Ордена Трудового Красного Знамени
Центральный научно-исследовательский и проектный институт строительных металлоконструкций ЦНИИПРОЕКТСТАЛЬНОНСТРУКЦИЯ
Ордена Трудового Красного Знамени
Московский инженерностроительный институт им. В» В- Куйбышева
РУКОВОДСТВО
по проектированию стальных балок с перфорированной стенкой
МОСКВА-1978
Госстроя СССР
ГлавпроыстроЯпроект Соозиеталлостройниипроект Ордена Трудового Красного
Знамени Центральный научно-исследовательский и проектный институт строительных металлоконструкция ЦНИИПРОЕКГСТАЛЬКОНСТРУКЦИЯ
Министерство высмего и среднего специального образования
СССР
Ордена Трудового Враснсгс Знамени Московский инженерностроительный институт ии. В.В.Куябнмева
УТВЕРЖДАЮ:
Директо.
iciHjjwe—
^Н. П.Мельннков
"20" XII - 1978 г.
УТВЕРВДАЮ:
Проректор научной работе
Ю.П. Горлов " XII - 1978 г
РУКОВОДСТВО по проектированию стальных балок с перфорированной стенкой
сканировал и обрабатывал Лукин А.О.
МОСКВА-1978
УЖ 624.072.2-472.2
Руководстве развивает и дополняет СНиП П-В.3-72 и составлено с целью внедрения методов расчета балок с перфорированной стенкой с учетом развития пластических деформаций и методов оптимизации конструктивной формы. К перфорированным отнесены балки, получаемые путём роспуска стенки прокатного двутавра по зигзагообразной линии и сварки по выступам стенки.
Первая редакция Руководства разработана на основе исследований, проведенных на кафедре металлических конструкций МИСИ им. В.В.Куйбышева совместно с отделом экспериментальных исследований ЦЕПЙпроектстальконструкции. работа выполнена инженером А.И.Склядневым под руководством член-корреспондента АН СССР Н.П.Мельникова с учетом результатов исследований, проведенных другими авторами.
Все замечания и предложения направлять по адресу: г. Москва, II7393, Н. Черемушки, кв. 28, корп. 2, отдел экспериментальных исследовании.
©Центральный научно-исследовательский и проектный
кет
- 3 -
СОДЕРЖАНИЕ
I.	Расчет прочноеш и деформативности балок с перфорированной стенкой ................... 4
2.	Конструирование балок с перфорированной стенкой	 7
3.	Примеры расчета и конструирования. 18
специально для DWG
- 4 -
I.	РАСЧЕТ ПРОЧНОСТИ И ДЕФОРМАТИВНОСТИ БАНОК С ПЕРФОРИРОВАННОЙ СТЕНКОЙ
I.I.	Руководство распространяется на симметричные разрезные балки с перфорированной стенкой, выполненные из горячекатаных двутавров с параллельными гранями полок (широкополочных двутавров) по ТУ 14-2-24-72, а также горячекатаных двутавров по ГОСТ 8239-56*из стали классов С38/23, С44/29, С46/33, работаю
щие на статические нагрузки.
,1.2. Балки могут быть загружены равномерно распределённой нагрузкой или сосредоточенными грузами, приложенными на сплош-ностенчатых участках, при этом поперечные ребра жесткости ста
вятся под грузами лишь в том случае, когда их число в пролете менее трёх.
1.3.	Прочность сечения балки с перфорированной стенкой при Л^Л^ считается обеспеченной, если
М^’ал^(мг-м4) zM' (1)
при этом допускается развитие пластических деформаций по всей толщина полки на длине ослабленного сечения ( S ), где
=_м
= а '	(2)
и поперечная сила в рассматри-

МД - изгибающий момент ваемом сечении;

7 "	’>	(2а)
Мй (3^ - предельные изгибающий момент и поперечная сила при я-я •
Л - Л р

- 5 -
Мг - предельный изгибающий момент при чистом изгибе;
Мг = К-Ет'Ж )	(5)
I? - расчетное сопротивление стали;
FT - площадь таврового сечения;
h - расстояние между центрами тяжести тавров (рис. I);
Н । h.T, S,B,	- геометрические параметры балки
(см.рио. I);
щ - коэффициент условий работы, принимается по СНиП П-В.3-72, табл. 8.
1.4.	Прочность сечения перфорированной балки при считается обеспеченной, если
m Q,	(g)
при этом допускается развитие пластических деформаций по всей высоте стенки таврового сечения.
1.5.	В случае эагружения балки сосредоточенными силами расчетные изгибающий момент и поперечная сила определяются в сечениях под каждым грузом.
рис. I. Обозначения геометрических параметров перфорированной балки
- 6 -
В случае загружения равномерно распределенной нагрузкой прочность балок проверяется по формуле 6, а также в сечении, расположенном на расстоянии X от опоры
Y_ L _
Л"г *	(7)
где t - пролет балки.
1.6.	Проверка прочности стенки в сечении I-I (см. рис.1) осуществляется по формуле
G (б+га)*-^	' m	(8)
где 9-та.х - максимальная по длине балки поперечная сила; ко - высота отверстия (см.рис. I).
1.7.	Проверка прочности фибровых волокон сплошностенчатого сечения производится по формуле
где M/ntix ^СПЛ,
-	максимальный изгибающий момент;
-	момент сопротивления сплошностенчатого сечения балки с перфорированной стенкой.
1.8.	Прочность сварных швов считается обеспеченной, если выполняется условие
л- & ' ®max &) пСв
Т----k
(10)
где Я - проекция боковой грани отверстия на горизонталь, ом (см. рис. I);
1.9.	Общая устойчивость балок проверяется по СНиП П-В. 3-72, п. 4.17.
1.10.	Расчет вертикальных прогибов балок с перфорированной стенкой от нормативной нагрузки производится с учетом влияния поперечных сил.
- 7 -
Прогиб в любом сечении определяется по формуле
У = 1,06 /м 4 [У J,	(II)
где 1,06 - коэффициент, учитывающий влияние поперечных сил;
Ум - прогиб от изгибающего момента, определенный по моменту инерции ослабленного сечения
(12)
где Зт - момент инерции таврового сечения.
2.	КОНСТРУИРОВАНИЕ БАЛОК С ПЕРФОРИРОВАННОЙ
СТЕНКОЙ
2.1. При конструировании должны быть учтены конкретные ти технологии изготовления:
балок с перфорированной стенкой условия эксплуатации и особеннос-
а)	при равномерно распределенной нагрузке разрезка исходного профиля и последующая сборка может быть выполнена по любой из схем, представленных на рис. 2,3;

рис. 2. Конструирование балок с перфорированной стенкой при симметричной линии разрезки двутавра.
- 8 -
типй
с перфорированной стенкой при несимметричной линии разрезки двутавра.
6)	в случае загружения балок сосредоточенными силами наиболее приемлемы разрезка и сборка согласно схемам, изображенным на рис. 2 тип П и тип Ш или на рис. 3 тип П и тип Ш.
2.2.	При определении геометрических параметров отверстия (/i0, ё t а ) следует руководствоваться следующими положениями:
а)	максимальная высота отверстия ( h0 ) обусловлена условием прочности ослабленного сечения в зоне действия максимальной поперечной силы
0,37^^17,5^,555^/—^-) ,	(13)
К'С, I	*	( ‘«max'
либо условием обеспечения местной устойчивости части стенки, расположенной мевду отверстиями
сю где Н - высота исходного профиля;
Ъ- радиус внутреннего закругления (см.рис. I);
б)	размер верхней (нижней) грани отверстия ( 5 ) должен приниматься минимальным по условиям прочности 8 и 10, но не менее 8 см;
в)	проекция боковой грани отверстия на горизонталь ( ц. ) определяется углом наклона боковой грани (	), который реко-
мендуется принимать в диапазоне от 45 до 70°(см. рис. 1),при этом должны выполняться следующие условия:
(6'Z)'k'RCp~2	15)
га..,
- 9 -
Если условия 15 и 16 не выполняются, то увеличивается параметр & , в других случаях величину а рекомендуется принимать максимально возможной.
2.3.	Участок стенки перфорированной балки над опорой должен быть укреплен ребром жесткости и рассчитан по СНиП П-В. 3-72 п. 6.9. Минимальная длина сплошноетенчатого участка (размер С) над опорой определяется углом в 45° (рис. 4а и 46).
Опорные узлы пониженной высоты могут быть выполнены с использованием дополнительных листовых элементов (рис. 4в) либо швеллеров (рис. 4г), при этом необходимо производить расчет прочности деталей опорного узла и сварных швов обычными способами в соответствии с действующими нормативами.
2.4.	В целях упрощения подбора нужного профиля на рис. 5-12 представлены специальные графики для двутавров по ТУ 14-2-24-72, намечаемых к прокатке в 1978-1979 году, и по ГОСТ 8239-5^*, выполненных из стали класса С38/23.
Рис. 4. Схемы возможных конструкций опорных узлов:
а - с передачей опорных реакций через торцевое ребро
жесткости;
б - с передачей опорных реакций через плотно пригнанные к нижнему поясу ребра жесткости;
в - с выступающей верхней частью балки;
г - с приваркой швеллеров
- 10 -
рис. 5. Графики М - Л для перфорированных балок из двутавров марки БЗ
- II -
Рис. 6. Графики М - Л для перфорированных балок из двутавров по ГОСТ 8239-56*
12 -
Рис. 7. Графики м - Л для перфорированных балок из двутавров марки Б1
Рис. 8. Графики м - Я для перфорированиях балок из двутавров марки Ш
17864
Рис. 10. График ф-1 . Несущая способность перфорированных балок из двутавров по ГОСТ 8239-56*
Рис. II. График у-1 . Несущая способность перфорированных балок из двутавров марки Б1
Pic. 12. График t . Несущая способность перфорированных балок из двутавров марки ш
- 18 -
3.	ПРИМЕРЫ РАСЧЕТА И КОНСТРУИРОВАНИЯ
Пример I . Требуется подобрать сечение балки с перфорированной стенкой из двутавров марки Ш по ТУ 14-2-24-72 и стали класса 038/23 со следующими данными: пролет балки 12 м, нагрузка - три сосредоточенные силы по 95 кН (нормативная нагрузка - 86,5) с шагом 3 м, прогиб - Г/ 7 = —*— = ^200. = 250	250
= 4,8 см, расчетное сопротивление стали - Д = 2100 кг/см2, расчетное сопротивление сварного шва -	= 1300 кг/см2.
Общая устойчивость обеспечена горизонтальными связями.
I.	Эпюры поперечных сил и изгибающих моментов от действия расчетных нагрузок представлены на рис. 13.
Рис. 13. Эпюры поперечных сил и изгибающих моментов
- 19 -
где
2.	По рис. 8 предварительно подбираем двутавр 40Ш1. Так как геометрические размеры сечения, при которых удовлетворяются условия прочности различны, а именно:
при Я = 3 м (точка I) -	hB = 380 мм, S = 150 мм;
при Л = 12 м (точка 2) - ha = 560 мм, S = 90 мм, то для сечения с максимальной поперечной силой уточняем высоту отверстия по формуле 13_____________________
4-74250 ,	I /9г7ОО-ОЭ5\г‘
-!3S-SS-^ -4!-7г"
Принимаем hQ= 47,0 см.
3.	Определяем	по формуле 2а
। Ml 501
о,х5,а/'1 Ьгг < -
/ е 55
= B2>3S'^T.

X 7,42-30-2700-(7,68 - 7,42^1  0,95 г/gg- -^-/45№
7,Б8г-О,951 .
- 507000 кг- см « 5(17 кн -М 
Ц = h.0+2h‘47 + 2-7,68 = 62,36^,;
Fr = ВС/ (hftj tf = 30-7,42+(7,68-7,42) 0,95’48, 55 см*
H	h.a 38,82 47...
h=--------s-= — ----— = 7,68 cm .
r £	4	£	4 '
4.	В точке I Л, > J (3,45 > 3), следовательно проч -ность проверяется по формуле 6.
Q пред - Q, п = ™00-7 > Q = ^4 250цг, где	т = / - коэффициент условий работы.
Прочность обеспечена.
- 20 -
5.	В точке 2 Л (3,45	12), следовательно прочность
проверяется по формлуе I
tl ft,-Мг-т	/45-бгг-4
М =--1—м—а 582кИм > 565 кЧ-м
л	12
где
М2 = R' Fr • k = 2/И7 48, 55-60,2. *6/5 -/04кгсм = 6/5кН mi ;
К =	62,36-2-4,08 =60,2см )
_ (8-t,)-tz ft, -liT _ (30 - 0,35)- 4,42 &f 0,95- 7,68*
^min~ 2Fr	~	2-48,55
Прочность обеспечена.
6.	По формулам 15 и 16 определяем максимальное и шкшлъ-ное значение 0. .
п. t,(S-2) h ^-2Rmax-S ---------ZTt
- ^тдл
где
0^5(0-2) 60,2-4300-2-/4250-3
-J 2  44250
-- 9,75см;
8,2-9 lfd,2-9}Z.9\a9 0	„ _
8>г9 "В’9с,11>
3 /4250-47 22400-0,95- 60,2' >
Так как угол наклона не рекомендуется принимать более 70° (см, п. 2.2в), то
/t0	_ 47 „
2-te 70’ ~ 5,5 ' 8‘5 СМ1
а
Таким образом, 0L = 8,5 + 9,75 см.
7.	Проверка прочности фибровых волокон сплошностенчатого сечения производится по формуле 9
Мь,а. 56.5.I05
6 = -^----------= 1870 R
Кпд 3020
= 2100 кг/см2,
- 21 -
)= 3020 CMd.
где	о	о
u/ ,I,42.30.59,8г	0,95.58,43	2
|Л/	= f	....... + ........  .	-------
Л '	2	12	61,2
Прочность обеспечена.
8.	Проверка общей деформативности от нормативной нагрузки производится по формуле ц
/ = 1,06 Ли — Г/-7 ,
Величину /м определяем обычными способами (рис. 14)
2.300	л
/м =---— (2.150.388.IO4 + 2.150.
6ЕЛ
.388. Ю4 + 2.300.5I5.I04 +
+ 300.388. Ю4 + 150.515. Ю4) =
_ 725.109
EJ, ’
°	2
48,55.60,22
2
Рис. 14. Эпюры изгибающих моментов от расчетной и единичной нагрузок
2.ат =
+ 2.115,5 =
= 91230 см4 ;
Jr = 1 Z~(30-0,95)*I,423+0,95*7,68s_7 = 1,082*48,55 =
3	л
= 115,5 см4;
г _ 725 *Ю9
7м “ -----*--------- = 3,82 см ;
2,1*10 .91230
/ = 1,06	= 1,06*3,82 = 4,05 с [/J = 4,8 см.
Необходимая жесткость балки с перфорированной стенкой обеспечена.
9.	Конструирование балки с перфорированной стенкой осуществляется по типу Ш, представленному на рис. 3. Шаг отверстий может быть назначен в следующих пределах:
5=2 (а+в) = 2 (8,5+9) + 2 (9,75+9) = 35 + 37,5 см.
- 22 -
Учитывая, что в местах приложения сосредоточенных грузов сечение должно быть сплошностенчатым, а также принимая во внимание
рекомендации п. 2.28 о том, что угол наклона боковой грани следует принимать минимально возможным, назначаем шаг отверстий равным 37,5 см. Схема разрезки двутавра 40Ш1 и балка с перфорированной стенкой, соответствующая заданным условиям загруже-
ния, представлена на рис. 15.
Пример 2. Требуется подобрать сечение перфорированного прогона из двутавров марки Ш по ТУ 14-2-24-72 и стали класса С38/23 со следующими данными: пролет прогона 12 м, нагрузка равномерно распределенная ( у, = 55 Si/м), допускаемый прогиб -	__- 6 0 см Р304611106 сопротивление
200
стали R = 2900 кг/см2, расчетное сопротивление сварного шва ₽ср=1700 кг/ом2. Общая устойчивость балки обеспечена горизонтальными связями.
I.	Для предварительного назначения сечения перфорированного прогона воспользуемся графиком - I , представленным на рис. 12. Так как графики разработаны для стали класса С38/23, то ориентировочная несущая способность перфорированного
кой
- 23 -
прогона из двутавра 50Ш1 при пролете 12 м равна
„	. 2900
I = 45 ---- = 62 вН/м,
г 2100
что удовлетворяет заданному условию.
2.	Высоту отверстия ( h.o ) определяем интерполированием:
,	(50-40) • (46-42)	_ 10’4
Лц = 50 — ————— = 50	     = 48 >2 ~ 48 см.
65-42	23
размер верхней (нижней) грани отверстие ( S ) принимаем равным 14.0 см.
3.	Проверяем условие прочности 6.
&преЭ s Q(' fn = Ч > Ц =	12z 360 кН,
где пг - коэффициент условий работы, равный I;
„ zufar-tflt. 2-2900(12,21*4,5*) 104 _________
°Ч‘~ I	I (12?Л 5*)1	= ™ОО,^361КН;
।	 ” F I	1С,
L _ Н h.„ 48,42	48 ,п
---£-----^-’72,?/см.
Прочность обеспечена.
4.	Определяем расстояние X по формуле 7 до сечения, для которого необходима проверка прочности в случае равномерно распределенной нагрузки
Х=1 MuJL_ = J2L IIffiL5=525_ = 4,39 м 2 -	2 -	361	’
где М, = Fr • h. • R = 56,1*68,5’2900=1107,5«104кг»см =II07,5bH.m
Fr~ Bt^(h.T~	'tt=8Q'4,5+-(12,21 -1,5) 1,04 - 56.1 «мг;
fc= H'-2ymin " 72,42- 2-1,96 » 68,5in’, (SO^W^I.OA-IZ.ZI* .
К------------7Fr----------------FWj-----------'
- 24 -
Н'« Ro *2• кг«+ 2-12,21 = 72,42 ем;
X [-1,5-30 -esoo-pz, 2/4,5) • 1,04 I?90ff -	=135 W4Kr-'M = 795«цм.
5. Определяем величину Л положенному на расстоянии X
, соответствующую сечению, рас-от опоры
j? = _М_ = 910 = 10д м 90
в-^-- f. ’	SS-4,3S-S0»H.
6.	Определяем jl,
„ М, 795 9 „
9.361 ~г'г2м'
7.	Производим проверку прочности по формуле I, т.к.Л>Л,
МпреЭ а—й1~~ М2 - М----------=	~ ',0г0кН *>м*ЗМм
п _У'г mi зу/
' л	10,1
Прочность обеспечена.
8.	По формуле 15 определим максимальное значение проекции боковой грани отверстия на горизонталь
д_	g ^/74-2) ^,5-77Qg-?3500/77</3^
? fl max	2-36000
- 25 -
9.	По формуле 16 определим минимальное значение проекции боковой грани отверстия на горизонталь
С	0,70^+72,6-74 = Д8«<?
где
Э&иалс • ко _ 3  36000  48	, „ Б
rzR t,- к ' 2 гзоо-{04-S6,5
10.	Проверка прочности фибровых волокон сплошностенчатого сечения производится по формуле 9
где
,л/	/75-30 70191 7,04 - 63,43} г аопп з
55 72г ппп
g ~ g = 990 кН -М.
Прочность обеспечена.
II.	Проверка общей деформативности производится по формуле II
/ = 1,06 /м- C/J , где /м - прогиб от изгибающего момента - определяется обычными способами;
4 -Л-  I'd 5 S ^oo4
™ 384 Е-За~ 384 г,7Ч0еЧЗг,4 703 ' СМ'
„	5>5 С п /
^л = —= V КГ/СМ /
, FT li „ „	56,1-68,5&
Jo=~y~ +• 2 JT - ---^-L- + г  434 г 732 830 ст4\
- 26 -

<5%<04 J2,2/3]- 1,96* 56,У = 434 ем<
fM=i,06 /м* 1,06'4 65 = 5,15< [П -6 см.
Жесткость прогона обеспечена.
12.	Конструирование перфорированного прогона может быть осуществлено по любому типу, представленному на рис. 2 и 3 с учетом полученных варьируемых размеров -
ht, = 48 см, S = 10 см, а = 10,8 + 18,8 см.
Ответственный за выпуск А.И.Скляднев
Редактор Н.П.Цвелева
Технический редактор Л.А.Пнжова
Л - 62809. Подписано в печать 5/1-79 г. Объем 1,75 п.л.
Тираж 300 экз. Формат 60x84/16. Цена 20 коп. Зак. 189
Отпечатано на ротапринте ОТРД ЦНИПИАСС