Сталезалізобетонні конструкції основні положення

8.2.2.4 Якщо впливи другого порядку в окремих елементах або відповідні дефекти окремих елементів (наприклад, згинальна і/або крутильно-поперечна втрата стійкості) повністю не враховуються у загальному розрахунку, то необхідно виконувати перевірку стійкості окремих елементів на впливи, що не враховані у загальному розрахунку.

8.2.2.5 Якщо у загальному розрахунку не враховуються крутильно-поперечні впливи, то міцність комбінованої балки на крутильно-поперечну втрату стійкості можна перевіряти згідно з 9.4.

8.2.2.6 Стійкість на поздовжній згин комбінованих колон та комбінованих стиснутих елементів можна перевіряти одним із наступних методів:

-  загальним розрахунком згідно з 8.2.2.3, перевіряючи несучу здатність поперечного перерізу;

-  розрахунком окремих елементів з урахуванням моментів та сил із загального розрахунку споруди включно із загальними впливами другого порядку та відповідними загальними неточностями. Розрахунок елемента повинен враховувати впливи другого порядку в елементі і відповідні дефекти елемента, перевіряючи несучу здатність поперечного перерізу.

8.2.2.7 Для споруд, у яких колони виконані із конструкційних сталевих профілів, стійкість можна перевіряти на основі приведеної довжини поздовжнього згину згідно з ДБН В.2.6-135.

8.3 Неточності

8.3.1 Загальні положення

8.3.1.1 У конструктивному розрахунку необхідно вводити відповідні допуски для врахування неточностей включно з початковими напруженнями та геометричними неточностями, такими як: відхилення від вертикалі, непрямолінійність, відхилення від площини, не прилягання та несприятливі невеликі ексцентриситети, наявні у з'єднаннях ненавантажених конструкцій.

8.3.1.2 Можлива форма неточностей повинна враховувати пружну форму втрати стійкості конструкції або елемента у площині поздовжнього згину, яка розглядається, при найбільш несприятливому напрямі та формі.

8.3.2 Неточності у будівлях

8.3.2.1 Загальні положення

8.3.2.1.1 Необхідно використовувати еквівалентні геометричні неточності (див. 8.3.2.2 і 8.3.2.3), значення яких відображають впливи загальних та місцевих неточностей, за винятком випадків, коли місцеві впливи враховані у формулі для визначення міцності при розрахунку елемента.

8.3.2.1.2 У рамках загального розрахунку неточностями елемента у комбінованій конструкції можна знехтувати, якщо згідно з 8.2.1.2 можна застосовувати розрахунок першого порядку. За необхідності застосовувати розрахунок другого порядку (за деформованою схемою) неточностями елемента можна знехтувати в рамках загального розрахунку, якщо:

де відносна гнучкість  та опір стиску N_pl,Rk (якщо замість розрахункових опорів використовуються характеристичні значення) визначаються та обчислюються для елемента за припущення шарнірного обпирання на його кінцях;

N_Ed - розрахункове значення нормальної сили.

8.3.2.1.3 Неточності елемента необхідно завжди враховувати при перевірці стійкості елемента.

8.3.2.1.4   Неточності для сталевих стиснутих елементів повинні враховуватись згідно з ДБН В.2.6.

8.3.2.2 Загальні неточності

Впливи неточностей необхідно враховувати згідно з ДБН В.2.6-135.

8.3.2.3 Неточності елементів

8.3.2.3.1 Розрахункові величини еквівалентного початкового згину від неточностей для комбінованих колон і комбінованих стиснутих елементів необхідно приймати згідно з ДБН В.2.6-135.

8.3.2.3.2 Для сталевих елементів впливи неточностей вводяться в формули для несучої здатності або опору на поздовжній згин за моментом згідно з ДБН В.2.6-135.

8.4 Розрахунок сталезалізобетонних конструкцій за впливами

8.4.1 Методи загального розрахунку

8.4.1.1 Загальні положення

8.4.1.1.1 Необхідно робити допуск на гнучкість сталевих та бетонних полиць, викликаних зсувом у їх площині, або на основі більш детального розрахунку, або з використанням фактичної ширини полиці.

8.4.1.1.2 Необхідно враховувати впливи від усадки та повзучості бетону.

8.4.1.1.3 Приведена ширина бетонних полиць повинна визначатись згідно з нижченаведеними положеннями.

При застосуванні загального розрахунку можна приймати постійну приведену ширину в межах кожного прольоту. Ця величина може прийматись як значення b_eff,1, в середині прольоту при обпиранні на двох кінцях, або як b_eff,2 при консольному обпиранні.

У середині польоту або на проміжній опорі загальна приведена ширина b_eff (рисунок 8.1), може визначатись, як:

де b₀ - відстані між центрами виступних зсувних з'єднань;

b_ei - величина фактичної ширини бетонної полиці по кожну сторону стінки, яка приймається як L_е/8, але не більше ніж геометрична ширина  b_i. Значення b_i необхідно приймати таким, що дорівнює відстані від виступного зсувного з'єднання до середньої точки між прилеглими стінками, відкладеної посередині висоти бетонної полиці, за винятком відкритих (крайніх) граней, де b_i - відстань до відкритої грані. Довжину L_е необхідно приймати як відповідну відстань між точками нульових моментів. Для типових нерозрізних комбінованих балок, розрахунок яких визначається згинальною епюрою моментів від різних навантажень та для консолей, L_е можна приймати, як показано на рисунку 8.1.

1 - L_е = 0,85 L₁ для b_eff,1; 2 - L_e = 0,25(L₁ + L₂) для b_eff,2; 3- L_е = 0,7 L₂ для b_eff,1; 4 - L_e = 2 L₁ для b_eff,2

Рисунок 8.1 - Еквівалентні прольоти для фактичної ширини бетонної полиці

Фактичну ширину полиці на крайній опорі можна визначати, як:

при

де b_ei - фактична ширина полиці у середині крайнього прольоту;

L_e - еквівалентний крайній проліт, згідно з рисунком 8.1.

8.4.1.1.4 Розподіл фактичної ширини між опорами і середніми зонами прольотів можна приймати згідно з рисунком 8.1.

8.4.1.1.5 Якщо у будівлях на розподіл моментів впливає опір вузлів або їх жорсткість на кручення, то це необхідно враховувати при визначенні довжини L_e.

8.4.1.1.6 Для розрахунку будівельних конструкцій b₀ можна приймати таким, що дорівнює нулю, а b_i - визначати від центра стінки.

8.4.2 Загальний нелінійний розрахунок

8.4.2.1 Для визначення зусиль у конструкціях, як правило, повинні використовуватися нелінійні методи розрахунку для обох груп граничних станів за умови, що забезпечується рівновага і сумісність та припущення відповідного нелінійного характеру роботи матеріалів. Розрахунок може бути першого (за недеформованою схемою) або другого (за деформованою схемою) порядку.

8.4.2.2 При граничному стані повинна перевірятись здатність розрахункового поперечного пе­рерізу сприймати будь-які передбачені розрахунком зусилля з відповідним урахуванням недосконалостей.

8.4.2.3 Для конструкцій, що зазнають впливів переважно статичних навантажень, впливом попередніх навантажень, зазвичай, можна знехтувати та припускати, що зростання інтенсивності дій відбувається монотонно.

8.4.2.4 При застосуванні нелінійного розрахунку використовуються характеристики матеріалів, які відображають фактичну діаграму деформування бетону, арматури і конструкційної сталі. Повинні застосовуватись такі методики розрахунку, які справедливі у відповідних межах і підтверджуються експериментально.

8.4.2.5 Необхідно враховувати характер роботи зсувних з'єднань.

8.4.2.6 Впливи деформованої схеми конструкції необхідно враховувати відповідно до 8.2.1.

8.4.3    Загальний пружно-пластичний розрахунок

8.4.3.1 Загальний пружно-пластичний розрахунок може застосовуватись для перевірки граничних станів, окрім за втомою, якщо впливи другого порядку враховувати не обов'язково, та за умови, що:

-   всі елементи та вузли рами сталеві або комбіновані;

-   матеріал сталі задовольняє ДБН В.2.6-135;

-   поперечні перерізи сталевих елементів задовольняють ДБН В.2.6-135;

-   вузли здатні сприймати власні моменти при відповідній несучій здатності за поворотом опорного перерізу.

8.4.3.2 При застосуванні пружно-пластичного розрахунку:

а) поперечний переріз сталевого профілю повинен бути симетричним відносно площини, паралельної площині стінки або стінок;

b) вибір розмірів та закріплень сталевих компонент повинен виключати можливість втрати стійкості із площини;

с) поперечні в'язі стиснутих полиць повинні забезпечуватись у всіх місцях, де може виникнути втрата місцевої стійкості при будь-якому випадку завантаження;

d) несуча здатність за поворотом опорного перерізу повинна бути достатньою при врахуванні будь-якого осьового стискання в елементі або вузлі для можливості розвитку необхідних пластичних деформацій;

е) якщо несуча здатність за поворотом опорного перерізу не обчислюється, то всі елементи повинні мати робочі поперечні перерізи класу 1 (див. 8.5.1.1) у місцях появи пластичних деформацій.

8.4.3.3 Для сталезалізобетонних балок будівель можна вважати, що несуча здатність за поворотом опорного перерізу достатня, коли:

a)  клас конструкційної сталі не вище ніж S375;

b) внеском будь-якої залізобетонної оболонки (опалубки) на стиск можна знехтувати при обчис­ленні розрахункових граничних моментів;

c)  всі робочі перерізи у місцях розвитку пластичних деформацій є класу 1, а всі інші робочі перерізи - класу 1 або 2 (див. 8.5.1.1);

d) показано, що кожний вузол балки і колони має достатню міцність за поворотом перерізу або сприймає розрахунковий момент щонайменше у 1,2 раза більший від моменту прилягаючої балки;

е) прилеглі прольоти не відрізняються більше ніж на 50 % від найкоротшого прольоту;

f)   крайні прольоти не перевищують прилеглих до них більше ніж на 15 %;

g)   у будь-якому прольоті, де більше половини загального розрахункового навантаження на цей проліт сконцентровано в межах довжини 1/5 прольоту і, окрім того, у місцях розвитку пластичних деформацій сталевої частини бетон балки стиснутий; не більше ніж 15 % загальної висоти елемента повинно бути стиснуто;

h) стиснута сталева полиця у місці розвитку пластичних деформацій розкріплена із площини.

8.4.3.4 Якщо не підтверджено інше, то необхідно допускати, що комбіновані колони не сприймають повороту опорного перерізу.

8.4.3.5 Якщо поперечний переріз сталевого елемента змінний у поздовжньому напрямі, то можна застосовувати ДБН В.2.6-135.

8.4.4    Лінійно-пружний розрахунок з обмеженим перерозподілом

8.4.4.1 Якщо забезпечені умови, за яких впливи другого порядку можна не враховувати, то для перевірки граничних станів із використанням спрощених діаграм деформування матеріалів, окрім за втомою, нерозрізних балок і рам можна застосовувати лінійно-пружний розрахунок з обмеженим перерозподілом.

8.4.4.2 Розподіл згинальних моментів, отриманий при загальному лінійно-пружному розрахунку згідно з 8.4.2, можна перерозподіляти шляхом забезпечення рівноваги і з урахуванням впливів нелінійного характеру роботи матеріалів та всіх типів втрати стійкості.

8.4.4.3 Згинальні моменти, визначені лінійно-пружним розрахунком, можуть перерозподілятись для:

a)  сталезалізобетонних балок з повним або частковим з'єднанням на зсув, як наведено у 8.4.4.4...8.4.4.6;

b)  сталевих елементів згідно з ДБН В.2.6-135;

c)  залізобетонних елементів, що переважно зазнають згину згідно з ДБН В.2.6-98;

d) балок з частково змонтованою опалубкою без бетону або сталезалізобетонних балок відповідно до (b) або (с).

8.4.4.4 Для перевірки граничних станів, окрім за втомою, пружні згинальні моменти у сталезалізобетонних балках можна модифікувати згідно з 8.4.4.5 ...8.4.4.6, якщо:

-   балка є нерозрізним комбінованим елементом або частиною рами, у якої горизонтальні зусилля сприймаються в'язями;

-   балка з'єднана жорсткими і рівноміцними вузлами або одним жорстким, а іншим шарнірним вузлом;

-   балка з частково змонтованою опалубкою і задано, що несуча здатність за кутом повороту є достатньою для прийнятого перерозподілу зусиль, або внеском залізобетонної опалубки на стиск можна знехтувати при визначенні несучої здатності за моментом перерізу, в якому згинальний момент зменшується;

-   кожний проліт має рівномірну висоту і

-   нема потреби враховувати втрату стійкості від поперечного кручення.

8.4.4.5 У випадках застосування 8.4.4.4 згинальні моменти у сталезалізобетонних балках (з усіма перерізами тільки класу 1 або 2 - див. 8.5.1.1), визначені загальним лінійно-пружним розрахунком, можна уточнювати шляхом збільшення максимальних від'ємних моментів на величини, що не перевищують 10 % від пружного розрахунку без тріщин, або 20 % від пружного розрахунку з тріщинами.

8.4.4.6 Для класів конструкційної сталі вище ніж S375 перерозподіл застосовується тільки для балок з усіма перерізами класів 1 і 2 (див. 8.5.1.1). Перерозподіл шляхом зменшення максимальних від'ємних моментів не повинен перевищувати 30 % при розрахунку без тріщин і 15 % при розрахунку з тріщинами, якщо показано, що несуча здатність перерізу за поворотом допускає більші значення.

8.4.5 Лінійно-пружний розрахунок

8.4.5.1  Загальні положення

При достатньому обґрунтуванні допускається використання лінійно-пружного розрахунку сталезалізобетонних конструкцій. При цьому необхідно враховувати впливи тріщин у бетоні, повзучості та усадки бетону, послідовність зведення і попереднє напруження.

8.4.5.2  Усадка та повзучість

8.4.5.2.1 Впливи від усадки та повзучості бетону необхідно враховувати згідно з ДБН В.2.6-98.

8.4.5.2.2 При постійному навантаженні на комбіновані конструкції, які виконані у декілька стадій, для визначення коефіцієнта повзучості слід використовувати середнє значення t₀. Це припущення також можна використати при попередньому напруженні шляхом прикладання деформацій, якщо вік бетону всіх стадій на момент попереднього напруження складає більше ніж 14 днів.

8.4.5.2.3 Для усадки вік бетону при навантаженні повинен прийматись, як правило, один день.

8.4.5.2.4 При застосуванні збірних плит або якщо попереднє напруження бетону плит виконано до набуття роботоспроможності зсувними з'єднаннями, необхідно застосовувати коефіцієнт повзучості та величину усадки від часу, коли настає комбінована робота.

8.4.5.2.5 Якщо розподіл згинальних моментів в момент t₀ суттєво змінюється внаслідок повзучості, наприклад, у нерозрізних балках змішаної конструкції з комбінованими та некомбінованими прольотами, необхідно враховувати впливи повзучості другого порядку, що залежать від часу, за винятком загального розрахунку за граничним станом для елементів з усіма перерізами класу 1 або 2 (див. 8.5.1.1). Для залежних від часу вторинних впливів відношення модулів можна визначати з коефіцієнтом для повзучості ψ_L 0,55.

8.4.5.2.6 Відповідним чином повинні враховуватись початкові та вторинні впливи, спричинені усадкою та повзучістю бетону полиці. Впливами усадки та повзучості можна знехтувати при перевірці граничних станів, окрім за втомою, для комбінованих елементів з усіма перерізами 1-го або 2-го класів (див. 8.5.1.1), у яких не вимагається врахування втрати стійкості від поперечного кручення для II групи граничних станів.