• часть 1
• часть 2
• часть 3
• часть 4
• часть 5
• часть 6
• часть 7
• часть 8
• часть 9
• часть 10
• часть 11
• часть 12
• часть 13
• часть 14
• часть 15
• часть 16
• часть 17
• часть 18
• часть 19
• часть 20
• часть 21
• часть 22
• часть 23
• часть 24
• часть 25
• часть 26
• часть 27
• часть 28
• часть 29

4.81. Расчет на прочность и выносливость поясов главных ферм с ромбической и треугольной решетками связей, а также крестовой с распорками разной жесткости следует выполнять с учетом возникающих в поясах изгибающих моментов от деформации элементов связей и от деформации поперечных балок проезжей части независимо от вида связей.

Изгибающие моменты в поясе, действующие в плоскости связей с треугольной и ромбической решетками, следует определять по формуле

, (204)

где N_c - усилие в распорке связей;

l_m - расстояние между центрами узлов прикрепления элементов к поясу.

РАСЧЕТ СОЕДИНЕНИЙ

4.82*. Сварные, фрикционные и болтовые соединения следует рассчитывать на передачу всех усилий, действующих в элементе конструкции, при этом, как правило, каждая часть сечения элемента (с учетом ее ослабления) должна быть прикреплена соответственно приходящемуся на нее усилию. В случае невыполнения этого условия перегрузку отдельных зон и деталей прикреплений следует учитывать введением коэффициентов условий работы, указанных в табл. 60* и 82.

При расчете прикрепления элемента к узлу с одиночной фасонкой допускается не учитывать изгибающие моменты в плоскости, перпендикулярной плоскости фасонки.

Распределение продольного усилия, проходящего через центр тяжести соединения, следует принимать равномерным между болтами или сварными швами прикрепления.

При проектировании реконструкции клепаных пролетных строений расчеты заклепочных соединений надлежит выполнять по указаниям «Технических условий проектирования железнодорожных, автодорожных и городских мостов и труб» (СН 200-62).

Болтовые соединения с применением болтов из стали 40Х не допускаются в конструкциях, рассчитываемых на выносливость.

4.83*. Расчетную высоту сечения сварных швов следует принимать:

для стыковых швов:

деталей, свариваемых с полным проплавлением, - t_w = t_min ;

деталей, свариваемых с неполным проплавлением, t_w = t_w,min ;

для угловых швов:

по металлу шва — t_f = b _f k_f ;

по металлу границы сплавления — t_z = b _z k_f , где t_min  — наименьшая из толщин свариваемых деталей;

t_w,min  — наименьшая толщина сечения стыкового шва при сварке деталей с неполным проплавлением;

k_f - наименьший из катетов углового шва;

b _f , b _z - коэффициенты расчетных сечений угловых швов, принимаемые по табл. 80*.

Таблица 80*

П р и м е ч а н и е. Значения коэффициентов соответствуют режимам сварки, предусмотренным в «Инструкции по технологии механизированной и ручной сварки при заводском изготовлении стальных конструкций мостов» (Минтрансстрой, 1980).

4.84. Расчет по прочности сварных стыковых соединений следует выполнять:

при сварке деталей из сталей различного уровня прочности, а также при сварке материалами, для которых R_wy < R_y (в этих случаях R_wy должно быть указано в проекте);

при наличии выкружек или ослаблений в зоне стыка, когда

l_w < b

или

t_w,min < t ;

A_w,n < A ,

где l_w - полная длина стыкового шва;

b, t - ширина и толщина стыкуемых деталей;

A_w,n - площадь нетто ослабленного (например, отверстиями) сечения стыкового шва;

A - площадь брутто (или нетто) сечения стыкуемых деталей в зоне стыка.

4.85. Расчет по прочности сварных стыковых соединений в случае центрального растяжения или сжатия следует выполнять по формуле

, (205)

где m — коэффициент условий работы, принимаемый по табл. 60*.

Расчет по прочности сварных стыковых соединений в случае изгиба в одной или двух главных плоскостях, а также действия осевой силы с изгибом в одной или двух главных плоскостях следует выполнять по формулам (142) — (158), в которых геометрические параметры и коэффициенты ‘ , ‘ _х , ‘ _у , y , y _х , y _у следует вычислять для сечения стыкового соединения, принимаемого согласно п. 4.84, а в правой части вместо R_{y m} и R_sm подставлять соответственно величины R_{wy m} и R_wsm .

4.86. Прочность сварных соединений с угловыми швами при действии продольных или поперечных сил следует проверять на срез (условный) по двум сечениям (черт. 13):

по металлу шва (сечение 0—1)

; (206)

по металлу границы сплавления (сечение 0—2)

, (207)

где l_w  — полная длина шва;

t_f , t_z - расчетная высота сечения шва;

m - коэффициент условий работы, принимаемый по табл. 60*.

Черт. 13. Схема расчетных сечений сварного углового шва
при расчете на срез

4.87. Расчет по прочности сварных соединений с угловыми швами при действии момента в плоскости, перпендикулярной плоскости расположения швов, следует выполнять для двух сечений по формулам:

по металлу шва

; (208)

по металлу границы сплавления

. (209)

В формулах (208) и (209):

W_f - момент сопротивления расчетного сечения по металлу шва:

W_z  — то же, по металлу границы сплавления.

4.88. Расчет по прочности сварных соединений с угловыми швами при действии момента в плоскости расположения этих швов следует выполнять для двух сечений по формулам:

по металлу шва

; (210)

по металлу границы сплавления

, (211)

где I_fx , I_fy - моменты инерции расчетного сечения по металлу шва относительно его главных осей;

I_zx , I_zy  — то же, по металлу границы сплавления;

х, у — координаты точки шва, наиболее удаленной от центра тяжести расчетного сечения швов, относительно главных осей этого сечения.

4.89. Прочность сварных стыковых соединений при одновременном действии в одном и том же сечении нормальных и касательных напряжений следует проверять по формуле (161), в которой следует принимать: s _x = s _wx и s _y = s _wy  — нормальные напряжения в сварном соединении по двум взаимно перпендикулярным направлениям; t _xy = t _wxy  — касательное напряжение в сварном соединении; R_y = R_wy .

4.90. При расчете по прочности сварных соединений с угловыми швами при одновременном действии продольной и поперечной сил и момента должны быть выполнены условия:

t _f £ R_wf m ; (212)

t _z £ R_wz m , (213)

где t _f , t _z  — напряжения в расчетном сечении соответственно по металлу шва и по металлу границы сплавления, равные геометрическим суммам напряжений, вызываемых продольной и поперечной силами и моментом.

4.91. Расчет по прочности сварных соединений угловыми швами прикрепления листов пояса между собой и к стенке изгибаемых балок следует выполнять по формулам:

при отсутствии местного давления:

по металлу шва

; (214)

по металлу границы сплавления

, (215)

где n — число угловых швов;

при воздействии на пояс местного давления:

по металлу шва

; (216)

по металлу границы сплавления

, (217)

где q — давление от подвижной вертикальной нагрузки, определяемое по пп. 2.11— 2.13 и обязательному приложению 5*.

4.92. Сварные швы, соединяющие отдельные листовые детали сечения составных сплошностенчатых сжатых элементов, следует рассчитывать на условную поперечную силу, принимаемую постоянной по всей длине элемента и определяемую по формуле

, (218)

где W — момент сопротивления сечения элемента брутто в проверяемой плоскости (ослабление листовых деталей перфорациями допускается не учитывать);

l — длина составного элемента;

j — коэффициент продольного изгиба при расчете по устойчивости элемента в проверяемой плоскости.

Те же сварные швы в сжато-изогнутых составных элементах следует рассчитывать на поперечную силу Q₁ , равную сумме поперечных сил —условной Q_fic , определяемой по формуле (218), и фактической.

Если в сечении составного элемента имеются две параллельно расположенные листовые детали и более, то прикрепление каждой из них следует рассчитывать на поперечную силу Q_i , определяемую по формуле

, (219)

где t_i  — толщина прикрепляемой листовой детали;

n — число параллельно расположенных листовых деталей.

4.93. При прикреплении к узлам главных ферм составных сплошностенчатых элементов, отдельные части сечения которых непосредственно не прикрепляются к узловым фасонкам, сварные швы присоединения неприкрепляемой части сечения к прикрепляемой следует рассчитывать на передачу приходящегося на нее усилия, принимая при этом коэффициенты условий работы m равными:

m = 0,8 — при отношении площади прикрепляемой части сечения A_v ко всей площади сечения элемента А до 0,6;

m = 0,9  — при отношении А_v /А свыше 0,6 до 0,8;

m = 1,0  — при отношении А_v /А свыше 0,8.

Расчетную длину сварного шва при этом следует принимать равной длине перекрытия элемента узловой фасонкой фермы.

4.94. Расчетное усилие N_b , которое может быть воспринято одним болтом, следует определять по формулам:

на срез

N_b = R_bs m_bl A n_s ; (220)

на смятие

N_b = R_bp m_bl d S t ; (221)

на растяжение

N_b = R_bt A_bn , (222)

где

R_bs , R_bp , R_bt  — расчетные сопротивления болтовых соединений;

d — диаметр стержня болта;

 — площадь сечения стержня болта;

А_bn  — площадь сечения болта нетто; для болтов с метрической резьбой значение А_bn следует принимать по ГОСТ 22356—77*:

S t — наименьшая суммарная толщина элементов, сминаемых в одном направлении;

n_s  — число расчетных срезов одного болта;

m_bl  — коэффициент условий работы соединения, который следует принимать по табл. 81.

Таблица 81

4.95. Число n болтов в соединении при действии продольной силы N, проходящей через центр тяжести соединения, следует определять по формуле

, (223)

где N_b,min - меньшее из значений расчетного усилия для одного болта, вычисленных по формулам (220) и (221);

m, m_b - коэффициенты условий работы, принимаемые соответственно по табл. 60* и 82.

Таблица 82

4.96. При действии в плоскости соединения изгибающего момента распределение усилий на болты следует принимать пропорционально расстояниям от центра тяжести соединения до рассматриваемого болта.

4.97. Болты, работающие на срез от одновременного действия продольной силы и момента, следует проверять на усилие, определяемое как равнодействующее усилий, найденных отдельно от продольной силы и момента.

4.98. Болты, работающие одновременно на срез и растяжение, допускается проверять отдельно на срез и на растяжение.

4.99. Болты, соединяющие стенки и пояса составных балок, следует рассчитывать по формулам:

при отсутствии местного давления

; (224)

при воздействии на пояс местного давления q

, (225)

где а — шаг поясных болтов;

N_b,min - меньшее из значений расчетного усилия для одного болта, определяемых по п. 4.94;

S - статический момент брутто пояса балки относительно нейтральной оси;

I - момент инерции сечения брутто балки относительно нейтральной оси; коэффициент условий работы, определяемый по табл. 60*.

4.100*. Расчетное усилие Q_bh , которое может быть воспринято каждой поверхностью трения соединяемых элементов, стянутых одним высокопрочным болтом (одним болтоконтактом), следует определять по формуле

, (226)

где Р - усилие натяжения высокопрочного болта;

m - коэффициент трения, принимаемый по табл. 57*;

g _bh - коэффициент надежности, принимаемый по табл. 83*.

Таблица 83*

* Число обрабатываемых контактных поверхностей (одна или обе) следует принимать по табл. 57*.

Усилие натяжения Р высокопрочного болта следует определять по формуле

P = R_bh A_bh m_bh , (227)

где R_bh  — расчетное сопротивление высокопрочного болта растяжению, определяемое по формуле (139);

m_bh  — коэффициент условий работы высокопрочных болтов при натяжении их крутящим моментом, равный 0,95.

4.101. Число n высокопрочных болтов в соединении при действии продольной силы N, проходящей через центр тяжести соединения, следует определять по формуле

, (228)

где m — коэффициент условий работы, принимаемый по табл. 60*;

Q_bh  — расчетное усилие на один болтоконтакт, определяемое по формуле (226);

n_s  — число контактов в соединении.

4.102. При действии в плоскости соединения изгибающего момента или продольной силы с изгибающим моментом усилие, приходящееся на рассматриваемый высокопрочный болт, следует определять согласно указаниям пп. 4.96 и 4.97.

4.103. Высокопрочные болты, соединяющие стенки и пояса составных балок, следует рассчитывать по формулам:

при отсутствии местного давления

; (229)

при воздействии на пояс местного давления q

, (230)

где n_s  — число контактов в соединении;

Q_bh  — расчетное усилие, воспринимаемое одним болтоконтактом и определяемое по формуле (226); остальные обозначения те же, что и в п. 4.99.

4.104. В случае, если совместная работа проезжей части и поясов главных ферм обеспечивается специальными горизонтальными диафрагмами, расчет прикрепления продольных балок к поперечным следует выполнять на поперечную силу и момент с учетом требований п. 4.74; при этом усилия в болтах, прикрепляющих вертикальные уголки к стенке поперечной балки, необходимо определять как для фланцевых соединений.

Расчет болтовых и фрикционных соединений прикреплений балок проезжей части пролетных строений с решетчатыми главными фермами допускается выполнять только на поперечную силу, вводя дополнительный коэффициент условий работы m_b согласно табл. 84.

Таблица 84

4.105. Расчет по прочности стыковых накладок растянутых элементов ферм и поясов сплошных балок следует выполнять с введением для накладок коэффициента условий работы m = 0,9.

4.106. Листы узловых фасонок следует проверять на прочность прикрепления растянутых и сжатых элементов по контуру, соединяющему центры отверстий периферийных болтов прикрепления указанных элементов, по формуле

N £ 0,675 t R_y m S (0,212 a _i + 1)l_i , (231)

где N - продольное усилие в элементе;

t - толщина узловой фасонки;

m - коэффициент условий работы, принимаемый по табл. 60*;

l_i - длина i -го участка проверяемого контура узловой фасонки;

a _i - угол между направлением i -го участка проверяемого контура и осью элемента (0 £ a _i £ p /2), рад.

4.107 . Прочность узловых болтов-шарниров допускается проверять в предположении работы болта на изгиб как свободно лежащей балки, нагруженной сосредоточенными силами по оси пакетов, соприкасающихся с болтом, принимая расчетные сопротивления по табл. 48*.

Расчет соединительных планок и перфорированных листов

4.108*. Соединительные планки или перфорированные листы сквозных сжатых элементов следует рассчитывать на условную поперечную силу Q_fic , принимаемую постоянной по всей длине стержня и определяемую по формуле

, (232)

где N — продольное усилие сжатия в элементе;

j - коэффициент продольного изгиба при проверке устойчивости элемента в плоскости соединительных планок или перфорированных листов, принимаемый по табл. 1*—3 обязательного приложения 15* в зависимости от приведенного относительного эксцентриситета е_ef ;

a - коэффициент, принимаемый равным 0,024—0,00007l , но не более 0,015, 0,017 и 0,018 соответственно для сталей марок 16Д, 15ХСНД, 10ХСНД, 390-14Г2АФД, 390-15Г2АФДпс;

здесь l  — гибкость элемента в плоскости соединительных планок или перфорированных листов.

Соединительные планки и перфорированные листы сквозных сжато-изогнутых элементов следует рассчитывать на поперечную силу, равную сумме фактической поперечной силы при изгибе и условной Q_fic , определяемой по формуле (232).

При расположении соединительных элементов в нескольких параллельных плоскостях, перпендикулярных оси, относительно которой выполняется проверка устойчивости, поперечную силу Q следует распределять:

при соединительных планках или перфорированных листах, а также в случае их сочетания — поровну между всеми плоскостями планок и перфорированных листов;

при сплошном листе (пакете) и соединительных планках или перфорированных листах — на сплошной лист (пакет) принимать часть поперечной силы, равную Q и определяемую по формуле

, (233)

где A_ef  — площадь сечения брутто сквозного элемента, равная S bt_ef ; здесь b и t_ef определяются по п. 4.37;

А_bl ,_ef  — часть сечения элемента, работающая вместе со сплошным листом и равная A_bl + 2t_v z ₁ (здесь А_bl  — площадь сечения сплошного листа; t_v  — толщина вертикального листа или пакета; z ₁  — коэффициент, принимаемый по п. 4.55*).

Соединительные планки и перфорированные листы в промежутках между отверстиями перфорации следует рассчитывать на приходящуюся на них часть поперечной силы Q как элементы безраскосных ферм.

Расчет опорных частей

4.109*. Элементы опорных частей (катки, балансиры, плиты), как правило, следует рассчитывать как конструкции на упругом основании.

Допускается определять усилия в верхних балансирах всех опорных частей, в нижних балансирах неподвижных опорных частей в предположении равномерного распределения нагрузки по площади опирания.

4.110*. При расчете опорных частей должны быть учтены указания пп. 2.20* и 2.28*, а для подвижных опорных частей следует учитывать также эксцентриситеты передачи давления, равные продольным перемещениям катков, секторов и балансиров от нормативных нагрузок и воздействий.

Продольные перемещения подвижных опорных частей следует определять от постоянной нагрузки, временной вертикальной нагрузки с динамическим коэффициентом, деформации опор и их оснований, а также от температуры, указанной в п. 2.27*. При этом для пролетных строений с отношением расстояния между фермами к пролету свыше 1:15 следует учитывать воздействие на неподвижные опорные части нагрузок, возникающих от перепада температур поясов главных ферм в размере 15 °С.

4.111. Заделку анкерного болта следует рассчитывать в соответствии с указаниями п. 5.14 СНиП 2.03.01-84* с введением при этом коэффициента условий работы m = 0,7.

4.112*. Расчет на смятие в цилиндрических шарнирах (цапфах) балансирных опорных частей (при центральном угле касания поверхностей, равном или большем 90°) следует выполнять по формуле

. (234)

Расчет на диаметральное сжатие катков следует выполнять по формуле

. (235)*

В формулах (234) и (235*):

F - давление на опорную часть;

F₁ - давление на один наиболее нагруженный каток;

r - радиус кривизны поверхности катка или шарнира;

l - длина катка или шарнира;

m - коэффициент условий работы, принимаемый по табл. 60*;

R_lp , R_cd - расчетные сопротивления соответственно местному смятию при плотном касании и диаметральному сжатию катков при свободном касании, принимаемые согласно требованиям п. 4.7*.

КОНСТРУИРОВАНИЕ

Общие положения

4.113*. При проектировании стальных конструкций необходимо:

учитывать возможности технологического и кранового оборудования заводов-изготовителей стальных конструкций, а также подъемно-транспортного и монтажного оборудования строительных организаций;

разделять конструкции на отправочные элементы из условий выполнения максимального объема работ на заводах-изготовителях с учетом грузоподъемности и габаритов транспортных средств:

предусматривать связи, обеспечивающие в процессе транспортирования, монтажа и эксплуатации устойчивость и пространственную неизменяемость конструкции в целом, ее частей и элементов;

осуществлять унификацию монтажных блоков и элементов, а также узлов и расположения болтовых отверстий;

обеспечивать удобство сборки и выполнения монтажных соединений, предусматривая монтажные крепления элементов, устройство монтажных столиков и т.п.;

осуществлять унификацию осуществляемого проката по профилям и длинам с учетом требования об использовании металла с минимальными отходами и потерями:

учитывать допуски проката и допуски заводского изготовления;

предусматривать применение автоматической сварки под флюсом и фрикционных соединений на высокопрочных болтах.

4.114. При проектировании стальных конструкций следует исключать стесненное расположение привариваемых деталей, резкие изменения сечения элементов, образование конструктивных «надрезов» в виде обрывов фасонок и ребер жесткости или вырезов в них, примыкающих под углом к поверхности напряженных частей сечения (поясов и стенки балок, листов составных элементов и т.д.).

Для повышения выносливости и хладостойкости конструкций и снижения отрицательного влияния остаточных деформаций и напряжений от сварки следует предусматривать мероприятия конструктивного и технологического характера (оптимальный порядок сборки и сварки элементов: роспуск швов; предварительный выгиб и местный подогрев; нагрев отдельных зон после сварки; полное проплавление и выкружки на концах обрываемых деталей, подходящие по касательной к поверхности оставшейся части сечения; механическую обработку зон концентрации напряжений и др.).

В конструкциях северного исполнения следует исключать обрыв отдельных частей сечения по длине элемента в целом (или монтажного блока, если в стыках блоков применены фрикционные соединения).

Защита от коррозии конструкций, предназначенных для эксплуатации в условиях тропического климата, должна предусматриваться в соответствии с ГОСТ 9.401—91.

4.115. В железнодорожных мостах пролетные строения с раздельными балками и продольные балки проезжей части должны иметь продольные связи по верхним и нижним поясам. Прикрепление продольных связей к стенкам балок в железнодорожных мостах не допускается.

«Открытые» пролетные строения (см. п. 4.52) и «открытая» проезжая часть в железнодорожных мостах допускаются только при наличии технико-экономического обоснования и при условии закрепления свободных поясов жесткими рамами в плоскостях поперечных балок, а в проезжей части — поперечными связями.

При наличии элементов, жестко связывающих пояса балок или ферм (например, железобетонной или стальной плиты), допускается не устраивать продольных связей в соответствующей плоскости, если они не требуются по условиям монтажа.

В арочных пролетных строениях продольные связи следует устраивать в плоскости одного из поясов арок и в плоскости проезжей части, если она не имеет плиты; при решетчатых арках следует предусматривать поперечные связи между ними и продольные связи по обоим поясам.

4.116. Продольные связи следует центрировать в плане с поясами главных ферм, при этом эксцентриситеты в прикреплении из плоскости связей должны быть минимальными.

4.117. В железнодорожных мостах при мостовом полотне с поперечинами расстояние между осями продольных балок следует назначать 1,90 м, а между осями главных балок (ферм) при отсутствии балочной клетки — 2,00 м. При большем расстоянии между осями главных балок (ферм) следует предусматривать устройство железобетонной или стальной плиты.

4.118. В железнодорожных мостах пролетные строения с раздельными двутавровыми балками и продольные балки проезжей части должны иметь поперечные связи, располагаемые на расстояниях, не превышающих двух высот балок.

4.119. Для снижения напряжений в поперечных балках проезжей части от деформации поясов главных ферм следует, как правило, включать проезжую часть в совместную работу с главными фермами.

В пролетных строениях с проезжей частью, не включенной в совместную работу с главными фермами, следует предусматривать тормозные связи.

4.120. Прикрепление балок проезжей части с помощью торцевых листов, приваренных к стенке и поясам балки, не допускается.

В пролетных строениях железнодорожных мостов прикрепление стенок продольных и поперечных балок следует осуществлять, как правило, с помощью вертикальных уголков и фрикционных соединений.

В пролетных строениях всех мостов следует, как правило, обеспечивать неразрезность продольных балок на всем протяжении, а при наличии разрывов в проезжей части — на участках между ними.

4.121. Для повышения аэродинамической устойчивости пролетных строений висячих и вантовых мостов следует увеличивать их крутильную жесткость за счет постановки продольных связей по раздельным главным балкам или применения балки жесткости замкнутого коробчатого сечения и придания ей обтекаемой формы.

Сечения элементов

4.122. Наименьшая толщина деталей элементов пролетных строений и опор принимается по расчету на прочность, устойчивость, выносливость, жесткость и колебания, но не менее указанной в табл. 85.

Таблица 85

Допускается следующая наибольшая толщина проката, мм:

в пакетах деталей, стягиваемых обычными болтами, — 20;

в сварных элементах из углеродистой и низколегированной сталей — 60;

в стыковых накладках и узловых фасонных листах при применении фрикционных соединений — 16.

4.123. Для уменьшения числа соединительных сварных швов сечения составных элементов решетчатых ферм следует проектировать из минимального числа деталей.

4.124. В решетчатых главных фермах материал элементов коробчатого и Н-образного сечений должен быть сконцентрирован в листах, расположенных в плоскости фермы.

• часть 1
• часть 2
• часть 3
• часть 4
• часть 5
• часть 6
• часть 7
• часть 8
• часть 9
• часть 10
• часть 11
• часть 12
• часть 13
• часть 14
• часть 15
• часть 16
• часть 17
• часть 18
• часть 19
• часть 20
• часть 21
• часть 22
• часть 23
• часть 24
• часть 25
• часть 26
• часть 27
• часть 28
• часть 29