Страница 8: ДСТУ-Н Б EN 1994-2:20ХХ. Проектування сталезалізобетонних конструкцій. Частина 2. Загальні правила і правила для мостів (59290)

урахуванням послідовності напружень і з урахуванням послідовності виготовлення, а такоже впливу повзучості та усадки.

Для класифікації мають бути використані розрахункові значення міцності матеріалів. Розтягнений бетон слід ігнорувати. Розподіл напружень має визначатись для поперечного перерізу брутто сталевої стінки та ефективної ширини полиць.

(5) Для поперечних перерізів класів 1 і 2 з розтягненними стержнями в арматурі, що використовується у межах ефективної ширини, клас пластичності має бути В або С (див. EN 1992-1-1:2004, таблиця С.1). Додатково для перерізу, граничний момент якого визначено відповідно до 6.2.1.2, 6.2.1.3 або 6.2.1.4, слід забезпечити мінімальну площу арматури As у межах ефективної ширини бетонної полиці для забезпечення умови:

As ≥ ρs Ac (5.7)

при цьому ,

, (5.8)

де A_c - ефективна площа бетонної полиці;

f_y - номінальне значення границі текучості конструкційноі сталі, Н/мм²;

f_sk - характеристична границя текучості арматури;

f_ctm - среднє значення міцності бетону на розтяг (див. EN 1992-1-1:2004, таблиця 3.1 або таблиця 11.3.1);

k_c - коефіцієнт, значення якого наведено в 7.4.2;

δ - дорівнює 1,0 – для поперечних перерізів класу 2 та 1,1 – для поперечних перерізів класу 1, в яких необхідне обертання пластичного шарниру.

(6) Зварна сітка не входить до корисного перерізу, якщо немає підтвердження її достатньою пластичності при вбудовуванні в бетонну плиту для забезпечення відсутності тріщин.

(7) При загальному розрахунку стадій будівництва слід враховувати клас сталевого перерізу на відповідній стадії

shrinkage.

For classification, design values of strengths of

materials should be used. Concrete in tension should be neglected. The distribution of the stresses should be determined for the gross cross-section of the steel web and the effective flanges.

(5) For cross-sections in Class 1 and 2 with bars in tension, reinforcement used within the effective width should have a ductility Class B or C, see EN 1992-1-1: 2004, Table C.1. Additionally for a section whose resistance moment is determined by 6.2.1.2, 6.2.1.3 or 6.2.1.4, a minimum area of reinforcement As within the effective width of the concrete flange should be provided to satisfy the following condition:

A_s ≥ ρ_sA_c (5.7)

With

(5.8)

where:

Ac is the effective area of the concrete flange;

fy is the nominal value of the yield strength of the structural steel in N/mm²;

fsk is the characteristic yield strength of the reinforcement;

fctm is the mean tensile strength of the concrete, see EN1992-1-1: 2004, Table 3.1 or Table 11.3.1;

kc is a coefficient given in 7.4.2;

δ is equal to 1.0 for Class 2 cross-sections , and equal to 1.1 for Class 1 cross-sections at which plastic hinge rotation is required.

(6) Welded mesh should not be included in the effective section unless it has been shown to have sufficient ductility, when built into a concrete slab, to ensure that it will not fracture.

(7) In global analysis for stages in construction, account should be taken of the class of the steel section at the stage considered.

5.5.2 Класифікація сталезалізобетонних перерізів без бетонної оболонки

(1) Сталеву стиснену полку, що захищена від згину через объєднання з бетонною полкою за допомогою елементів зсувного з’єднання, може бути віднесено до класу 1, якщо відстань між з’єднувальними елементами відповідає вимогам 6.6.5.5.

(2) Класифікація інших сталевих полок і стиснених стінок у сталезалізобетонних балках без бетонної оболонки мають відповідати вимогам EN 1993-1-1:2005, таблиця 5.2. Елемент, що не відповідає граничним умовам для класу 3, має бути віднесено до класу 4.

(3) Поперечні перерізи зі стінками за класом 3 і полками за класом 1 або 2 слід розглядати як ефективний переріз класу 2 з робочою стінкою відповідно до EN 1993-1-1:2005, 6.2.2.4.

5.5.3 Класифікація перерізів балкових настилів для мостов

(1) Сталеву полку сталезалізобетонного перерізу, що виступає, слід класифікувати у відповідності до таблиці 5.2.

(2) Стінка за класом 3 у бетонній оболонці може бути представлена робочою стінкою такого ж поперечного перерізу класу 2.

5.5.2 Classification of composite sections without concrete encasement

(1) A steel compression flange that is restrained from buckling by effective attachment to a concrete flange by shear connectors may be assumed to be in Class 1 if the spacing of connectors is in accordance with 6.6.5.5.

(2) The classification of other steel flanges and webs in compression in composite beams without concrete encasement should be in accordance with EN 1993-1-1: 2005, Table 5.2. An element that fails to satisfy the limits for Class 3 should be taken as Class 4.

(3) Cross-sections with webs in Class 3 and flanges in Classes 1 or 2 may be treated as an effective cross-section in Class 2 with an effective web in ccordance with EN1993-1-1: 2005, 6.2.2.4.

5.5.3 Classification of sections of filler beam decks for bridges

(1) A steel outstand flange of a composite section should be classified in accordance with table 5.2.

(2) A web in Class 3 that is encased in concrete may be represented by an effective web of the same cross-section in Class 2.

Прокатний профіль Зварний профіль

rolled section welded section

Розподіл напружень (позитивний стиск)

Stress distribution (compression positive)

Класс

Class

Тип

Type

Предел, макс. (c/t)

Limit max (c/t)

, де f_y виражається у Н/мм²

with f in N/mm²

1

Прокатний або зварний

Rolled or welded

2

3

6 Граничні стани за несною здатністю

6.1 Балки

6.1.1 Балки мостів

(1) Сталезалізобетонніе балки сдід перевіряти на:

- опір поперечних перерізів (див. 6.2 і 6.3);

- опір поздовжньом згину з крученням (див. 6.4);

- опір втраті стійкості при зсуві та дії сил, які прикладено в площині стінок (см. 6.2.2 и 6.5);

- опір поздовжньому зсув (див. 6.6);

- втомна міцність (див. 6.8).

6.1.2 Ефективна ширина для перевірки поперечних перерізів

(1) Ефективна ширина бетонної полки для перевірки поперечних перерізів визначається згідно з 5.4.1.2 з урахуванням розподілу ефективної ширини між опорами та ділянками в середині прогону.

6.2 Опір поперечних перезів балок

6.2.1 Опір згіну

6.2.1.1 Загальні положення

(1)Р Розрахункова міцність при згині визначається за допомогою жорстко-пластичної теорії лише у випадку, коли ефективний сталезалізобетонний переріз відноситься до класу 1 або 2 і коли не застосовується попереднє напруження шляхом натягу арматурних елементів.

(2) Пружний розрахунок і нелінійна теорія для опору згину може бути застосовано до поперечних перерізів будь-якого класу.

(3) Для пружного розрахунку і нелінійної теорії можна допустити, що сталезалізобетонний поперечний переріз лишається плоским, якщо елементи зсувного з’єднання і поперечна арматура розраховано згідно з 6.6 з урахуванням відповідного розподілу розрахункової

Section 6 Ultimate limit states

6.1 Beams

6.1.1 Beams in bridges - general

(1) Composite beams should be checked for:

- resistance of cross-sections (see 6.2 and 6.3)

- resistance to lateral-torsional buckling

(see 6.4)

- resistance to shear buckling and in-plane forces applied to webs (see 6.2.2 and 6.5)

- resistance to longitudinal shear (see 6.6)

- resistance to fatigue (see 6.8).

6.1.2 Effective width for verification of cross-sections

(1) The effective width of the concrete flange for verification of cross-sections should be determined in accordance with 5.4.1.2 taking into account the distribution of effective width between supports and mid-span regions.

6.2 Resistances of cross-sections of beams

6.2.1 Bending resistance

6.2.1.1 General

(1)P The design bending resistance shall be determined by rigid-plastic theory only where the effective composite cross-section is in Class 1 or Class 2 and where pre-stressing by tendons is not used.

(2) Elastic analysis and non-linear theory for bending resistance may be applied to cross-sections of any class.

(3) For elastic analysis and non-linear theory it may be assumed that the composite cross-section remains plane if the shear connection and the transverse reinforcement are designed in accordance with 6.6, considering appropriate distributions of design longitudinal shear force.

поздовжньої зсувної сили.

(4)Р Міцність бетона на розтяг не враховується.

(5) У випадку, коли сталевий переріз сталезалізобетонного елемента є зігнутим у плані, у розрахунку слід брати до уваги вплив кривизни.

6.2.1.2 Пластичний граничний момент Mpl,Rd сталезалізобетонних поперечного перерізу

(1) При розрахунку M_pl,Rd можливі такі припущення:

a) між конструкційною сталлю, арматурою і бетоном спостерігається повна взаємодія;

b) ефективна площа елементу сталевої конструкції напружується до розрахункової межі текучості f_yd через розтях або стиск;

c) ефективні площі розтягнутої або стиснутої поздовжньої арматури напружуються до своїх розрахункових границь текучоесті f_sd за допомогою розтягу або стиску. Альтернативно стиснена арматура в залізобетонній плиті може не враховуватись;

d) ефективна площа стисненого бетона постійно витримує напруження 0,85f_cd на всю глибину між пластичною нейтральною віссю та найбільш стисненим волокном бетона, де f_cd – розрахункова циліндрична міцність бетону на стиск.

На рисунку 6.2 наведено типові приклади розподілу пластичного напряження.

(2) Для сталезалізобетонних поперечних перерізів з конструкционою сталлю марки S420 или S460, в яких відстань x_pl між пластичною нейтральною віссю і крайніми волокнами стисненої бетонної плити перевищує 15 % загальної висоти h елемента, розрахунковий граничний момент M_Rd слід приймати як M_pl,_Rd, де - коефіцієнт зменшення, наведений на рисунку 6.3. Для значень x_pl/h, що перевищують 0,4, опір згину має визначатись згідно з 6.2.1.4 або 6.2.1.5.

(4)P The tensile strength of concrete shall be neglected.

(5) Where the steel section of a composite member is curved in plan, the effects of curvature should be taken into account.

6.2.1.2 Plastic resistance moment Mpl,Rd of a composite cross-section

(1) The following assumptions should be made in the calculation of M_pl,Rd :

a) there is full interaction between structural steel, reinforcement, and concrete;

b) the effective area of the structural steel member is stressed to its design yield strength fyd in tension or compression;

c) the effective areas of longitudinal reinforcement in tension and in compression are stressed to their design yield strength f_sd in tension or compression. Alternatively, reinforcement in compression in a concrete slab may be neglected;

d) the effective area of concrete in compression resists a stress of 0.85 f_cd, constant over the

whole depth between the plastic neutral axis and the most compressed fibre of the concrete,

where f_cd is the design cylinder compressive strength of concrete.

(2) For composite cross-sections with structural steel grade S420 or S460, where the distance x_pl between the plastic neutral axis and the extreme fibre of the concrete slab in compression exceeds 15% of the overall depth h of the member, the design resistance moment M_Rd should be taken as βM_pl,Rd where β is the reduction factor given in Figure 6.3. For values of x_pl / h greater than 0.4 the resistance to bending should be determined from 6.2.1.4 or 6.2.1.5.

(3) Якщо застосовується теорія пластичних деформацій, і арматура є розтягненою, вона має відповідати вимогам 5.5.1(5).

6.2.1.3 Додаткові правила для балок мостів

(1) За умови, що сталезалізобетонна балка піддається згину в двох площинах, згину з крученням або сумісно загальним і місцевим впливам, для розрахунку слід застосовувати EN 1993-1-1:2005, 6.2.1(5).

(2) Якщо загальний розрахунок пружного деформування використовується для нерозрізної балки, величина M_ed має не перевищувати 0,9M_pl,Rd у будь-якому поперечному перерізі класу 1 або 2 під

(3) Where plastic theory is used and reinforcement is in tension, that reinforcement should be in accordance with 5.5.1(5).

6.2.1.3 Additional rules for beams in bridges

(1) Where a composite beam is subjected to biaxial bending, combined bending and torsion, or combined global and local effects, account should be taken of EN 1993-1-1: 2005, 6.2.1(5).

(2) Where elastic global analysis is used for a continuous beam, M_ed should not exceed 0,9M_pl,Rd at any cross-section in Class 1 or 2 in sagging bending with the concrete slab in compression where

дією позитивного згинаного моменту, де:

- попреречний переріз при негативному згині на суміжній опорі або поруч з нею відноситься до класу 3 або 4;

- відношення значень довжини прогонів поруч з цією опорою (короткі/довгі) становить менше ніж 0,6.

Як альтернативу може бути використано загальний розрахунок, який враховує непружну роботу.

6.2.1.4 Нелінійний опір згину

(1)Р Якщо опір сталезалізобетонного поперечного перерізу визначається за допомогою нелінійної теорії, слід враховувати залежність між напруженням і деформацією матеріалів

(2) Допустимо, що сталезалізобетонний переріз залишається плоским, а деформація розтягнутої або стиснутої арматури, яка знаходиться у зчепленні з бетоном, є такою ж, як і середня деформація навколишнього бетону.

(3) Значення напружень у стиснутому бетоні слід розраховувати використовуючи криві залежності деформації від напруження, які наведено у EN 1992-1-1:2004, 3.1.7.

(4) Напруження в арматурі розраховуються за допомогою діаграм Прандтля, які наведено в EN 1992-1-1:2004, 3.2.7.

(5) Напруження у стиснутій або розтягнутій конструкційній сталі розраховуються за допомогою діаграм діаграм Прандтля, які наведено вEN 1993-1-1:2005, 5.4.3 (4), з урахуванням методу виготовлення (наприклад, обперті або не обперті конструкції)

(6) Для сталезалізобетонних поперечних перерізів класів 1 і 2 з бетонною стиснутою полицею нелінійний опір згину M_rd визначається як функція стискальної сили в бетоні N_c з використанням спрощених виразів (6.2) і (6.3), як наведено на рисунку 6.6:

(6.4)

де M_a,Ed – розрахунковий згинаний момент, який прикладено до перерізу конструкційної сталі до початку сумісної роботи конструкції;

M_c,Ed – частина розрахункового згинаного моменту, який впливає на складений переріз;

k – найменший коефіцієнт, що забезпечує досягнення межі напружень у 6.2.1.5 (2); у випадку використання не обпертої конструкції слід враховувати послідовність виготовлення;

-the cross-section in hogging bending at or near an adjacent support is in Class 3 or 4, and

- the ratio of lengths of the spans adjacent to that support (shorter/longer) is less than 0.6.

Alternatively, a global analysis that takes account of inelastic behaviour should be used.

6.2.1.4 Non-linear resistance to bending

(1)P Where the bending resistance of a composite cross-section is determined by non-linear theory, the stress-strain relationships of the materials shall be taken into account.

(2) It should be assumed that the composite cross-section remains plane and that the strain in bonded reinforcement, whether in tension or compression, is the same as the mean strain in the surrounding concrete.

(3) The stresses in the concrete in compression should be derived from the stress-strain curves given in EN 1992-1-1: 2004, 3.1.7.

(4) The stresses in the reinforcement should be derived from the bi-linear diagrams given in EN 1992-1-1: 2004, 3.2.7.

(5) The stresses in structural steel in compression or tension should be derived from the bi-linear diagram given in EN 1993-1-1: 2005, 5.4.3(4) and should take account of the effects of the method of construction (e.g. propped or un-propped).

(6) For Class 1 and Class 2 composite cross-sections with the concrete flange in compression, the non-linear resistance to bending MRd may be determined as a function of the compressive force in the concrete Nc using the simplified expressions (6.2) and (6.3), as shown in Figure 6.6:

(6.4)

where: Ma,Ed is the design bending moment applied to structural steel section before composite behaviour;

Mc,Ed is the part of the design bending moment acting on the composite section;

k is the lowest factor such that a stress limit in 6.2.1.5(2) is reached; where un-propped construction is used, the sequence of construction should be taken into account;

N_c,el – стискальне зусилля у бетонній полиці, що відповідає моменту M_el,Rd.

N_c,el is the compressive force in the concrete flange corresponding to moment M_el,Rd.