СП 16.13330.2011. Стальные конструкции

МИНИСТЕРСТВО РЕГИОНАЛЬНОГО РАЗВИТИЯ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
СВОД ПРАВИЛ    СП 16.13330.2011
СТАЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИ
Актуализированная редакция
СНиП II-23-81*
Москва 2011
Предисловие
Цели и принципы стандартизации в Российской Федерации установлены Федеральным законом от 27 декабря 2002 г. № 184-ФЗ «О техническом регулировании», а правила разработки - постановлением Правительства Российской Федерации «О порядке разработки и утверждения сводов правил» от 19 ноября 2008 г. № 858.
Сведения о своде правил
1 ИСПОЛНИТЕЛИ: ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко - институт ОАО «НИЦ «Строительство», ЦНИИПСК им. Мельникова и др.
2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 465 «Строительство»
3 ПОДГОТОВЛЕН к утверждению Департаментом архитектуры, строительства и градостроительной политики
4 УТВЕРЖДЕН приказом Министерства регионального развития Российской Федерации (Минрегион России) от 27 декабря № 791 и введен в действие с 20 мая 2011 г.
5 ЗАРЕГИСТРИРОВАН Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии (Росстандарт). Пересмотр СП 16.13330.2010
Информация об изменениях к настоящему актуализированному своду правил публикуется в ежегодно издаваемом информационном указателе «Национальные стандарты», а текст изменений и поправок - в ежемесячно издаваемых информационных указателях «Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего свода правил соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячно издаваемом информационном указателе «Национальные стандарты». Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте разработчика (Минрегион России) в сети Интернет
Содержание
Введение
1 Область применения
2 Нормативные ссылки
3 Термины и определения
4 Общие положения
4.1 Основные требования к конструкциям
4.2 Основные расчетные требования
4.3 Учет назначения и условий работы конструкций
5 Материалы для конструкций и соединений
6 Расчетные характеристики материалов и соединений
7 Расчет элементов стальных конструкций при центральном растяжении и сжатии
7.1 Расчет элементов сплошного сечения
7.2 Расчет элементов сквозного сечения
7.3 Проверка устойчивости стенок и поясных листов центрально-сжатых элементов сплошного сечения
8 Расчет элементов стальных конструкций при изгибе
8.1 Общие положений расчета
8.2 Расчет на прочность изгибаемых элементов сплошного сечения
8.3 Расчет на прочность балок крановых путей сплошного сечения
8.4 Расчет на общую устойчивость изгибаемых элементов сплошного сечения
8.5 Проверка устойчивости стенок и поясных листов изгибаемых элементов сплошного сечения
8.6 Расчет опорных плит
9 Расчет элементов стальных конструкций при действии продольной силы с изгибом
9.1 Расчет на прочность элементов сплошного сечения
9.2 Расчет на устойчивость элементов сплошного сечения
9.3 Расчет на устойчивость элементов сквозного сечения
9.4 Проверка устойчивости стенок и поясов
10 Расчетные длины и предельные гибкости элементов стальных конструкций
10.1 Расчетные длины элементов плоских ферм и связей
10.2 Расчетные длины элементов пространственных решетчатых конструкций, в том числе структурных
10.3 Расчетные длины колонн (стоек)
10.4 Предельные гибкости элементов
11 Расчет листовых конструкций
11.1 Расчет на прочность
11.2 Расчет на устойчивость
12 Расчет элементов стальных конструкций на усталость
12.1 Общие положения расчета
12.2 Расчет балок крановых путей
13 Проектирование стальных конструкций с учетом предотвращения хрупкого разрушения
14 Проектирование соединений стальных конструкций
14.1 Сварные соединения
14.2 Болтовые соединения
14.3 Фрикционные соединения (на болтах с контролируемым натяжением)
14.4 Поясные соединения в составных балках
15 Дополнительные требования по проектированию некоторых видов зданий, сооружений и конструкций
15.1 Расстояния между температурными швами
15.2 Фермы и структурные плиты покрытий
15.3 Колонны
15.4 Связи
15.5 Балки
15.6 Балки крановых путей
15.7 Листовые конструкции
15.8 Висячие покрытия
15.9 Фланцевые соединения
15.10 Соединения с фрезерованными торцами
15.11 Монтажные крепления
15.12 Опорные части
16 Дополнительные требования по проектированию конструкций опор воздушных линий электропередачи, открытых распределительных устройств и контактных сетей транспорта
17 Дополнительные требования по проектированию конструкций антенных сооружений связи высотой до 500 м
18 Дополнительные требования по проектированию конструкций зданий и сооружений при реконструкции
18.1 Общие положения
18.2 Расчетные характеристики стали и соединений
18.3 Усиление конструкций
Приложение А (справочное) Перечень нормативных документов
Приложение Б (справочное) Основные буквенные обозначения величин
Приложение В (справочное) Материалы для стальных конструкций и их расчетные сопротивления Группы стальных конструкций
Приложение Г (справочное) Материалы для соединений стальных конструкций
Приложение Д (обязательное) Коэффициенты для расчета на устойчивость центрально- и внецентренно-сжатых элементов
Приложение Е (обязательное) Коэффициенты для расчета элементов конструкций с учетом развития пластических деформаций
Приложение Ж (обязательное) Коэффициент устойчивости при изгибе φb
Приложение И (рекомендуемое) Расчетные длины колонн и стоек
Приложение К (рекомендуемое) К расчету элементов на усталость
Приложение Л (рекомендуемое) Узлы ферм с непосредственными прикреплениями элементов решетки к поясам
Приложение М (рекомендуемое) Методика подбора минимальных сечений изгибаемых элементов


Введение
Настоящий свод правил составлен с целью повышения уровня безопасности людей в зданиях и сооружениях и сохранности материальных ценностей в соответствии с Федеральным законом от 30 декабря 2009 г. № 384-ФЗ «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений», повышения уровня гармонизации нормативных требований с европейскими и международными нормативными документами, применения единых методов определения эксплуатационных характеристик и методов оценки.
Актуализация СНиП II-23-81* выполнена следующим авторским коллективом: Центральный научно-исследовательский институт строительных конструкций им. В.А. Кучеренко (ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко) - институт ОАО «НИЦ «Строительство» в составе специалистов: д-ра техн. наук И.И. Ведяков, П.Д. Одесский, П.Г. Еремеев, кандидаты техн. наук Г.Е. Вельский, Л.А. Гильденгорн, М.И. Гукова, Б.Н. Решетников, Ю.Н. Симаков, М.Р. Урицкий, М.И. Фарфель, B.C. Цетлин, инженеры А.П. Лавров, Л.С. Сошникова; Электростальский политехнический институт МИСиС (д-р техн. наук, проф. В.И. Моисеев); ЦНИИПСК им. Мельникова: д-р техн. наук, проф. чл.-корр. РААСН А.Б. Павлов, д-р техн. наук В.М. Горицкий, кандидаты техн. наук В.В. Евдокимов, Е.М. Баско, инженеры Г.Р. Шеляпина, М.М. Ефремов, В.И. Мейтин, В.М. Бабушкин; МГСУ (д-р техн. наук А.Р. Туснин); СПбГАСУ (д-р техн. наук Г.И. Белый); ЮФУ (канд. техн. наук Б.А. Пушкин), Челябинский ЗМК (инж. А.В. Гайдамако); «Институт Теплоэлектропроект» - ОАО «Инженерный центр ЕЭС » (инж. И.К. Вишницкий).
СП 16.13330.2011
Свод правил
СТАЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИ
Steel structures
Дата введения 2011-05-20
1 Область применения
1.1 Настоящие правила следует соблюдать при проектировании стальных строительных конструкций зданий и сооружений различного назначения, работающих при температуре не выше 100 °С и не ниже минус 60 °С.
Нормы не распространяются на проектирование стальных конструкций мостов, транспортных тоннелей и труб под насыпями.
1.2 При проектировании конструкций, находящихся в особых условиях эксплуатации (например, конструкций доменных печей; магистральных и технологических трубопроводов; резервуаров специального назначения; конструкций зданий, подвергающихся сейсмическим воздействиям, интенсивным воздействиям температуры, радиации, агрессивных сред; конструкций гидротехнических и мелиоративных сооружений), конструкций уникальных зданий и сооружений, зданий атомных электростанций, а также специальных видов конструкций (например, предварительно напряженных, пространственных, висячих), следует соблюдать дополнительные требования, предусмотренные соответствующими нормативными документами, в которых отражены особенности работы этих конструкций.
2 Нормативные ссылки
Перечень нормативных документов и стандартов, на которые имеются ссылки в настоящих нормах, приведен в приложении А.
Примечание - При пользовании настоящим СП целесообразно проверить действие ссылочных стандартов и классификаторов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте национальных органов Российской Федерации по стандартизации в сети Интернет или по ежегодно издаваемому информационному указателю «Национальные стандарты», который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по соответствующим ежемесячно издаваемым информационным указателям, опубликованным в текущем году. Если ссылочный документ заменен (изменен), то при пользовании настоящим СП следует руководствоваться замененным (измененным) документом. Если ссылочный, документ отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.
3 Термины и определения
Термины, использованные в настоящем СП, применены в соответствии с ГОСТ 4.253, ГОСТ 2601, ГОСТ 28548.
4 Общие положения
4.1 Основные требования к конструкциям
4.1.1 При проектировании стальных строительных конструкций следует:
принимать конструктивные схемы, обеспечивающие прочность, устойчивость и пространственную неизменяемость зданий и сооружений в целом и их отдельных элементов при транспортировании, монтаже и эксплуатации;
соблюдать требования СНиП 2.03.11 в части защиты строительных конструкций от коррозии и требования Федерального закона от 22 июля 2008 г. № 123-ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности». Увеличение толщины проката и стенок труб с целью защиты от коррозии и повышения предела огнестойкости конструкций допускается только при технико-экономическом обосновании;
применять рациональные профили проката, эффективные стали и прогрессивные типы соединений; элементы конструкций должны иметь минимальные сечения, удовлетворяющие требованиям настоящих норм с учетом сортаментов на прокат и трубы;
предусматривать технологичность и наименьшую трудоемкость изготовления, транспортирования и монтажа конструкций;
учитывать производственные возможности и мощность технологического и кранового оборудования предприятий - изготовителей конструкций;
учитывать допускаемые отклонения от проектных размеров и геометрической формы элементов конструкций при изготовлении и монтаже;
соблюдать требования государственных стандартов и других нормативных документов на конструкции соответствующего вида; при необходимости выполнять расчет точности размеров конструкций и их элементов согласно ГОСТ 21780.
4.1.2 Открытые конструкции, не замурованные в бетоне или в кирпичной кладке и т.п., должны быть доступны для наблюдения, оценки технического состояния, выполнения профилактических и ремонтных работ, не должны задерживать влагу и затруднять проветривание. Замкнутые профили должны быть герметизированы.
4.1.3 Рабочие чертежи стальных конструкций должны соответствовать требованиям по изготовлению (ГОСТ 23118) и монтажу конструкций (СНиП 3.03.01).
В рабочих чертежах конструкций (марок КМ и КМД) и в документации на заказ материалов следует указывать:
марки стали и дополнительные требования к ним, предусмотренные государственными стандартами или техническими условиями и настоящими нормами;
способ выполнения сварных соединений, вид и режим сварки; типы, марки, диаметры электродов и материалов для автоматической и механизированной сварки, положение шва при сварке, тип подкладки для стыковых швов;
классы прочности и точности болтов;
способ подготовки контактных поверхностей для фрикционных соединений;
расположение и размеры сварных, болтовых и фрикционных соединений с указанием выполнения их в заводских или монтажных условиях и, при необходимости, последовательность наложения швов и установки болтов;
способы и объем контроля качества;
требования к защите конструкций от коррозии.
4.2 Основные расчетные требования
4.2.1 Стальные конструкции и их расчет должны удовлетворять требованиям ГОСТ 27751.
Расчет стальных конструкций следует выполнять с учетом назначения конструкций, условий их изготовления, транспортирования, монтажа и эксплуатации, а также свойств материалов.
В расчетных схемах должны быть учтены деформационные характеристики опорных закреплений, оснований и фундаментов.
4.2.2 При расчете конструкций значения нагрузок и воздействий, а также предельные значения прогибов и перемещений элементов конструкций следует принимать согласно требованиям СП 20.13330, СНиП 2.09.03 и разделов 16 и 17 настоящих норм.
(Опечатка. Июнь 2011 г.)
4.2.3 За расчетную температуру в районе строительства следует принимать температуру наружного воздуха наиболее холодных суток обеспеченностью 0,98, определенную согласно СНиП 23-01.
Расчетная технологическая температура устанавливается заданием на разработку строительной части проекта.
4.2.4 Расчетные схемы и основные предпосылки расчета должны отражать действительные условия работы стальных конструкций.
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, раскрепленные (несвободные - рисунок 1, а); систему следует считать раскрепленной, если конструкция раскрепления не менее чем в 5 раз уменьшает горизонтальные перемещения системы; расчет таких конструкций может быть выполнен путем расчета отдельных элементов с учетом их взаимодействия между собой и с основанием;
плоские или пространственные системы, нераскрепленные (свободные - 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 раскрепленных (а) и не раскрепленных от перемещений (б)
4.2.5 Пространственные стальные конструкции следует, как правило, рассчитывать как единые 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.
4.2.6 Оценку общей устойчивости каркаса допускается производить по недеформированной схеме для каркасов рамной (с жесткими узлами ригелей с колоннами), рамно-связевой (рамный каркас с вертикальными диафрагмами жесткости или жесткими вставками) или связевой (безригельный каркас или с нежесткими узлами ригелей с колоннами) систем, которые имеют в своем составе продольные и поперечные рамы и связи, установленные в соответствии с 15.4 настоящих норм.
В рамно-связевой или в связевой системах, когда узлы связевого блока не совпадают с узлами каркаса, расчет следует выполнять по деформированной схеме (с учетом геометрической нелинейности системы).
4.2.7 Элементы конструкций, рассматриваемые в настоящих нормах, подразделяются на три класса в зависимости от напряженно-деформированного состояния (НДС) расчетного сечения:
1-й класс - НДС, при котором напряжения по всей площади сечения не превышают расчетного сопротивления стали |σ| ≤ Ry (упругое состояние сечения);
2-й класс - НДС, при котором в одной части сечения |σ| < Ry, а в другой |σ| = Rv (упругопластическое состояние сечения);
3-й класс - НДС, при котором по всей площади сечения |σ| = Rv (пластическое состояние сечения, условный пластический шарнир).
4.2.8 Буквенные обозначения величин, использованные в настоящих нормах, приведены в приложении Б.
(Опечатка. Июнь 2011 г.)
4.3 Учет назначения и условий работы конструкций
4.3.1 В зависимости от назначения, условий работы и наличия сварных соединений конструкции следует подразделять на четыре группы согласно приложению В настоящих норм.
4.3.2 При расчете конструкций и соединений следует учитывать: коэффициенты надежности по ответственности γn принимаемые согласно требованиям СНиП 2.01.07;
коэффициент надежности γu = 1,3 для элементов конструкций, рассчитываемых на прочность с использованием расчетных сопротивлений Ru;
коэффициенты условий работы элементов конструкций и соединений γc, γc1 и γb, принимаемые по таблице 1; пункту 7.1.2; таблице 45 и разделам 14, 16, 17 и 18 настоящих норм.
Отношение критической нагрузки к расчетной для стержневых конструкций, рассчитываемых как идеализированные пространственные системы с использованием сертифицированных вычислительных комплексов (согласно 4.2.5, 4.2.6), должно быть не меньше коэффициента надежности по устойчивости системы γs = l,3.
4.3.3 При проектировании конструкций, подвергающихся непосредственному воздействию подвижных, вибрационных и других переменных нагрузок, вызывающих усталость металла, следует применять такие конструктивные решения, которые не вызывают значительной концентрации напряжения, и следует выполнять расчет на усталость.
4.3.4 При проектировании конструкций, возводимых или эксплуатируемых в условиях низких температур, при которых повышается возможность хрупкого разрушения, следует учитывать требования к материалу, конструированию и технологии изготовления....