Розрахунок і конструювання згинальних і стиснутих елементів сталезалізобетонних конструкцій будівель та споруд

Різні стиснуті частини в поперечному перерізі (такі як стінка або полиця) можуть відноситися до різних класів.

Поперечний переріз класифікується за найвищим (найменш сприятливим) класом його стисну­тих частин.

Граничні відношення c/t для перерізів класів 1, 2 і 3 слід приймати за таблицею 4.1. Частина перерізу, яка не відповідає граничним відношенням для перерізу класу 3, повинна бути віднесена до перерізу класу 4.

Таблиця 4.1 - Максимальні відносини ширини до товщини для стиснутих частин перерізу

Стиснуті внутрішні частини

Вісь згину

Вісь згину

Клас

Частина, яка знаходиться під дією згину

Частина, яка знаходиться під дією стиску

Частина, яка знаходиться під дією згину та стиску

Розподіл напружень в частинах (стиск додатний)

c/t <72е

c/t < ЗЗе

c/t <83є

c/t < 38є

При а > 0,5 : c/t <

13а-1

При а <0,5: c/t < —

а п _п с и 456є

При а > 0,5 : с t <

¹ 13а-1

При а < 0,5 : c/t < а

Розподіл напружень в частинах (стиск додатний

П c/t <124е

c/t < 42е

При \|/ > -1: c/t <

42 е

0,67 + 0,33 \|/

ри \|/ < -1 * : c/t < 62є -(1 - v)V(“V)

Кінець таблиці 4.1

ь-7²³⁵Лу

235

275

355

420

460

£

1,00

0,92

0,81

0,75

0,71

* \|/ < -1 для тих випадків, коли або стискальне напруження, або деформація розтягу становлять e_v >f_v/Е.

Звиси полиць

Прокатні профілі

Зварні профілі

Клас

Частина, яка знахо­диться під дією згину

Частина, яка знаходиться під дією згину та стиску

стиск на кінець

розтяг на кінець

Розподіл напружень в частинах (стиск додатний)

+

ас

+

. ас

+

ІІК“

—-І

! і

І і

І—с__

1

c/t < 9є

/ 9є c/t< —

а

9 ^є с/ґ<—= ал/а

2

c/t < 10є

_/4 10е c/t<

а

. Ює с/г < —

ау/а

Розподіл напружень в частинах (стиск додатний)

+

/ +

V- І

н і І І І

I- ^с -¹

1

і і і і і

L.—с—q

1" “і

іі^—

3

c/t < 14е

c/t <21e7^7

к„- коефіцієнт стійкості

М²³⁵Л

^fv

235

275

355

420

460

Є

1,00

0,92

0,81

0,75

0,71

Трубчастий переріз

d

Клас

Переріз, який знаходиться під дією згину та/або стиску

1

d/t <50е²

2

d/t <70е²

3

d/t <90е²

fv

235

275

355

420

460

Е=7²³5//у

Є

1,00

0,92

0,81

0,75

0,71

Е²

1,00

0,85

0,66

0,56

0,51

Класифікація сталезалізобетонних перерізів з забетонуванням сталевої стінки

Виступні сталеві полки комбінованого перерізу з бетонною оболонкою відповідно до 4.1.4 можна кваліфікувати згідно з таблицею 4.2.

Бетонна оболонка стінки перерізу повинна армуватись, механічно з’єднуватись із ста­левим перерізом, запобігати втраті стійкості стінки та будь-якої частини стиснутої полиці в напрямку стінки. Можна вважати, що вищенаведені вимоги задовольняються, якщо:

бетонна оболонка стінки армована поздовжніми арматурними стрижнями та хомутами і/або зварними сітками;

виконується умова стосовно відношення Ь_с /Ь, наведеного у таблиці 4.2.

Т аблиця 4.2 - Класифікація стиснутих сталевих полиць для частково омонолічених перерізів сталевої частини

Розподіл напружень (стиск додатній)

Границі

c/t 9с

c c/t < 20 е

/t < 14 є

Передумови розрахунку несучої здатності

В загальному випадку несучу здатність сталезалізобетонних елементів на дію згинальних моментів та поздовжніх сил визначають, виходячи з наступних передумов:

для розрахункового перерізу вважається справедливою гіпотеза про лінійний розподіл деформацій по його висоті;

для розрахункового перерізу вважається, що зсувні з’єднання та поперечна арматура бетонної плити забезпечують сумісну роботу плити і сталевого профілю;

зв’язок між напруженнями та деформаціями стиснутого бетону приймається у вигляді діаграм, які показані на рисунках 3.1 та 3.2 ДБН В.2.6-98;

зв'язок між напруженнями та деформаціями в арматурі приймається у вигляді діаграми, яка наведена на рисунку 3.1. При цьому:

а) для арматури при e_s > і:_си напруження cr_s ^о, тобто вважається, що стався розрив арма-

б) роботу бетону розтягнутої зони допускається не враховувати, приймаючи при е_с/- < 0 напру­ження <ї_сі ^0; для конструкцій, у яких не допускається утворення тріщин, розрахунок несучої здатності виконують з урахуванням того, що деформації бетону найбільш розтягнутого волокна не повинні перевищувати c_ctu -2f_ctm /Е_ск.

4.3.2 За критерій вичерпання несучої здатності поперечного перерізу приймається:

втрата рівноваги між внуїрішніми іа зовнішніми зусиллями (досягнення максимуму на діаграмах "момент-кривизна (прогин)" або "стискальна сила - прогин") - екстремальний критерій;

руйнування стиснутого бетону при досягненні крайніми стиснутими деформаціями граничних значень (е_сі/1, v._cu3, див. таблицю 3.1 ДБН В.2.6-98) або розрив усіх розтягнутих стрижнів арматури внаслідок досягнення в них граничних деформацій (е_С£7, див. 3.2.6 ДБН В.2.6-98);

досягнення крайніми стиснутими/розтягнутими деформаціями сталевої частини попереч­ного перерізу граничних значень (є_аи, див 3.2.4).

Розрахунок виконується за деформаційною методикою, сутність якої полягає у тому, що ураховується приріст не зусиль (впливів), а деформацій у перерізі.

Приймається таке правило знаків: для стиску як бетону, арматури, так і сталевої частини поперечного перерізу знак додатний, для розтягу - від’ємний.

4.3.3 Розраховуючи позацентрово стиснуті і стиснуто-зігнуті сталезалізобетонні елементи, слід ураховувати вплив прогину та недосконалостей у геометрії конструкцій до початку їх навантаження.

5 РОЗРАХУНОК ЗГИНАЛЬНИХ СТАЛЕЗАЛІЗОБЕТОННИХ ЕЛЕМЕНТІВ ЗА НЕСУЧОЮ ЗДАТНІСТЮ

Загальний метод розрахунку

Для виконання розрахунку сталева частина розрахункового перерізу розбивається на т шарів, в межах висоти яких напруження вважаються постійними, а розподіл деформацій по висоті сталевого елемента за лінійним законом.

Відповідно до прийнятих передумов напружено-деформований стан розрахункового перерізу при згині має вигляд, наведений на рисунку 5.1, і описується системою рівнянь:

F (5.1)

(Kei) = 0;

Ф(5Ч_Є1)-М = О. (5.2)

Рисунок 5.1 - Напружено-деформований стан розрахункового перерізу при використанні криволінійної діаграми стану бетону

В загальному вигляді функції F(t< є і) і Ф(^є-і) записуються наступним чином:

F(b>e^) — Jct_c(x)t/F+^2o_s/-Д_5/- + > (5-3)

р / = 1 /и=1

Ф(^^еі) ~ ^/s_amA_amZ_am • (5-4)

Р / = 1 m=1

Після інтегрування і підстановки границь інтегрування одержимо систему нелінійних алге­браїчних рівнянь 3 невідомими — £_с(і) І ^(абО£_а{2))-

Н (5-5)

елінійна залежність міжо_с і є_с у бетоні згідно з ДБН В.2.6-98 описується рівняннями:

f(ck),(cd) ^{1 +} (^ “²)П

ДЄ Г| — Е_с /&£■} ,

е_с1 - деформації при максимальних напруженнях згідно з таблицею 3.1 ДБН В.2.6-98, при розрахунку за першою групою граничних станів приймається z_c^_cd за другою групою граничних станів г_с^_ск.