8.4.5.3.3 Для нерозрізних комбінованих балок із бетонними полицями над сталевим профілем і без попереднього напруження, включно з балками рам, у яких горизонтальні сили сприймаються в'язями, можуть застосовуватись наступні спрощені методи. Якщо всі відношення довжин прилеглих нерозрізних прольотів (коротший/довший) між опорами становлять щонайменше 0,6, то вплив тріщиноутворення може враховуватись застосуванням згинальної жорсткості ЕaI2 на 15 % прольоту в кожну сторону від кожної внутрішньої опори, а значення без тріщин ЕaI1 - у решті зон.
8.4.5.4 Стадії та послідовність зведення
8.4.5.4.1 Необхідно виконувати відповідний аналіз для врахування впливів стадійності будівництва, враховуючи, за необхідності, окремо впливи дій прикладених до сталевих профілів та до повністю або частково комбінованих елементів.
8.4.5.4.2 Впливами послідовності будівництва можна знехтувати у розрахунках за граничними станами, окрім втоми, якщо всі поперечні перерізи сталезалізобетонних елементів мають класи 1 або 2 (див. 8.5.1.1), і для яких нема потреби враховувати можливість втрати стійкості від поперечного кручення.
8.4.5.5 Попереднє напруження шляхом контрольованого прикладання деформацій
8.4.5.5.1 Якщо застосовується попереднє напруження прикладанням деформацій (наприклад, домкратами на опорах), впливи можливих відхилень від передбачених значень деформацій і жорсткостей на внутрішні моменти і сили необхідно враховувати у розрахунку за граничними станами І і II груп.
8.4.5.5.2 Якщо не застосовується більш точний метод визначення внутрішніх моментів і сил, то нормативні значення непрямих дій, спричинених прикладеними деформаціями, можуть визначатись із використанням характеристичних значень характеристик матеріалів та прикладених деформацій у разі, якщо прикладені деформації контролюються.
8.5 Класифікація поперечних перерізів сталевих елементів сталезалізобетонних конструкцій
8.5.1 Загальні положення
8.5.1.1 Система класифікації застосовується так.
Клас 1 - поперечні перерізи, в яких виникають значні пластичні деформації без втрати місцевої стійкості окремих елементів.
Клас 2 - поперечні перерізи, в яких виникають обмежені пластичні деформації, але з обмеженням несучої здатності за рахунок втрати місцевої стійкості окремих елементів.
Клас 3 - поперечні перерізи, в яких напруження в крайніх волокнах сталевого профілю досягають розрахункового опору на границі текучості, але втрата місцевої стійкості окремих елементів є визначальною при знаходженні несучої здатності комбінованого перерізу.
Клас 4 - поперечні перерізи, в яких втрата місцевої стійкості відбуватиметься до досягнення границі текучості в одній або декількох частинах перерізу.
8.5.1.2 Комбінований переріз необхідно кваліфікувати за найбільш несприятливим класом для стиснутих сталевих елементів. Зазвичай клас комбінованого перерізу залежить від напрямку згинального моменту у цьому перерізі.
8.5.1.3 Для стиснутого сталевого елемента, з'єднаного із залізобетонним елементом, можна призначати більш сприятливий клас за умови забезпечення якості виконання.
8.5.1.4 Для класифікації слід застосовувати розрахункові значення міцності матеріалів. Бетон при розтягу не враховується. Розподіл напружень необхідно визначати для площі перерізу брутто сталевої стінки та приведених полиць.
9 ГРАНИЧНІ СТАНИ І ГРУПИ
9.1 Балки
9.1.1 Балки для будівель
9.1.1.1 Визначення сталезалізобетонних балок наведено у 3.4. Характерні типи перерізів показані на рисунку 9.1 для суцільної або комбінованої плит.
9.1.1.2 Залежно від призначення, умов експлуатації і техніко-економічного обґрунтування розрахунок сталезалізобетонних згинальних елементів cлід виконувати згідно з поділом перерізів елементів на три типи залежно від прийнятого в розрахунку виду напружено-деформованого стану (НДС) перерізу сталевого профілю:
Тип 1 - НДС, за якого напруження fa в цілому по перерізу менші розрахункового опору конструкційної сталі fyd і можуть досягти його лише в найбільш напружених волокнах перерізу fa = fyd (пружна робота перерізу - рисунок 9.2, а);
Тип 2 - НДС, за якого напруження fa в частині перерізу менші розрахункового опору конструкційної сталі fyd, а в іншій частині перерізу-дорівнюють йому (пружно-пластична робота перерізу - рисунок 9.2, б);
Тип 3 - НДС, за якого напруження fa більші 50 % всієї площі перерізу і дорівнюють розрахунковому опору конструкційної сталі fyd (рисунок 9.2, в).
9.1.1.3 Розрахунковий опір комбінованого поперечного перерізу при згині або/і стиску визначається згідно з 9.2 для сталезалізобетонних балок із відкритими сталевими профілями і з 9.3 - для сталезалізобетонних балок із частково омоноліченими сталевими профілями (з бетонною оболонкою).
Рисунок 9.1 – Типові поперечні перерізи сталезалізобетонних балок
а - тип 1; б - тип 2; в - тип 3
Рисунок 9.2 - Типи напружено-деформованого стану перерізу сталевого профілю сталезалізобетонних балок
9.1.1.4 Сталезалізобетонні балки необхідно перевіряти на:
- несучу здатність критичного поперечного перерізу згідно з 9.2 і 9.3;
- втрату стійкості від поперечного кручення згідно з 9.4;
- втрату стійкості від зсуву згідно з 8.2.2.3 і поперечні зусилля у стінках згідно з 9.5;
- міцність за поздовжнім зсувом згідно з 9.6.
9.1.1.5 Критичні поперечні перерізи включають:
- перерізи з максимальним згинальним моментом;
- опорні;
- перерізи із зосередженими навантаженнями або реакціями;
- місця різкої зміни поперечних перерізів, окрім змін, пов'язаних із утворенням тріщин у бетоні.
9.1.1.6 Поперечні перерізи із різкою зміною геометричних параметрів (висота, товщина стінки або полиць тощо) необхідно розглядати як критичні, якщо відношення більшого до меншого моменту перевищує 1,2.
9.1.1.7 Для перевірки міцності на поздовжній зсув критична довжина визначається як відстань між двома критичними перерізами. При такій перевірці до критичних перерізів також відносять:
- вільні кінці консолей;
- для елементів із змінним перерізом слід дотримуватись умови, що відношення між найбільшим та найменшим пластичними моментами (при згині у тому ж напрямі) для будь-якої пари прилеглих перерізів не перевищує 1,5.
9.1.1.8 Поняття "повне з'єднання на зсув" та "часткове з'єднання на зсув" можна застосовувати тільки для балок, у яких застосовується нелінійний розрахунок при визначенні несучої здатності критичних перерізів при згині.
Проліт балки або консолі є повне з'єднання на зсув, якщо збільшення кількості зсувних з'єднань не підвищує розрахункової несучої здатності елемента при згині. У іншому разі з'єднання на зсув є частковим.
9.1.2 Приведена ширина бетонної полиці для перевірки поперечних перерізів сталезалізобетонних балок
9.1.2.1 Приведену ширину бетонної полиці для перевірки поперечного перерізу необхідно визначати згідно з 8.4.1.1 з урахуванням розподілу приведеної ширини у зонах між опорами і серединою прольоту.
9.1.2.2 У якості спрощення для будівель можна приймати постійну приведену ширину полиці у зонах кожного прольоту. Це значення можна приймати як величину bеff,1 у середині прольоту. Таке ж припущення застосовується для зон із вигином при згині по обидві сторони проміжної опори. Це значення можна приймати як величину bеff,2 біля відповідної опори (див. 8.4.1.1.3).
9.2 Несуча здатність поперечних перерізів сталезалізобетонних балок
9.2.1 Згин
9.2.1.1 Загальні положення
9.2.1.1.1 Нелінійний розрахунок повинен застосовуватись для визначення несучої здатності на згин поперечних перерізів будь-якого класу.
9.2.1.1.2 Для розрахунку за нелінійним методом можна припускати, що комбінований поперечний переріз залишається плоским, якщо зсувні з'єднання та поперечне армування запроектовано згідно з 9.6, з урахуванням відповідного розподілу розрахункових зусиль поздовжнього зсуву.
9.2.1.1.3 Міцністю бетону на розтяг нехтують.
9.2.1.1.4 Розрахункову несучу здатність при згині допускається визначати за допомогою пружно-пластичної теорії тільки у випадках комбінованих перерізів класів 1 або 2 і якщо не застосовується попереднє напруження пучками.
9.2.1.1.5 Якщо сталевий профіль сталезалізобетонного елемента вигинається у плані, то необхідно враховувати впливи кривизни.
9.2.1.1.6 За критерій вичерпання несучої здатності поперечного перерізу приймається:
- втрата рівноваги між внутрішніми та зовнішніми зусиллями (досягнення максимуму на діаграмах "момент-кривизна (прогин)" або "стискальна сила - прогин") - екстремальний критерій;
- руйнування стиснутого бетону при досягненні крайніми стиснутими деформаціями граничних значень (εcu1, εcu3, див табл. 3.1 ДБН В.2.6-98) або розрив усіх розтягнутих стрижнів арматури внаслідок досягнення в них граничних деформацій (εsu, див. 3.2.6 ДБН В.2.6-98);
- досягнення крайніми стиснутими/розтягнутими деформаціями сталевої частини поперечного перерізу граничних значень (εau, див. 6.3.3).
Розрахунок виконується за деформаційною методикою, сутність якої полягає у тому, що враховується приріст не зусиль (впливів), а деформацій у перерізі.
Приймається таке правило знаків: для стиску бетону, арматури і сталевої частини поперечного перерізу знак додатний, для розтягу - від'ємний.
9.2.1.1.7 Розраховуючи стиснуті елементи, слід ураховувати вплив прогину та недосконалостей у геометрії конструкцій до початку їх завантаження.
9.2.1.2 Пружний опір згину (тип 1 за НДС у сталевій частині комбінованого перерізу)
9.2.1.2.1 При обчисленні пружного опору згину на основі приведеного поперечного перерізу необхідно приймати наступні граничні напруження:
- fcd - У бетоні при стиску;
- fyd - у конструкційній сталі при розтягу або стиску;
-fsd - в арматурі при розтягу або стиску. Як альтернатива, арматурою у стиснутому бетоні плити можна знехтувати.
9.2.1.2.2 Розподіли напружень у граничному перерізі сталезалізобетонної балки при пружному опорі згину показані на рисунку 9.3. Параметри напружено-деформованого стану визначаються з рівнянь рівноваги з використанням параметрів епюри деформацій.
9.2.1.2.3 Для перерізів із розтягнутим бетоном або за припущення виникнення тріщин напруженнями від впливів початкової усадки можна знехтувати. ,
а - спрощена діаграма деформування бетону; б - нелінійна діаграма деформування бетону
Рисунок 9.3 - Приклади розподілу напружень по висоті перерізу сталезалізобетонної балки із суцільними плитами та повним з'єднанням на зсув при пружному опорі згину (тип 1 за НДС)
9.2.1.3 Нелінійний опір згину (тип 2 за НДС у сталевій частині комбінованого перерізу)
9.2.1.3.1 При визначенні несучої здатності комбінованого перерізу на згин із використанням нелінійної теорії необхідно враховувати реальні залежності напруження-деформації для матеріалів.
9.2.1.3.2 Припускається, що комбіновані поперечні перерізи залишаються плоскими, і деформації в арматурі, як при розтягу, так і стиску, однакові з середніми деформаціями оточуючого бетону.
9.2.1.3.3 Напруження у бетоні при стиску необхідно отримувати згідно з 6.1.2.1 та 6.1.2.3.
9.2.1.3.4 Напруження в арматурі необхідно отримувати за білінійною діаграмою, наведеною у ДБН В.2.6-98.
9.2.1.3.5 Напруження у конструкційній сталі при стиску або розтягу необхідно отримувати за білінійною діаграмою, наведеною у 6.3, при врахуванні впливів методу будівництва (наприклад, з підпиранням або без підпирання).
9.2.1.3.6 Розподіл напружень у перерізі сталезалізобетонної балки при згині наведений на рисунку 9.4, вигині - на рисунку 9.5.
9.2.1.3.7 Параметри напружено-деформованого стану визначаються з рівнянь рівноваги з використанням параметрів епюри деформацій.
9.2.1.4 Несуча здатність комбінованого поперечного перерізу при типі 3 за НДС у сталевій частину комбінованого перерізу).
9.2.1.4.1 Несуча здатність комбінованого поперечного перерізу при типі 3 за НДС у сталевій частині комбінованого перерізу визначається виходячи з наступних передумов:
а) між конструкційною сталлю, арматурою та бетоном є повна взаємодія;
а - спрощена діаграма деформування бетону; б - фактична діаграма деформування бетону
Рисунок 9.4 - Приклади розподілу напружень по висоті перерізу сталезалізобетонної балки із суцільними плитами та повним з'єднанням на зсув при згині (тип 2 за НДС)
Рисунок 9.5 - Розподіл напружень по висоті перерізу сталезалізобетонної балки із суцільними плитами та повним з'єднанням на зсув при вигині
b) напруження більше 50 % площі поперечного перерізу сталевого елемента досягає розрахункового опору текучості fyd при розтягу або стиску;
c) напруження у площах поздовжньої арматури при розтягу і стиску досягають розрахункового опору текучості fsd.
Характерні розподіли напружень показані на рисунку 9.6.
9.2.1.5 Несуча здатність комбінованого поперечного перерізу з частковим зсувним з'єднанням
9.2.1.5.1 Для будівель вважається, що будь-які розтягнуті профнастили, які включені у приведений переріз, досягають напружень розрахункової границі текучості fyp,d
а - спрощена діаграма деформування бетону; б - фактична діаграма деформування бетону
Рисунок 9.6 - Приклади розподілу напружень по висоті перерізу сталезалізобетонної балки із суцільними плитами та повним з'єднанням на зсув при згині (тип 3 за НДС у сталевій частині комбінованого перерізу)
9.2.1.5.2 У зонах прогину від згину у комбінованих балках будівель може застосовуватись часткове з'єднання на зсув.
9.2.1.5.3 Якщо не визначено інше, несуча здатність при згині повинна визначатись згідно з 9.2.1.1 із забезпеченням необхідного з'єднання на зсув для досягнення текучості в розтягнутій арматурі.
9.2.1.5.4 Якщо застосовуються пластичні зсувні з'єднання, граничний момент МRd у критичному перерізі балки можна визначати за пружно-пластичною теорією згідно з 9.2.1.4, за винятком випадків, коли необхідно використовувати зменшене значення стискальної сили у бетонній полиці. Положення пластичної нейтральної осі у плиті повинно визначатись за новою силою Nс (рисунок 9.7, відношення η = Nс/ Nс,f - це ступінь з'єднання на зсув). У перерізі сталевого профілю є друга пластична нейтральна вісь, яку треба використовувати для класифікації стінки.
