СП 53-102-2004. 
СП 53-102-2004

СП 53-102-2004. СП 53-102-2004
Общие правила проектирования стальных конструкций

      Стройка - Главная Написать нам
 
 
ПК Инфоплюс-смета Сварка - документы Бизнес-планы Исследования Тендеры  
 

 

 

 

 

 

 

Случайно выбранные документы:
РД 22-322-02 - Краны грузоподъемные. Технические условия на капитальный, полнокомплектный и капитально-восстановительный ремонты

 

Предложения Сети:
Леса рамные - http://www.xxlesa.ru/lesa-stroitelnie/ramnie-lesa.php

 

 

Сварка ->  Строительные конструкции ->  СП 53-102-2004 -> 

 

 

 

СП 53-102-2004

 

ОБЩИЕ ПРАВИЛА ПРОЕКТИРОВАНИЯ

СТАЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

 

General rules for steel structure design

 

 

 

Дата введения: 01-01-2005 г.

 

 

Содержание

 

Введение

1. Область применения

2. Нормативные ссылки

3. Термины и определения

4. Обозначения

5. Общие положения

5.1 Основные требования к конструкциям

5.2 Основные расчетные требования

5.3 Учет назначения и условий работы конструкций

6. Материалы для конструкций и соединений

7. Расчетные характеристики материалов и соединений

8. Расчет элементов стальных конструкций при центральном растяжении и сжатии

8.1 Расчет элементов сплошного сечения

8.2 Расчет элементов сквозного сечения

8.3 Проверка устойчивости стенок и поясных листов центрально-сжатых элементов сплошного сечения

9. Расчет элементов стальных конструкций при изгибе

9.1 Общие положения расчета

9.2 Расчет на прочность изгибаемых элементов сплошного сечения

9.3 Расчет на прочность балок крановых путей сплошного сечения

9.4 Расчет на устойчивость изгибаемых элементов сплошного сечения

9.5 Проверка устойчивости стенок и поясных листов изгибаемых элементов сплошного сечения

9.6 Расчет опорных плит

10. Расчет элементов стальных конструкций при действии продольной силы с изгибом

10.1 Расчет на прочность элементов сплошного сечения

10.2 Расчет на устойчивость элементов сплошного сечения

10.3 Расчет на устойчивость элементов сквозного сечения 

10.4 Проверка устойчивости стенок и поясов

11. Расчетные длины и предельные гибкости элементов стальных конструкций

11.1 Расчетные длины элементов плоских ферм, связей и структурных конструкций

11.2 Расчетные длины элементов пространственных решетчатых конструкций

11.3 Расчетные длины колонн (стоек)

11.4 Предельные гибкости элементов

12. Расчет листовых конструкций

12.1 Расчет на прочность

12.2 Расчет на устойчивость

13. Расчет элементов стальных конструкций на усталость

13.1 Общие положения расчета

13.2 Расчет балок крановых путей

14. Проектирование стальных конструкций с учетом предотвращения хрупкого разрушения

15. Проектирование соединений стальных конструкций

15.1 Сварные соединения

15.2 Болтовые соединения

15.3 Фрикционные соединения (на болтах с контролируемым натяжением)

15.4 Поясные соединения в составных балках

16. Дополнительные требования по проектированию некоторых видов зданий, сооружений и конструкций

16.1 Расстояния между температурными швами

16.2 Фермы и структурные плиты покрытий

16.3 Колонны

16.4 Связи

16.5 Балки

16.6 Балки крановых путей

16.7 Листовые конструкции

16.8 Висячие покрытия

16.9 Фланцевые соединения

16.10 Соединения с фрезерованными торцами

16.11 Монтажные крепления

16.12 Опорные части

17. Дополнительные требования по проектированию конструкций опор воздушных линий электропередачи открытых распределительных устройств и контактных сетей транспорта

18. Дополнительные требования по проектированию конструкций антенных сооружений связи высотой до 500 м

19. Дополнительные требования по проектированию конструкций зданий и сооружений при реконструкции

19.1 Общие положения

19.2 Расчетные характеристики стали и соединений

19.3 Усиление конструкций

Приложение А. Перечень нормативных документов и стандартов, на которые имеются ссылки в настоящем Своде правил

Приложение Б. Основные буквенные обозначения величин, индексы буквенных обозначений и поясняющие их слова

Приложение В. Материалы для стальных конструкций. Группы стальных конструкций

Приложение Г. Материалы для соединений стальных конструкций

Приложение Д. Физические характеристики материалов

Приложение Е. Коэффициенты условий работы для растянутого одиночного уголка, прикрепляемого одной полкой болтами

Приложение Ж. Коэффициенты для расчета на устойчивость центрально- и внецентренно сжатых элементов

Приложение И. Коэффициент cmax для расчета на устойчивость сжатых стержней тонкостенного открытого сечения

Приложение К. Коэффициенты для расчета на прочность элементов стальных конструкций

Приложение Л. Методика подбора минимальных сечений изгибаемых элементов

Л.1 Общие положения

Л.2 Балки из однородного материала с устойчивой стенкой

Л.3 Бистальные балки с устойчивой стенкой

Л.4 Балки с гибкой стенкой

Л.5 Балки с перфорированной стенкой

Приложение М. Коэффициент устойчивости при изгибе jb

Приложение Н. Устойчивость стенок балок, укрепленных продольными и промежуточными ребрами жесткости

Приложение О. Расчетные длины колонн и стоек

О.1 Расчетная длина колонн с учетом влияния характера деформирования системы под нагрузкой

Приложение П. Коэффициент расчетной длины m участков ступенчатых колонн

Приложение Р. К расчету элементов на усталость

Приложение С. Узлы ферм с непосредственными прикреплениями элементов решетки к поясам

С.1 Общие положения

С.2 Фермы из гнутосварных профилей

С.3 Фермы из круглых труб

С.4 Фермы из двутавров

Приложение Т. Сжатые элементы с гибкой стенкой

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Настоящий Свод правил содержит рекомендуемые правила расчета и проектирования стальных строительных конструкций, обеспечивающие выполнение требований нормативных документов, распространяющихся на эти конструкции.

Решение вопроса о применении данного документа при проектировании стальных конструкций конкретного объекта относится к компетенции заказчика и разработчика проектной документации.

Если для реализации приняты методы расчета и проектирования, рекомендуемые настоящим документом, все установленные в нем правила должны соблюдаться в полном объеме.

 

 

1. ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

 

Настоящий Свод правил распространяется на проектирование стальных строительных конструкций зданий и сооружений различного назначения, работающих при температуре окружающей среды не выше 100 °С и не ниже минус 65 °С. Свод правил не распространяется на проектирование стальных конструкций мостов, тоннелей и труб под насыпями.

При проектировании стальных конструкций, находящихся в особых условиях эксплуатации (например, конструкций доменных печей; магистральных и технологических трубопроводов; резервуаров специального назначения; конструкций зданий, подвергающихся сейсмическим воздействиям, интенсивным воздействиям огня, температуры, расплавленного металла, радиации, агрессивных сред; конструкций гидротехнических сооружений), конструкций уникальных зданий и сооружений, зданий атомных электростанций, а также специальных видов конструкций (например, предварительно напряженных, пространственных, висячих) кроме требований настоящего документа необходимо также соблюдать дополнительные требования, предусмотренные соответствующими нормативными документами, которые отражают особенности работы этих конструкций.

 

2. НОРМАТИВНЫЕ ССЫЛКИ

 

Перечень нормативных документов и стандартов, на которые имеются ссылки в настоящем Своде правил, приведен в приложении А.

 

3. ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

 

В настоящем Своде правил использованы термины, определения которых содержатся в нормативных документах, на которые в тексте имеются ссылки.

 

 

 

4. ОБОЗНАЧЕНИЯ

 

В настоящем Своде правил использованы буквенные обозначения величин, индексы буквенных обозначений и поясняющие их слова, приведенные в приложении Б.

 

5. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

 

5.1 ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К КОНСТРУКЦИЯМ

 

5.1.1 При проектировании стальных конструкций:

следует соблюдать требования государственных стандартов на конструкции соответствующего вида, а также других нормативных документов (приложение А);

при необходимости следует выполнять расчет точности геометрических параметров конструкций и их элементов согласно ГОСТ 21780.

5.1.2 При проектировании стальных конструкций следует соблюдать требования к огнестойкости и коррозионной стойкости согласно СНиП 21-01 и СНиП 2.03.11.

Все конструкции, не замоноличенные в бетоне, не заделанные в кирпичной кладке и т.п., должны быть доступны для наблюдения, очистки, окраски, а также не должны задерживать влагу и затруднять проветривание. Замкнутые профили должны быть герметизированы.

5.1.3 За расчетную температуру наружного воздуха принимается температура воздуха наиболее холодных суток обеспеченностью 0,98, определенная согласно СНиП 23-01.

Расчетные технологические температуры устанавливаются заданием на разработку строительной части проекта.

5.1.4 Проектирование конструкций должно осуществляться квалифицированными специалистами. Рабочие чертежи стальных конструкций должны соответствовать требованиям по изготовлению (ГОСТ 23118) и монтажу конструкций (СНиП 3.03.01).

В необходимых случаях при заказе стали указывается класс сплошности по ГОСТ 27772.

 

5.2 ОСНОВНЫЕ РАСЧЕТНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ

 

5.2.1 Надежность стальных конструкций обеспечивается в соответствии с требованиями ГОСТ 27751.

Расчет стальных конструкций выполняется с учетом назначения конструкций, условий их изготовления, транспортировки, монтажа и эксплуатации, а также свойств материалов.

5.2.2 Значения нагрузок и воздействий, а также предельные значения прогибов и перемещений элементов конструкций принимаются согласно требованиям СНиП 2.01.07.

5.2.3 При проектировании зданий и сооружений принимаются конструктивные схемы, обеспечивающие прочность, устойчивость и пространственную неизменяемость зданий и сооружений в целом и их отдельных элементов при транспортировании, монтаже и эксплуатации.

5.2.4 Расчетные схемы и основные предпосылки расчета должны отражать действительные условия работы стальных конструкций.

Стальные конструкции следует, как правило, рассчитывать как единые пространственные системы с учетом факторов, определяющих напряженное и деформированное состояние, особенности взаимодействия элементов конструкций между собой и с основанием, геометрической и физической нелинейности, свойств материалов и грунтов.

Допускается выполнять проверку устойчивости стержневых конструкций (в том числе пространственных) с использованием сертифицированных вычислительных комплексов как идеализированных систем в предположении упругих деформаций стали по недеформированной схеме.

5.2.5 Рассматриваются следующие расчетные модели несущих конструкций:

- отдельные конструктивные элементы (например, растянутые и сжатые стержни, балки, стойки и колонны сплошного сечения и др.);

- плоские или пространственные системы, закрепленные от перекоса (рисунок 1, а); расчет таких конструкций может быть выполнен путем расчета отдельных элементов с учетом их взаимодействия между собой и с основанием;

- плоские или пространственные системы, не закрепленные от перекосов (рисунок 1, б); при расчете таких конструкций наряду с проверкой отдельных элементов следует учитывать возможность достижения предельного состояния системы в целом;

- листовые конструкции (оболочки вращения).

 

 

Рисунок 1. Схемы систем, закрепленных (а) и не закрепленных (б) от перекоса

 

5.2.6 Элементы конструкций, рассматриваемые в настоящем Своде правил, подразделяются на три класса в зависимости от напряженно-деформированного состояния (НДС) расчетного сечения:

1-й класс — НДС, при котором напряжения в сечении не превышают расчетного сопротивления стали s £ Ry (упругая работа сечения);

2-й класс — НДС, при котором в одной части сечения s < Ry, а в другой s = Ry (упругопластическая работа сечения);

3-й класс — НДС, при котором по всей площади сечения s = Ry (пластификация всего сечения, условный пластический шарнир).

5.2.7 Для элементов, ослабленных отверстиями для болтовых соединений, кроме фрикционных, при расчетах на прочность и усталость принимают сечения нетто (An), а на устойчивость и жесткость — сечения брутто (A).

Для элементов с фрикционными соединениями при расчетах на усталость, устойчивость и жесткость принимают сечение брутто (A), а при расчете на прочность — расчетное сечение (Ad) с учетом сил трения.

 

5.3 УЧЕТ НАЗНАЧЕНИЯ И УСЛОВИЙ РАБОТЫ КОНСТРУКЦИЙ

 

5.3.1 При расчете конструкций и соединений учитывают:

коэффициенты надежности по ответственности gn, принимаемые согласно требованиям обязательного приложения 7* «Учет ответственности зданий и сооружений» к СНиП 2.01.07;

коэффициент надежности в расчетах по временному сопротивлению gu = 1,3 для элементов конструкций, рассчитываемых на прочность с использованием расчетных сопротивлений Ru;

коэффициент надежности по устойчивости gs = 1,3 для стержневых конструкций, рассчитываемых как идеализированные пространственные системы с использованием сертифицированных вычислительных комплексов (согласно 5.2.4), на него следует умножать значения расчетных нагрузок;

коэффициенты условий работы элементов конструкций и соединений gc, gc1 и gb, принимаемые по таблице 1, а также согласно требованиям разделов 8, 15, 17, 18, 19 настоящего Свода правил.

 

Таблица 1.

 

№ п.п.

Элементы конструкций

Коэффициент условий работы gc

1

Балки сплошного сечения и сжатые элементы ферм перекрытий под залами театров, клубов, кинотеатров, под трибунами, под помещениями магазинов, книгохранилищ и архивов и т.п. при временной нагрузке, не превышающей вес перекрытий

0,90

2

Колонны общественных зданий и опор водонапорных башен

0,95

3

Колонны одноэтажных производственных зданий с мостовыми кранами

1,05

4

Сжатые основные элементы (кроме опорных) решетки составного таврового сечения из двух уголков в сварных фермах покрытий и перекрытий при расчете на устойчивость указанных элементов с гибкостью l > 60

0,80

5

Растянутые элементы (затяжки, тяги, оттяжки, подвески) при расчете на прочность по неослабленному сечению

0,90

6

Элементы конструкций из стали с пределом текучести до 440 Н/м2, несущие статическую нагрузку, при расчете на прочность по сечению, ослабленному отверстиями для болтов (кроме фрикционных соединений)

1,10

7

Сжатые элементы решетки пространственных решетчатых конструкций из одиночных уголков, прикрепляемых одной полкой (для неравнополочных уголков большой полкой):

 

 

непосредственно к поясам сварными швами либо двумя болтами и более, поставленными вдоль уголка:

 

 

раскосы по рисунку 13, а

0,90

 

распорки по рисунку 13, б, в, е

0,90

 

раскосы по рисунку 13, в, г, д, е

0,80

 

непосредственно к поясам одним болтом или через фасонку независимо от вида соединения

0,75

8

Сжатые элементы из одиночных уголков, прикрепляемых одной полкой (для неравнополочных уголков меньшей полкой), за исключением элементов плоских ферм из одиночных уголков и элементов, указанных в позиции 6 настоящей таблицы, раскосов по рисунку 13, б, прикрепляемых непосредственно к поясам сварными швами либо двумя болтами и более, поставленными вдоль уголка

0,75

9

Опорные плиты из стали с пределом текучести до 390 Н/мм2, несущие статическую нагрузку, толщиной, мм:

 

 

до 40

1,20

 

св. 40 до 60

1,15

 

  »  60  »  80

1,10

Примечания

1 Коэффициенты gc < 1 при расчете совместно не учитывают.

2 При расчете на прочность по сечению, ослабленному отверстиями для болтов, коэффициенты, приведенные в позициях 6 и 1, 6 и 2, 6 и 3, учитывают совместно.

3 При расчете опорных плит коэффициенты, приведенные в позициях 9 и 2, 9 и 3, учитывают совместно.

4 Коэффициенты, приведенные в позициях 1 и 2, учитывают при расчете соединений рассматриваемых элементов.

5 В случаях, не оговоренных в настоящем Своде правил, в формулах принимают gc = 1.

 

5.3.2 При проектировании конструкций, подвергающихся непосредственному воздействию подвижных, вибрационных и других переменных нагрузок, вызывающих усталость металла, учитывают требования к материалу, конструированию и технологии изготовления, а в случаях, указанных в настоящем Своде правил, выполняют расчет на усталость.

5.3.3 При проектировании конструкций, возводимых или эксплуатируемых в условиях низких температур, при которых повышается возможность хрупкого разрушения, учитывают требования к материалу, конструированию и технологии изготовления.

5.3.4 При проектировании сварных конструкций снижают вредное влияние остаточных деформаций и напряжений, в том числе сварочных, а также концентрации напряжений, предусматривая соответствующие конструктивные решения (с наиболее равномерным распределением напряжений в элементах и деталях, без входящих углов, резких перепадов сечения и других концентраторов напряжений) и технологические мероприятия (порядок сборки и сварки, предварительный выгиб, механическую обработку соответствующих зон путем строжки, фрезерования, зачистки абразивным кругом и др.).

 

6. МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ КОНСТРУКЦИЙ И СОЕДИНЕНИЙ

 

6.1 Стали для конструкций применяют согласно требованиям приложения В (в том числе приведенным в таблицах В.1 и В.2).

6.2 Для конструкций используют фасонный (уголки, двутавры, швеллеры), листовой, широкополосный универсальный прокат и гнутые профили с техническими требованиями по ГОСТ 27772, тонколистовой прокат из углеродистой стали по ГОСТ 16523, из стали повышенной прочности — по ГОСТ 17066, холодногнутые профили по ГОСТ 11474, профили гнутые замкнутые квадратные и прямоугольные по ГОСТ 30245, сортовой прокат (круг, квадрат, полоса) по ГОСТ 535 и ГОСТ 19281, электросварные трубы по ГОСТ 10705 и ГОСТ 10706, горячекатаные трубы по ГОСТ 8731. Может быть также использован прокат, выпускаемый по другим стандартам и ТУ в соответствии с Правилами по выбору стали для металлических конструкций, разработанными ЦНИИСК им. Кучеренко.

Листовой прокат толщиной 25 мм и более для элементов, работающих на растяжение в направлении толщины, и остальной прокат толщиной более 40 мм должны удовлетворять требованиям ГОСТ 28870 по свойствам в направлении толщины (Z-свойствам).

В качестве стали повышенной огнестойкости применяется прокат по ТУ 14-1-5399-2000. Открытые конструкции из этого проката имеют предел огнестойкости R = 45 мин. Прокат должен иметь нормативное значение временного сопротивления при температуре 600 °С не менее Run = 240 Н/мм2.

6.3 Для отливок (опорных частей и т.д.) применяют сталь марок 15Л, 25Л, 35Л и 45Л, удовлетворяющую требованиям ГОСТ 977 для групп II (отливки ответственного назначения для деталей, рассчитываемых на прочность, работающих при статических и переменных нагрузках) или III (отливки особо ответственного назначения для деталей, рассчитываемых на прочность, работающих при динамических нагрузках).

6.4 Для сварки применяют материалы: электроды для ручной дуговой сварки по ГОСТ 9467, сварочную проволоку по ГОСТ 2246, флюсы по ГОСТ 9087, порошковую проволоку по ГОСТ 26271 согласно таблице Г.1 приложения Г, а также углекислый газ по ГОСТ 8050, аргон по ГОСТ 10157. Применяемые сварочные материалы и технология сварки должны обеспечивать значение временного сопротивления металла шва не ниже нормативного значения временного сопротивления Run основного металла, а также значения твердости, ударной вязкости и относительного удлинения металла сварных соединений, установленные соответствующими нормативными документами.

6.5 Для болтовых соединений применяют стальные болты и гайки, удовлетворяющие техническим требованиям ГОСТ 1759.0, ГОСТ 1759.4, ГОСТ 1759.5, шайбы, удовлетворяющие требованиям ГОСТ 18123, и высокопрочные болты, указанные в 6.8.

Болты применяют согласно требованиям таблицы Г.3 приложения Г.

Класс прочности гайки принимается, как правило, в соответствии с классом прочности болтов: 5 — при 5.6; 8 — при 8.8; 10 — при 10.9; 12 — при 12.9.

При работе болтов только на срез допускается применять класс прочности гаек при классе прочности болтов: 4 — при 5.6; 6 — при 8.8; 8 — при 10.9; 10 — при 12.9.

Шайбы применяют: круглые с техническими требованиями по ГОСТ 11371, косые — по ГОСТ 10906, пружинные нормальные — по ГОСТ 6402.

6.6 Для фундаментных болтов применяют стальные болты, удовлетворяющие требованиям ГОСТ 24379.0 и требованиям, приведенным в таблице Г.4 приложения Г.

6.7 Гайки для фундаментных и U-образных болтов диаметром до 48 мм применяют по техническим требованиям ГОСТ 5915, свыше 48 мм — по ГОСТ 10605. Для фундаментных болтов из стали Ст3пс2, Ст3сп2, Ст3пс4, Ст3сп4 диаметром до 48 мм применяют гайки класса прочности 4 по ГОСТ 1759.5, диаметром свыше 48 мм — из материала не ниже группы 02 по ГОСТ 18126.

Для фундаментных болтов диаметром до 48 мм из стали марки 09Г2С и других сталей по ГОСТ 19281 применяют гайки класса прочности не ниже 5 по ГОСТ 1759.5, диаметром свыше 48 мм — из материала не ниже группы 05 по ГОСТ 18126. Допускается применять гайки из стали марок, применяемых для болтов.

6.8 Для фрикционных соединений применяют высокопрочные болты из стали 40Х «селект», удовлетворяющие требованиям ГОСТ 22356, а их конструкцию и размеры принимают по ГОСТ 22353, гайки и шайбы к ним — по ГОСТ 22354 и ГОСТ 22355.

6.9 Для фланцевых соединений применяют высокопрочные болты из стали 40Х «селект» с временным сопротивлением не менее 1100 Н/мм2 в исполнении ХЛ, удовлетворяющие требованиям ГОСТ 22356; гайки и шайбы к ним — по ГОСТ 22354 и ГОСТ 22355.

6.10 Для несущих элементов висячих покрытий, оттяжек опор воздушных линий электропередачи, распределительных устройств, контактных сетей транспорта, мачт и башен, а также напрягаемых элементов в предварительно напряженных конструкциях применяют:

канаты спиральные по ГОСТ 3062, ГОСТ 3063, ГОСТ 3064;

канаты двойной свивки по ГОСТ 3066, ГОСТ 3067, ГОСТ 3068, ГОСТ 3081, ГОСТ 7669, ГОСТ 14954;

канаты закрытые несущие по ГОСТ 3090, ГОСТ 7675, ГОСТ 7676, ГОСТ 18901;

пучки и пряди параллельных проволок, формируемых из канатной проволоки, удовлетворяющей требованиям ГОСТ 7372.

6.11 Физические характеристики материалов, применяемых для стальных конструкций, принимают согласно приложению Д.

 

7. РАСЧЕТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ МАТЕРИАЛОВ И СОЕДИНЕНИЙ

 

7.1 Расчетные сопротивления проката, гнутых профилей и труб определяют по формулам, приведенным в таблице 2, где нормативные сопротивления Ryn и Run принимают согласно стандартам и техническим условиям, а коэффициент надежности по материалу gm — согласно таблице 3.

Нормативные и расчетные сопротивления листового, широкополосного универсального, фасонного проката и труб приведены в таблицах В.5, В.6, В.7 приложения В.

7.2 Расчетные сопротивления гнутых профилей принимают равными расчетным сопротивлениям листового проката, из которого они изготовлены; допускается учитывать упрочнение стали в зоне гиба.

7.3 Расчетные сопротивления отливок из углеродистой стали приведены в таблице В.8 приложения В.

7.4 Расчетные сопротивления сварных соединений определяют по формулам, приведенным в таблице 4.

 

Таблица 2.