Файл: Строительные правилареспублики беларусьсп 04. 012021Издание официальное.pdf

МИНИСТЕРСТВО АРХИТЕКТУРЫ СТРОИТЕЛЬСТВА
И
РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
СТРОИТЕЛЬНЫЕ ПРАВИЛА
РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
СП 5.04.01-2021
Издание официальное
Минск
21
20
СТАЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИ
СТАЛЬНЫЯ КАНСТРУКЦЫI

СП 5.04.01-2021
ii
УДК 624.014.2.04(083.74)
Ключевые слова: стальные конструкции, расчет, проектирование, соединения, сварка, болто- вые соединения, проверка устойчивости, элементы конструкций
Предисловие
1
РАЗРАБОТАНЫ научно-проектно-производственным республиканским унитарным предприятием
«
Стройтехнорм» (РУП «Стройтехнорм»).
Авторский коллектив: к. т. н. А. Н. Жабинский, к. т. н. В. В. Надольский, к. т. н. А. Б. Шурин, к. т. н. И. В. Зинкевич, к. т. н. А. В. Мухин, м. т. н. Ф. А. Веревка, А. М. Сущеня
ВНЕСЕНЫ главным управлением архитектуры, градостроительства, проектной, научно-технической, инновационной политики и цифровой трансформации Министерства архитектуры и строительства
2
УТВЕРЖДЕНЫ И ВВЕДЕНЫ В ДЕЙСТВИЕ постановлением Министерства архитектуры и строи- тельства от 29 июля 2021 г. № 72
В Национальном комплексе технических нормативных правовых актов в области архитектуры и строительства настоящие строительные правила входят в блок 5.04 «Металлические конструкции»
3
ВВЕДЕНЫ ВПЕРВЫЕ (с отменой СНиП II-23-81*)
©
Минстройархитектуры, 2021
Изданы на русском языке

СП 5.04.01-2021
iii
Содержание
1
Область применения ............................................................................................................................ 1 2
Нормативные ссылки ............................................................................................................................ 1 3
Термины и определения и обозначения ............................................................................................. 2 3.1
Термины и определения ............................................................................................................... 2 3.2
Обозначения ................................................................................................................................... 2 4
Общие положения ................................................................................................................................. 5 4.1
Основные правилапроектирования стальных конструкций ...................................................... 5 4.2
Основные правила расчета .......................................................................................................... 6 4.3
Учет назначения и условий работы стальных конструкций, элементов, соединений ............. 7 5
Материалы для конструкций и соединений ........................................................................................ 8 6
Расчетные характеристики свойств материалов и соединений ....................................................... 9 7
Расчет элементов стальных конструкций при центральном растяжении и сжатии ...................... 11 7.1
Расчет элементов сплошного сечения ...................................................................................... 11 7.2
Расчет элементов сквозного сечения ........................................................................................ 14 7.3
Проверка устойчивости стенок и поясных листов центрально-сжатых элементов сплошного сечения ...................................................................................................................... 18 8
Расчет элементов стальных конструкций при изгибе ...................................................................... 22 8.1
Общие положения ........................................................................................................................ 22 8.2
Расчет на прочность изгибаемых элементов сплошного сечения .......................................... 23 8.3
Расчет на прочность балок крановых путей сплошного сечения ............................................ 27 8.4
Расчет на общую устойчивость изгибаемых элементов сплошного сечения ........................ 28 8.5
Проверка устойчивости стенок и поясных листов изгибаемых элементов сплошного сечения ......................................................................................................................................... 30 8.6
Расчет опорных плит ................................................................................................................... 40 9
Расчет элементов стальных конструкций при действии продольной силы с изгибом ................. 40 9.1
Расчет на прочность элементов сплошного сечения ............................................................... 40 9.2
Расчет на устойчивость элементов сплошного сечения .......................................................... 41 9.3
Расчет на устойчивость элементов сквозного сечения ........................................................... 45 9.4
Проверка устойчивости стенок и поясов ................................................................................... 46 10
Расчетная длина и предельная гибкость элементов стальных конструкций .............................. 50 10.1
Расчетная длина элементов плоских ферм и связей ........................................................... 50 10.2
Расчетная длина элементов пространственных решетчатых, в том числе структурных, конструкций .................................................................................... 52 10.3
Расчетная длина колонн (стоек) ............................................................................................. 55 10.4
Предельная гибкость элементов ............................................................................................ 60 11
Расчет листовых конструкций .......................................................................................................... 62 11.1
Расчет на прочность ................................................................................................................ 62 11.2
Расчет на устойчивость ........................................................................................................... 64

СП 5.04.01-2021
iv
12
Расчет элементов стальных конструкций на усталость ................................................................ 67 12.1
Общие положения.................................................................................................................... 67 12.2
Расчет балок крановых путей ................................................................................................. 68 13
Проектирование стальных конструкций с учетом предотвращения хрупкого разрушения ....... 69 14
Проектирование соединений стальных конструкций ..................................................................... 71 14.1
Сварные соединения ............................................................................................................... 71 14.2
Болтовые соединения ............................................................................................................. 77 14.3
Фрикционные соединения (на болтах с контролируемым натяжением) ............................ 81 14.4
Поясные соединения в составных балках ............................................................................. 83 15
Проектирование зданий, сооружений и конструкций ..................................................................... 84 15.1
Расстояния между температурными швами ......................................................................... 84 15.2
Фермы и структурные плиты покрытий .................................................................................. 84 15.3
Колонны .................................................................................................................................... 85 15.4
Связи ......................................................................................................................................... 86 15.5
Балки ......................................................................................................................................... 87 15.6
Балки крановых путей ............................................................................................................. 88 15.7
Листовые конструкции ............................................................................................................. 88 15.8
Висячие конструкции ............................................................................................................... 88 15.9
Фланцевые соединения .......................................................................................................... 89 15.10
Соединения с фрезерованными торцами ........................................................................... 89 15.11
Монтажные крепления .......................................................................................................... 89 15.12
Опорные части ....................................................................................................................... 90 16
Проектирование конструкций опор воздушных линий электропередачи, открытых распределительных устройств и контактных сетей транспорта .................................................. 90 17
Проектирование конструкций антенных сооружений связи высотой до 500 м ........................... 96 18
Предельные значения прогибов и перемещений .......................................................................... 98
Приложение А Материалы для стальных конструкций .................................................................... 102
Приложение Б Учет условий работы конструкций и элементов ...................................................... 111
Приложение В Физические характеристики свойств материалов для стальных конструкций ..... 113
Приложение Г Материалы для соединений стальных конструкций ................................................ 114
Приложение Д Коэффициенты для расчета на устойчивость центрально-сжатых и внецентренно-сжатых элементов .......................................................................... 118
Приложение Е Коэффициенты для расчета элементов конструкций с учетом развития пластических деформаций ........................................................................................ 130
Приложение Ж Коэффициент устойчивости при изгибе

b
.............................................................. 132
Приложение К Коэффициенты расчетной длины
 участков ступенчатых колонн ....................... 137
Приложение Л К расчету элементов и соединений на усталость ................................................... 143

СП 5.04.01-2021
Издание официальное
1
СТРОИТЕЛЬНЫЕ ПРАВИЛА
СТАЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИ
СТАЛЬНЫЯ КАНСТРУКЦЫI
Steel designs
Дата введения 2021-10-01
1
Область применения
Настоящие строительные правила распространяются на стальные конструкции зданий и соору- жений различного назначения.
Настоящие строительные правила не распространяются на стальные конструкции мостов, транс- портных тоннелей и труб под насыпями.
Настоящие строительные правила предназначены для применения совместно с техническими нормативными правовыми актами (далее — ТНПА), отражающими особенности работы и устанавли- вающими требования к проектированию конструкций, эксплуатируемых в особых условиях, например: конструкций доменных печей; магистральных технологических трубопроводов; резервуаров спе- циального назначения; конструкций зданий, подвергающихся сейсмическим, радиационным воздей- ствиям, воздействиям агрессивных сред, интенсивному воздействию огня; конструкций гидротехниче- ских и мелиоративных сооружений; конструкций уникальных зданий и сооружений, зданий атомных электростанций, а также конструкций специальных видов, в частности предварительно напряженных, пространственных, висячих, тонкостенных конструкций.
Примечание — Настоящие строительные правила актуализированы с правилами расчета стальных кон- струкций согласно ТКП 45-5.04-274 и детализируют проектирование стальных конструкций в соответствии с национальными правилами, стандартами на материалы конструкций и соединений и их механическими характеристиками.
2
Нормативные ссылки
В настоящих строительных правилах использованы ссылки на следующие документы:
СН 2.01.01-2019 Основы проектирования строительных конструкций
ТКП 45-5.04-274-2012 (02250) Стальные конструкции. Правила расчета
СТБ 1723-2007 Строительство. Конструкции металлические. Термины и определения
ГОСТ 839-2019 Провода неизолированные для воздушных линий электропередачи. Технические условия
ГОСТ 977-88 Отливки стальные. Общие технические условия
ГОСТ 3241-91 Канаты стальные. Технические условия
ГОСТ 3822-79 Проволока биметаллическая сталемедная. Технические условия
ГОСТ 8731-74 Трубы стальные бесшовные горячедеформированные. Технические требования
ГОСТ 10705-80 Трубы стальные электросварные. Технические условия
ГОСТ 10706-76 Трубы стальные электросварные прямошовные. Технические требования
ГОСТ 15150-69 Машины, приборы и другие технические изделия. Исполнения для различных климатических районов. Категории, условия эксплуатации, хранения и транспортирования в части воздействия климатических факторов внешней среды
ГОСТ 19281-2014 Прокат повышенной прочности. Общие технические условия
ГОСТ 27772-2015 Прокат для строительных стальных конструкций. Общие технические условия
ГОСТ 28870-90 Сталь. Методы испытания на растяжение толстолистового проката в направле- нии толщины
ГОСТ 34017-2016 Краны грузоподъемные. Классификация режимов работы

СП 5.04.01-2021
2
ГОСТ ISO 898-1-2014 Механические свойства крепежных изделий из углеродистых и легирован- ных сталей. Часть 1. Болты, винты и шпильки установленных классов прочности с крупным и мелким шагом резьбы
ГОСТ ISO 898-2-2015 Механические свойства крепежных изделий из углеродистых и легирован- ных сталей. Часть 2. Гайки установленных классов прочности с крупным и мелким шагом резьбы
ГОСТ ISO 8673-2014 Гайки шестигранные нормальные (тип 1) с мелким шагом резьбы. Классы точности А и В.
3
Термины и определения и обозначения
3.1
Термины и определения
В настоящих строительных правилах применяют термины, установленные в СТБ 1723, СН 2.01.01, а также следующие термины с соответствующими определениями:
3.1.1
коэффициент условий работы конструкций и элементов конструкций: Частный коэф- фициент, учитывающий неопределенность расчетной модели сопротивления, а также в отдельных случаях неопределенность расчетной модели воздействия и/или эффекта воздействия.
3.1.2
прочность стали: Механическое свойство стали, характеризующее ее способность сопро- тивляться внутренним напряжениям и деформациям, возникающим под действием нагрузки или дру- гих факторов.
Примечание — Основными характеристиками прочности стали являются предел текучести и предел прочности.
3.1.3
расчетное значение прочности стали: Отношение показателя характеристического зна- чения прочности стали к частному коэффициенту по материалу или значение, определяемое посред- ством испытаний.
3.1.4
характеристическое значение прочности стали: Значение показателя характеристики прочности стали, определенное как 5 %-ный квантиль статистического распределения значений предела текучести или предела прочности (с обеспеченностью 0,95).
3.1.5
расчетная длина: Условная длина элемента с шарнирным закреплением концов, имеющего такую же критическую силу потери устойчивости, как и рассматриваемый элемент или его отрезок.
3.2
Обозначения
3.2.1
Буквы латинского алфавита
A —
площадь сечения брутто;
A
b,n
—
площадь сечения болта нетто;
A
d
—
площадь сечения раскосов;
A
f
—
площадь сечения полки (пояса);
A
n
—
площадь сечения нетто;
A
w
—
площадь сечения стенки;
A
wf
—
площадь сечения по металлу углового шва;
A
wz
—
площадь сечения по металлу границы сплавления;
B
Ed
—
расчетное значение бимомента (изгибно-крутящего бимомента);
E
— модуль упругости;
F
Ed
—
расчетное значение силы, действующей на конструкцию;
G
— модуль сдвига;
I
— момент инерции сечения брутто;
I
m
; I
d
—
моменты инерции сечения пояса и раскосов фермы соответственно;
I
r
—
то же ребра, планки;
I
rl
—
то же продольного ребра;
I
t
—
момент инерции при свободном кручении;
I
x
; I
y
— моменты инерции сечения брутто относительно осей x–x и y–y соответственно;
I
xn
; I
yn
—
моменты инерции сечения нетто относительно осей x–x и y–y соответственно;
I

—
секториальный момент инерции сечения брутто;
I
n
— то же сечения нетто;
M
Ed
—
расчетное значение изгибающего момента;
M
x,Ed
; M
y,Ed
—
расчетные значения изгибающих моментов относительно осей x–x и y–y соответ- ственно;
N
ad
— дополнительное усилие;

СП 5.04.01-2021
3
N
bm
— продольная сила от момента в ветви колонны;
N
Ed
— расчетное значение осевого усилия (продольная сила);
S —
статический момент сдвигаемой части сечения брутто относительно нейтральной оси;
V
Ed
— расчетное усилие сдвига (поперечная сила, сила сдвига);
V
fic
—
условная поперечная сила для соединительных элементов;
V
s
— условная поперечная сила, приходящаяся на систему планок, расположенных в одной плоскости;
W
c
; W
t
—
моменты сопротивления сечения для сжатой и растянутой полок соответственно;
W
x
; W
y
—
моменты сопротивления сечения брутто относительно осей x–x и y–y соответ- ственно;
W
xn
; W
yn
—
моменты сопротивления сечения нетто относительно осей x–x и y–y соответственно;
W

— секториальный момент сопротивления сечения брутто;
W
n
— то же сечения нетто;
W
c

; W
t

— секториальный момент сопротивления сечения для наиболее сжатой и растянутой точек сечения соответственно;
b
— ширина;
b
ef
— расчетная ширина;
b
f
—
ширина полки (пояса);
b
r
— ширина выступающей части ребра, свеса;
c
x
; c
y
—
коэффициенты, учитывающие развитие пластических деформаций при изгибе отно- сительно осей x–x, y–y соответственно;
d
— диаметр отверстия болта;
d
b
— наружный диаметр стержня болта;
e
— эксцентриситет силы;
f
ba
(R
ba
)
—
расчетное значение прочности на растяжение фундаментных болтов;
f
bh
(R
bh
)
—
расчетное значение прочности на растяжение высокопрочных болтов;
f
bp
(R
bp
)
— расчетное значение прочности на смятие одноболтового соединения;
f
bs
(R
bs
)
— расчетное значение прочности на срез одноболтового соединения;
f
bt
(R
bt
)
— расчетное значение прочности на растяжение одноболтового соединения;
f
bu
(R
bu
) —
расчетное значение прочности на растяжение U-образных болтов;
f
buk
(R
bun
)
—
характеристическое (нормативное) значение предела прочности стали болтов;
f
byk
(R
byn
)
—
характеристическое (нормативное) значение предела текучести стали болтов;
f
cd
(R
cd
) — расчетное значение прочности на диаметральное сжатие катков (при свободном касании в конструкциях с ограниченной подвижностью);
f
dh
(R
dh
) — расчетное значение прочности на растяжение высокопрочной проволоки;
f
lp
(R
lp
) —
расчетное значение прочности на местное смятие в цилиндрических шарнирах
(
цапфах) при плотном касании;
f
p
(R
p
)
—
расчетное значение прочности стали на смятие торцевой поверхности (при наличии пригонки);
f
s
(R
s
) —
расчетное значение прочности стали на сдвиг;
f
ud
(R
u
)
— расчетное значение предела прочности стали;
f
uk
(R
un
)
— характеристическое (нормативное) значение предела прочности стали;
f
v
(R
v
)
—
расчетное значение усталостной прочности стали;
f
wf
(R
wf
)
—
расчетное значение прочности угловых швов на срез (условный) по металлу шва;
f
ws
(R
ws
)
—
расчетное значение прочности стыковых сварных соединений на сдвиг;
f
wu
(R
wu
)
—
расчетное значение прочности стыковых сварных соединений на растяжение, сжатие, изгиб по пределу прочности;
f
wuk
(R
wun
)
— характеристическое (нормативное) значение предела прочности металла шва;
f
wy
(R
wy
)
—
расчетное значение прочности стыковых сварных соединений на растяжение, сжа- тие, изгиб по пределу текучести;
f
wz
(R
wz
)
—
расчетное значение прочности угловых швов на срез (условный) по металлу гра- ницы сплавления;
f
yd
(R
y
)
— расчетное значение предела текучести стали;
f
ydf
(R
yf
)
— то же для полки (пояса);
f
ydw
(R
yw
)
— то же для стенки;
f
yk
(R
yn
) — характеристическое (нормативное) значение предела текучести стали;