нормативная равномерно распределенная нагрузка на профиль;

R_un - нормативное сопротивление проката, равное временному сопротивлению стали;

R_yn - нормативное сопротивление проката, равное пределу текучести стали;

R_y - расчетное сопротивление проката растяжению, сжатию, изгибу;

R_s - расчетное сопротивление проката сдвигу;

R_lp - расчетное сопротивление проката смятию при плотном касании;

h - высота профиля;

h_w - высота стенки между срединными плоскостями полок;

t - толщина материала профиля;

W_red - момент сопротивления редуцированного сечения;

W_x - момент сопротивления сечения;

- угол наклона стенки относительно полок;

- коэффициент надежности по назначению;

- коэффициент надежности по нагрузке.

4.2 В настоящем стандарте применены следующие сокращения:

ЛСТК - легкая стальная тонкостенная конструкция;

ОСП - ориентированно-стружечная плита;

ЦСП - цементно-стружечная плита.

5 Общие положения

5.1 Определение несущей способности профилей путем расчета выполняется с целью:

- подбора сечения профиля для восприятия заданных проектных нагрузок;

- проверки требуемых показателей прочности и жесткости профиля на соответствие нагрузкам, предусмотренным в проектной документации;

- определения максимально возможного значения нагрузки на заданное сечение профиля.

5.2 В результате расчета профили должны удовлетворять требованиям двух предельных состояний в соответствии с ГОСТ 27751.

5.3 Определение несущей способности профилей путем расчета выполняет уполномоченное физическое лицо, квалификация которого подтверждена дипломом о соответствующем образовании, или юридическое лицо, квалификация которого подтверждена наличием членства в саморегулируемой организации на выполнение соответствующих работ.

5.4 По результатам расчета, выполненного в соответствии с настоящим стандартом, оформляется технический отчет. Содержание отчета приведено в разделе 12.

Содержание технического отчета должно соответствовать требованиям [2].

5.5 Методика расчета несущей способности профилей разработана в соответствии с требованиями [1] и содержит:

- требования к определению механических характеристик профилей;

- указания по используемым нормативным документам, на основании которых выполняется расчет;

- указания по определению геометрических характеристик полного и расчетного (эффективного) сечения в зависимости от геометрии профиля;

- указания по определению нормативных и расчетных нагрузок для профиля;

- указания по выбору расчетной схемы профиля, расположения широких гофр и способа расчета;

- рекомендации по выбору технического решения в зависимости от условий эксплуатации профиля;

- указания непосредственно по расчету;

- значения допускаемых прогибов согласно СП 20.13330.2016.

5.6 При расчете несущей способности профилей следует соблюдать требования ГОСТ 27751, СП 16.13330.2017 и СП 260.1325800.2016.

6 Материалы для профилей. Механические характеристики

6.1 Профили изготавливают из оцинкованного проката по ГОСТ Р 52246 и ГОСТ 14918.

6.2 Нормативные и расчетные сопротивления оцинкованного проката приведены в таблице 1.

Таблица 1 - Нормативные и расчетные сопротивления проката

Марка оцинкованного проката по ГОСТ Р 52246	Нормативное сопротивление, МПа		Расчетное сопротивление, МПа
	Ryn	Run	Ry	Rs	Rlp
220	220	300	215	125	105
250	250	330	245	140	120
280	280	360	270	155	135
320	320	390	310	180	155
350	350	420	330	190	165
ХП, ПК ГОСТ 14918	230	200	225	130	110

7 Геометрические и расчетные характеристики профилей

7.1 Профили относятся к 4-му классу конструкций. При выполнении расчетов по несущей способности возможность потери местной устойчивости профилей должна быть предупреждена путем использования геометрических характеристик редуцированного сечения, определяемого согласно пунктам 7.4-7.6 СП 260.1325800.2016.

Геометрические характеристики редуцированного сечения определяются в соответствии с требованиями СП 260.1325800.2016 расчетами аналитическим путем или с использованием программного комплекса. Программный комплекс должен быть сертифицирован на соответствие требованиям СП 16.13330.2017 и СП 260.1325800.2016.

7.2 Значения расчетных характеристик редуцированных сечений профилей при поперечном изгибе (расчетные значения моментов сопротивления и инерции) следует определять с учетом редуцированной площади сечения сжатых полок и стенок профилей в соответствии с требованиями СП 260.1325800.2016.

Расчетные характеристики (приведенные геометрические характеристики) сечения профилей настила (моменты инерции и сопротивления) должны определяться с учетом следующих допущений:

- форма поперечного сечения гофров при действии нагрузки не изменяется;

- гофры настила работают как тонкостенные балки трапециевидного сечения в упругой стадии;

- нормальные напряжения по высоте поперечного сечения стенок гофров распределяются линейно;

- нормальные напряжения по ширине продольно сжатых полок до местной потери устойчивости, а также по ширине растянутых полок распределяются равномерно.

7.3 Профили имеют различные элементы жесткости на полках и стенках для увеличения жесткости сечения в целом, особенно сечения с высоким или широким гофром. В зависимости от расположения и количества элементов жесткости у профиля при определении редуцированных характеристик различают следующие расчетные случаи.

7.3.1 Расчетный случай 1

Полки профиля имеют один или несколько промежуточных элементов жесткости, стенка не имеет промежуточных элементов жесткости (см. рисунок 1).

7.3.1.1 Расчетный случай 1а

Широкая полка профиля имеет один центральный элемент жесткости, узкая полка профиля и стенка профиля не имеют элемента жесткости [см. рисунок 1а)].

К таким профилям относят профили типа Н высотой 57 и 60 мм по ГОСТ 24045 или аналогичные.

Полки профиля одинаковые, и каждая имеет элемент жесткости, стенка профиля не имеет элемента жесткости [см. рисунок 1б)].

К таким профилям относят профили типа НС высотой 35 и 44 мм по ГОСТ 24045 либо аналогичные.

Редуцированные характеристики таких профилей по расчетному случаю 1а определяют согласно пункту 7.4.2.1 СП 260.1325800.2016.

Рисунок 1 - Схемы профилей для определения редуцированных характеристик профиля по расчетному случаю 1а

7.3.1.2 Расчетный случай 1б

Полка профиля имеет два симметрично расположенных элемента жесткости, стенка не имеет элемента жесткости.

Редуцированные характеристики профилей по расчетному случаю 1б определяют согласно пункту 7.4.2.2 СП 260.1325800.2016.

7.3.1.3 Расчетный случай 1в

Полка профиля имеет три и более элемента жесткости, стенка не имеет элемента жесткости. Редуцированные характеристики в этом случае определяют согласно пункту 7.4.2.3 СП 260.1325800.2016.

7.3.2 Расчетный случай 2

Стенка профиля имеет промежуточные элементы жесткости в количестве не более двух (см. рисунок 2), полки профиля в этом случае не имеют промежуточных элементов жесткости либо имеют один элемент жесткости.

Редуцированные характеристики для стенок профилей определяют согласно пункту 7.5 СП 260.1325800.2016.

Рисунок 2 - Стенка профилей без элемента жесткости и стенки с элементами жесткости в количестве не более двух

7.3.3 Расчетный случай 3

Полки и стенки профиля имеют промежуточные элементы жесткости (см. рисунок 3). К таким профилям относят профили типа Н высотой 114 и 153 мм по ГОСТ 24045 и аналогичные.

Рисунок 3 - Профили с элементами жесткости на полках и стенках

При определении редуцированных характеристик таких профилей следует учитывать взаимодействие форм потери устойчивости стенки и полок согласно пункту 7.6 СП 260.1325800.2016.

7.4 Следует помнить, что требования СП 260.1325800.2016 по определению геометрических характеристик эффективного сечения справедливы для сечений, для которых выполняются следующие условия:

,

(1)

где - поворот стенки профиля от горизонтали в пределах 45° - 90° (см. рисунок 4).

Рисунок 4 - Требования по соотношению высоты и толщины профиля

Если геометрические характеристики эффективного поперечного сечения определены испытаниями, то эти ограничения не учитывают.

8 Нагрузки на профиль

8.1 Расчет конструкций по предельным состояниям 1-й и 2-й групп выполняют с учетом неблагоприятных сочетаний нагрузок.

8.2 Сбор нагрузки на профиль выполняют в соответствии с СП 20.13330.2016 и оформляют в виде таблицы.

В расчетах по 1-й группе предельных состояний (по прочности) в расчетную схему вводят расчетные значения нагрузок. Это нормативные значения нагрузок, умноженные на коэффициент надежности по нагрузке . Значения нормативных нагрузок и коэффициенты надежности по нагрузке принимают согласно СП 20.13330.2016. В расчетах по 2-й группе предельных состояний вводят нормативные нагрузки.

8.3 При расчете рассматривают несколько расчетных сочетаний нагрузок (РСН) - все возможные неблагоприятные комбинации нагрузок, которые необходимо учитывать при проектировании объекта.

В зависимости от способа эксплуатации профиля на него действуют следующие нагрузки:

- при использовании в конструкции покрытия: постоянная и климатическая (снеговая, ветровая);

- при использовании конструкции перекрытия: постоянная и полезная.

Величина постоянной нагрузки от кровли зависит от типа и толщины теплоизоляции, которую определяют в соответствии с требованиями СП 50.13330.2012.

8.4 При эксплуатации профиль работает под распределенной нагрузкой.

9 Определение расчетной схемы профиля

9.1 Расчетная схема профиля определяется схемой раскладки профиля по пролету на перекрытии или покрытии.

9.2 Ширину опирания профиля на балки или прогоны следует принимать не менее 40 мм на крайних и 60 мм на промежуточных опорах.

9.3 В зависимости от схемы раскладки профиля и технического решения кровли принимают однопролетную (разрезную) расчетную схему (см. рисунок 5), или многопролетную неразрезную расчетную схему (см. рисунки 6-9).

А, В опоры; р - равномерно распределенная нагрузка; l - пролет балки

Рисунок 5 - Однопролетная