Р
ДСТУ Б В.2.6-206:2015
исунок 6.3 - Напружено-деформований стан стиснутого трубобетонного елемента кругового перерізу для першої форми рівновагиДСТУ Б В.2.6-206:2015
a - поперечний переріз трубобетонного елемента; б - епюра деформацій; в - епюра напружень в бетоні і арматурі; г- напруженняя у сталевій трубі
Рисунок 6.4- Напружено-деформований стан стиснутого трубобетонного елемента кругового перерізу для другої форми рівновагиОпір поперечних перерізів з урахуванням дії поперечних сил
Опір поперечних перерізів при спільній дії стиску та згину і відповідна крива взаємодії можуть обчислюватись з урахуванням розрахункового зусилля зсуву VEd згідно з 6.4.2. Міцність бетону на розтяг не враховується.
При визначенні кривої взаємодії (рисунок 6.5) необхідно враховувати вплив поперечних зусиль зсуву на опір згину і нормальній силі, якщо зусилля зсуву VaEd у сталевому профілі перевищує 50 % розрахункового опору зсуву VptаRd сталевого профілю, див. 5.2.
Якщо Va Ed> 0,5 Vpi aRd,TO вплив поперечного зсуву на опір спільній дії згину та стиску повинен враховуватись шляхом зниження розрахункового опору сталі (1-p)fyd у зоні зсуву Av згідно 3 5.2.11 та рисунком 6.5.
Зусилля зсуву Va Ed не повинно перевищувати опір зсуву сталевого профілю, визначений згідно з 6.2.2. Опір зсуву Vc Ed залізобетонної частини повинен перевірятись згідно з ДБН В.2.6-98.
Рисунок 6.5 - Крива взаємодії при спільній дії стиску та одновісного згину
За відсутності більш точного розрахунку VEd можна розподіляти на Va Ed , що діє на конструкційний сталевий профіль, та VcEd, що діє на залізобетонний переріз:
Va,Ed = VEd , (6.17)
Mpl,Rd
Ус,Ed =VEd-Va,Ed . (6.18)
де Mpia Rd-момент внутрішньої пари сталевого профілю;
Mp/Rd - момент внутрішньої пари комбінованого перерізу.
Для спрощення можна приймати, що VEd діє тільки на сталевий конструкційний профіль.
Для спрощення криву взаємодії можна замінити полігональною діаграмою (пунктирна лінія на рисунку 6.6). Сила Npm Rd (розрахункова міцність бетону замонолічування за нормальним зусиллям стиску) повинна прийматись якО,85^С£/Ас для повністю та частково замонолічених бетоном перерізів (рисунок 4.2, а-с) і як fcdАс для повністю заповнених бетоном перерізів (рисунок 4.2, d-f).
Рисунок 6.6 - Спрощена крива взаємодії
Для перерізів із круглих труб, заповнених бетоном, можна враховувати підвищення міцності бетону, спричинене ефектом обойми при забезпеченні умови, що відносна гнучкість А., визначена у 6.5, не перевищує 0,5, a e/d < 0,1, де е - ексцентриситет прикладання навантаження, визначений як MEd/NEd, ad- зовнішній діаметр колони. Несучу здатність при стиску можна визначити за виразом:
Npl,Rd
— Па
fyd ^cd Псdfck,
+ ^s fsd >
(6.19)
де t - товщина стінки сталевої труби.
Для елементів з е = 0 значення тіа = г]аота Пс = Лсо визначаються за наступними виразами:
Пао =0,25(3+ 2 А) (але < 1,0); (6.20)
г|со = 4,9 —18,5А+17А2 (але>0). (6.21)
Для елементів при спільній дії стиску та згину з 0< e/d < 0,1 значення г]а і г]с повинні визначатись за (6.22) та (6.23), де па і т|с - визначаються за (6.20) та (6.21): 10е
Па =Пао+(1-Пао)-^; (6-22)
О
ґи Юе^ ,спо,
Пс = Псо + 1“—3“ ■ (6-23)
При e/d >0,1 т]а = 1,0 та Пс = 0
Відносна гнучкість та ефективна згинальна жорсткість
Відносна гнучкість для площини згину, яка розглядається, визначається як:
l
(6-24)
^p/.Rkде Npl Rk - характеристичне значення несучої здатності на стиск з використанням характеристичних значень міцності і деформативності матеріалів конструкції;
Ncr - пружна критична нормальна сила для відповідної форми втрати стійкості, визначена при фактичній згинальній жорсткості (El)eff, обчисленій згідно з 6.5.2 і 6.5.3.
Для визначення відносної гнучкості та пружної критичної сили Ncr характеристичне значення фактичної згинальної жорсткості (El)eff поперечного перерізу комбінованої колони повинно визначатись за виразом:
(El)eff= ЕаІа+ Esls+ КеЕстІс, (6.25)
де Кс - поправочний коефіцієнт, що приймається 0,6;
/а , /с та ls- відповідно моменти інерції площі конструкційного сталевого профілю, бетонного перерізу без тріщин та арматури для площини згину, яка розглядається.
Необхідно враховувати впливи довготривалих ефектів на ефективну пружну згинальну жорсткість. Модуль пружності бетону Ест (середнє значення початкового модуля пружності бетону - таблиця 3.1 ДБН В.2.6-98) необхідно знижувати на величину Ec eff відповідно до наступного виразу:
Есeff = Ест , (6-26)
С.СІІ ипі л /и /її ’ ' '
^ + ^G,Ed /NEd^t
де tpf - коефіцієнт повзучості, згідно з ДБН В.2.6-98;
/VEd - загальна розрахункова нормальна сила;
/VG Ed- постійна частина нормальної сили.
Урахування неточностей елементів
При перевірці елементів розрахунок повинен ґрунтуватись на лінійно-пружному підході з урахуванням впливів другого порядку (за деформованою схемою).
При визначенні внутрішніх зусиль розрахункові значення ефективної згинальної жорсткості (E/)eff и слід визначати за наступним виразом:
(El)eff,и = Ко(Еаla+ ESIS+ КЄінЕстІс), (6.27)
Де її _ поправочний коефіцієнт, який приймається 0,5;
Ко - калібровочний коефіцієнт, що приймається 0,9.
Довготривалі впливи повинні враховуватись згідно з 6.5.3.
Впливи другого порядку можна не враховувати, якщо застосовується 8.2.1.3 ДБН В.2.6-160 і пружна критична сила визначається при згинальній жорсткості (El)effн згідно з 6.6.2.
Вплив геометричних і конструктивних неточностей може враховуватись через еквівалентні геометричні неточності. Еквівалентні неточності елементів для комбінованих колон наведено у таблиці 6.2, де L - довжина колони.
В межах довжини колони впливи другого порядку можуть враховуватись шляхом множення найбільшого розрахункового моменту першого порядку MEd на коефіцієнт к, що визначається за виразом:
к
(6.28)
= с1-NEd i^cr.eff
де Ncreff- критична нормальна сила для відповідної осі та відповідно до згинальної жорсткості, визначеної за 6.6.2, при приведеній довжині, прийнятій як довжина колони;
р - коефіцієнт еквівалентного моменту за таблицею 6.3.
Несуча здатність при осьовому стиску
Елементи можуть перевірятись із застосуванням розрахунку другого порядку згідно з 6.6 з урахуванням неточностей елемента.
Для елементів під дією осьового стиску розрахункове значення нормальної сили NEd повинно задовольняти умову
:
~.^d— < 10і (6 29)
7. pi,Rd
де NplRd- несуча здатність комбінованого перерізу згідно з 6.2 або 6.3, але при fyd, визначеного із застосуванням коефіцієнта надійності yw1 (рекомендоване значення = 1,0);
X - понижувальний коефіцієнт для відповідної форми втрати стійкості згідно з 5.6 на основі відповідної відносної гнучкості 7.
Відповідні криві втрати стійкості для поперечних перерізів комбінованих колон наведено у таблиці 6.2, де р - коефіцієнт армування >AS/Ас
Таблиця 6.3 - Коефіцієнт [} для визначення моментів урахуванням ефектів другого порядку
К
Примітки
MEd- максимальний згинальний момент в межах довжини колони без урахування впливів
І другого порядку
Розподіл моменту
оефіцієнт [3 для епюриЗгинальні моменти першого порядку, які обумовлені неточностями елемента або навантаженням із площини
Р = 1,0
і гМер - кінцеві моменти від загального розрахунку першого або другого порядку
ТЇІІІИИ
Несуча здатність елементів при сумісній дії стиску та одновісного згину
Нижченаведений вираз, що ґрунтується на кривій взаємодії, визначеній згідно з 6.4.1 -- 6.4.4, повинен задовольнятись:
М
(6.23)
ер __ MEdPd Mpl Rd
де MEd - найбільший із кінцевих моментів та максимальний розрахунковий згинальний момент в межах довжини колони, визначений з урахуванням неточностей і впливів другого порядку, за необхідності:
MplNRd- момент внутрішньої пари з урахуванням нормальної сили, NEd, що виражена через Md Mpi,Rd (рисунок 6.5);
MplRd- момент внутрішньої пари, визначений точкою В на рисунку 6.6.
Для класів сталі між S235...S355 включно коефіцієнт ам повинен прийматись 0,9, а для класів сталі S420 і S460 - 0,8
Значення - pdy або udz (рисунок 6.7) базуються на розрахунковому моменті внутрішньої пари МрІRa у площині згину, яка розглядається. Значення pd. більші 1,0, повинні застосовуватись тільки якщо згинальний момент MEd залежить безпосередньо від дії нормальної сили NEd , наприклад, коли момент MEd виникає внаслідок ексцентриситету нормальної сили NEd.
У іншому випадку необхідно виконувати додаткову перевірку зі зменшенням коефіцієнта надійності yF для внутрішніх зусиль, які приводять до збільшення опору перерізу, який повинен знижуватись на 20 %.
Спільна дія стиску та двовісного згину
Для комбінованих колон та стиснутих елементів з двовісним згином значення [idy і pdz на рисунку 6.7 можуть обчислюватись згідно з 6.8 окремо для кожної осі. Неточності повинні враховуватись тільки для площини, у якій передбачається можливість руйнування. Якщо не очевидно, яка з площин є більш критичною, то перевірку необхідно виконувати для обох площин.
При спільній дії стиску та двовісного згину, при перевірці стійкості в межах довжини колони та перевірки на краях повинні задовольнятись наступні умови:
М
(6-24)
(6-25)
у,Ed . . Mz,Ed.. - аМ,у’ .. - aM,z >
M-dy M pl,у,Rd №dz Mpl,z,Rd
My,Ed +Mz,Ed < 1 0
Mdy Mp/ y Rd Hdz Mpi z,Rd
де Mply Rd і MpizRd- моменти внутрішніх пар у відповідній площині згину;
Му Ed і Mz Ed- розрахункові згинальні моменти з урахування впливів другого порядку та неточностей згідно з 6.8;
Hdy ' Mdz “ визначаються за 6.8;
ам =ам,уіам =ам,г -наведено у 6.8.1.
З’єднання на зсув та прикладання навантаження
Загальні положення
У зонах прикладання навантаження повинні передбачатись відповідні заходи для внутрішніх сил і моментів, що виникають від елементів, приєднаних до кінців, та навантажень, що прикладені в межах довжини, і повинні розподілятись між сталевою і залізобетонною складовими з урахуванням опору зсуву в місці з’єднання сталі та бетону. Необхідно забезпечувати точне моделювання схеми навантаження, яка не призводить до виникнення значного ковзання у місці з’єднання, котре може зробити недійсними зроблені у розрахунку припущення.
Якщо комбіновані колони і стиснуті елементи зазнають значного поперечного зсуву, наприклад, при локальних поперечних навантаженнях та моментах на кінцях, повинні передбачатись відповідні заходи для передачі відповідних поздовжніх напружень зсуву в місці з’єднання сталі та бетону.
Для центрально навантажених колон і стиснутих елементів поздовжній зсув за межами зони прикладання навантаження можна не розглядати.
Прикладання навантаження
Зсувні з'єднання необхідно забезпечувати у зонах прикладання навантаження та зміни поперечного перерізу, якщо розрахункова міцність на зсув див 6.7.4.3, перевищується у місці з’єднання сталі та бетону. Зусилля зсуву повинні визначатись за зміною зусиль у перерізі сталевого або бетонного поперечного перерізу на довжині прикладання навантаження. Якщо навантаження прикладаються тільки до бетонного поперечного перерізу, то отримані із пружного розрахунку загальні значення повинні враховувати повзучість та усадку. В іншому випадку зусилля у місці з’єднання повинні визначатись за теорією пружності або пластичності для визначення більш несприятливого випадку.
За відсутності більш точного методу довжина зони прикладання не повинна перевищувати 2d або L/3, де d - мінімальний поперечний розмір колони, а І - довжина колони.
З’єднання на зсув у зонах прикладання навантаження через пластини на кінцях комбінованих колон і стиснутих елементів не вимагається, якщо з’єднання між бетоном та торцевою пластиною знаходиться постійно при стиску, з урахуванням повзучості та усадки. В іншому випадку, прикладання навантаження повинно перевірятись згідно з 6.10.2.5. Для заповнених бетоном труб круглого перерізу можна враховувати ефект обойми, якщо задовольняються умови 6.4.5, при використанні значень і qc, коли 7. дорівнює нулю.
Якщо зсувні стрижні приєднуються до стінки частково або повністю забетонованого сталевого профілю двотаврового або подібного перерізу, можна враховувати сили тертя, що розвиваються при поперечному розширенні бетону вдовж прилеглих сталевих полок. Цей опір можна додавати до обчисленого опору зсувних з’єднань. Можна припускати, що додатковий опір становить ^PRd/2 на кожній полиці і кожному горизонтальному ряді зсувних стрижнів, як показано на рисунку 6.8, де ц - відповідний передбачуваний коефіцієнт тертя. Для сталевих нефарбованих профілів ц можна приймати 0,5, a PRd- як опір одиночного стрижня. За відсутності точнішої інформації із випробувань відстань у чистоті між полицями не повинна перевищувати значень, які наведені на рисунку 6.8.
