У випадках, не передбачених у 9.9.2 і 9.9.3, здатність до кручення можна визначити за результатами випробувань. Як альтернативу можна використовувати відповідні розрахункові моделі за умови, що вони засновані на результатах випробувань.
Болтові вузлові з’єднання
Сполучення балки з колоною, розрахункова несуча здатність якого MjRd залежить від розрахункової несучої здатності ділянки стінки колони на зсув, можна вважати, що має достатню здатність до кручення при пластичному статичному розрахунку за умови, що d/tw< 69є .
Вузол з опорним фланцем або поясною кутиковою накладкою, що прикріплюються на болтах, можна вважати, що має достатню здатність до кручення при пластичному статичному розрахунку, якщо виконуються наступні умови:
розрахункова несуча здатність на згин залежить від розрахункової несучої здатності:
полиці колони при згині,
опорного фланця балки або розтягнутої поясної накладки при згині;
товщина t полиці колони, опорного фланця балки або розтягнутої поясної накладки (не обов’язково того ж основного компонента, згаданого в умові а)) задовольняє умову
t < 0,36d/ob/fy, (9.20)
де fy - границя текучості сталі відповідного основного компонента.
Не допускається вважати, що болтове вузлове з’єднання володіє достатньою здатністю до кручення при пластичному статичному розрахунку, якщо його розрахункова несуча здатність MjRd залежить від розрахункової несучої здатності болтів на зріз.
Зварні вузлові з'єднання
Можна вважати, що зварне сполучення балки з колоною володіє здатністю до кручення фСс/, не меншою ніж отримане за нижченаведеною формулою за умови, що стінка колони підкріплена при стиску, але не підкріплена при розтягу, і її розрахункова несуча здатність за моментом не залежить від розрахункової несучої здатності ділянки стінки колони на зсув, див. 9.9.2:
Ф
(9.21)
сс/ -0,25Лс/hb,де hb - висота балки;
hc - висота колони.
Можна вважати, що зварне сполучення балки з колоною, розраховане з урахуванням вимог цього розділу, володіє здатністю до кручення, що відповідає куту повороту не менше 0,015 рад.
Для болтів, що прикріплюють накладку до полиці колони, слід приймати тільки один ряд.
Кількість рядів болтів, що прикріплюють накладку до полиці балки, не обмежена.
Довжина Ьа накладки може відрізнятися як від ширини полиці балки, так і від ширини полиці колони, а - зазор g < 0,4t; б - зазор g > 0, At
Рисунок 9.17 - Розміри emin і т поясної кутикової накладки, прикріплюваної болтами
10 ОСНОВНІ ПРАВИЛА КОНСТРУЮВАННЯ СТАЛЕЗАЛІЗОБЄТОННИХ КОНСТРУКЦІЙ
Захисний шар та бетонування конструкцій будівель
Конструювання зсувних з'єднань, які сприймають зусилля зсуву, повинно забезпечувати можливість належним чином ущільнювати бетон навколо основи з’єднання.
Якщо зверху з'єднання вимагається захисний шар, то він повинен бути:
не менше ніж 20 мм, або
згідно з рекомендаціями ДБН В.2.6-98 для арматури діаметром менше ніж 5 мм у залежності, яка із величин більша.
Якщо захисний шар не вимагається, то верх з’єднання може збігатися з поверхнею бетону плити.
При виконанні ступінь та послідовність бетонування повинні бути такими, щоб дозріваючий бетон не пошкоджувався внаслідок обмеженої комбінованої роботи, що відбувається при деформації сталевих балок при послідовному виконанні бетонування. Де тільки можливо, деформації до зсувних з'єднань не повинні прикладатись до набуття бетоном циліндричної міцності, щонайменше 20 Н/мм2.
Місцеве армування у плитах
У місцях прилягання зсувного з’єднання до поздовжньої грані бетонної плити поперечна арматура повинна повністю заанкеровуватись між гранню плити та прилеглим рядом з’єднань.
Для запобігання поздовжньому розтріскуванню бетону полиць, спричиненому зсувними з’єднаннями, коли відстань від грані бетонної полиці до осі найближчого ряду зсувних з’єднань становить менше ніж 300 мм, необхідно застосовувати наступні додаткові рекомендації:
поперечна арматура повинна доповнюватись U-подібними стрижнями, що встановлюються навколо зсувних з'єднань;
якшо для зсувних з’єднань використовуються стрижні з головками, то відстань від грані бетонної полиці до осі найближчого стрижня повинна бути не менше ніж 6ф де d - номінальний діаметр стрижня, а U-подібні стрижні повинні мати діаметр не менше ніж 0,5ф
U-подібні стрижні повинні розташовуватись якомога нижче до мінімально можливого захисного шару.
На кінці консолі необхідно забезпечувати відповідне армування для передачі зусиль від зсувних з’єднань на поздовжню арматуру.
Інші види вутів, окрім сформованих сталевими профнастилами
Якщо влаштовуються вути між сталевим профілем і нижньою поверхнею бетону плити, сторони вутів повинні пролягати за межами лінії, проведеної під кутом 45° від зовнішньої грані стрижня, див. рисунок 10.1.
Рисунок 10.1 - Конструювання вутів
Мінімальний захисний шар бетону від бокової грані вута до стрижня повинен бути не менше ніж 50 мм.
Необхідні поперечні стрижні повинні встановлюватись у вутах нижче не менше ніж 40 мм від поверхні з’єднань, що сприймають зусилля відриву.
Крок зсувних стрижнів
Якщо у розрахунку припускається, що стійкість сталевого або залізобетонного елемента забезпечується з’єднанням між ними, то крок зсувних з’єднань повинен бути достатньо точним, щоб це припущення виконувалось.
Я
кщо вважається, що стиснута сталева полиця внаслідок створення в’язей зсувними з’єднаннями стає класу 1 або 2 замість нижчого класу, то відстань між центрами зсувних з’єднань у напрямі дії стиску не повинна перевищувати наступних значень:
- якщо плита має контакт по всій довжині (наприклад суцільна плита): 22 tf
- якщо плита має контакт не по всій довжині (наприклад, плита з ребрами поперек балки):
де tf - товщина полиці;
fy - номінальний опір текучості полиці, Н/мм2.
Окрім того, відстань у чистоті між гранню стиснутої полиці до найближчої лінії зсувних з’єд
нань не повинна перевищувати
У будівлях максимальна відстань у поздовжньому напрямку зсувних з’єднань не повинна перевищувати більш ніж у 6 разів загальну товщину плити або 800 мм.
Розміри сталевої полиці
Товщина сталевої пластини або полиці, до якої приварений з’єднувальний стрижень, повинна бути достатньою для належного зварювання і відповідним чином передавати навантаження від стрижня на пластину без локального руйнування та надмірних деформацій.
У будівлях відстань між гранню стрижня і гранню полиці балки, до якої він приварюється, див. рисунок 10.1, повинна бути не менше ніж 20 мм.
Захисний шар бетону для сталевого профілю та арматури
Для повністю замонолічених сталевих профілів повинен забезпечуватись, щонайменше, мінімальний захисний шар залізобетону для гарантування безпечної передачі зусиль зчеплення, захисту сталі від корозії та розтріскування бетону.
Захисний шар бетону полиць повністю замонолічених сталевих профілів повинен бути не менше ніж 40 мм та не менше ніж 1/6 ширини b полиці.
Захисний шар бетону для арматури повинен відповідати розділу 7 ДБН В.2.6-98.
Поздовжня і поперечна арматура
Поздовжня арматура у заповнених бетоном колонах, яка враховується у опорі поперечного перерізу, повинна становити не менше ніж 0,3 % від перерізу бетону. У заповнених бетоном порожнистих перерізах зазвичай поздовжня арматура не потрібна, якщо розрахунок на вогнетривкість не вимагається.
Поперечна і поздовжня арматура у повністю або частково заповнених бетоном колон повинна розраховуватись і конструюватись згідно з ДБН В.2.6-98.
Відстань у чистоті між поздовжніми арматурними стрижнями і конструкційним сталевим профілем може бути меншою ніж вимагається у 10.7.2 або навіть нульовою. У цьому випадку для зчеплення робочий периметр з арматурного стрижня повинен прийматись таким, що дорівнює половині або четверті його периметру, як показано на рисунку 10.2 (а) і (Ь), відповідно.
Рисунок 10.2 - Робочий периметр с арматурного стрижня
Для повністю або частково замонолічених елементів за умови навколишнього середовища класу Х0 згідно з ДБН В.2.6-98, таблиця 4.1, і якщо поздовжня арматура у розрахунку не враховується, то необхідно встановлювати мінімальну поздовжню арматуру діаметром 8 мм та кроком 250 мм, а поперечну арматуру діаметром 6 мм та кроком 200 мм. Як альтернатива можуть застосовуватись зварні сітки з арматури діаметром 4 мм
.ДОДАТОК А
(довідковий)
АЛГОРИТМ РОЗВ'ЯЗАННЯ СИСТЕМИ НЕЛІНІЙНИХ РІВНЯНЬ РІВНОВАГИ
СТАЛЕЗАЛІЗОБЕТОННОГО РОЗРАХУНКОВОГО ПЕРЕРІЗУ ЗА ДЕФОРМАЦІЙНИМ МЕТОДОМ
З точки зору реалізації деформаційного методу тип нормального перерізу (див. рисунки 5.2, 6.1, 6.3) не має значення, але для спрощення викладок розглянемо прямокутний переріз. Як більш загальний випадок алгоритм розрахунку наведено для позацентрово стиснутого сталезалізо- бетонного елемента, оскільки необхідно розглянути дві форми рівноваги (див. рис. 6.1 і 6.2).
Для розв’язання задачі необхідно мати такі вихідні дані: параметри перерізу; параметри діаграми деформування бетону - fcd, Ecd , оси(р), єси1 або єси3, e^ (ці параметри можна взяти з таблиці 3.1 ДБН В.2.6-98; коефіцієнти полінома ак (3.5 ДБН В.2.6-98) у формулах (4.21) - (4.24) з додатка Д ДБН В.2.6-98; параметри армування стрижневою арматурою (причому кількість шарів армування не обмежується, вона обмежується тільки технологічними вимогами) - Rsi, Esi, Asj; відстань від верхньої (найбільш стиснутої) грані перерізу до і-го шару армування zsi і сталевої частини перерізу za;; початкові (викликані попереднім напруженням, усадкою чи іншими чинниками за необхідності) деформації в /-му стрижні арматури es/0 і m-му шарі сталевої частини перерізу Еаті,0 ■
При визначенні напружено-деформованого стану перерізу задача може розв’язуватись у трьох постановках:
при заданих зусиллях NEd та MEd необхідно визначити кривизну в перерізі К і деформації е ;
при заданих величинах кривизни в перерізі і діючому в ньому осьовому зусиллі NEd визначити величину згинального моменту MEd;
необхідно побудувати повну криву стану перерізу аж до руйнування бетону.
Перша і третя з названих задач розв’язується за таким алгоритмом.
На першому кроці розрахунку задаються величини деформацій ес(1) = Ае<°^ та Де£°^ =0, причому на перших кроках підрахунків рекомендується Де<°^ приймати таким, що дорівнює 0,1 ecu1 або 0,1 ecu3 .
1 ) £с(1) £с(1)
Підраховують величини К = — = -—— , у = ——, x-f = ——, os,, oam,. Напруження в
Р h ес1 К
арматуріод, розраховують за 3.1.4.10, дєе5/ = K(Xf -zsi) + esi0, напруження в m-му шарі сталевої частини перерізу о ат/ - за 3.2.6, де стат, = Nf*-, -zmi) + єат, 0.
Визначають зусилля в перерізі за формулою для першої форми рівноваги (4.21).
Визначену величину зусилля NEdra інші параметри підставляють у рівняння рівноваги (4.22). За результатами розв'язання рівняння (4.22) можлива реалізація двох випадків:
ліва частина більша за нуль. Це свідчить про наявність форми рівноваги І (див. рисунок 4.4), тобто весь переріз стиснутий;
ліва частина менша за нуль. Це свідчить про наявність форми рівноваги II (див. рисунок 4.5), тобто частина перерізу розтягнута.
При реалізації першої форми рівноваги необхідно виконати наступні дії:
визначити нову величину деформацій на менш стиснутій грані:
_(1) =„(0) д .
£с(2) Єс(2) +Лєс(2) ■
при цьому на першому кроці (циклі) рекомендується приймати
Дес(2) = 0^єси1
перевірити рівняння рівноваги (4.22), виконавши дії за п.2 і п.4, і якщо ліва частина залишилась більшою за нуль, ще раз збільшити деформацію єС(2) на величину AeC(2j, тобто прийняти =£^2) +Дес(2) =£^) +2А£с(2);
покрокове збільшення деформації на менш стиснутій грані перерізу виконувати доти, доки ліва частина рівняння (4.22) не змінить знак.
Після зміни знака рівняння рівноваги (4.22) оцінюють точність розв’язку. Точність розв’язку вважають достатньою при значенні
Л£С(2) =:0,02єси1.
У разі, коли точність розв’язку недостатня, визначають нову величину деформації, повертаючись кроком назад:
F(^1) (к) _А(Л+1)
Ьс(2) Ьс(2) АЬс(2) ’
і призначають нову величину приросту деформацій: Д£(*=789) =0,01е</() .
Далі виконують обчислення за пп. а), б) і в) доти, доки не буде досягнута достатня (задана) точність виконання умови (4.22) після т ітерацій:
