Страница 12: ДСТУ-Н Б EN 1994-2:20ХХ. Проектування сталезалізобетонних конструкцій. Частина 2. Загальні правила і правила для мостів (59290)

6.6.2.4 Локальний вплив концентрованих поздовжніх зсувних сил при різкій зміні поперечного перерізу

(1) Концентроване поздовжнє зрушення на кінці залізобетонної плити, наприклад, під впливом первинних ефектів усадки і теплових впливів згідно з EN 1991-1-5:2003 , за необхідності, має бути враховано в розрахунках (див. рисунок 6.12с). Це відноситься також до проміжних стадій виготовлення залізобетонних плит (див. рисунок 6.12d).

(2) Необхідно враховувати концентрований поздовжній зсув в умовах різкої зміни поперечних перерізів, наприклад, при переході від сталевого до сталезалізобетонного перерізу відповідно до рисунка 6.12d.

(3) Там, де первинні ефекти температури і усадки викликають передачу розрахункової поздовжньої зсувної сили V_L,_Ed через межу розподілу між сталлю і залізобетоном на кожному вільному кінці елемента, що розглядається, можна припустити, що її розподіл буде трикутним з максимальною зсувною силою на одиницю довжини (див. рисунок 6.12с і d):

v_L,Ed,max = 2V_L,Ed / b_eff (6.16)

на вільному кінці плити, де beff представляє ефективну ширину для загального розрахунку згідно з 5.4.1 (4).

У місцях, де використовуються з’єднувальні стержні упорів, як альтернативу можна припустити, що розподіл для граничного стану за несною здатністю буде прямокутним уздовж довжини b_eff, що прилягає до вільного кінця плити.

(4) Для розрахунку первинних ефектів усадки на проміжних стадіях спорудження залізобетонної плити, еквівалентний прольот для визначення ширини b_eff у 6.6.2.4 може прийматися як безперервна довжина залізобетонної плити, де функціонує зсувне з'єднання у межах цього прольоту.

(5) Якщо при різкій зміні поперечного перерізу згідно з рисунком 6.12d виникає концентрована поздовжня зсувна сила, розподіл сили N_c, що викликана згином, може використовуватися згідно з (3).

(6) Можна припустити, що зусилля, які передаються елементами зсувного з’єднання, поширюються у залізобетонній плиті під кутом 2β, де β= arc tan 2/3.

6.6.3 З’єднувальні стержні упорів з головками в суцільних плитах і бетонній оболонці

6.6.3.1 Розрахунковий опір

(1) Розрахунковий опір зрушенню стержня упору з головкою, який автоматично приварений у відповідності до EN 14555, має визначатися з виразів:

(6.18)

або

(6.19)

приймається найменше із двох значень, причому

для (6.20)

- для (6.21)

де γ_V – часний коефіцієнт;

6.6.2.4 Local effects of concentrated longitudinal shear forces at sudden change of crosssections

(1) Concentrated longitudinal shear at the end of the concrete slab, e.g. due to the primary effects of shrinkage and thermal actions in accordance with EN 1991-1-5: 2003 should be considered (see Figure 6.12c), and taken into account where appropriate. This applies also for intermediate stages of construction of a concrete slab (Fig. 6.12d).

(2) Concentrated longitudinal shear at a sudden change of cross-sections, e.g. change from steel to composite section according to Fig. 6.12d, should be taken into account.

(3) Where the primary effects of temperature and shrinkage cause a design longitudinal shear force V_L,_Ed, to be transferred across the interface between steel and concrete at each free end of the member considered, its distribution may be assumed to be triangular, with a maximum shear force per unit length (Figure 6.12c and d)

v_L,Ed,max = 2V_L,Ed / b_eff (6.16)

at the free end of the slab, where beff is the effective width for global analysis, given by 5.4.1.2(4).

Where stud shear connectors are used, for the ultimate limit state the distribution may alternatively be assumed to be rectangular along a length beff adjacent to the free end of the slab.

(4) For calculating the primary effects of shrinkage at intermediate stages of the construction of a concrete slab, the equivalent span for the determination of the width beff in 6.6.2.4 should be taken as the continuous length of concrete slab where the shear connection is effective, within the span considered.

(5) Where at a sudden change of cross-section according to Figure 6.12d the concentrated longitudinal shear force results from the force Nc due to bending, the distribution given by (3) may be used.

(6) The forces transferred by shear connectors should be assumed to disperse into the concrete slab at an angle of spread 2β, where β = arc tan 2/3.

6.6.3 Headed stud connectors in solid slabs and concrete encasement

6.6.3.1 Design resistance

(1) The design shear resistance of a headed stud automatically welded in accordance with EN 14555 should be determined from:

(6.18)

or:

(6.19)

whichever is smaller, with:

for (6.20)

for (6.21)

where:γ_V is the partial factor;

d- діаметр стержня упора, 16 мм≤ d ≤ 25 мм

f_u – коефіцієнт, що відповідає технічним вимогам границі міцності при розтягуванні матеріалу стержня упору, але не більший ніж 500 N/мм²;

f_ck - характеристичне значення циліндричної міцності на стиск бетону у віці, що розглядається з щільністю не менше ніж 1750 кг/м³

h_sc – загальна номінальна висота стержня

Примітка: Значення для γ_V може бути наведено в національному додатку. Рекомендоване значення - γ_V= 1,25

d is the diameter of the shank of the stud, 16 mm ≤ d ≤ 25 mm;

f_u – is the specified ultimate tensile strength of the material of the stud but not greater than

500 N/mm2;

f_ck is the characteristic cylinder compressive strength of the concrete at the age considered, of density not less than 1750 kg/m³;

h_sc is the overall nominal height of the stud.

NOTE: The value for γ_V may be given in the National Annex. The recommended value for γ_V is 1,25.

(2) Зварна манжета має відповідати вимогам EN 13918.

(3) Якщо стержні упорів розташовані таким чином, що в напрямку товщини плити утворюються розколювальні зусилля, пункт (1) не застосовується.

(4) Для стержнів упорів з діаметром понад 25 мм або стержнів упорів зі зварними манжетами, які не відповідають вимогам EN ISO 13918, формули в 6.6.3.1 (1) перед застосуванням мають бути підтверджені випробуваннями (див. В.2 EN 1994-1-1: 2004).

6.6.3.2 Вплив розтягу на опір зсуву

(1) Якщо з’єднувальні стержні упорів з головками піддаються впливу поздовжньої розтягувальної сили, що діє на додаток до зрушення, необхідно визначити розрахункове розтягувальне зусилля на стержень упору F_ten

(2) Якщо F_ten ≤ 0,1P_Rd, де P_Rd є розрахунковим опором зрушенню згідно з 6.6.3.1, розтягувальне зусилля може не враховуватися.

(3)Якщо F_ten> 0,1P_Rd, дане з'єднання виходить за рамки дії EN 1994.

6.6.4 Стержні упорів з головками, які викликають розколювання в напрямку товщини плити

(1) Якщо в мостах стержні упорів розташовані таким чином, що в напрямку товщини плити можуть виникати розколювальні зусилля (див. рисунок 6.13), а поперечний зсув відсутній, розрахунковий опір поздовжньому зсуву можна визначити згідно з 6.6.3.1 (1), при виконанні умов (2) і (3).

Примітка: Якщо умови, наведені в (1), не виконуються, правила проектування наводяться у додатку С.

(2) Слід передбачати поперечну арматуру, як показано на рисунку 6.13, виходячи з умови, що e_v ≥ 6d, а довжина анкерування v ≥ 14d.

(3) Для протидії розколювальному зусиллю слід використовувати хомути, що розраховані на розтягувальне зусилля 0,3P_Rd на з’єднувальний стержень упору. Крок даних хомутів має не перевищувати 18d і поздовжній крок з'єднувальних стержнів упорів.

(2) The weld collars should comply with the requirements of EN 13918.

(3) Where studs are arranged in a way such that splitting forces occur in the direction of the slab thickness, (1) is not applicable.

(4) For studs of diameter greater than 25 mm, or studs with weld collars which do not comply with the requirements of EN ISO 13918, the formulae in 6.6.3.1(1) should be verified by tests, see B.2 of EN 1994-1-1: 2004, before being used.

6.6.3.2 Influence of tension on shear resistance

(1) Where headed stud connectors are subjected to direct tensile force in addition to shear, the design tensile force per stud F_ten should be calculated.

(2) If F_ten ≤ 0,1P_Rd, where P_Rd is the design shear resistance defined in 6.6.3.1, the tensile force may be neglected.

(3) If F_ten> 0,1P_Rd, the connection is not within the scope of EN 1994.

6.6.4 Headed studs that cause splitting in the direction of the slab thickness

(1) Where, in bridges, headed stud connectors are arranged in such a way that splitting forces can occur in the direction of the slab thickness (see Fig. 6.13) and where there is no transverse shear, the design resistance to longitudinal shear may be determined according to 6.6.3.1(1), provided that (2) and (3) are fulfilled.

NOTE: Where the conditions in (1) are not fulfilled, design rules are given in the informative Annex C

(2) Transverse reinforcement should be provided, as shown in Figure 6.13, such that e_v ≥ 6d, and the anchoring length v should be greater than or equal to 14d.

(3) The splitting force should be resisted by stirrups which should be designed for a tensile force 0.3P_Rd per stud connector. The spacing of these stirrups should not exceed the smaller of 18d and the longitudinal spacing of the connectors.

6.6.5 Констроювання зсувного з’єднання і вплив варіанту виконання

6.6.5.1 Опір роз'єднанню

(1) Поверхня з'єднувального елемента, яка протидіє розподільчим зусиллям (наприклад, нижня частина головки стержня упору) має виступати, принаймні, на 30 мм над нижньою арматурою (рисунок 6.14).

6.6.5.2 Захисний шар бетону і бетонні роботи на мостах

(1)Р При конструюванні елементів зсувних з'єднань необхідно передбачити можливість належного ущільнення бетону навколо основи з'єднувального елемента.

6.6.5 Detailing of the shear connection and influence of execution

6.6.5.1 Resistance to separation

(1) The surface of a connector that resists separation forces (for example, the underside of the head of a stud) should extend not less than 30 mm clear above the bottom reinforcement, see Figure 6.14.

6.6.5.2 Cover and concreting for bridges

(1)P The detailing of shear connectors shall be such that concrete can be adequately compacted around the base of the connector.

(2) Захисний шар бетону для з'єднувальних елементів має бути не меншим ніж захисний шар, необхідний для арматури, яка розташована поруч з тією ж поверхнею бетону.

(3) При спорудженні швидкість і послідовність бетонування має бути такою, щоб частково застиглий бетон не виявився пошкодженим у результаті обмеженої спільної роботи внаслідок деформації сталевих балок при проведенні наступних операцій бетонування. По можливості, деформація має не впливати на зсувне з'єднання до тих пір, поки бетон не досягне циліндричної міцності не менше ніж 20 Н/мм².

6.6.5.3 Місцеве армування в плиті

(1) Там, де зсувне з'єднання знаходиться поруч з поздовжнім краєм бетонної плити, поперечна арматура згідно з 6.6.6 має бути повністю заанкерена в бетоні між кромкою плити та суміжних поруч з'єднувальних елементів.

(2) Для запобігання поздовжньому розколюванню бетонної полиці елементами зсувного з’єднання, рекомендується застосвувати такі додаткові заходи там, де відстань від краю бетонної полиці до осьової лінії найближчого ряду зсувних з'єднувальних елементів становить менше ніж 300 мм:

a)для поперечного армування навколо зсувних з'єднувальних елементів необхідно пропустити U-подібні стержні;

b) якщо в якості елементів зсувного з’єднання використовуються стержні з головками, відстань від краю бетонної полки до центру найближчого стержня упору має становити не менше ніж 6d, де d - це номінальний діаметр стержня упору, а в діаметрі U-подібні стержні мають бути не меншими за 0,5 d ;

c)U-подібні стержні мають розміщуватися якомога нижче, забезпечуючи при цьому достатній нижній захисний шар бетону.

(3)На кінці сталезалізобетонної консолі слід передбачати достатню кількість місцевої арматури для передачі зусиль зі з'єднувальних елементів на

(2) Cover over shear connectors should be not less than that required for reinforcement adjacent to the same surface of concrete.

(3) In execution, the rate and sequence of concreting should be required to be such that partly matured concrete is not damaged as a result of limited composite action occurring from deformation of the steel beams under subsequent concreting operations. Wherever possible, deformation should not be imposed on a shear connection until the concrete has reached a cylinder strength of at least 20 N/mm².

6.6.5.3 Local reinforcement in the slab

(1) Where the shear connection is adjacent to a longitudinal edge of a concrete slab, transverse reinforcement provided in accordance with 6.6.6 should be fully anchored in the concrete between the edge of the slab and the adjacent row of connectors.

(2) To prevent longitudinal splitting of the concrete flange caused by the shear connectors, the following additional recommendations should be applied where the distance from the edge of the concrete flange to the centreline of the nearest row of shear connectors is less than 300 mm:

a) transverse reinforcement should be supplied by U-bars passing around the shear connectors,

b) where headed studs are used as shear connectors, the distance from the edge of the concrete flange to the centre of the nearest stud should not be less than 6d, where d is the nominal diameter of the stud, and the U-bars should be not less than 0,5d in diameter and

c) the U-bars should be placed as low as possible while still providing sufficient bottom cover.

(3)P At the end of a composite cantilever, sufficient local reinforcement shall be provided to transfer forces from the shear connectors to the longitudinal reinforcement.

поздовжню арматуру.

6.6.5.4 Виступи з плити, за винятком виступів, утворених за допомогою використання профільованої сталевої опалубки

(1) У випадках, коли між сталевим профілем і нижньою поверхнею бетонної плити влаштовується бетонний виступ, сторони вутів виступу мають знаходитися за межами прямої, проведеної під кутом 45^o від зовнішнього краю з'єднувального елемента (див. рисунок 6.14).

6.6.5.4 Haunches other than formed by profiled steel sheeting

(1) Where a concrete haunch is used between the steel section and the soffit of the concrete slab, the sides of the haunch should lie outside a line drawn at 45^o from the outside edge of the connector, see Figure 6.14.

(2) Номінальний захисний шар бетону від бічної поверхні вута виступу до з'єднувального елемента має бути не менше ніж 50 мм.

(3) Поперечні арматурні стержні згідно з 6.6.6 мають бути передбачені в виступах плити на відстані не менш як 40 мм нижче поверхні з'єднувального елемента для протидії підйому.

6.6.5.5 Відстань між з’днувальними елементами

(1)Р Якщо конструкція передбачає, що стійкість сталевого або бетонного елемента забезпечується за допомогою з'єднання між ними, крок елементів зсувного з'єднання має бути досить частим, щоб це припущення виявилося дійсним.

(2) Якщо допускається, що стиснена сталева полку, яка в іншому випадку була б в класі 3 або 4, відноситься до класу 1 або 2, завдяки обмеженню з боку зсувних з'єднувальних елементів, міжцентрова відстань для даних елементів у напрямку стиснення не має перевищувати такі граничні значення:

- у місцях, де плита контактує по всій довжині (наприклад, суцільна плита) -

- у місцях, де плита не має контакту по всій довжині (наприклад, плита з ребрами, розташованими в поперечному напрямку по відношенню до балки) -

де t_f – товщина полиці;

f_y –номінальна границя текучості сталі полиці, Н/мм².

Додатково відстань у просвіті від краю стиснутої полиці до найближчої лінії зсувних з'єднувальних елементів не має перевищувати

(2) The nominal concrete cover from the side of the haunch to the connector should be not less than 50 mm.

(3) Transverse reinforcing bars sufficient to satisfy the requirements of 6.6.6 should be provided in the haunch at not less than 40 mm clear below the surface of the connector that resists uplift.

6.6.5.5 Spacing of connectors

(1)P Where it is assumed in design that the stability of either the steel or the concrete member is ensured by the connection between the two, the spacing of the shear connectors shall be sufficiently close for this assumption to be valid.

(2) Where a steel compression flange that would otherwise be in a lower class is assumed to be in Class 1 or Class 2 because of restraint from shear connectors, the centre-to-centre spacing of the shear connectors in the direction of compression should be not greater than the following limits:

– where the slab is in contact over the full length (e.g. solid slab):

– where the slab is not in contact over the full length (e.g. slab with ribs transverse to the beam):

where:

t_f is the thickness of the flange;

f_y is the nominal yield strength of the flange in N/mm².

In addition, the clear distance from the edge of a compression flange to the nearest line of shear connectors should be not greater than .

(3) Максимальна поздовжня міжцентрова відстань між окремими зсувне з'єднувальними елементами не має перевищувати товщину плити більш ніж у 4 рази і 800 мм.

(4) З'єднувальні елементи можуть розміщуватися групами з відстанню між ними, яка перевищує відстань, вказану для окремих з'єднувальних елементів, за умови, що в проекті враховано таке:

- нерівномірний розподіл поздовжнього зсуву;

- збільшення можливості прослизання і вертикального розподілу між плитою і сталевим елементом;

- втрата стійкості сталевої полиці;

- місцевий опір плити впливу концентрованої сили від з'єднувальних елементів.

6.6.5.6 Розміри сталевої полиці

(1)Р Товщина сталевої пластини або полиці, до якої приварюється з'єднувальний елемент, має бути достатньою для забезпечення нормального зварювання і передачі навантаження зі з'єднувального елемента на полицю без місцевих відмов або підвищеної деформації.

(2) Відстань e_D між краєм з'єднувального елемента і краєм полиці балки, до якої він приварюється (див. рисунок 6.14), має бути не менше ніж 25 мм.

6.6.5.7 З’єднувальні стержні упорів з головками

(1) Загальна висота стержня упору має бути не менше 3d, де d є діаметром стержня.

(2) Діаметр головки має становити не менше ніж 1,5d, а висота - не менше ніж 0,4d.

(3) Для розтягнених елементів, що піддаються впливу втомного навантаження, діаметр стержня упору, що приварюється, може перевищувати товщину полиці, до якої він приварюється не більше ніж ув 1,5 рази, за відсутності випробувальних даних для встановлення втомної міцності стержня упору як зсувного елементу. Це відноситься і до стержнів упорів безпосередньо над стінкою.

(3) The maximum longitudinal centre-to-centre spacing of individual shear connectors should not exceed the lesser of four times the slab thickness and 800 mm.

(4) Connectors may be placed in groups, with the spacing of groups greater than that specified for individual shear connectors, provided that consideration is given in design to:

- the non-uniform flow of longitudinal shear,

- the greater possibility of slip and vertical separation between the slab and the steel member,

- buckling of the steel flange, and

- the local resistance of the slab to the concentrated force from the connectors.

6.6.5.6 Dimensions of the steel flange

(1)P The thickness of the steel plate or flange to which a connector is welded shall be sufficient to allow proper welding and proper transfer of load from the connector to the plate without local failure or excessive deformation.

(2) The distance e_D between the edge of a connector and the edge of the flange of the beam to which it is welded, see Figure 6.14, should not be less than 25 mm.

6.6.5.7 Headed stud connectors

(1) The overall height of a stud should be not less than 3d, where d is the diameter of the shank.

(2) The head should have a diameter of not less than 1,5d and a depth of not less than 0,4d.

(3) For elements in tension and subjected to fatigue loading, the diameter of a welded stud should not exceed 1,5 times the thickness of the flange to which it is welded, unless test information is provided to establish the fatigue resistance of the stud as a shear connector. This applies also to studs directly over a web.

(4) Крок стержнів упорів у напрямку зсувного зусилля має бути не менше ніж 5d; крок у поперечному напрямку до зсувного зусилля - не менше ніж 2,5 d у суцільних монолітних плитах і 4d - в інших випадках.

(5) За винятком випадків, коли стержні упорів розташовано безпосередньо над стінкою, діаметр приварюваного стержня не має перевищувати більше ніж у 2,5 рази товщину того елемента, до якого він приварюється за відсутності випробувальних даних для встановлення опору стержня упору як зсувного з'єднувального елемента.

6.6.6 Поздовжній зсув у бетонних плитах

6.6.6.1 Загальні положення

(1)Р Поперечну арматуру в плиті розраховують на граничний стан за умови втрати несної спроможності таким чином, щоб виключити передчасне руйнування при поздовжньому зсуві або поздовжнє розколювання.

(2)Р Розрахункове напруження поздовжнього зсуву для будь-якої потенційної поверхні руйнування при поздовжньому зсуві в межах плити не має перевищувати розрахункову міцність на поздовжній зсув поверхні, що розглядається.

(3) Довжина поверхні зсуву b-b, що наведена на рисунку 6.15, має прийматися такою, що дорівнює величині 2h_sc плюс діаметр головки для стержнів зсувних з’єднань, розташованих в один ряд або в шаховому порядку, або дорівнюють величині (2h_sc + s_t) плюс діаметр головки для стержнів зсувного з’єднання, які розташовано парами, де h_sc - висота стержнів, а s_t - поперечний міжцентрова крок стержнів зсувного з'єднання.

(4) Розрахунковий поздовжній зсув на одиницю довжини балки на поверхні зсуву має визначатися згідно з 6.6.2 і відповідати конструкції і кроку зсувних з'єднувальних елементів.

Допускається облік змін поздовжнього зсуву по ширині бетонної полки.

(5) Для кожного типу поверхонь зсуву, що розглядаються, розрахункове напруження поздовжнього зсуву v_Ed має визначатися на підставі розрахункового поздовжнього зсуву на одиницю довжини балки з урахуванням кількості площин зсуву і довжини поверхні зсуву.

(4) The spacing of studs in the direction of the shear force should be not less than 5d; the spacing in the direction transverse to the shear force should be not less than 2,5d in solid slabs and 4d in other cases.

(5) Except when the studs are located directly over the web, the diameter of a welded stud should be not greater than 2,5 times the thickness of that part to which it is welded, unless test information is provided to establish the resistance of the stud as a shear connector.

6.6.6 Longitudinal shear in concrete slabs

6.6.6.1 General

(1)P Transverse reinforcement in the slab shall be designed for the ultimate limit state so that premature longitudinal shear failure or longitudinal splitting shall be prevented.

(2)P The design longitudinal shear stress for any potential surface of longitudinal shear failure within the slab shall not exceed the design longitudinal shear strength of the shear surface considered.

(3) The length of the shear surface b-b shown in Figure 6.15 should be taken as equal to 2hsc plus the head diameter for a single row of stud shear connectors or staggered stud connectors, or as equal to (2hsc + st) plus the head diameter for stud shear connectors arranged in pairs, where hsc is the height of the studs and st is the transverse spacing centre-to-centre of the studs.

(4) The design longitudinal shear per unit length of beam on a shear surface should be determined in accordance with 6.6.2 and be consistent with the design and spacing of the shear connectors.

Account may be taken of the variation of longitudinal shear across the width of the concrete flange.

(5) For each type of shear surface considered, the design longitudinal shear stress vEd should be determined from the design longitudinal shear per unit length of beam, taking account of the number of shear planes and the length of shear surface.