Страница 13: ДСТУ-Н Б EN 1998-3:20ХХ. Проектування сейсмостійких споруд. Частина 3. Оцінка стану та відновлення будівель (59431)

де:

N_ed осьова сила в ситуації сейсмічного проектування,

A_g загальна площа композитної секції,

f_cd проектне значення повної міцності бетону,

відношення поперечної арматури,

f_yw,d проектне значення межі текучості поперечної арматури,

В ширина композитної секції,

bf ширина сталевої полиці.

В.5.5 Система в'язів жорсткості

B.5.5.1 Недоліки стійкості

(1) В.5.4.1(1) застосовується для системи зв'язків жорсткості, що складаються з порожнистих секцій.

(2) В.5.4.2(1) застосовується.

(3) Будь-яке замкнення сталевих в'язів жорсткості в оболонку з метою модернізації повинно відповідати стандарту

EN 1998-1:2004.

(4) Бічна жорсткість розкосів (діагональних в'язів) може бути підвищена за рахунок підвищення жорсткості кінцевих з'єднань.

(5) При модернізації перехресними в'язями слід віддавати перевагу по відношенню до V – подібним або оберненим V –подібним в'язями. К – подібні в'язі використовуватися не можуть.

(6) Близько розташовані сполучні планки є ефективними при поліпшенні реакції в'язів після викривлення, зокрема, в двохкутових або двоканальних в'язях. Якщо зєднувальні планки вже встановлені в існуючих колонах, можна приварити нові планки і/або з'єднання існуючих сполучних планок слід укріпити.

B.5.5.2 Недоліки стійкості

(1) У граничному стані обмеження пошкодження осьове стискування в проектній сейсмічній ситуації не повинне перевищувати 80 % проектного значення опору пластичній деформації до нормальних зусиль, що додаються до поперечного перетину системи в'язів: N_pl,Rd.

(2) За винятком випадків, коли верифікації підлягає тільки граничний стан поблизу руйнування, міцність на стискування в'язів рам, що концентрично розкріплюють в'язями, має бути не менше 50 % від опору пластичній деформації по відношенню до нормальних зусиль, що додаються до поперечного перетину, Npl,Rd.

B.5.5.3 Композитні елементи

(1) Заключення сталевих в'язів в залізобетонну оболонку підвищує їх жорсткість, міцність і податливість. Для сталевих в'язів з двотавровим перетином може використовуватися частково або повне замкнення в оболонку.

(2) Для в'язів, повністю замкнених в оболонку, слід передбачити елементи жорсткості і хомути, а для в'язів, частково замкнених в оболонку – прямі куліси відповідно до стандарту EN 1998-1:2004, 7.6.5. Хомути повинні мати рівномірний розподіл уздовж в'язів і повинні відповідати стандартним вимогам, встановленим для класу податливості М в стандарті EN 1998-1:2004, 7.6.4(3), (4).

(3) При розрахунку міцності композитних в'язей на розтягування слід враховувати тільки перетин з конструкційної сталі.

B.5.5.4 Зв'язки без зчеплення

(1) В'язям може бути додана додаткова жорсткість шляхом включення їх без зчеплення або в залізобетонні стіни, або в заповнені бетоном труби.

(2) Для зменшення в'язі між сталевим елементом і залізобетонною панеллю або бетонним заповненням труби в'язі слід покривати матеріалом, що перешкоджає зчепленню.

(3) Сталі з низькою границею текучості є відповідним матеріалом для сталевих в'язей; залізобетон, армований сталевими волокнами, може використовуватися як матеріал, що перешкоджає зчепленню.

(4) В'язі, яким додана додаткова жорсткість шляхом включення їх без зчеплення в залізобетонні стіни, повинні задовольняти наступній умові:

where:

N_ed is the axial force in the seismic design situation,

A_g is the gross area of the composite section,

f_cd is the design value of compressive strength of the concrete,

is the ratio of transverse reinforcement,

f_yw,d is the design value of the yield strength of transverse reinforcement,

В is the width of the composite section,

bf is the steel flange width.

B.5.5 Bracings

B.5.5.1 Stability deficiencies

(1) B.5.4.1(l) applies for bracings consisting of hollow sections.

(2) B.5.4.2(l) applies.

(3) Any encasement of steel bracings for retrofitting should comply with EN 1998:1: 2004.

(4) Lateral stiffness of diagonal braces may be improved by increasing the stiffness of the end connections

(5) X bracings should be preferred for the retrofitting over V – or inverted V – bracings. K – bracings may not be used.

(6) Closely spaced batten plates are effective in improving the post-buckling response of braces, particularly in double-angle or double-channel ones. If batten plates are already in place in the existing columns, new plates may be welded and/or existing batten connections should be strengthened.

B.5.5.2 Resistance deficiencies

(1) At the DL LS the axial compression in the design seismic situation should be not greater than 80% of the design value of the plastic resistance to normal forces of the cross-section of the bracing: N_pl,Rd.

(2) Unless only the NC LS is verified, the capacity in compression of the braces of concentrically braced frames should be not less than 50% of the plastic resistance to normal forces of the cross-section, Npl,Rd.

B.5.5.3 Composite elements

(1) Encasement of steel bracings in RC increases their stiffness, strength and ductility. For steel braces with H-section, partial or full encasement may be used.

(2) Fully encased bracings should be provided with stiffeners and stirrups, and partially encased ones with straight links in accordance with EN 1998-1: 2004, 7.6.5. Stirrups should have uniform spacing along the brace and should comply with the requirements specified for ductility class M in EN 1998-1: 2004, 7.6.4(3), (4).

(3) Only the structural steel section should be taken into account in the calculation of the capacity of composite braces in tension.

B.5.5.4 Unbonded bracings

(1) Braces may be stiffened by being incorporated unbonded either in RC walls or in concrete-filled tubes.

(2) The brace should be coated with debonding material, to reduce bond between the steel component and the RC panel or the concrete infilling the tube.

(3) Low yield strength steels is appropriate for the steel brace; steel-fibre reinforced concrete may be used as unbonding material.

(4) Braces stiffened by being incorporated unbonded in RC walls should conform with the following:

де:

а первоначальная дефектність сталевої в'язі,

l довжина сталевої в'язі,

безрозмірний параметр міцності залізобетонної панелі:

where:

a is the initial imperfection of the steel brace,

l is the length of the steel brace,

is the non-dimensional strength parameter of the RC panel:

безрозмірний параметр жорсткості залізобетонної панелі:

is the non-dimensional stiffness parameter of the RC panel:

де Ec модуль пружності бетону,

BS ширина сталевої в'язі у формі плоского стрижня,

tc товщина залізобетонної панелі,

fct міцність бетону на розтягування,

Npl,R пластична характеристика сталевої в'язі при розтягуванні, розрахована на підставі середнього значення напруги сталі при текучості, отриманій з дослідів на місці і з додаткових джерел інформації, розділеній на довірчу вірогідність, CF, представлену в таблиці 3.1 для відповідного рівня знання.

(6) Краєва арматура залізобетонної панелі має бути адекватним чином закріплена для запобігання руйнуванню унаслідок зрушення при пробивці.

(7) Труби, заповнені бетоном, з матеріалом, що перешкоджає зчепленню, мають бути адекватними для запобігання викривленню сталевої в'язі.

В.6 Модернізація з'єднань

B.6.1 Загальні положення

(1) З'єднання модернізованих елементів слід перевіряти, враховуючи стійкість модернізованих елементів, яка може бути вище, ніж у первинних елементів (до модернізації).

(2) Передбачені стратегії модернізації можуть застосовуватися до сталевих або композитних елементів і рам, що розкріплюють в'язями.

B.6.2 З'єднання між балками і колонами

В.6.2.1 Загальні положення

(1) Мета модернізації повинна полягати в зсуві пластичного шарніра балки убік від поверхні колони (див. перший ряд в таблиці В.6).

(2) З'єднання між балками і колонами можуть бути модернізовані або шляхом заміни зварних швів, або з використанням стратегії ослаблення або зміцнення.

(3) Для забезпечення розвитку пластичних шарнірів в балках, а не в колонах, відношення моментів між колоною і балкою (CBMR) повинне задовольняти наступній умові:

Ec is the elastic modulus of concrete,

BS is the width of the steel brace in the form of a flat bar,

tc is the thickness of the RC panel,

fct is the tensile strength of concrete,

Npl,R is the plastic capacity of the steel brace in tension, computed on the basis of the mean value of steel yield stress obtained from in-situ tests and from the additional sources of information, divided by the confidence factor, CF, given in Table 3.1 for the appropriate knowledge level.

(6) Edge reinforcement of the RC panel should be adequately anchored to prevent failure by punching shear.

(7) The infilled concrete tubes with debonding material should be adequate to prevent buckling of the steel brace

B.6 Connection retrofitting

B.6.1 General

(1) Connections of retrofitted members should be checked taking into account the resistance of the retrofitted members, which may be higher than that of the original ones (before retrofitting).

(2) The retrofitting strategies provided may be applied to steel or composite moment and braced frames.

B.6.2 Beam-to-column connections

B.6.2.1 General

(1) The retrofitting should aim at shifting the beam plastic hinge away from the column face (see first row in Table B 6)

(1) Beam-to-column connections may be retrofitted through either weld replacement, or a weakening strategy, or a strengthening strategy.

(3) To ensure development of plastic hinges in beams, rather than in columns, the column-to-beam moment ratio (CBMR) should satisfy the following condition:

де:

(а) для стальних колон

where:

^{(a) for the steel columns:}

де підсумовування розповсюджується по всіх перетинах колони навколо стику:

Zc модуль пластичності перетину колони, оцінений на підставі фактичних геометричних властивостей, якщо вони доступні, і враховуючи припуски, при їх наявності,

N_Ed осьове навантаження на колону в ситуації сейсмічного проектування,

А_с площа перетину колони,

f_yd,c проектна границя текучості сталі в колоні, розрахована на підставі среднього значення напруги сталі при текучості, отриманій з випробувань на місці і з додаткових джерел інформації, поділений на довірчу вірогідність, CF, представлену в таблиці 3.1 для відповідного рівня знання.

(b) M_pl,R,b сума міцності на згин в місцях розташування пластичних шарнірів в балках, сполучених у стик в даному горизонтальному напрямі, враховуючи ексцентричність по відношенню до центральної лінії колони:

where the summation extends over the column sections around the joint, and:

Zc is the plastic modulus of the column section, evaluated on the basis of actual geometrical properties, if available, and taking into account haunches, if any,

N_Ed is the axial load of the column in the seismic design situation,

A_c is the area of the column section,

f_yd,c is the design yield strength of steel in the column, computed on the basis of the mean value of steel yield stress obtained from in-situ tests and from the additional sources of information, divided by the confidence factor, CF, given in Table 3.1 for the appropriate knowledge level.

(b) M_pl,R,b is the sum of flexural strengths at plastic hinge locations in beams framing into the joint in the horizontal direction considered, taking into account the eccentricity to the column centreline:

де:

Zb модуль пластичності перетину балки в місці розташування потенційного пластичного шарніру, розрахований на підставі фактичної геометрії;

fyb границя текучості сталі в балці, визначений в пункті В.5.1(5);

Mcc,Ed додатковий момент у центральної лінії колони унаслідок ексцентричності зрушуючої сили у пластичного шарніру в балці.

Таблиця В.6 – Вимоги до модернізованих з'єднань і результуючої стійкості до обертання.

where:

Zb is the plastic modulus of the beam section at the potential plastic hinge location, computed on the basis of the actual geometry;

fyb is the yield strength of steel in the beam, defined as in B.5.1(5);

Mcc,Ed is the additional moment at the column centreline due to the eccentricity of the shear force at the plastic hinge in the beam.

Table B.6. – Requirements on retrofitted connections and resulting rotation capacities.

IWUFCs

WBHCs

WTBHCs

WCPFCs

RBSCs

Розташування шарніру (від центральної лінії колони)

Hinge location (from column centreline)

(dc /2) + (db /2)

(dc /2) + lh

(dc /2) + lh

(dc /2) + lcp

(dc /2) + (b/2) + a

Глибина балки (мм)

Beam depth (mm)

<1000

<100

<1000

<1000

<1000

Відношення прольоту балки до глибини

Beam span-todepth ratio

>7

>7

>7

>

>7

Балка товщина полиці (мм)

Beam flange thickness (mm)

<25

<25

<25

<25

<4

Глибина колони (мм)

Column depth (mm)

Без обмеження

<570

<570

<570

<570

Обертання в граничному стані обмеження пошкодження (рад.)

Rotation at DL LS (rad)

0,013

0,018

0,018

0,018

0,020

Обертання в граничному стані істотного пошкодження (рад.)

Rotation at SD LS (rad)

0,030

0,038

0,038

0,040

0,030

Обертання в граничному стані поблизу руйнування (рад.)

Rotation at NC LS (rad)

0,050

0,054

0,052

0,060

0,045