Страница 10: ДСТУ-Н Б EN 1994-2:20ХХ. Проектування сталезалізобетонних конструкцій. Частина 2. Загальні правила і правила для мостів (59290)

стержня для забезпечення границі текучості відповідно до 8.4 стандарту EN 1992-1-1:2004; слід використовувати арматуру періодичного профілю згідно з EN 1992-1-1:2004, 3.2.2 і додатком С; її діаметр має бути не меншим за 16 мм, а крок – не більше ніж 300 мм;

-слід використовувати бетон нормальної щільності;

- поверхня сталевих балок має бути очищено від окалини. Нижня поверхня, верхні поверхні і краї нижніх полиць сталевих балок слід зачищати від корозії;

- отвори в стінках сталевого профілю для автодорожніх і залізничних мостів виконуються через свердління.

6.3.2 Загальні положення

(1) Балкові настили слід розраховувати на граничні стани за несною здатністю згідно з 6.3.2-6.3.5, а також на граничний стан за експлуатаційною придатністю відповідно до розділу 7.

(2) Сталеві балки з болтовими з’єднаннями мають проходити перевірку на втомність.

(3) Сталезалізобетонні поперечні перерізи слід класифікувати у відповідності до 5.5.3.

(4) ЗЄєднання, яке працює на механічний зсув, не потребується.

6.3.3 Згинані моменти

(1) Розрахунковий опір сталезалізобетонних поперечнх перерізів впливу згинаних моментів визначаться згідно з 6.2.1. Якщо сила вертикального зсуву V_a,E_d перевищує половину величини опору зсуву, який наведено в 6.3.4, слід передбачити допуск на її дію на граничний момент відповідно до 6.2.2.4 (2) і (3).

accordance with 8.4 of EN 1992-1-1: 2004; ribbed bars in accordance with EN 1992-1-1: 2004, 3.2.2 and Annex C are used; their diameter is not less than 16 mm and their spacing is not more than 300 mm;

- normal-density concrete is used;

- the surface of the steel beams should be descaled. The soffit, the upper surfaces and the edges of the lower flange of the steel beams should be protected against corrosion;

- for road and railway bridges the holes in the webs of the steel section should be drilled

6.3.2 General

(1) Filler beam decks should be designed for ultimate limit states according to 6.3.2 to 6.3.5 and for the serviceability limit state according to Section 7.

(2) Steel beams with bolted connections and/or welding should be checked against fatigue.

(3) Composite cross-sections should be classified according to 5.5.3.

(4) Mechanical shear connection need not be provided.

6.3.3 Bending moments

(1) The design resistance of composite cross-sections to bending moments should be determined according to 6.2.1. Where the vertical shear force V_a,E_d on the steel section exceeds half of the shear resistance given by 6.3.4, allowance should be made for its effect on the resistance moment in accordance with 6.2.2.4 (2) and (3).

(2) Розрахунковий опір армованих бетоних перерізів дії поперечних згинаних моментів визначається відповідно EN 1992-2.

6.3.4 Вертикальний зсув

(1) Опір сталезалізобетонного поперечного перерізу вертикальному зсуву приймається як опір сталевого профілю V_pl,a,Rd,якщо не встановлено величина внеску армованої бетонної частини згідно з EN 1992-2.

(2) Якщо не використовується більш точний метод розрахунку, частина V_c,_Ed загального вертикального зсуву V_Ed, що впливає на армовану бетонну частину, може прийматись як V_c,_Ed =V_Ed (M_s,_Rd/M_pl,_Rd),

де M_s,_Rd= N_sz_s= A_sf_sdz_s. На рисунку 6.9 наведено плече важеля z_s для балкового настила за класом 1 або 2.

(2) The design resistance of reinforced concrete sections to transverse bending moments should be

determined according to EN 1992-2.

6.3.4 Vertical shear

(1) The resistance of the composite cross-section to vertical shear should be taken as the resistance of the structural steel section V_pl,a,Rdunless the value of a contribution from the reinforced concrete part has been established in accordance with EN 1992-2.

(2) Unless a more accurate analysis is used, the part Vc,Ed of the total vertical shear V_Ed acting on the

reinforced concrete part may be taken as V_c,_Ed =V_Ed (M_s,_Rd/M_pl,_Rd), with M_s,_Rd= N_sz_s= A_sf_sdz_s.

The lever arm zs is shown in Figure 6.9 for a filler-beam deck in Class 1 or 2

(3) Розрахунковий опір вертикальному зсуву залізобетонних перерізів між балками має перевірятись відповідно до EN 1992.

6.3.5 Міцність та стійкість сталевих балок при виготовленні

(1) Перед застиганням бетону сталеві балки має бути перевірено у відповідності до вимог EN 1993-1-1:2005 і EN 1993-2.

6.4 Поздовжній згин з крученням сталезалізобетонних балок

6.4.1 Загальні положення

(1) Сталева полиця, що об’єднана з залізобетонною або сталезалізобетонною плитою за допомогою зсувного з'єднання згідно з 6.6, може вважатися поперечно стійкою, якщо поперечна нестійкість бетонної плити виключена

(2) Усі інші сталеві стиснені полиці мають перевірятись на поперечну стійкість.

(3) Методи, що наведено у EN 1993-1-1:2005, 6.3.2.1-6.3.2.3 і більш широко – у 6.3.4, може бути застосовано до сталевого профілю на основі дії сил поперечного перерізу на сталезалізобетонний переріз, з урахуванням послідовності виготовлення

(3) The design resistance to vertical shear of reinforced concrete sections between filler beams should be verified according to EN 1992.

6.3.5 Resistance and stability of steel beams during execution

(1) Steel beams before the hardening of concrete should be verified according to EN 1993-1-1:2005 and EN 1993-2.

6.4 Lateral-torsional buckling of composite beams

6.4.1 General

(1) A steel flange that is attached to a concrete or composite slab by shear connection in accordance with 6.6 may be assumed to be laterally stable, provided that lateral instability of the concrete slab is prevented.

(2) All other steel flanges in compression should be checked for lateral stability.

(3) The methods in EN 1993-1-1: 2005, 6.3.2.1-6.3.2.3 and, more generally, 6.3.4 are applicable to the steel section on the basis of the cross-sectional forces on the composite section, taking into account effects of sequence of construction in accordance with5.4.2.4. The lateral and elastic torsional restraint

відповідно до 5.4.2.4. При цьому може бути враховано обмеження поперечного та пружного кручення на рівні з’єднання з бетонною плитою.

6.4.2 Балки мостів з постійними поперечними перерізами класів 1, 2 і 3

(1) Для балок з постійним сталевим поперечним перерізом за класом 1, 2 або 3, які зафіксовано згідно з 6.4.2 (5), розрахунковий граничний момент при поздовжньому згині приймається таким чином:

M_b,Rd = χ_LTM_Rd (6.6)

Де χ_LT –знижувальний коефіцієнт для поздовжнього згину з крученням, відповідний до відносної гнучкості λ_LT;

M_Rd – розрахунковий граничний момент для відповідного поперечного перерізу. Значення для знижувального коефіцієнта χ_LT наведено в EN 1993-1-1:2005, 6.3.2.

(2) Для поперечних перерізів класу 1 або 2 M_Rd = M_pl,_Rd визначається за 6.2.1.2.

(3) Для поперечних перерізів класу 3M_Rd приймається як M_еl,_Rd відповідно до виразу (6.4) і як розрахунковий згинаний момент, який викликає або розтягувальні напруження f_sd, або напруження f_yd у крайніх волокнах сталевого профіля(в залежності від того, яке з них найменше).

(4) Відносна гнучкість λ_LT розраховується за формулою

(6.7)

де M_Rk – граничний момент стале залізобетонного перерізу з використанням характеристичних властивостей матеріалів і методу, визначеного для M_Rd;

M_cr – пружний критичний момент для поздовжнього згину з крученням, визначений для відповідного поперечного перерізу.

(5) Якщо плита кріпиться до одного або кількох опорних сталевих елементів, які наближено паралельні прийнятій стале залізобетонній балці і виконуються наведені нижче умови а) і b), для розрахунку пружного критичного моменту

at the level of the shear connection to the concrete slab may be taken into account.

6.4.2 Beams in bridges with uniform cross-sections in Class 1, 2 or 3

(1) For beams with a uniform steel cross-section in Class 1, 2, or 3, restrained in accordance with 6.4.2(5), the design buckling resistance moment should be taken as:

M_b,Rd = χ_LTM_Rd (6.6)

where :χ_LT is the reduction factor for lateral-torsional buckling corresponding to the relative slenderness λ_LT , and M_Rd is the design resistance moment at the relevant cross-section.Values of the reduction factor χ_LT may be obtained from EN 1993-1-1: 2005, 6.3.2.

(2) For cross-sections in Class 1 or 2, M_Rd = M_pl,_Rd , determined according to 6.2.1.2.

(3) For cross-sections in Class 3, M_Rd should be taken as M_еl,_Rdgiven by expression (6.4), but as the design bending moment that causes either a tensile stress f_sd in the reinforcement or a stress f_yd in an extreme fibre of the steel section, whichever is the smaller.

(4) The relative slenderness λ_LT may be calculated from:

(6.7)

where:

M_Rk is the resistance moment of the composite section using the characteristic material properties and the method specified for M_Rd; M_cr is the elastic critical moment for lateral-torsional buckling determined at the relevant cross-section.

(5) Where the slab is attached to one or more supporting steel members which are approximately parallel to the composite beam considered and the conditions (a) and (b) below are satisfied, the calculation of the elastic critical moment, Mcr, may be based on the "continuous inverted-U frame" model.

M_cr може бути використано модель П-подібної конструкції. Ця модель враховує поперечне зміщення нижньої полиці, яке приводить до згину сталевої стінки і повороту верхньої полиці, як показано на рисунку 6.10.

a) Верхня полиця сталевого елементу кріпиться до залізобетонній плиті за допомогою елементів зсувного з'єднання згідно з 6.6.

b) На кожній опорі сталевого елементу нижня полиця має поперечне защемлення, а стінці надається жорсткість. В інших місцях стінка є нежорсткою.

(6) На рівні верхньої сталевої полки обертальна жорсткість k_s на одиницю довжини сталевої балки може бути прийнята для представлення моделі П-подібної конструкції за допомогою однієї балки:

(6.8)

де k₁- згинана жорсткість бетонної плити з тріщинами у напрямку, поперечному до сталевої балки і яка визначається як:

(6.9)

де α = 2 – для крайньої балки з консоллю або без неї, α = 3 – для проміжної балки. Для проміжних балок у мостовому настилі з чотирма і більше аналогічними балками допускається приймати α =4;

а – відстань між паралельними балками;

E_aI₂ – згинана жорсткість з урахуванням тріщин на одиницю ширини залізобетонної або стале залізобетонної плити згідно з 1.5.2.12, де момент інерції I₂ слід приймати як найменшу величину із значень у середині прогону в зоні дії позитивного згинаного моменту і значень для опорних сталевих елементів у зоні дії негативного згинального моменту;

k₂ – згинана жорсткість сталевої стінки, яку можна визначити як:

This model takes into account the lateral displacement of the bottom flange causing bending of the steel web, and the rotation of the top flange as shown in Figure 6.10.

a) The top flange of the steel member is attached to a reinforced concrete slab by shear connectors in accordance with 6.6.

b) At each support of the steel member, the bottom flange is laterally restrained and the web is stiffened. Elsewhere, the web is un-stiffened.

(6) At the level of the top steel flange, a rotational stiffness ks per unit length of steel beam may be adopted to represent the U-frame model by a beam alone:

(6.8)

where:k1 is the flexural stiffness of the cracked concrete slab in the direction transverse to the steel beam, which may be taken as:

(6.9)

where α = 2 for k1 for an edge beam, with or without a cantilever, and α = 3 for an inner beam. For inner beams in a bridge deck with four or more similar beams, α = 4 may be used.

a is the spacing between the parallel beams;

E_aI₂is the "cracked" flexural stiffness per unit width of the concrete or composite slab, as defined in 1.5.2.12, where I₂ should be taken as the lowest of the value at midspan, for sagging bending, and the values at the supporting steel members, for hogging bending;

k₂ is the flexural stiffness of the steel web, to be taken as:

(6.10)

ν- коефіцієнт Пуасона для сталі;

h_s і t_w визначаються за рисунком 6.10.

(7) У моделі П-подібної конструкції сприятливий ефект крутильної жорсткості Сен-Венана G_aI_at, сталевого профілю може враховуватися для розрахунку M_cr.

(6.10)

where νa is Poisson’s ratio for steel and h_s and t_w are defined in Figure 6.10.

(7) In the U-frame model, the favourable effect of the St. Venant torsional stiffness, G_aI_at, of the steel section may be taken into account for the calculation of M_cr

6.4.3 Загальні метди розрахунку стійкості елементів і конструкцій при поздовжньому згині

6.4.3.1 Загальний метод

(1) Для сталезалізобетонних елементів за межами області застосування 6.4.2 (1) або 6.7, а також для сталезалізобетонних конструкцій застосовується EN 1993-2,6.3.4.

Для визначення α_ult і α_crit, слід використовувати відповідні значення опорів і жорсткості залізобетонних і сталезалізобетонних елементів згідно з EN 1992 і EN 1994

6.4.3.2 Спрощений метод

(1) Пункт 6.3.4.2 і додаток D2.4 EN 1993-2 застосовуються для сталевих полиць сталезалізобетонних балок і поясів сталезалізобетонних ферм. Там, де є защемлення залізобетонними або сталежелезобетоннимі елементами, має бути використано відповідний коефіцієнт пружної деформації згідно з EN 1992 і EN 1994.

6.4.3 General methods for buckling of members and frames

6.4.3.1 General method

(1) For composite members outside the scope of 6.4.2 (1) or 6.7 and for composite frames EN 1993-2, 6.3.4 is applicable.

For the determination of α_ult and α_crit, appropriate resistances and stiffnesses of concrete and composite members should be used, in accordance with EN 1992 and EN 1994.

6.4.3.2 Simplified method

(1) Clause 6.3.4.2 and Annex D2.4 of EN 1993-2 are applicable to structural steel flanges of composite beams and chords of composite trusses. Where restraint is provided by concrete or composite members, appropriate elastic stiffnesses should be used, in accordance with EN 1992 and EN 1994.

6.5 Поперечні сили в стінках балок

6.5.1 Загальні положення

(1) Правила, які наведено в EN 1993-1-5, 6, для визначення розрахункового опору стінки з підсиленою жорсткістю або без неї, впливу поперечних сил через полку, можуть застосовуватися до незв'язаної з залізобетонною плитою сталевої полиці сталезалізобетонної балки або до суміжної частини стінки.

(2) Якщо поперечна сила діє у поєднанні зі згинальним і осьовим зусиллям, опір необхідно перевіряти згідно з EN 1993-1-5, 7.2

6.5.2 Поздовжній прогин стінок під дією полиць

(1) EN 1993-1-5, 8 може застосовуватися, за умови, що площа A_fc вважається такою що дорівнює площі, яка не поєднана з залізобетонною плитою сталевої полиці, або приведенії площі, яка об'єднана з залізобетонною плитою сталевої полиці з урахуванням модульного коефіцієнта для короткочасного навантаження (в залежності від того, яка з них менше).

6.6 Зсувне з’єднання

6.6.1 Загальні положення

6.6.1.1 Основи проектування

(1) Цей підрозділ може бути застосовано до сталезалізобетонних бало або до інших типів сталезалізобетонних елементів

(2)Р Слід забезпечити зсувне з’єднання і поперечну арматуру для передачі зусиль від поздовжнього зсуву між бетонними та сталевими елементами, ігноруючи дію природного зв’язку між ними

(3)Р Елементам зсувного з’єднання слід мати достатню деформаційну спроможність для компенсації будь-якого не пружного перерозподілу зсуву, допустимого в конструкції.

6.5 Transverse forces on webs

6.5.1 General

(1) The rules given in EN 1993-1-5, 6 to determine the design resistance of an unstiffened or stiffened web to transverse forces applied through a flange are applicable to the non-composite steel flange of a composite beam, and to the adjacent part of the web.

(2) If the transverse force acts in combination with bending and axial force, the resistance should be verified according to EN 1993-1-5, 7.2.

6.5.2 Flange-induced buckling of webs

(1) EN 1993-1-5, 8 is applicable provided that area Afc is taken equal to the area of the noncomposite steel flange or the transformed area of the composite steel flange taking into account the modular ratio for short-term loading, whichever is the smaller.

6.6 Shear connection

6.6.1 General

6.6.1.1 Basis of design

(1) Clause 6.6 is applicable to composite beams and, as appropriate, to other types of composite member.

(2)P Shear connection and transverse reinforcement shall be provided to transmit the longitudinal shear force between the concrete and the structural steel element, ignoring the effect of natural bond between the two.

(3)P Shear connectors shall have sufficient deformation capacity to justify any inelastic redistribution of shear assumed in design.