|
Обмеження пошкодження DL |
Істотне пошкодження SD |
Поблизу руйнування NC |
|
0,010 |
0,025 |
0,040 |
|
(3) Обертання, приведені в Таблиці В.5, можуть вважатися за досягнуті, якщо проектування RBS в балці здійснюється з використанням процедури, викладеної нижче: I. Розрахуйте відстань від початку зменшеного перетину балки до поверхні колони, а, и довжину на якій полиця буде зменшена, b, таким чином: |
(3) The rotations in Table B.5 may be considered to be achieved, if the design of RBS in the beam is carried out through the procedure outlined hereafter: i. Compute the distance of the beginning of the RBS from the column face, a, and the length over which the flange will be reduced, b, as follows: |
(В.11)
|
де: bf ширина полиці; d глибина балки. II. Розрахуйте відстань перетину призначеного пластичного шарніра по центру зменшенного перерізу балки, s, вiд поверхні колони, як: |
where: bfis the flange width; d is the beam depth. ii. Compute the distance of the intended plastic hinge section at the centre of the RBS, s, from the column face as: |
|
А – пластичний шарнір Рисунок B.1: Геометрія зменшення полиці для зменшеного перетину балки (RBS) III. Визначіть глибину вирізу полиці (g) з кожною із сторін; ця глибина не повинна перевищувати 0,25 bf. Як першу спробу можна прийняти: |
Key: A – Plastic hinge Figure B.l: Geometry of flange reduction for reduced beam section (RBS). iii. Determine the depth of the flange cut (g) on each side, this depth should be not greater than 0,25- bf.. As a first trial it may be taken as: |
|
IV. Розрахувати модуль пластичності (ZRBS) і пластичний момент (Mpl,Rd,RBS) перетину пластичного шарніру по центру зменшеного перетину балки: |
iv. Compute the plastic modulus (ZRBS) and the plastic moment (Mpl,Rd,RBS) of the plastic hinge section at the centre of the RBS: |
(B.15)
|
де Zb модуль пластичності балки і fyb як визначено в пункті В.5.1(5). V. Розрахуйте зрушуючу силу (Vpl,RBS) в перетині формування пластичного шарніру від рівноваги частини балки (L′) між двома призначеними пластичними шарнірами (рисунок В.2). Для однорідного навантаження, обумовленою силою тяжіння w, що впливає на балку в ситуації сейсмічного проектування: |
where Zb is the plastic modulus of the beam and fyb is as defined in B.5.1(5). v. Compute the shear force (Vpl,RBS) in the section of plastic hinge formation from equilibrium of the beam part (L′) between the two intended plastic hinges (Figure B.2). For a uniform gravity load w acting on the beam in the seismic design situation: |
|
Різні розподіли навантаження, обумовленого силою тяжіння, уздовж прольоту балки, повинні належним чином враховуватися у виразі (В.16) (його останньому членові). VI. Розрахуйте пластичний момент балки у віддаленні від RBS, Mpl,Rd,b, таким чином: |
Different distributions of the gravity loads along the beam span should be properly accounted for in (the last term of) Expression (B. 16). vi. Compute the beam plastic moment away from the RBS, Mpl,Rd,b, as follows: |
|
де Zb і fyb визначені в кроці (іv), описаному вище. VII. Перевірте, щоб значення Mpl,Rd,b було вище, ніж згинальний момент, який розвивається на поверхні колони, коли пластичний шарнір формується в центрі зменшеного перетину балки: . Якщо це не так, збільщіть глибину вирізу с і повторіть кроки з (іv) по (vі). Довжина g повинна вибиратися так, щоб значення складало від 85 % до 100 % від . |
where Zb and fyb are as defined in step (iv) above. vii. Verify that Mpl,Rd,b is greater than the bending moment that develops at the column face when a plastic hinge forms at the centre of the RBS . If it is not, increase the cut-depth c and repeat steps (іv) to (vі). The length g should be chosen such that is about 85% to 100% of . |
|
w – однорідне навантаження, обумовлене силою тяжкість в ситуації сейсмічного проектування; L' – відстань між центрами вирізів RBS; L – відстань між центральними лініями колон Рисунок B.2. – Типовий вузол внутрішньої рами із зменшеними перетинами балок (RBS) VIII. Перевірте відношення ширини до товщини у зменшеного перетину балки для попередження локального викривлення. Ширіну полиці слід зміряти на кінцях центральних двух третіх зменьшенного перетину балки. IX. Розрахуйте радіус (r) вирізів у верхній і нижній полиці по довжині b зменьшенного перетину балки: |
Key: w – uniform gravity load in the seismic design situation L' – Distance between the centres of RBS cuts L – Distance between column centerlines Figure B.2. – Typical sub-frame assembly with reduced beam sections (RBS). viii. Check the width-to-thickness ratios at the RBS to prevent local buckling. The flange width should be measured at the ends of the central two-thirds of the reduced section of the beam ix. Compute the radius (r) of the cuts in both top and bottom flanges over the length b of the RBS ofthe beam: |
|
х. Перевірте, щоб процес виробництва забезпечував адекватну жорсткість поверхні (тобто від 10 до 15 ) для готових вирізів, і щоб відмітки від шліфування були відсутні. В.5.3.5 Композитні елементи (1) Розрахунок характеристик композитних балок повинен враховувати ступінь з'єднання, що працює на зріз між сталевим елементом і плитою. (2) Сполучні елементи, що працюють на зріз, між сталевими балками і композитними плитами не слід використовувати в зонах розсіяння. Їх слід видалити з існуючих композитних балок. (3) Штифти слід прикріплювати до полиць з використанням точкового дугового електрозварювання, але без повного проплавлення полиці. Кріплення з використанням дюбелів або гвинтів слід уникати. (4) Слід перевіряти, щоб максимальні деформації розтягування, обумовлені наявністю композитних плит, не приводили до розриву полиць. (5) Балки, замкнені в оболонку, слід забезпечити хомутами. В.5.4 Колони В.5.4.1 Недоліки стійкості (1) Відношення ширини до товщини може бути зменшене шляхом приварювання сталевих листів до полиці і/або стінок. (2) Відношення ширини до товщини порожнистих профілів може бути зменшене шляхом приварювання зовнішніх сталевих листів. (3) Для обох полиць слід передбачити бічне закладення з використанням елементів жесткості з міцністю не менше чим: |
x. Check that the fabrication process ensures the adequate surface roughness (i.e. between 10 and 15 ) for the finished cuts and that grind marks are not present. B.5.3.5 Composite elements (1) The calculation of the capacity of composite beams should take into account the degree of shear connection between the steel member and the slab. (2) Shear connectors between steel beams and composite slabs should not be used within dissipative zones. They should be removed from existing composite beams. (3) Studs should be attached to flanges through arc-spot welds, but without full penetration of the flange. Shot or screwed attachments should be avoided. (4) The maximum tensile strains due to the presence of composite slabs should be checked that they do not provoke flange tearing. (5) Encased beams should be provided with stirrups. B.5.4 Columns B.5.4.1 Stability deficiencies (1) The width-to-thickness ratio may be reduced by welding steel plates to the flange and/or the webs. (2) The width-to-thickness ratio of hollow sections may be reduced by welding external steel plates (3) Lateral restraint should be provided to both flanges, through stiffeners with strength not less than: |
(B.19)
|
де bf ширина полиці, tf товщина полиці, fycграниця текучості сталі в колоні; для існуючої сталі, значення fyc може бути прийнятий рівним середньому значенню, отриманому з випробувань на місці і з допоміжних джерел інформації, помноженому на довірчу вірогідність, CF, представлену в таблиці 3.1 для відповідного рівня знання (див. 3.5(2)Р); для нової сталі, значення fyc може бути набуте рівним нормальному значенню, помноженому на коефіцієнт надміцності для сталевих колон, визначений відповідно до стандарту EN 1998-1:2004, 6.2(3), (4) і (5). B.5.4.2 Недоліки стійкості (1) Для підвищення міцності на згин перетину сталеві листи можуть приварюватися до полиць і/або стінок для двотаврових перетинів і до стін для порожнистих профілів. (2) Колони з конструкційної сталі можуть бути розташовані в залізобетон для підвищення їх міцності на згин. (3) Модернізація повинна забезпечувати, щоб у всіх первинних сейсмічних колонах осьове стискування в проектній сейсмічній ситуації не перевищувало 1/3 проектного значення опору пластичної деформації по відношенню до нормальних сил, що додаються до повного поперечного перерізу колони у граничному стані обмеження пошкоджень і 1/2 від в граничних станах істотного пошкодження або поблизу руйнування. В.5.4.3 Ремонт покороблених і поламаних полиць і порушень з'єднань внапуск (1) Покороблені і/або поламані полиці і порушені з'єднання внапуск слід або укріплювати, або замінювати новими плитами. (2) Покороблені і поламані полиці слід ремонтувати або шляхом видалення покоробленної плити полиці із заміною її аналогічною плитою, або з використанням випрямляння нагрівом. (3) Порушення з'єднань внапуск слід усувати шляхом додавання зовнішніх плит до полок колон з використанням зварних швів з обробленням кромок і повним проплавленням. Пошкоджену деталь слід видалити і замінити справним матеріалом. Товщина плит, що додаються, має бути рівній товщині існуючих плит. Матеріал, використовуваний для заміни, слід встановлювати так, щоб його напрям прокатки відповідав напряму прокатки колони. (4) Слід висвердлювати дрібні отвори у краю тріщин в колонах для запобігання розповсюдження цих тріщин. (5) Для забезпечення відсутності подальших дефектів і/або порушень цілісності на відстані до 150 мм від тріщин слід використовувати магнітопорошкову дефектоскопію або кольорову дефектоскопію. В.5.4.4 Вимоги до з'єднань колон внапуск (1) Нові з'єднання слід розташовувати в середній третині висоти колони в світу. Їх слід проектувати так, щоб вони розвивали проектну міцність на зрушення не менше ніж менше значення очікуваної міцності на зрушення двох приєднаних елементів і проектної міцності на згин не менше чим 50 % від меншої з очікуваних величин міцності на згин двох приєднаних секцій. Таким чином, зварні з'єднання колон внапуск повинні задовольняти наступному виразу у кожної полиці: |
where: bf is the flange width, tf is the flange thickness, and fyc is the yield strength of the steel in the column, for existing steel, fyc may be taken equal to the mean value obtained from in-situ tests and from the additional sources of information, multiplied by the confidence factor, CF, given in Table 3.1 for the appropriate knowledge level (see 3.5(2)P); for new steel fycmay be taken equal to the nominal value multiplied by the overstrength factor for the steel of the column, determined in accordance with EN 1998-1: 2004, 6.2(3), (4) and (5). B.5.4.2 Resistance deficiencies (1) To increase the flexural capacity of the section, steel plates may be welded to the flanges and/or webs for H-sections and to the walls for hollow sections. (2) Structural steel columns may be encased in RC, to increase their flexural capacity. (3) Retrofitting should ensure that in all primary seismic columns the axial compression in the design seismic situation is not greater than 1/3 of the design value of the plastic resistance to normal forces of the gross cross-section of the column at the DL LS and 1/2 of at the SD or NC LSs. B.5.4.3 Repair of buckled and fractured flanges and of fractures of splices (1) Buckled and/or fractured flanges and fractured splices should be either strengthened or replaced with new plates. (2) Buckled and fractured flanges should be repaired either through removal of the buckled plate flange and replacement with a similar plate, or through flame straightening. (3) Splice fractures should be repaired by adding external plates on the column flanges via complete penetration groove welds. The damaged part should be removed and replaced with sound material. The thickness of the added plates should be equal to that of the existing ones. The replacement material should be aligned so that the rolling direction matches that of the column. (4) Small holes should be drilled at the edge of cracks in columns to prevent propagation. (5) Magnetic particle, or liquid dye penetrant tests should be used to ensure that there are no further defects and/or discontinuities up to a distance of 150mm from a cracks. B.5.4.4 Requirements for column splices (1) New splices should be located in the middle third of the column clear height. They should be designed to develop a design shear strength not less than the smaller of the expected shear strengths of the two connected members and a design flexural strength not less than 50% of the smaller of the expected flexural strengths of the two connected sections. Thus, welded column splices should satisfy the following expression at each flange: |
|
де: Aspl площа кожної полиці з'єднання внапуск, fyd проектна межа текучості полиці з'єднання внапуск, Afl площа меншою з двох приєднаних колон, fyc межа текучості матеріалу колони, визначений в пункті В.5.4.1(3). В.5.4.5 Зона панелі колони (1) У модернізованій колоні зона панелі у місць з'єднання балки з колоною повинна залишатися пружною в граничному стані обмеження пошкодження. (2) Товщина, tw, зона панелі колони (включаючи дублюючу плиту, при її наявності, див. (3)) повинна задовольняти наступному виразу щоб уникнути передчасного локального викривлення при великих непружних деформаціях зрушення: |
where: Aspl is the area of each flange of the splice, fyd is the design yield strength of the flange of the splice, Afl is the flange area of the smaller of the two columns connected, and fyc is the yield strength of the column material, defined as in 8.5.4.1(3). B.5.4.5 Column panel zone (1) In the retrofitted column the panel zone at beam-column connections should remain elastic at the DL LS. (2) The thickness, tw, of the column panel zone (including the doubler plate, if any, see (3)) should satisfy the following expression, to prevent premature local buckling under large inelastic shear deformations: |
|
де: dz глибина зони панелі між плити безперервності, wz ширина зони панелі між полицями колони. Між стінкою і додатковою плитою слід використовувати пробкові зварні шви. (3) Сталеві листи, паралельні стінці і приварювані до наконечників полиць (дублюючі плити), можуть використовуватися для підвищення жорсткості і міцності стінки колони. (4) Поперечні елементи жорсткості слід приварювати до стінки колони, на рівні полиці балки. (5) Для забезпечення задовільних характеристик у всіх граничних станах плити непреривності з товщиною не менше за товщину полиць балок слід розміщувати симетрично по обі сторони стінки колони. В.5.4.6 Композитні елементи (1) Замкнення в залізобетонну оболонку може використовуватися для підвищення жорсткості, міцності і податливості сталевих колон. (2) Для досягнення комбінованої дії, напруга зрушення повинна передаватися між конструкційною сталлю і залізобетоном через сполучні елементи, що працюють на зріз, розміщені уподовж колони. (3) Для запобігання руйнуванню від втрати зчеплення при зрушенні відношення ширини стальної полиці до ширини композитної колони, bf /B, не повинно перевищувати критичне значення даного відношення, визначене таким чином: |
where: dz is the panel-zone depth between continuity plates, wz is the panel-zone width between column flanges. Plug welds should be used between the web and the added plate. (3) Steel plates parallel to the web and welded to the tip of flanges (doubler plates) may be used to stiffen and strengthen the column web. (4) Transverse stiffeners should be welded onto the column web, at the level of the beam flanges. (5) To ensure satisfactory performance at all limit states, continuity plates with thickness not less than that of beam flanges should be placed symmetrically on both sides of the column web. B.5.4.6 Composite elements (1) Encasement in RC may be used to enhance the stiffness, strength and ductility of steel columns. (2) To achieve effective composite action, shear stresses should be transferred between the structural steel and reinforced concrete through shear connectors placed along the column. (3) To prevent shear bond failure, the ratio of the steel flange width to that of the composite column, bf/B, should not be greater than the critical value of this ratio defined as follows: |
