Ниту 121 55 нормы и технические условия проектирования стальных конструкций

Обновлено: 04.05.2024

Сведения о своде правил

1 ИСПОЛНИТЕЛИ - АО "НИЦ "Строительство" - ЦНИИСК им.В.А.Кучеренко, МГСУ, СПбГАСУ

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 465 "Строительство"

3 ПОДГОТОВЛЕН к утверждению Департаментом градостроительной деятельности и архитектуры Министерства строительства и жилищно-коммунального хозяйства Российской Федерации (Минстрой России)

В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего свода правил соответствующее уведомление будет опубликовано в установленном порядке. Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте разработчика (Минстрой России) в сети Интернет

ВНЕСЕНЫ: поправка, опубликованная в ИУС N 10, 2018 год; поправка, опубликованная в ИУС N 7, 2021 год

Поправки внесены изготовителем базы данных

Изменения N 1, 2, 3, 4 внесены изготовителем базы данных по тексту М.: Стандартинформ, 2019; М.: ФГБУ "РСТ", 2022

Введение

Пересмотр СП 16.13330.2011 выполнен авторским коллективом АО "НИЦ "Строительство" - ЦНИИСК им.В.А.Кучеренко (д-р техн. наук И.И.Ведяков, д-р техн. наук П.Д.Одесский; канд. техн. наук М.И.Гукова, канд. техн. наук Д.В.Конин, канд. техн. наук М.Р.Урицкий, канд. техн. наук М.И.Фарфель, канд. техн. наук Б.С.Цетлин; инж. С.В.Гуров); НИУ МГСУ (д-р техн. наук А.Р.Туснин); ЗАО "Эркон" (д-р техн. наук Г.И.Белый); АРСС (инж. Д.С.Еремеев, инж. А.А.Сосков).

Изменение N 1 к настоящему своду правил разработано авторским коллективом АО "НИЦ "Строительство" - ЦНИИСК им.В.А.Кучеренко (руководитель - д-р техн. наук И.И.Ведяков; исполнители - д-р техн. наук П.Д.Одесский, канд. техн. наук М.И.Гукова, канд. техн. наук Д.В.Конин, канд. техн. наук М.Р.Урицкий, канд. техн. наук М.И.Фарфель, канд. техн. наук Д.В.Соловьев, С.В.Гуров).

Изменение N 2 к СП 16.13330.2017 разработано авторским коллективом АО "НИЦ "Строительство" - ЦНИИСК им.В.А.Кучеренко (руководитель - д-р техн. наук И.И.Ведяков; исполнители - д-р техн. наук П.Д.Одесский, канд. техн. наук М.И.Гукова, канд. техн. наук Д.В.Конин, канд. техн. наук М.Р.Урицкий, канд. техн. наук М.И.Фарфель, канд. техн. наук Е.Р.Мацелинский; С.В.Гуров); ООО "НИПИ" ЭРКОН" (д-р техн. наук Г.И.Белый); ООО "ПО "Энергожелезобетонинвест" (К.П.Романов); ООО "Фирма Уникон" (канд. техн. наук В.В.Катюшин).

Изменение N 3 к СП 16.13330.2017 разработано авторским коллективом АО "НИЦ "Строительство" - ЦНИИСК им.В.А.Кучеренко (руководитель - д-р техн. наук И.И.Ведяков; исполнители - канд. техн. наук М.И.Гукова, Д.В.Конин, Д.В.Соловьев, М.Р.Урицкий, М.И.Фарфель, С.В.Гуров); ООО "НИПИ" ЭРКОН" (д-р техн. наук Г.И.Белый, канд. техн. наук П.А.Пяткин, А.А.Смирнов); ГАУ НО "Управление госэкспертизы" (канд. техн. наук А.Е.Святошенко).

1 Область применения

1.1 Настоящий свод правил устанавливает требования и распространяется на проектирование и расчет стальных строительных конструкций зданий и сооружений различного назначения, работающих при температуре не выше 100°С и не ниже минус 60°С.

Настоящий свод правил не распространяется 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 огня, температуры, радиации, агрессивных сред; конструкций гидротехнических и мелиоративных сооружений), конструкций уникальных зданий и сооружений, зданий атомных электростанций, а также конструкций специальных видов (например, предварительно напряженных, пространственных, висячих, сталежелезобетонных, стальных тонкостенных из холодногнутых оцинкованных профилей и гофрированных листов с самонарезающими винтами), следует соблюдать требования, предусмотренные соответствующими нормативными документами, в которых отражены особенности работы этих конструкций.

2 Нормативные ссылки

В настоящем своде правил использованы ссылки на следующие нормативные документы:

Провода неизолированные для воздушных линий электропередачи. Технические условия

Конструкции стальные строительные. Общие технические условия

Проволока биметаллическая сталемедная. Технические условия

Балки двутавровые и швеллеры стальные специальные. Сортамент

Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения

Прокат для строительных стальных конструкций. Общие технические условия

Трубы стальные. Термины и определения

Трубы стальные бесшовные горячедеформированные для сварных стальных строительных конструкций. Технические условия

Двутавры стальные горячекатаные с параллельными гранями полок. Технические условия

Трубы стальные сварные для строительных конструкций. Технические условия

Сварка и родственные процессы. Словарь. Часть 1. Общие термины

Сварка и родственные процессы. Словарь. Часть 3. Сварочные процессы

Сварка. Термины многоязычные для сварных соединений

"СНиП II-7-81* Строительство в сейсмических районах" (с изменением N 2)

"СНиП 2.01.07-85* Нагрузки и воздействия" (с изменениями N 1, N 2, N 3)

"СНиП 2.02.01-83* Основания зданий и сооружений" (с изменениями N 1, N 2, N 3, N 4)

"СНиП 2.03.11-85 Защита строительных конструкций от коррозии" (с изменениями N 1, N 2, N 3)

"СНиП 2.09.03-85 Сооружения промышленных предприятий" (с изменениями N 1, N 2, N 3)

"СНиП 3.03.01-87 Несущие и ограждающие конструкции" (с изменениями N 1, N 3, N 4)

"СНиП 23-01-99* Строительная климатология"

Конструкции стальные тонкостенные из холодногнутых оцинкованных профилей и гофрированных листов. Правила проектирования (с изменениями N 1, N 2)

Конструкции сталежелезобетонные. Правила проектирования (с изменениями N 1, N 2)

Конструкции стальные. Правила проектирования (с изменениями N 1, N 2)

Примечание - При пользовании настоящим сводом правил целесообразно проверить действие ссылочных документов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте федерального органа исполнительной власти в сфере стандартизации в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если заменен ссылочный документ, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого документа с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный документ, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого документа с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего свода правил в ссылочный документ, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный документ отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку. Сведения о действии сводов правил целесообразно проверить в Федеральном информационном фонде стандартов.

3 Термины и определения

В настоящем своде правил применены термины по ГОСТ Р 58904, ГОСТ Р 58905, ГОСТ Р ИСО 17659 и 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 СП 28.13330 в части защиты строительных конструкций от коррозии;

учитывать их огнестойкость и обеспечивать их огнезащиту в соответствии с системой противопожарной защиты объектов;

применять атмосферостойкие (коррозионно-стойкие) и огнестойкие стали;

обосновывать увеличение расчетной толщины проката и стенок труб требованиями защиты от коррозии и повышения предела огнестойкости конструкций;

соблюдать требования нормативных документов на конструкции соответствующего вида;

выполнять расчет точности размеров конструкций и их элементов при техническом обосновании согласно нормативным документам.

Не допускается предусматривать использование восстановленных стальных труб и других, бывших в употреблении видов металлоконструкций, в проектной и рабочей документации на строительство, реконструкцию и капитальный ремонт зданий и сооружений повышенного и нормального уровней ответственности, а также при строительстве и эксплуатации особо опасных, технически сложных и уникальных объектов.

4.1.1а При проектировании стальных тонкостенных конструкций из холодногнутых оцинкованных профилей и гофрированных листов необходимо соблюдать требования СП 260.1325800. При проектировании сталежелезобетонных конструкций следует соблюдать требования СП 266.1325800.

4.1.2 Стальные конструкции открытых (эксплуатируемых на открытом воздухе, то есть незащищенных от атмосферных воздействий) сооружений (крановых эстакад, опор ЛЭП, опор трубопроводов и емкостей, площадок обслуживания, этажерок, навесов и т.п.) должны быть доступными для наблюдения, оценки технического состояния, выполнения профилактических и ремонтных работ и не должны задерживать влагу и затруднять проветривание. Данные требования не распространяются на конструкции, замурованные в бетоне или в кирпичной кладке, или другими способами, облицованные листовыми материалами и эксплуатируемые внутри отапливаемого здания.

Торцы конструкций из замкнутого профиля должны иметь заглушки, кроме элементов конструкций, подлежащих горячему цинкованию.

4.1.3 Рабочие чертежи конструкций должны соответствовать требованиям нормативных документов по изготовлению, качеству и монтажу (СП 70.13330) стальных строительных конструкций.

Ниту 121 55 нормы и технические условия проектирования стальных конструкций

Проектирование стальных конструкций

Настоящий учебник по проектированию стальных конструкций, составленный в соответствии с программой строительных техникумов, предназначен для учащихся, специальностью которых являются изготовление и монтаж стальных конструкций, и может быть также использован работниками проектных и производственных организаций в их практической деятельности.

В учебнике излагаются методы проектирования и расчета стальных конструкций, главным образом зданий промышленных предприятий металлургической и машиностроительной промышленности.

Заводскому изготовлению стальных конструкций и их монтажу посвящены отдельные учебники, в связи с чем здесь по этим вопросам даны лишь общие сведения, необходимые для усвоения учебной программы по проектированию стальных конструкций.

Учебник составлен в соответствии с «Нормами и техническими условиями проектирования стальных конструкций» (НиТУ 121-55), в основу которых положен метод расчета по предельным состояниям.

Автор выражает глубокую благодарность канд. техн. наук С. М. Тубину за ценные советы и замечания при редактировании книги.

Грандиозное строительство, которое ведется в нашей стране по шестому пятилетнему плану развития народного хозяйства, требует дальнейшего усовершенствования индустриальных методов строительного производства в области заводского изготовления конструкций и монтажа готовых элементов на строительной площадке, а также в области улучшения качества и снижения стоимости строительно-монтажных работ.

Потребность в стали во всех областях народного хозяйства огромна, поэтому при применении стальных конструкций необходимо экономное расходование стали, в связи с чем Центральный Комитет КПСС и Совет Министров СССР в своем постановлении от 19 августа 1954 г. «О развитии производства сборных железобетонных конструкций и деталей для строительства» предусмотрели ряд ограничений в применении стальных конструкций.

Однако замена стали другими материалами не всегда возможна и целесообразна и во многих случаях стальные конструкции сохраняют свое значение (например, при строительстве доменных, мартеновских и некоторых других цехов заводов металлургической промышленности, для ряда строительных конструкций и т. д.).

В предлагаемом учебнике изложены методы проектирования и расчета стальных конструкций. Несмотря на большое разнообразие и специфические особенности различных сооружений с преимущественным применением стальных конструкций, существует ряд общих требований, которым эти конструкции должны удовлетворять.

В основном стальные конструкции предназначаются для восприятия нагрузок, действующих на сооружение.

Конструктивная форма сооружения зависит от характера сочетания его основных элементов — балок, ферм, колонн или оболочек, связанных в единое целое.

Выбор наилучшей конструктивной формы сооружения и его элементов производится при проектировании, которое представляет собой творческий, созидательный процесс, допускающий многообразие решений. Конструктор обязан в каждом отдельном случае найти наиболее удачное и рациональное конструктивное решение, соответствующее современному уровню развития науки и техники.

«Проектирование стальных конструкций»,
К.К.Муханов

Поперечные рамы промышленных зданий рассчитываются как плоские статически неопределимые системы и их расчет бывает достаточно трудоемок. Поэтому при расчете рам обычно вводят ряд допущений, которые упрощают расчет, не влияя сильно…

Различают три типа стен промышленных зданий: тонкие стены в 1/2 кирпича или из волнистой асбофанеры; каркасные стены из блоков в 1 или 1,5 кирпича либо из других стеновых блоков, а…

Для придания цеху пространственной жесткости, а также для обеспечения устойчивости элементов рам устраиваются связи, располагаемые между рамами. Различают связи: горизонтальные — в плоскости верхних и нижних поясов ферм — и…

Выбор поперечного профиля многопролетных цехов зависит не только от заданного полезного габарита цеха и габарита мостовых кранов, но и от ряда общестроительных требований, в первую очередь от организации отвода воды…

Башмак внецентренно сжатой колонны оказывает неравномерное давление на поверхность фундамента. В направлении действия момента плита башмака оказывает на фундамент сжимающее действие, а с противоположной стороны стремится оторваться от поверхности фундамента….

Расчет опорной плиты и траверсы центрально сжатой колонны Размеры опорной плиты центрально сжатой колонны определяются по расчетному сопротивлению бетона фундамента осевому сжатию R6 (принимаемому равным 44 кг/см2 для бетона марки…

Нижнюю (подкрановую) часть колонны большей частью (при ширине более 1,2 — 1,5 м) делают сквозной, состоящей из двух ветвей, 4 связанных решеткой (фигуре Колонны переменного постоянного сечения). Расчет сквозных колонн…

Сплошные колонны При расчете колонн, у которых сжимающая нагрузка приложена эксцентрично по отношению к оси колонны, всегда можно перенести сжимающую силу на ось, добавив при этом изгибающий момент. Осью колонны…

Как и в сплошных колоннах, подбор сечения стержня сквозной колонны начинают с определения необходимой площади сечения, исходя из расчетной нагрузки и расчетного сопротивления материала. Для этого предварительно задаются величиной коэффициента…

Типы сечений и решеток Стержень сквозной колонны состоит из двух или нескольких прокатных профилей, соединенных между собой в плоскостях полок планками или решетками. Сквозная колонна с планками Основным преимуществом сквозных…

Типы сечений Стержень сплошной колонны образуется из одного или нескольких прокатных профилей или листов, соединяемых при помощи сварки или заклепок. Типы сечений сплошных колонн показаны на фигуре. Наиболее рациональным с…

Вследствие ограниченности длин проката, а также по транспортным условиям фермы больших пролетов (l > 18 м) приходится разбивать на отдельные отправочные элементы, назначая монтажные стыки, как правило, в середине пролета….

Методика расчета стальных конструкций

Процесс проектирования стальных сооружений начинается с составления и сравнения различных вариантов схем сооружений, удовлетворяющих своему основному эксплуатационному назначению, после чего намечается конструктивная форма, наилучшим образом удовлетворяющая всем требованиям, предъявляемым к стальным конструкциям.

Целью и назначением расчета конструкций является проверка прочности, устойчивости и жесткости предварительно намеченной конструктивной схемы сооружения, позволяющая уточнить размеры и обеспечить надежность сооружения в сочетании с экономичностью.

Расчет сооружений и их конструктивных элементов производится на основе теории сопротивления материалов и строительной механики. Основной целью этой теории является определение внутренних усилий, которые возникают в конструкциях под действием приложенных нагрузок. Эта теория, как и все другие, базируется на ряде основных предположений (гипотез), позволяющих упрощать и схематизировать явление, выделяя в нем главное и отбрасывая второстепенное.

Исходя из этого, первоначально составляют так называемую расчетную схему сооружения, состоящую из отдельных элементов (балок, стержней), временно отвлекаясь от действительной формы их сечения. Опорные закрепления элементов наделяют при этом некоторыми теоретическими свойствами (шарнирные опоры, опоры с упругим или полным защемлением и т. п.).

Определив по принятой расчетной схеме усилия в элементах, производят подбор сечений, проверяют несущую способность и конструируют закрепление так, чтобы удовлетворить поставленным выше условиям.

Иногда бывают необходимы» более точные методы определения напряжений с учетом развития пластических деформаций. Однако математическая сложность этих методов вынуждает часто применять в формулах ряд коэффициентов, значения которых приводятся в таблицах.

До последнего времени расчет стальных конструкций производился по методу допускаемых напряжений.

В настоящее время советскими учеными во главе о проф. Н. С. Стрелецким разработана новая, более совершенная методика расчета — по предельным состояниям. На этой базе разработаны «Строительные нормы и правила» (СНиП); проектированию посвящена часть II этих норм.

В соответствии со «Строительными нормами и правилами» составлены «Нормы и технические условия проектирования стальных конструкций» 1 , которые являются основным руководящим документом при проектировании несущих стальных конструкций промышленных и гражданских зданий и сооружений.

Для ряда специальных сооружений (например, для железнодорожных мостов, гидротехнических сооружений, доменных цехов и др.) разрабатываются специальные технические условия на проектирование стальных конструкций по предельным состояниям, отражающие специфические условия их работы. В настоящее время часть указанных конструкций рассчитывается по методу допускаемых напряжений.

1 Нормы и технические условия проектирования стальных конструкций (НиТУ 121-55), Государственное издательство литературы по строительству и архитектуре, 1955.

Различают несколько категорий напряжений: основные, местные, дополнительные и внутренние. Основные напряжения — это напряжения, которые развиваются внутри тела в результате уравновешивания воздействий внешних нагрузок; они учитываются расчетом. При неравномерном распределении…

При расчете то допускаемым напряжениям конструкция рассматривается в ее рабочем состоянии под действием нагрузок, допускаемых при нормальной эксплуатации сооружения, т. е. нормативных нагрузок. Условие прочности конструкции заключается в том, чтобы…

Метод расчета по предельным состояниям

При расчете по этому методу конструкция рассматривается в своем расчетном предельном состоянии. За расчетное предельное состояние принимается такое состояние конструкции, при котором она перестает удовлетворять предъявляемым к ней эксплуатационным требованиям, т. е. либо теряет способность сопротивляться внешним воздействиям, либо получает недопустимую деформацию или местное повреждение.

Для стальных конструкций установлено два расчетных предельных состояния:

первое расчетное предельное состояние, определяемое несущей способностью (прочностью, устойчивостью или выносливостью); этому предельному состоянию должны удовлетворять все стальные конструкции;
второе расчетное предельное состояние, определяемое развитием чрезмерных деформаций (прогибов и перемещений); этому предельному состоянию должны удовлетворять конструкции, в которых величина деформаций может ограничить возможность их эксплуатации.

Первое расчетное предельное состояние выражается неравенством

где N — расчетное усилие в конструкции от суммы воздействий расчетных нагрузок Р в наиболее невыгодной комбинации;

Ф — несущая способность конструкции, являющаяся функцией геометрических размеров конструкции, расчетного сопротивления материала R и коэффициента условий работы m.

Установленные нормами (СНиП) наибольшие величины нагрузок, допускаемые при нормальной эксплуатации конструкций, называются нормативными нагрузками Р н (смотрите приложение I, Нагрузки и коэффициенты прегрузки).

Расчетные нагрузки Р, на которые рассчитывается конструкция (по предельному состоянию), принимаются несколько больше нормативные. Расчетная нагрузка определяется, как произведение нормативной нагрузки на коэффициент перегрузки n (больший единицы), учитывающий опасность превышения нагрузки по сравнению с ее нормативным значением вследствие возможной изменчивости нагрузки:

Значения коэффициентов п приведены в таблице Нормативные и расчетные нагрузки, коэффициенты перегрузки.

Таким образом, конструкции рассматривают под воздействием не эксплуатационных (нормативных), а расчетных нагрузок. От воздействия расчетных нагрузок в конструкции определяют расчетные усилия (осевое усилие N или момент М), которые находят по общим правилам сопротивления материалов и строительной механики.

Правая часть основного уравнения (1.I) — несущая способность конструкции Ф — зависит от предельного сопротивления материала силовым воздействиям, характеризуемого механическими свойствами материала и называемого нормативным сопротивлением R н , а также от геометрических характеристик сечения (площади сечения F, момента сопротивления W и т. п.).

Для строительной стали нормативное сопротивление принято равным пределу текучести,

(для наиболее распространенной строительной стали марки Ст. 3 σ_т = 2 400 кг/см 2 ).

За расчетное сопротивление стали R принимают напряжение, равное нормативному сопротивлению, умноженному на коэффициент однородности k (меньший единицы), учитывающий опасность снижения сопротивления материала по сравнению с нормативным его значением вследствие изменчивости механических свойств материала

Для обычных малоуглеродистых сталей k = 0,9, а для сталей повышенного качества (низколегированные) k = 0,85.

Таким образом, расчетное сопротивление R — это напряжение, равное наименьшему возможному значению предела текучести материала, которое и принимается для конструкции как предельное.

Кроме того, для безопасности сооружения должны быть учтены все возможные отклонения от нормальных условий, вызванные особенностями работы конструкции (например, условия, способствующие появлению повышенной коррозии и т. п.). Для этого вводится коэффициент условий работы m, который для большинства конструкций и соединений принимается равным единице (смотрите Коэффициенты условий работы m приложение).

Таким образом, основное расчетное уравнение (1.I) будет иметь следующий вид:

при проверке конструкции на прочность при действии осевых сил или моментов

где N и M — расчетные осевые силы или моменты от расчетных нагрузок (с учетом коэффициентов перегрузки); F_нт — площадь сечения нетто (за вычетом отверстий); W_нт — момент сопротивления сечения нетто (за вычетом, отверстий);

где F_бр и W_бр — площадь и момент сопротивления сечения брутто (без вычета отверстий); φ и φ_б — коэффициенты, уменьшающие расчетное сопротивление до значений, обеспечивающих устойчивое равновесие.

Обычно при расчете намеченной конструкции сначала подбирают сечение элемента и потом проверяют напряжение от расчетных усилий, которое не должно превышать расчетного сопротивления, умноженного на кoэффициeнт условий работы.

Поэтому наряду с формулами вида (4.I) и (5.I) будем записывать эти формулы в рабочем виде через расчетные напряжения, например:

где σ — расчетное напряжение в конструкции (от расчетных нагрузок).

Коэффициенты φ и φ_б в формулах (8.I) и (9.I) правильнее записывать в правой части неравенства, как коэффициенты, снижающие расчетные сопротивления до критических напряжений. И только в целях удобства ведения расчета и сравнения результатов они записываются в знаменателе левой части этих формул.

* Значения нормативных сопротивлений и коэффициентов однородности приведены в «Строительных нормах и правилах» (СНиП), а также в «Нормах и технических условиях проектирования стальных конструкций» (НиТУ 121-55).

Читайте также: