Философия проектирования и предельные состояния

При проектировании трубчатых конструкций важно, чтобы проектировщик
с самого начала учитывал поведение соединения. Проектирование элементов, например балки, только на основе нагрузок на элементы может впоследствии привести
к нежелательному усилению соединений. Это не означает, что стыки должны быть
детально спроектированы на этапе концептуального проектирования. Это означает только то, что элементы хорды и скобы должны быть
выбраны таким образом, чтобы основные регулирующие параметры соединения обеспечивали достаточную прочность соединения
и экономичное изготовление.
Поскольку дизайн всегда представляет собой компромисс между различными требованиями, такими как статическая прочность,
стабильность, экономия в использовании материалов, изготовлении и обслуживании, которые иногда
противоречат друг другу, дизайнер должен осознавать последствия конкретного выбора.
В обычных решетчатых конструкциях (например, фермах) около 50 % веса материала используется для хорд
при сжатии, примерно 30 % для хорды при растяжении и около 20 % для элементов полотна или
подтяжки. Это означает, что в отношении веса материала хорды при сжатии, вероятно, должны быть оптимизированы для получения тонкостенных секций. Однако для защиты от коррозии (покраски) площадь наружной
поверхности должна быть сведена к минимуму. Кроме того, прочность соединения увеличивается с уменьшением
отношения ширины хорды к толщине b0/t0 и увеличением отношения толщины хорды к толщине скобы t0/ti. В результате
окончательное соотношение ширины к толщине b0/t0 для хорды при сжатии будет компромиссом между
обычно выбираются прочность соединения и прочность на изгиб элемента и относительно приземистые секции
.
Для хорды при растяжении соотношение ширины к толщине b0/t0 должно быть выбрано как
можно меньшим. При проектировании трубчатых конструкций проектировщик должен иметь в виду, что на стоимость
конструкции существенно влияют затраты на изготовление. Это означает, что затраты на резку,
подготовку торца и сварку должны быть сведены к минимуму.
Это руководство по проектированию написано в формате проектирования предельных состояний (также известном как LRFD или Load и
Расчет коэффициента сопротивления в США). Это означает, что влияние учтенных нагрузок (
указанных или неучтенных нагрузок, умноженных на соответствующие коэффициенты нагрузки) не должно превышать
учтенное сопротивление соединения, которое в данном Руководстве по проектированию обозначается как N* или M*. Выражения совместного учитываемого
сопротивления, как правило, уже включают соответствующие коэффициенты частичной безопасности материала и соединения
(M) или коэффициенты совместного сопротивления (или емкости) (φ). Это было сделано во избежание
ошибок интерпретации, поскольку в некоторых международных спецификациях металлоконструкций в качестве разделителей используются значения M ≥1,0
(например, Еврокод 3 (CEN, 2005a, 2005b)), в то время как другие используют значения φ ≤1,0 в качестве множителей (например, в
Северная Америка, Австралазия и Южная Африка). В общем случае значение 1/M почти равно φ.

Некоторые соединительные элементы, описанные в данном Руководстве по проектированию, которые не относятся к полым
секциям, такие как материал пластины, болты и сварные швы, должны быть спроектированы в соответствии с местными или
региональными спецификациями конструкционной стали. Таким образом, дополнительные факторы безопасности или сопротивления следует
использовать только там, где указано.
Если используется расчет допустимого напряжения (ASD) или расчет рабочего напряжения
, приведенные здесь выражения совместного учитываемого сопротивления должны, кроме того, быть разделены на соответствующий коэффициент нагрузки. Значение
1.5 рекомендован Американским институтом стальных конструкций (AISC, 2005).
Совместная конструкция в этом Руководстве по проектированию основана на предельном предельном состоянии (или состояниях), соответствующем
“максимальной грузоподъемности”. Последнее определяется критериями, принятыми Подкомиссией XV-E IIW, а именно нижним из:
(a) предельная прочность соединения, и
(b) нагрузка, соответствующая предельному пределу деформации.
Внеплоскостная деформация соединительной поверхности RHS, равная 3 % от ширины соединительной поверхности RHS
(0,03 b0), обычно используется в качестве предельного предела деформации (Lu et al., 1994) в (b) выше. Это
служит для контроля деформаций соединений как на уровне фактической, так и на уровне эксплуатационной нагрузки, что часто
необходимо из-за высокой гибкости некоторых соединений RHS. В целом, этот предельный предел деформации также
ограничивает деформации при совместной эксплуатации до ≤0.01b0. Некоторые проектные положения для RHS
соединения в этом руководстве по проектированию основаны на экспериментах, проведенных в 1970-х годах, до
введения этого предела деформации, и где предельные деформации могли превышать 0,03 b0.
Однако такие конструктивные формулы оказались удовлетворительными на практике