Остановимся несколько подробнее на вопросах про­ектирования стальных конструкций из трубчатых и дру­гих замкнутых профилей. Этими вопросами много зани­маются как научные (например, ЦНИИСК им. Кучерен­ко Госстроя СССР), так и проектные (ЦНИИПроект-стальконструкция Госстроя СССР и др.) организации.
По данным д-ра техн. наук В. А. Балдина (ЦНИИСК им. Кучеренко), применение экономичных профилей (тонкостенных, холодногнутых, замкнутых и др.) при­ведет к существенному снижению расхода металла в строительных конструкциях. С возрастанием прочности материалов на первый план выдвигаются вопросы общей и местной устойчивости, что вызывает для стержневых конструкций необходимость перехода на пространствен­ные жесткие сечения, такие как трубчатые, треугольные, коробчатые и другие замкнутые профили (рис. 52). Следует отметить, что трубчатые сечения наиболее рацио­нальны для строительных конструкций.

Остановимся несколько подробнее на вопросах про­ектирования стальных конструкций из трубчатых и дру­гих замкнутых профилей. Этими вопросами много зани­маются как научные (например, ЦНИИСК им. Кучерен­ко Госстроя СССР), так и проектные (ЦНИИПроект-стальконструкция Госстроя СССР и др.) организации.
По данным д-ра техн. наук В. А. Балдина (ЦНИИСК им. Кучеренко), применение экономичных профилей (тонкостенных, холодногнутых, замкнутых и др.) при­ведет к существенному снижению расхода металла в строительных конструкциях. С возрастанием прочности материалов на первый план выдвигаются вопросы общей и местной устойчивости, что вызывает для стержневых конструкций необходимость перехода на пространствен­ные жесткие сечения, такие как трубчатые, треугольные, коробчатые и другие замкнутые профили (рис. 52). Следует отметить, что трубчатые сечения наиболее рацио­нальны для строительных конструкций.

 

52. Конструкции фермы нз замкнутых профилей
а — виды замкнутых профилей; б — узлы сопряжений узлов ферм из трубча­тых профилей; в — опорный столик для плит покрытий

С применением трубчатых конструкций построен ряд сооружений в СССР. Конструкции из трубчатых и дру­гих замкнутых пространственных профилей широко при­меняются за рубежом для несущих конструкций покры­тий промышленных зданий и сооружений, мостов, ба­шенных кранов и др.
Применение замкнутых профилей особенно эффектив­но при изготовлении их из сталей повышенной и высо­кой прочности, когда основным вопросом является обес­печение устойчивости элементов конструкций.
Чем выше прочность стали, тем эффективнее трубча­тые сечения против обычного сечения из двух уголков. Так, например, при увеличении предела текучести стали с 24 до 75 МПа несущая способность сжатого элемента трубчатого сечения по сравнению с элементом из двух уголков повышается на 45—50%. Применение замкну­тых профилей из низколегированной стали повышенной и высокой прочности, а также термически упрочненной позволяет снижать вес конструкций в 2 раза, а их стои­мость на 25—30 %.
Новые методы обработки и сварки трубчатых сое­динений позволяют упростить их технологичность. В на­стоящее время имеются установки для механизирован­ной фигурной резки и сварки труб. На этих установках производится резка труб для их соединения под различ­ными углами, при одинаковых и разных диаметрах, со снятием фасок, а также прямоугольные и овальные вы­резы. Установки обеспечивают высокое качество подго­товки соединений под сварку с непосредственным примы­канием элементов без косынок (см. рис. 52). В таких уз­лах более равномерно распределяются напряжения, чем в узлах с применением косынок. Соединение элементов с непосредственным примыканием элементов без косы­нок снижает трудоемкость заводского изготовления кон­струкций.
Строительные конструкции из замкнутых профилей, изготовленных из сталей повышенной и высокой прочно­сти, наравне с эффективными сборными железобетонны­ми все шире внедряются в практику строительства. Наи­более рациональные области применения трубчатых кон­струкций— это покрытия промышленных зданий, опоры линий электропередачи, различные башни и мачты, ба­шенные краны, мосты и др. Особенно эффективно трубчатые и коробчатые сечения использовать для решения различных пространственных конструкций.
Как показывают исследования, проведенные ЦНИИСК им. Кучеренко, цилиндрические сечения эле­ментов конструкций позволяют осуществлять предвари­тельные напряжения с расположением напрягаемых эле­ментов внутри сечения.
На основе исследований и анализа отечественного и зарубежного опыта ЦНИИСК им. Кучеренко разработа­ны и изданы в 1973 г. «Рекомендации по проектированию стальных конструкций с применением круглых труб».
Госстроем СССР в 1981 г. утверждена и с 1 января 1982 г. введена в действие новая глава СНиП П-23-81 «Стальные конструкции. Нормы проектирования», раз­работанная ЦНИИСК им. Кучеренко Госстроя СССР с участием ЦНИИПроектстальконструкция Госстроя СССР, МИСИ им. Куйбышева Минвуза СССР, института Энер-госетьпроект и СКВ Мосгидросталь Минэнерго СССР взамен глав СНиП П-В.3-72 «Стальные конструкции. Нормы проектирования», П-И.9-62 «Линии электропере­дачи напряжением до 1 кВ. Глава разработана на основе обобщения опыта проектирования и строитель­ства, результатов научно-исследовательских и экспе­риментальных работ, материалов комиссий Госстроя СССР по проверкам соблюдения требований действую­щих норм.
Отличие новых норм проектирования стальных конст­рукций от действующих в основном сводятся к следую­щему: объединение норм проектирования всех стальных строительных конструкций; снижение расхода стали про­ектируемых конструкций за счет более полного исполь­зования прочностных свойств проката путем установле­ния дифференцированных расчетных сопротивлений стали для каждой марки и различных толщин и видов проката; снижение расхода стали за счет повышения в среднем не менее чем на 5 % расчетных сопротивлений прокатной стали путем снижения значений коэффициен­тов безопасности (надежности) по материалу; учет сте­пени ответственности зданий и сооружений при проек­тировании конструкций; уточнение метода расчета сталь­ных конструкций с учетом пластических деформаций и на выносливость, а также расчет конструкций с учетом хрупкого разрушения сталей при низких температурах.

53. Часть здания
1 — обрушившаяся часть; 2 — тем­пературный шов; 3 — светоаэрацп-онный фонарь; 4 — колонна; 5 — ферма; 6 — покрытие; 7 — подкрано­вая балка
 

54.  Расположение ферм и связей
1 — фермы;   2 — вертикальные   свя­зи;  3 — горизонтальные  связи

 

В нормах приведены рекомендации по выбору марок стали для стальных конструкций в зависимости от групп конструкций и их применения в различных климатичес­ких районах страны.
В главу включены основные положения приведенных выше рекомендаций по проектированию стальных конст­рукций с применением круглых труб.