СП 53-102-2004
СВОД ПРАВИЛ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ И СТРОИТЕЛЬСТВУ
ОБЩИЕ ПРАВИЛА ПРОЕКТИРОВАНИЯ СТАЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ
General rules for steel structure design
Дата введения 2005-01-01
ПРЕДИСЛОВИЕ
1 РАЗРАБОТАН Центральным научно-исследовательским институтом строительных конструкций им.В.А.Кучеренко (ЦНИИСК им.Кучеренко), Центральным научно-исследовательским институтом строительных металлоконструкций им.Н.П.Мельникова (ЗАО ЦНИИПСК им.Мельникова), Проектно-изыскательским и научно-исследовательским институтом по проектированию энергетических систем и электрических сетей (ОАО Институт "Энергосетьпроект") при участии группы специалистов
ВНЕСЕН Управлением технического нормирования, стандартизации и сертификации в строительстве и ЖКХ Госстроя России
2 ОДОБРЕН и рекомендован для применения на добровольной основе Госстроем России (письмо N ЛБ-2596/9 от 20.04.2004)
3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ с 01.01.2005 г. приказом ЦНИИСК им.Кучеренко N 28/00 от 10.09.2004 г.
4 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ
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.
В разработке настоящего Свода правил приняли участие: В.М.Горпинченко, д-р техн. наук, проф. - руководитель темы, В.М.Барышев, д-р техн. наук, Г.Е.Бельский, канд. техн. наук, И.И.Ведяков, д-р техн. наук, Л.А.Гильденгорн, канд. техн. наук, Л.Б.Кацнельсон, инж., П.Д.Одесский, д-р техн. наук, проф., В.А.Отставнов, канд. техн. наук, Ю.Н.Симаков, канд. техн. наук, М.Р.Урицкий, канд. техн. наук, Б.С.Цетлин, канд. техн. наук (ЦНИИСК им.Кучеренко); Л.И.Гладштейн, д-р техн. наук, И.Д.Грудев, д-р техн. наук, проф., Е.П.Морозов, канд. техн. наук, Н.Ю.Симон, канд. техн. наук (ЗАО ЦНИИПСК им.Мельникова); Е.Н.Колбанев (ОАО Институт "Энергосетьпроект"); Ю.И.Кудишин, д-р техн. наук, проф., Ю.В.Соболев, канд. техн. наук, проф., Б.Ю.Уваров, канд. техн. наук (МГСУ); В.И.Моисеев, д-р техн. наук, проф. (Электростальский политехнический институт МИСиС); А.Н.Евстратов, д-р техн. наук, проф., Б.А.Шемшура, канд. техн. наук (Шахтинский политехнический институт Южно-Российского государственного технического университета); С.Д.Шафрай, д-р техн. наук, проф. (Новосибирский Архитектурно-строительный университет им.Куйбышева); Ф.В.Бобров, канд. техн. наук (Управление технормирования Госстроя России).
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.
Перечень нормативных документов и стандартов, на которые имеются ссылки в настоящем Своде правил, приведен в приложении А.
В настоящем Своде правил использованы термины, определения которых содержатся в нормативных документах, на которые в тексте имеются ссылки.
В настоящем Своде правил использованы буквенные обозначения величин, индексы буквенных обозначений и поясняющие их слова, приведенные в приложении Б.
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.
5.2.1 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, ); 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 () 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 (упругая работа сечения);
2-й класс - НДС, при котором в одной части сечения , а в другой , (упругопластическая работа сечения);
3-й класс - НДС, при котором по всей площади сечения (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 (), а на устойчивость и жесткость - сечения брутто ().
Для элементов с фрикционными соединениями при расчетах на усталость, устойчивость и жесткость принимают сечение брутто (), а при расчете на прочность - расчетное сечение () с учетом сил трения.
5.3.1 При расчете конструкций и соединений учитывают:
коэффициенты надежности по ответственности , принимаемые согласно требованиям обязательного приложения 7* "Учет ответственности зданий и сооружений" к СНиП 2.01.07;
коэффициент надежности в расчетах по временному сопротивлению =1,3 для элементов конструкций, рассчитываемых на прочность с использованием расчетных сопротивлений ;
коэффициент надежности по устойчивости =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 , и , принимаемые по таблице 1, а также согласно требованиям разделов 8, 15, 17, 18, 19 настоящего Свода правил.
Таблица 1
N п.п. | Элементы конструкций | Коэффициент условий работы |
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 | 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/м, 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, | 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/мм, несущие статическую нагрузку, толщиной, мм: | |
до 40 | 1,20 | |
св. 40 до 60 | 1,15 | |
" 60 " 80 | 1,10 | |
Примечания | ||
1 Коэффициенты <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 =1. |