Рисунок

6.9 –

Ілюстрація зміщення центральної осі ефективного поперечного перерізу

Figure

6.9 –

_{Illustrationofshiftofcentroidalaxisofeffective cross-section}

6.2.2 Поздовжній стиск

6.2.2 Axial compression

6.2.2.1 Розрахунковий опір втраті стійкості при згині

6.2.2.1 Design flexural buckling resistance

(1) Розрахунковий опір втраті стійкості при поздовжньому стиску N_b,Rd має обчислюватися так:

(1) The design buckling resistance for axial compression N_b,Rd should be obtained from:

(6.23)

де: - ефективна площа поперечного перерізу,що взята з розділу 5, за припущення, що рівномірне стискальне напруження дорівнює ;

where: is the effective area of the cross-section, obtained from Section 5 by assuming a uniform compressive stress equal to ;

- відповідне значення понижувального коефіцієнта для опору втраті стійкості.

is the appropriate value of the reduction factor for buckling resistance.

(2) понижувальний коефіцієнт для опору втраті стійкості має визначатися так:

(2) The reduction factor for buckling resistance should be determined from:

але/but (6.24a)

при цьому/with: (6.24b)

де: - коефіцієнт недосконалості форми;

where: is an imperfection factor;

- границя горизонтальної ділянки;

is the limit of the horizontal plateau;

- умовна гнучкість для відповідної форми втрати стійкості.

is the slenderness parameter for the relevant buckling mode.

(3) Коефіцієнт недосконалості форми для профільованих листів - та межа горизонтальної ділянки - .

(3) The imperfection factor for sheeting is and the limit of the horizontal plateau is .

(4) Умовна гнучкість для втрати стійкості при згині має визначатися наступним чином:

(4) The slenderness parameter for flexural buckling should be determined from the following:

(6.25)

де: - вільна довжина при втраті стійкості відносно осі у-у ( l_y );

where: is the buckling length for flexural buckling about the y – y axes ( l_y );

- радіус інерції поперечного перерізу брутто відносно відповідних осей ( )

is the radius of gyration about the corresponding axes ( ), based on the properties of the gross cross-section.

6.2.3 Згин та поздовжній стиск

6.2.3 Bending and axial compression

(1) Усі елементи, що піддаються сумісній дії згину та поздовжнього стиску, мають задовольняти умову:

(1) All members subject to combined bending and axial compression should satisfy the criterion:

(6.26)

де: - ефективна площа ефективного поперечного перерізу, визначена для випадку, коли діє тільки осьове стиснення; див рисунок 6.10 (а);

where: is the effective area of an effective cross-section that is subject only to axial compression; see Figure 6.10(a);

- ефективний момент опору перерізу для максимального стискаючого напруження, викликаного дією лише моменту відносно осі у-у, (див. рисунок 6.10 (b)

is the effective section modulus for the maximum compressive stress in an effective crosssection that is subject only to moment about the y - y axis, see Figure 6.10 (b);

- додатковий момент, що виникає через можливие зміщення центральної осі , (див. 6.1.9.(2));

is the additional moment due to possible shift of the centroidal axis in the direction, see 6.1.9(2);

- понижувальний коефіцієнт з 6.2.2 для втрати стійкості відносно осі ;

is the reduction factor from 6.2.2 for buckling about the axis;

- вираз взаємодії, див. (2).

is an interaction expression, see (2).

(a) Поздовжній стиск (b) Момент відносно осі

Рисунок

6.10

– Моделі для обчислення характеристик ефективного перерізу

Figure

6.10

– _{Models for calculation of effective section properties}

(2) Для профільованих листів, що піддаються сумісній дії поздовжнього стиску та неоднакових кінцевих моментів та/чи поперечних навантажень, необхідно перевірити різні перерізи вздовж усього прогону. Дійсний згинальний момент у розглянутих перерізах використовується у виразі взаємодії, при цьому

(2) For sheeting subjected to combined axial force and unequal end moments and/or transverse loads, different sections along the span should be checked. The actual bending moment in the studied section is used in the interaction expression and

(6.27)

де: - відстань між перерізом, що розглядається, та шарнірною опорою чи точкою перегину кривої пружного прогину при дії поздовжньої сили, (див. рисунок 5.9 з EN1999-1-1)

where: is the distance from the studied section to a hinged support or a point of contra-flexure of the deflection curve for elastic buckling of an axial force only, see Figure 5.9 of EN1999-1-1.

- вільна довжина при втраті стійкості (див. Таблицю 5.7 з EN1999-1-1).

is the buckling length, see Table 5.7 of EN1999-1-1.

Примітка. Для спрощення можна прийняти .

NOTE: For simplification may be used.

6.3 Проектування з урахуванням роботи обшивки

6.3 Stressed skin design

6.3.1 Загальні положення

6.3.1 General

(1) Взаємодія між конструкційними елементами та профільованими листами, призначеними для сумісної поботи як частини комбінованої конструктивної системи, можна враховувати як описано у 6.3

(1) The interaction between structural members and sheeting panels that are designed to act together as parts of a combined structural system, may be allowed for as described in this chapter 6.3

(2) Діафрагма може складатися з профільованих алюмінієвих листів, які використовуються як покриття чи зовнішня обшивка стін.

(2) Diaphragms may be formed from profiled sheeting of aluminium used as roof or wall cladding.

Примітка.: Інформацію щодо перевірки таких діафрагм можна отримати з: Публікації ECCS №88 (1995): Європейські рекомендації щодо використання металевих профільованих листів, які працюють як діафрагма.

NOTE: Information on the verification of such diaphragms can be obtained from: ECCS Publication No. 88 (1995): European recommendations for the application of metal sheeting acting as a diaphragm.

6.3.2 Робота діафрагми

6.3.2 Diaphragm action

(1) При проектуванні з урахуванням роботи обшивки, як правило, слід вважати, що діафрагми з профільованих листів, що працюють як покриття, перекриття чи зовнішня обшивка стін, забезпечують загальну жорсткість і міцність конструкційної рами завдяки їх власній міцності та жорсткості на зсув.

(1) In stressed skin design, advantage may be taken of the contribution that diaphragms of sheeting used as roofing, flooring or wall cladding make to the overall stiffness and strength of the structural frame, by means of their stiffness and strength in shear.

(2) Покриття та перекриття можна вважати балками-стінками, що виходять за межі будівлі та сприймають поперечне навантаження в одній площині та передають їх на кінцеві опори чи проміжні жорсткі рами. Панель обшивки може розглядатися як стінка, що сприймає поперечне навантаження зсуву в одній площині, з крайніми елементами, що працюють як пояси, які сприймають зусилля поздовжнього розтягу чи стиску, (див. рисунок 6.11 та 6.12).

(2) Roofs and floors may be treated as deep plate girders extending throughout the length of a building, resisting transverse in-plane loads and transmitting them to end gables, or to intermediate stiffened frames. The panel of sheeting may be treated as a web that resists in-plane transverse loads in shear, with the edge members acting as flanges that resist axial tension and compression forces, see Figures 6.11 and 6.12.

(3) Так само, прямокутні стінові панелі можна розглядати як систему в’язей жорсткості, що працює як діафрагма, яка сприймає сили зсуву в їх площині.

(3) Similarly, rectangular wall panels may be treated as bracing systems that act as shear diaphragms to resist in-plane forces.

Рисунок

6.11 –

Робота з урахуванням обшивки для будівлі з плоскою покрівлею

(а) Обшивка; (b) Поле дотичних напружень у обшивці; (c) Сили в поясах в крайніх елементах

Figure

6.11 –

_{Stressed skin action in a flat-roof building}

_{(a) Sheeting; (b) Shear field in sheeting; (c) Flange forces in edge members}

6.3.3 Необхідні умови

6.3.3 Necessary conditions

(1) Методи проектування з урахуванням роботи обшивки, які враховують обшивку як неподільну частину конструкції, можуть бути використані тільки за наступних умов:

- окрім виконання основної функції, обшивка бере участь у формуванні діафагм, що протистоять переміщенням конструкції у площині обшивки;

- діафрагми мають поздовжні крайові елементи, призначені для передавання бічних сил, що виникають час діафрагмової роботи;

- зусилля, що виникають у діафрагмі у площині покриття чи перекриття передаються на фундаменти через в‘язеві рами, інші діафрагми з робочою обшивкою чи за допомогою інших засобів забезпечення поперечної стійкості;

- відповідні конструкційні з’єднання використовуються для передачі діафрагмових зусиль на основну раму і для з’єднання крайових елементів, що працюють як пояси;

- до обшивки слід відноситися як до конструкційного компоненту, який не можна видалити без грунтовного розгляду;

- в робочій документації, включаючи розрахунки та креслення, потрібно привернути увагу до факту, що будівлю запроектовано з урахуванням роботи обшивки;

- рекомендується встановити попереджувальні знаки про те, що стіни використано як конструктивні компоненти і вони не можуть бути прибрані без прийняття запобіжних заходів для забезпечення стійкості.

(1) Methods of stressed skin design that utilize sheeting as an integral part of a structure, may be used only under the following conditions:

- the use made of the sheeting, in addition to its primary purpose, is limited to the formation of shear diaphragms to resist structural displacement in the plane of that sheeting;

- the diaphragms have longitudinal edge members to carry flange forces arising from
diaphragm action;

- the diaphragm forces in the plane of a roof or floor are transmitted to the foundations by means of braced frames, further stressed-skin diaphragms, or other methods of sway resistance;

- suitable structural joints are used to transmit diaphragm forces to the main framework and to join the edge members acting as flanges;

- the sheeting is treated as a structural component that cannot be removed without proper consideration;

- the execution specification, including the calculations and drawings, draws attention to the fact that the building is designed to utilize stressed skin action;

- it is recommended to install warning signs to inform that the walls are utilized as structural skin components and any removal needs precaution to maintain stability.

(2) Проектування з урахуванням робочої обшивки в основному має використовуватися для малоповерхових будівель або для перекрить та фасадів висотних будівель.

(2) Stressed skin design should be used predominantly in low-rise buildings, or in the floors and facades of high-rise buildings.

(3) Діафрагми з робочою обшивкою переважно використовуються, щоб сприймати вітрові, снігові та інші навантаження, які діють безросередньо на обшивку. Також, вони можуть використовуватися для роботи з невеликими тимчасовими навантаженнями, такими як поштовхи від легких мостових кранів чи кран-балок, але не можуть використовуватися, щоб протистояти постійним зовнішнім навантаженням, таким як технологічні навантаження.

(3) Stressed skin diaphragms should be used predominantly to resist wind loads, snow loads and other loads that are applied through the sheeting itself. They may also be used to resist small transient loads, such as surge from light overhead cranes or hoists on runway beams, but may not be used to resist permanent external loads, such as those from plant.

Рисунок

6.12

– Робота обшивки у будівлі зі скатною покрівлею.

(а) Покриття; (b) Бічні сили в крайніх елементах; (c) Поле зсуву в покритті; (d) Торцеві в’язі, необхідні для передачі зусилль від листів покрівлі

Figure

6.12

– _{Stressed skin action in a pitched roof building}

_{(a) Sheeting; (b) Flange forces in edge members; (c) Shear field in sheeting; (d) Gable tie required to resist forces in roof sheeting}

6.3.4 Діафрагми з профільованого алюмінієвого листа

6.3.4 Profiled aluminium sheet diaphragms

(1) У діафрагмі з профільованого алюмінієвого листа, (див. рисунок 6.13) обидва краї листів мають бути приєднані до опорних елементів самонарізальними або самосвердлувальними гвинтами, зварюванням, болтами чи іншими кріпильними деталями, що не будуть втрачати працездатність під час експлуатації, вириватися чи зрізатися до появи пошкоджень у профільованих листах. Усі ці кріпильні деталі мають фіксуватися безпосередньо в опорних елементах, проходячи крізь листи, наприклад, через гофри профільованих листів, якщо не вжито спеціальних заходів для гарантування того, що з’єднання фактично передають зусилля, передбачені проектом.

(1) In a profiled aluminium sheet diaphragm, see Figure 6.13, both ends of the sheets should be attached to the supporting members by means of self-tapping screws, self-drilling screws, welding, bolts or other fasteners of a type that will not work loose in service, pull out, or fail in shear before causing tearing of the sheeting. All such fasteners should be fixed directly through the sheeting into the supporting member, for example through the troughs of profiled sheets, unless special measures are taken to ensure that the joints effectively transmit the forces assumed in the design.

(2) Шви між прилеглими листами мають бути з’єднані заклепками, самосвердлячими гвинтами, зварюванням чи іншими кріпильними деталями, що не будуть втрачати роботоздатність під час експлуатації, вириватися чи зрізатися до появи пошкоджень у профільованих листах. Відстань між такими кріпильними деталями має бути не більшою, ніж 500 мм.

(2) The seams between adjacent sheets should be fastened by rivets, self-drilling screws, welds, or other fasteners of a type that will not work loose in service, pull out, or fail in shear before causing tearing of the sheeting. The spacing of such fasteners should not exceed 500 mm.

(3) Відстань від будь-яких кріпильних деталей до ребер та кромок листів має бути достатньою для запобігання передчасному розриванню листів.

(3) The distances from all fasteners to the edges and ends of the sheets should be adequate to prevent premature tearing of the sheets.

(4) Маленькі, хаотично розташовані отвори, що складають до 3 % відповідної площі, можна влаштовувати без спеціальних розрахунків, за умови що загальна кількість кріпильних деталей не буде зменшуватися. Отвори, що складають до 15% відповідної площі можуть влаштовуватися за умови більш детального розрахунку. Площі, що містять більшу кількість отворів, мають бути розбиті на менші ділянки, кожна з повною роботою діафрагми

(4) Small randomly arranged openings, up to 3% of the relevant area, may be introduced without special calculation, provided that the total number of fasteners is not reduced. Openings up to 15% of the relevant area may be introduced if justified by detailed calculations. Areas that contain larger openings should be split into smaller areas, each with full diaphragm action.

(5) Усі профільовані листи, з яких формуються частини діафрагм робочої обшивки, мають спочатку бути розраховані за основним призначенням на згин. Щоб запобігти погіршенню роботи обшивки при згині внаслідок того, що вона виконує фунцію діафрагми, необхідно перевірити, чи зсувне зусилля, викликане роботою діафрагми, не перевищує .

(5) All sheeting that also forms part of a stressed-skin diaphragm should first be designed for its primary purpose in bending. To ensure that any deterioration of the sheeting would be apparent in bending before the resistance to stressed skin action is affected, it should then be verified that the shear stress due to diaphragm action does not exceed .

(6) Опір зсуву робочої обшивки діафрагми має базуватися на мінімальній міцності на розрив з’єднань листів з листами або з’єднань листів з елементами, паралельними до гофрів профілю, або для діафрагм, закріплених тільки до поздовжніх елементів, – на мінімальній міцності кінцевих з’єднань листів з елементами. Розрахований опір зсуву для будь-якого іншого типу руйнування має перевищувати це мінімальне значення:

(6) The shear resistance of a stressed-skin diaphragm should be based on the least tearing strength of the seam fasteners or the sheet-to-member fasteners parallel to the corrugations or, for diaphragms fastened only to longitudinal edge members, the end sheet-to-member fasteners. The calculated shear resistance for any other type of failure should exceed this minimum value by at least the following:

- для руйнування з’єднань листів з прогонами під сумісною дією зсуву та від’ємного тиску вітру, як мінімум на 40%;

- for failure of the sheet-to-purlin fasteners under combined shear and wind uplift, by at least 40%;

- для будь-якого іншого типу руйнування, як мінімум на 25%.

- for any other type of failure, by at least 25%.