Страница 15: ДСТУ-Н Б EN 1994-2:20ХХ. Проектування сталезалізобетонних конструкцій. Частина 2. Загальні правила і правила для мостів (59290)

6.7.3.7 Сумісний вплив стиску і двовісного згину

(1) Для сталезалізобетонних стійок і стиснутих елементів з двохосьовим згином значення μdy і μdz на рисунку 6,20 можуть розраховуватися згідно з 6.7.3.6 окремо для кожної осі. Відхилення мають розглядатися тільки в площині, в якій прогнозується можливе руйнування.

Якщо ж критична площину неочевидна, перевіряти слід обидві площині.

(2) При сумісному впливі стиску і двовісного згину мають задовольнятись такі умови для перевірки стійкості в межах довжини стійки і для перевірки на її кінці:

(6.46)

(6.47)

де

Mpl,y,Rd і Mpl,z,Rd - опір пластичному згину відповідної площини згину;

My,Ed і Mz,Ed- розрахункові згинальні моменти, включаючи впливи другого порядку і відхилення згідно з 6.7.3.4;

μ_dy і μ_dz- визначаються згідно з 6.7.3.6;

α_M = α_M,y і α_M = α_M,zвизначаються відповідно до 6.7.3.6 (1).

6.7.4 Зсувне з'єднання і додаток навантаження

6.7.4.1 Загальні положення

(1) Р У сферах введення навантаження необхідно передбачити, щоб внутрішні зусилля, прикладені з елементів, об'єднаних з кінцевими ділянками, а також навантаження, що додаються у межах довжини, розподілялись між сталевими і бетонними компонентами з урахуванням опору зрушенню на межі розподілу між сталлю і бетоном . Слід забезпечити певний шлях навантаження, який не включає величину прослизання на цій межі розподілу, що в іншому випадку зробило б проектні розрахунки недійсними.

(2) Р У випадках, коли сталезалізобетонні стійки і стиснені елементи зазнають значного поперечному зсуву (наприклад, під впливом місцевих поперечних навантажень і кінцевих моментів), слід передбачити передачу відповідного напруження поздовжнього зсуву на межі розподілу між сталлю і бетоном.

(3) Для центрально-стиснених стійок і стисканих елементів поздовжній зсув за межами області прикладання навантаження не розглядається.

6.7.3.7 Combined compression and biaxial bending

(1) For composite columns and compression members with biaxial bending the values μdy and μdz in Figure 6.20 may be calculated according to 6.7.3.6 separately for each axis. Imperfections should be considered only in the plane in which failure is expected to occur. If it is not evident which plane is the more critical, checks should be made for both planes.

(2) For combined compression and biaxial bending the following conditions should be satisfied for the stability check within the column length and for the check at the end:

(6.46)

(6.47)

where:

Mpl,y,Rd and Mpl,z,Rd are the plastic bending resistances of the relevant plane of bending;

My,Ed and Mz,Ed are the design bending moments including second-order effects and imperfections according to 6.7.3.4;

μ_dy and μ_dz are defined in 6.7.3.6;

αM = αM,y and αM = αM,z are given in 6.7.3.6(1).

6.7.4 Shear connection and load introduction

6.7.4.1 General

(1)P Provision shall be made in regions of load introduction for internal forces and moments applied from members connected to the ends and for loads applied within the length to be distributed between the steel and concrete components, considering the shear resistance at the interface between steel and concrete. A clearly defined load path shall be provided that does not involve an amount of slip at this interface that would invalidate the assumptions made in design.

(2)P Where composite columns and compression members are subjected to significant transverse shear, as for example by local transverse loads and by end moments, provision shall be made for the transfer of the corresponding longitudinal shear stress at the interface between steel and concrete.

(3) For axially loaded columns and compression members, longitudinal shear outside the areas of load introduction need not be considered.

6.7.4.2 Прикладення навантаження

(1) Зсувні з'єднувальні елементи має бути передбачено в місцях прикладання навантаження і в місцях змінию поперечного перерізу у випадку перевищення розрахункової міцності на зсув τ_Rd (див. 6.7.4.3) на межі розподілу сталі і бетону.

Зсувні зусилля мають визначатися по зміні окремих зусиль сталевого або залізобетонного перерізу у межах довжини прикладання навантаження. Якщо навантаження прикладаються тільки до поперечного перерізу бетонного елемента, слід враховувати значення, які отримано в результаті пружного розрахунку з урахуванням повзучості і усадки. В іншому випадку зусилля на межі розподілу мають визначатися за допомогою теорії пружної або пластичної деформації з метою виявлення найбільш несприятливого випадку.

(2) Якщо відсутні більш точні методи, довжина прикладання навантаження не має перевищувати 2d або L/3, де d - це мінімальний поперечний розмір стійки, а L - довжина стійки.

(3) Для сталезалізобетонних стійок і стиснених елементів не передбачають зсувне з'єднання для прикладання навантаження через кінцеві пластини, якщо повна границя розподілу між бетонним перерізом і кінцевою пластиною постійно перебуває під впливом стиснення з урахуванням повзучості та усадки. В іншому випадку введення навантаження слід перевіряти згідно з (5). Для труб круглого перерізу, що заповнені бетоном, може враховуватись вплив обмеження, якщо задовольняються умови 6.7.3.2 (6) при використанні значень η_a і η_c для величини λ, що дорівнює нулю.

(4) У випадках, коли з'єднувальні стержні упорів кріпляться до стінки сталевого двотаврового або аналогічного профілю, повністю або частково укладеного у бетон, можуть бути враховані сили тертя, які утворюються через запобігання поперечного розширення бетону під впливом суміжних сталевих полиць.

Дане опір може додаватися до розрахованого опору з'єднувальних стержнів упорів. Можна вважати, що додатковий опір дорівнює μ P_Rd/2 на кожній полиці і кожному горизонтальному ряду стержнів упорів (рисунок 6.21), де μ - відповідний коефіцієнт тертя, яке можна допустити.

Для незабарвленого сталевого профілю можна прийняти μ таким, що дорівнює 0,5. P_Rd є опором одного стержня упору згідно з 6.6.3.1.

За умови відсутності більш точних експериментальних даних, відстань у просвіті між полицями не має перевищувати значень, наведених на рисунку 6.21.

6.7.4.2 Load introduction

(1) Shear connectors should be provided in the load introduction area and in areas with change of cross section, if the design shear strength τ_Rd , see 6.7.4.3, is exceeded at the interface between steel and concrete. The shear forces should be determined from the change of sectional forces of the steel or reinforced concrete section within the introduction length. If the loads are introduced into the concrete cross section only, the values resulting from an elastic analysis considering creep and shrinkage should be taken into account. Otherwise, the forces at the interface should be determined by elastic theory or plastic theory, to determine the more severe case.

(2) In absence of a more accurate method, the introduction length should not exceed 2d or L/3, where d is the minimum transverse dimension of the column and L is the column length.

(3) For composite columns and compression members no shear connection need be provided for load introduction by endplates if the full interface between the concrete section and endplate is permanently in compression, taking account of creep and shrinkage. Otherwise the load introduction should be verified according to (5). For concrete filled tubes of circular cross-section the effect caused by the confinement may be taken into account if the conditions given in 6.7.3.2(6) are satisfied using the values η_a and η_c for λ equal to zero.

(4) Where stud connectors are attached to the web of a fully or partially concrete encased steel I-section or a similar section, account may be taken of the frictional forces that develop from the prevention of lateral expansion of the concrete by the adjacent steel flanges.

This resistance may be added to the calculated resistance of the shear connectors.The additional resistance may be assumed to be μ P_Rd/2 on each flange and each horizontal row of studs, as shown in Figure 6.21, where μ is the relevant coefficient of friction that may be assumed . For steel sections without painting, μ may be taken as 0.5 P_Rd is the resistance of a single stud in accordance with 6.6.3.1. In absence of better information from tests, the clear distance between the flanges should not exceed the values given in Figure 6.21.

(5) Якщо поперечний переріз частково завантажено (як, наприклад, на рисунку 6.22а), навантаження можуть розподілятися відносно 1:2,5 по товщині t_e кінцевої пластини. У цьому випадку напруження у бетоні мають обмежуватися площею прикладення розрахункового навантаження для порожнистих перерізів, заповнених бетоном згідно з (6), а також для інших типів перерізів згідно з EN 1992-1-1:2004, 6.7

(6) Якщо бетон у заповненому порожнистому профілі круглого або квадратного перерізу тільки частково завантажено впливом, наприклад, косинок або інших елементів жорсткості (див. рисунок 6.22), локальну розрахункову міцність бетону σ_c,_Rd під косинкою або елементом жорсткості визначають за допомогою такого рівняння:

(5) If the cross-section is partially loaded (as, for example, Figure 6.22A), the loads may be distributed with a ratio of 1:2.5 over the thickness t_e of the end plate. The concrete stresses should then be limited in the area of the effective load introduction, for concrete filled hollow sections in accordance with (6) and for all other types of cross-sections in accordance with

(6) If the concrete in a filled circular hollow section or a square hollow section is only partially loaded, for example by gusset plates through the profile or by stiffeners as shown in Figure 6.22, the local design strength of concrete, σ_c,_Rd under the gusset plate or stiffener resulting from the sectional forces of the concrete section should be determined by:

(6.48)

де t - товщина стінки сталевої труби;

a - діаметр труби або ширина квадратного перерізу;

Ac - площа поперечного перерізу бетонного профілю колони;

A₁ - завантажена площа під косинкою (див. рисунок 6.22);

η_cL= 4,9 - для круглих сталевих труб і 3,5 - для квадратних перетинів.

Відношення A_c/A₁ має не перевищувати 20. Зварні шви між косинками і сталевими порожнистими перерізами мають проектуватися згідно з EN 1993-1-8:2005, розділ 4.

(6.48)

where:

t is the wall thickness of the steel tube;

a is the diameter of the tube or the width of the square section;

A_c is the cross sectional area of the concrete section of the column;

A₁ is the loaded area under the gusset plate, see Figure 6.22;

η_cL = 4.9 for circular steel tubes and 3.5 for square sections.

The ratio A_c/A₁ should not exceed the value 20. Welds between the gusset plate and the steel hollow sections should be designed according to EN1993-1-8: 2005, Section 4.

(7) Для круглих порожнистих перерізів, заповнених бетоном, поздовжню арматуру може бути враховано у розрахунку опору стійки, навіть якщо ця арматура не приварена до кінцевих пластин або знаходиться у прямому контакті з кінцевими пластинами, за умови, що:

- не потрібна перевірка для втомності ;

- зазор e_g між арматурою і кінцевими пластинами не перевищує 30 мм (див. рисунок 6.22а).

(7) For concrete filled circular hollow sections, longitudinal reinforcement may be taken into account for the resistance of the column, even where the reinforcement is not welded to the end plates or in direct contact with the endplates provided that:

- verification for fatigue is not required;

- the gap eg between the reinforcement and the end plate does not exceed 30 mm, see Figure 6.22A.

(8) Поперечна арматура має відповідати вимогам EN 1992-1-1:2004, 9.5.3. Для сталевого профілю у частковій оболонці бетон має фіксуватися на місці поперечною арматурою, розташованою згідно з рисунком 6.10 стандарту EN 1994-1-1:2004

(8) Transverse reinforcement should be in accordance with EN 1992-1-1; 2004, 9.5.3. In case of partially encased steel sections, concrete should be held in place by transverse reinforcement arranged in accordance with Figure 6.10 of EN 1994-1-1: 2004

(9) Якщо навантаження прикладається тільки через сталеве або бетонний перерізом поперечна арматура для сталевих перерізів у повній оболонці має розраховуватися на поздовжній зсув, який розвивається в результаті передачі нормальної сили (Nc1 на рисунку 6.23) від ділянок бетону, які мають пряме з'єднання з використанням зсувних з'єднувальних елементів, на ділянки бетону, що не мають прямого зсувного з'єднання (див. рисунок 6.23, розріз А - А; заштриховану область за межами полиць рисунка 6.23 слід розглядати як таку, що не має прямого з'єднання). Конструкція і розташування поперечної арматури мають базуватися на моделі ферми, за умови, що між бетонними стисненими стійками і віссю елемента кут 450.

6.7.4.3 Поздовжній зсув за межами області прикладання навантаження

(1) За межами області прикладання навантаження поздовжній зсув на межі розподілу між бетоном і сталлю має контролюватися, якщо він був викликаний впливом поперечних завантажень і / або граничними моментами.

Зсувні з'єднувальні елементи мають забезпечуватися, виходячи з розподілу величини розрахункового поздовжнього зсуву, там, де вона перевищує розрахункову міцність на зсув τ_Rd.

(2) В умовах відсутності більш точного методу, пружний метод, що враховує довгострокові ефекти і тріщиноутворення у бетоні, може використовуватися для визначення поздовжнього зсуву на межі розподілу.

(3) Якщо поверхня сталевого перерізу, що контактує з бетоном, не пофарбована, знежирена і не має слідів окалини або іржі, для τ_Rd можуть використовуватися значення, наведені у таблиці 6.6.

(9) In the case of load introduction through only the steel section or the concrete section, for fully encased steel sections the transverse reinforcement should be designed for the longitudinal shear that results from the transmission of normal force (Nc1 in Figure 6.23) from the parts of concrete directly connected by shear connectors into the parts of the concrete without direct shear connection (see Figure 6.23, section A-A; the hatched area outside the flanges of Figure 6.23 should be considered as not directly connected). The design and arrangement of transverse reinforcement should be based on a truss model assuming an angle of 45° between concrete compression struts and the member axis.

6.7.4.3 Longitudinal shear outside the areas of load introduction

(1) Outside the area of load introduction, longitudinal shear at the interface between concrete and steel should be verified where it is caused by transverse loads and /or end moments.

Shear connectors should be provided, based on the distribution of the design value of longitudinal shear, where this exceeds the design shear strength τ_Rd.

(2) In absence of a more accurate method, elastic analysis, considering long term effects and cracking of concrete, may be used to determine the longitudinal shear at the interface.

(3) Provided that the surface of the steel section in contact with the concrete is unpainted and free from oil, grease and loose scale or rust, the values given in Table 6.6 may be assumed for τ_Rd.

Тип поперечного перерізу

Type of cross section

τ_Rd, Н/мм²

τ_Rd, Н/mm²

Сталевий профіль, повністю укладений у бетонну оболонку

Completely concrete encased steel sections

0,30

Круглий порожнистий переріз, заповнений бетоном

Concrete filled circular hollow sections

0,55

Прямокутний порожнистий переріз, заповнений бетоном

Concrete filled rectangular hollow sectio

0,40

Полки частково укладених у оболонку перерізів

Flanges of partially encased sections

0,20

Стінки частково укладених у оболонку перерізів

Webs of partially encased sections

0,00