Рисунок 9.7 - Розподіл напружень при прогині з частковим з'єднанням на зсув
9.2.2 Опір вертикальному зсуву (дія поперечної сили)
9.2.2.1 Галузь
Пункт 9.2.2 застосовується для сталезалізобетонних балок із прокатними або зварними сталевими профілями зі стінкою, яка може мати елементи жорсткості.
9.2.2.2 Нелінійний опір вертикальному зсуву (дії поперечної сили)
Опір вертикальному зсуву Vpl,Rd повинен прийматись як опір конструктивного сталевого профілю Vpl,a,Rd, якщо не була визначена величина внеску залізобетонної частини балки.
9.2.2.3 Згин і вертикальний зсув (поперечна сила)
9.2.2.3.1 Якщо вертикальне зусилля зсуву VEd перевищує половину опору зсуву VRd, то необхідно враховувати його вплив на опір за моментом.
9.2.2.3.2 Для поперечних перерізів класів 1 або 2 вплив вертикального зсуву на опір згину можна враховувати шляхом зниження розрахункового опору сталі (1-ρ)fyd, де
а VRd - відповідний опір вертикальному зсуву, визначений згідно з 9.2.2.2 або 9.2.2.3.
9.3 Опір поперечних перерізів сталезалізобетонних балок будівель при частковому замонолічуванні
9.3.1 Галузь
9.3.1.1 Визначення частково замонолічених балок надано у 9.1.1.1. Залізобетонна або комбінована плита може формувати частину перерізу сталезалізобетонної балки при забезпеченні з'єднання сталевого профілю зсувними з'єднаннями згідно з 9.5. Типові поперечні перерізи показано на рисунку 9.8.
Рисунок 9.8 - Характерні поперечні перерізи частково замонолічених балок
9.3.1.2 Підрозділ 9.3 застосовується для частково замонолічених перерізів класів 1 або 2 при забезпеченні умови, що dltw більше ніж 124ε ()
9.3.2 Несуча здатність при згині
9.3.2.1 Необхідно забезпечити повне з'єднання на зсув між конструктивним сталевим профілем і стінкою заповнення згідно з 9.5.
9.3.2.2 Несучу здатність за моментом можна визначати із застосуванням 9.2.1.5. Стиснутою арматурою у бетоні заповнення можна знехтувати.
9.3.2.3 Часткове з'єднання на зсув може застосовуватись при зусиллі стиску у залізобетонній або комбінованій плиті, що є частиною приведеного перерізу.
9.3.2.4 При застосуванні часткового з'єднання на зсув опір балки за моментом необхідно визначати згідно з 9.3.2.2 і 9.2.1.4, за винятком випадків, коли необхідно використовувати зменшене значення зусиль стиску у залізобетонній або комбінованій плиті Nc, як у 9.2.1.5.4.
9.3.3 Опір вертикальному зсуву (на дію поперечної сили)
9.3.3.1 Визначення розрахункового опору на зсув Vрl,а,Rd конструктивного сталевого профілю повинно здійснюватись згідно з 9.2.2.2.
9.3.3.2 Внесок стінок залізобетону на міцність при зсуві можна враховувати при визначенні розрахункового опору поперечних перерізів на зсув, якщо хомути застосовуються згідно з рисунком 9.9. Між залізобетоном та конструктивним сталевим профілем повинно забезпечуватись необхідне з'єднання на зсув. Якщо поперечні хомути з бетонного наповнення відкриті, то вони повинні приварюватись до стінки рівноміцним швом.
9.3.3.3 Опір вертикальному зсуву стінки заповнення повинен визначатись з урахуванням утворення тріщин у бетоні.
1 - замкнуті хомути; 2 - відкриті хомути, приварені до стінки; 3 - хомути, пропущені через стінку
Рисунок 9.9 - Улаштування хомутів
9.3.4 Згин і вертикальний зсув
9.3.4.1 Якщо розрахункове зусилля зсуву Vа,Ed перевищує половину розрахункового опору Vрl,а,Rd конструкційного сталевого профілю на вертикальний зсув, то необхідно враховувати його вплив на опір за моментом.
9.3.4.2 Вплив вертикального зсуву на опір за моментом можна виразити, як і в 9.2.2.3.2 при нижченаведених змінах. Для обчислення зменшеної міцності конструкційного сталевого профілю у зоні зсуву відношення VEd/Vрl,Rd у виразі (9.1) замінюється на Vа,Ed/Vрl,а,Rd. Після цього необхідно визначити зменшений розрахунковий момент MRd.
9.4 Втрата стійкості сталезалізобетонних балок при крученні із площини
9.4.1 Загальні положення
9.4.1.1 Можна вважати, що у з'єднаних із бетоном сталевих полиць або комбінованих плит із зсувним з'єднанням згідно з 9.6 поперечна стійкість забезпечується за умови запобігання можливості втрати бетонною плитою поперечної стійкості.
9.4.1.2 Всі інші стиснуті сталеві полиці повинні перевірятись на поперечну стійкість.
9.4.1.3 Для сталевих профілів можуть застосовуватись методи, наведені у ДБН В.2.6-135, та більш загальний, 9.3.4, на основі зусиль у поперечному перерізі комбінованого перерізу з урахуванням впливів від послідовності зведення згідно з 8.4.5.4.
Закріплення у рівні з'єднань на зсув бетонної плити можна враховувати як поперечні і пружно-крутні в'язі.
9.4.1.4 Для комбінованих балок будівель із поперечними перерізами 1-го, 2-го або 3-го класів та рівномірним перерізом сталевого профілю можна застосовувати метод, наведений у 9.4.2.
9.4.2 Перевірка стійкості на кручення нерозрізних сталезалізобетонних балок з перерізами 1-го, 2-го і 3-го класів
9.4.2.1 Для представлення моделі U-подібної рами однією балкою крутна жорсткість ks на одиницю довжини сталевої балки на рівні верхньої сталевої полиці може прийматись як:
де k1 - згинальна жорсткість комбінованої плити у напрямі, перпендикулярному до сталевої балки, яку можна визначити, як:
де α = 2 для k1 крайньої балки з консоллю, або без неї і α = 3 для проміжної балки.
Для проміжних балок перекриття з чотирма або більше однаковими прольотами можна застосовувати α = 4 (α - крок паралельних балок);
(ЕІ)2 - згинальна жорсткість комбінованої плити, яка приймається як найменше значення у середині прольоту з додатнім згином та значення над опорним сталевим профілем при від'ємному згині;
k2 - згинальна жорсткість сталевої стінки, що приймається як:
для незамоноліченої сталевої балки, де vа - коефіцієнт Пуассона конструктивної сталі, а hs і tw -визначаються за рисунком 9.10.
1 - тріщини
Рисунок 9.10 - Обернена U-подібна рама АВСD, що сприймає поздовжній згин при крученні
9.4.2.2 Для сталевих балок із частковим замонолічуванням згинальна жорсткість може визначатись як:
де n - відношення модулів для довготривалих впливів згідно з ДБН В.2.6-98;
bс - ширина бетонного заповнення (рисунок 9.10).
9.5 Зсувні з'єднання
9.5.1 Загальні положення
9.5.1.1 Основи проектування
9.5.1.1.1 Підрозділ 9.5 застосовується для комбінованих балок і, у разі придатності, для інших типів комбінованих елементів.
9.5.1.1.2 Зсувні з'єднання та поперечна арматура бетонної плити повинні встановлюватись для передачі поздовжніх зусиль зсуву між бетоном і конструктивним сталевим профілем, при цьому природне зчеплення між двома матеріалами не враховується.
9.5.1.1.3 Зсувні з'єднання повинні мати достатню деформативність, щоб задовольняти умову стосовно несприятливого перерозподілу зусиль при розрахунку.
9.5.1.1.4 Пластичними вважаються з'єднання, які мають достатню деформативність для забезпечення виконання припущень щодо ідеалізованого пластичного характеру роботи зсувних з'єднань у конструкції, що розглядається.
9.5.1.1.5 З'єднувальний елемент можна вважати пластичним, якщо характеристична величина ковзання δuk становить щонайменше .
9.5.1.1.6 Якщо в одному прольоті сталезалізобетонної балки застосовуються два або більше різних типів зсувних з'єднань, то необхідно враховувати наявні відмінності у їх характеристиках ковзання при навантаженні.
9.5.1.1.7 Зсувні з'єднання повинні бути достатніми для запобігання відшаруванню бетонного елемента від сталевого профілю, за винятком випадків, коли запобігання відшаруванню забезпечується іншими способами.
9.5.1.1.8 Для запобігання розшаруванню плити зсувні з'єднання повинні розраховуватись на сприйняття номінального граничного зусилля розтягу, перпендикулярного до площини сталевої полиці, яке менше щонайменше на 0,1 від розрахункового граничного опору на зсув з'єднань. За необхідності, вони можуть забезпечуватись анкерними пристроями.
9.5.1.1.9 Зсувні з'єднання у формі хомутів із головками можна вважати такими, що забезпечують необхідний опір відриву за умови, що вони не зазнають прямої дії розтягу.
9.5.1.1.10 Необхідно запобігати поздовжньому руйнуванню від зсуву і ковзання бетонної плити внаслідок зосереджених сил, прикладених від з'єднань.
9.5.1.1.11 Якщо конструювання зсувного з'єднання відповідає положенням 9.5.5 і поперечне армування виконано згідно з 9.5.5.3, то можна вважати, що забезпечується відповідність 9.5.1.1.10.
9.5.1.1.12 Якщо для передачі зсуву між сталевим елементом і бетонним елементом використовується інший метод з'єднання, відмінний від зсувних з'єднань, включених у 6.6, то характер роботи, прийнятий у розрахунку, повинен ґрунтуватись на випробуваннях і супроводі концептуальною моделлю. Розрахунок комбінованого елемента повинен підтверджуватись розрахунком подібного елемента із застосуванням зсувних з'єднань, включених у 9.6, у тій мірі, наскільки це практично можливо.
9.5.1.1.13 Для будівель кількість з'єднану повинна дорівнювати щонайменше розрахунковому зусиллю зсуву для граничного стану, яке визначається згідно з 9.5.2, поділеному на розрахунковий опір одного з'єднання PRd. Для стрижневих зсувних з'єднань розрахунковий опір повинен визначатись згідно з 9.5.3 або 9.5.4, що більш відповідає.
9.5.1.1.14 Якщо всі поперечні перерізи відповідають класу 1 або 2, для балок будівель можна застосовувати часткове з'єднання на зсув. Кількість з'єднань повинна в цьому випадку визначатись застосуванням теорії часткового з'єднання на зсув з урахуванням деформаційної здатності зсувних з'єднань.
9.5.1.2 Обмеження для застосування часткового з'єднання на зсув у балках будівель
9.5.1.2.1 Поперечні стрижні з головками загальною довжиною після приварювання не менше ніж 4 діаметри, а діаметром стрижня не менше ніж і не більше ніж можуть вважатись пластичним в нижченаведених межах для ступеня з'єднання на зсув, який визначається коефіцієнтом η=n/nf:
для сталевих профілів з рівними полицями:
для сталевих профілів із площею нижньої полиці, втричі більшою ніж площа верхньої полиці:
де Lе - відстань між точками нульових згинальних моментів у метрах при додатному прогині;
для типових нерозрізних балок Lе можна приймати, як показано на рисунку 8.1
пf - кількість з'єднань для повного з'єднання на зсув, визначена для даної довжини балки згідно з 9.5.1.1.13 і 9.5.2.2.2;
п - фактична кількість з'єднань на зсув, передбачена для тієї ж довжини.
9.5.1.2.2 Для сталевих профілів, у яких площа верхньої полиці перевищує площу нижньої менше ніж утричі, граничне η можна визначити з виразів (9.6)-(9.9) лінійною інтерполяцією.
9.5.1.2.3 З'єднувальні поперечні стрижні з головками можуть вважатись пластичними у ширшому діапазоні прольоту ніж вказано у 9.5.1.2.1, якщо:
a) стрижні мають загальну довжину після приварювання не менше ніж , а діаметр тіла - не менше ніж ;
b) сталевий переріз із прокатного або зварного двотавра або швелера має рівні полиці;
c) бетонна плита є комбінованою з профнастилів, перпендикулярних до балки, а ребра бетону нерозрізні по довжині;
d) у кожному ребрі профілю є один поперечний стрижень, розташований у центрі ребра, або перемінно на лівій і правій сторонах лотока вдовж прольоту;
е) у профнастилі b0/hр ≥ 2 і hр ≤ (рисунок 9.12).
За дотримання цих умов коефіцієнт η повинен задовольняти:
Примітка: Вимоги 9.5.1.2 отримані при рівномірному кроці зсувних з'єднань.
9.5.1.3 Крок зсувних з'єднань у балках будівель
9.5.1.3.1 Зсувні з'єднання повинні розташовуватись вздовж балки так, щоб передавати поздовжній зсув і запобігати розшаруванню бетону та сталевої балки, враховуючи відповідний розподіл розрахункових поздовжніх зусиль зсуву.
9.5.1.3.2 У консолях та зонах від'ємних моментів нерозрізних балок розтягнута арматура повинна обриватись відповідно до кроку зсувних з'єднань та відповідним чином заанкеровуватись.
9.5.1.3.3 Пластичні з'єднання можуть розташовуватись рівномірно по довжині між прилеглими критичними перерізами, як визначено у 9.1.1, за умови, що:
- всі критичні перерізи у прольоті, що розглядається, є класу 1 або 2;
- η задовольняє обмеження, наведені у 9.5.1.2;
- внутрішня пара комбінованого перерізу не перевищує більше ніж у 2,5 раза момент сталевого профілю.
9.5.1.3.4 Якщо момент внутрішньої пари комбінованого перерізу перевищує більше ніж у 2,5 раза момент сталевого елемента, необхідно виконувати додаткову перевірку достатності зсувного з'єднання у проміжних точках приблизно посередині між прилеглими критичними перерізами.
9.5.1.3.5 Необхідна кількість зсувних з'єднань може розподілятись між точкою максимального додатного моменту і прилеглою опорою або точкою максимального від'ємного моменту відповідно до поздовжнього зсуву, визначеного за пружною теорією при навантаженні, що розглядається. У разі виконання цих вимог жодних додаткових перевірок достатності зсувних з'єднань не вимагається.
9.5.2 Поздовжнє зусилля зсуву у сталезалізобетонних балках будівель
9.5.2.1 Балки, у яких нелінійний (тип 2 за НДС) або пружний розрахунки (тип 1 за НДС) використовуються для визначення несучої здатності одного або більше перерізів
Якщо для поперечних перерізів застосовується нелінійний або пружний розрахунки, то зусилля поздовжнього зсуву повинні визначатись у спосіб, що узгоджується з 9.2.1.2 або 9.2.1.3 відповідно.
9.5.2.2 Балки, у яких для визначення несучої здатності перерізів використовується розрахунок за пластичним моментом (тип 3 за НДС)
9.5.2.2.1 Загальний розрахунковий зсув повинен визначатись у спосіб, що узгоджується з розрахунковим значенням внутрішньої пари, з урахуванням різниці у номінальних зусиллях у бетоні або конструкційній сталі на критичній довжині.
9.5.2.2.2 Для повного з'єднання на зсув необхідно посилатись відповідно на 9.2.1.4 або 9.3.2.
9.5.2.2.3 При частковому з'єднанні на зсув необхідно посилатись відповідно на 9.2.1.3 або 9.3.2.
9.5.3 Розрахунковий опір поперечних стрижнів з головками, що застосовуються з профільованим настилом у будівлях
