Рисунок 6.8 Додаїкові сили тертя у комбінованих колонах при застосуванні стрижнів з головками
Якщо переріз навантажений частково (наприклад, як показано на рисунку 6.22а 6.9,а), то навантаження можуть розподілятись з коефіцієнтом 1,25 по товщині tc торцевої пластини. А напруження у бетоні повинні обмежуватись фактичною площею прикладання навантаження; для порожнистих профілів згідно з 6.10.2.6 (6), а для всіх інших типів перерізів - згідно з 4.10 ДСТУ Б.В.2.6-156.
NEd
Рисунок 6.9 - Частково навантажені та заповнені бетоном кільцеві порожнисті перерізи
Якщо бетон у круглому або квадратному полому перерізі навантажений тільки частково, наприклад, фасонками через профіль або ребрами жорсткості, як показано на рисунку 6.9, розрахункова міцність бетону на зминання осRd під фасонкою або ребром жорсткості, що виникає від зусиль у перерізі, повинна визначатись за виразом:
_ ft fy 1 Ис ^с ?cd f
c,Rd ~ ^cd 1+ Лс/. ~ f л/-/!- ~ л ~ ’ (6.26)
V а тск )А1 А1
де t - товщина стінки сталевої труби;
а - діаметр труби або сторона квадратного перерізу;
Ас - площа поперечного перерізу бетону колони;
А/ - площа навантаження під фасонкою, див рисунок 6.9;
дс/ = 4,9 для круглих сталевих труб і т]с; = 3,5 для прямокутних перерізів.
Значення відношення Ас/А1 не повинно перевищувати 20. Зварні шви між фасонкою та порожнистим профілем повинні розраховуватись згідно з 2.8 ДБН В.2.6-163.
Для заповнених бетоном порожнистих сталевих профілів для розрахунку міцності колони може враховуватись поздовжня арматура, навіть у випадку, якщо вона не приварена до торцевих пластин або не контактує безпосередньо з пластинами за умови, що:
не вимагається перевірки на втому;
зазор між арматурою і торцевою пластиною не перевищує ЗО мм (рисунок 6.9,а).Поперечна арматура повинна відповідати ДБН В.2.6-98, 4.6.2 або 4.6.3. У разі часткового бетонування сталевого профілю бетон повинен утримуватись поперечною арматурою, встановленою згідно з рисунком 5.5.
Якщо навантаження прикладається тільки через сталевий профіль або бетонний переріз, то при повністю заповненому сталевому перерізі поперечна арматура повинна розраховуватись для поздовжнього зсуву, що виникає при передачі нормального зусилля (Л/с/ на рисунку 6.23 6.10) від частин бетону, яка безпосередньо з’єднана за допомогою зсувних з’єднань у частини бетону без прямого з'єднання на зсув (рисунок 6.9, переріз А-А; заштрихована зона за межами полиць на рисунку 6.9 повинна розглядатись як без прямого з’єднання). Розрахунок та розташування поперечної арматури повинні ґрунтуватись на моделі ферми, припускаючи кут 45° між умовним бетонним стиснутим елементом і віссю елемента згідно з 4.6.3 ДБН В.2.6-98.
Рисунок 6.9 - Частково навантажені та заповнені бетоном кільцеві порожнисті перерізи
Поздовжній зсув за межами зони прикладання навантаження
Поздовжній зсув за межами зони прикладання навантаження у місці з’єднання бетону і сталі необхідно перевіряти, якщо він спричинений поперечними навантаженнями і/або моментами на торцях. Зсувні з’єднання необхідно встановлювати на основі розподілу розрахункової величини поздовжнього зсуву, якщо він перевищує розрахунковий опір зсуву 1Rd.
За відсутності більш точного методу, для визначення поздовжнього зсуву у місці з’єднання можна застосовувати пружний розрахунок з урахуванням довготривалих впливів і утворення тріщин у бетоні.
При забезпеченні умов щодо відсутності у сталевому профілі на поверхні контакту фарбування, олії, жирів та пухкої окалини або іржі, для xRd можна приймати значення, наведені у таблиці 6.4.
Таблиця 6.4 - Розрахунковий опір зсуву xRd
|
Тип поперечного перерізу |
> Н/ММ2 |
|
Повністю забетоновані поперечні перерізи |
0,30 |
|
Заповнені бетоном круглі труби |
0,55 |
|
Заповнені бетоном прямокутні труби |
0,40 |
|
Полиці частково забетонованих перерізів |
0,20 |
|
Стінки частково забетонованих перерізів |
0,00 |
Значення наведене у таблиці 6.4 для повністю замонолічених сталевих профілів, застосовується, якщо мінімальний захисний шар бетону становить 40 мм, а поперечна і поздовжня арматура відповідає 10.7. При більшому захисному шарі і відповідному армуванні 42можна застосовувати вищі значення xRd. Якщо інше не визначено за випробуваннями, для повністю замонолічених сталевих профілів може застосовуватись підвищене значення ₽стга, де рс визначається за виразом:
( с . >
рс =1 + 0,02cz 1—<2,2, (6.27)
I CZ J
де cz - номінальне значення захисного шару бетону, мм (рисунок 4.2,а);
cz,min = 40 мм - мінімальний захисний шар бетону.
Якщо інше не визначено, то для частково замонолічених профілів під дією поперечного зсуву, викликаного згином відносно слабшої осі внаслідок бокового навантаження або кінцевих моментів, зсувні з’єднання повинні завжди забезпечуватись. Якщо за опір зсуву не приймається тільки опір конструкційної сталі, то передбачену поперечну арматуру для зусилля зсуву згідно з 6.4.3 необхідно приварювати до стінки сталевого профілю або вона повинна проходити через стінку сталевого профілю.
7 ВТОМА
Загальні положення
Опір сталезалізобетонних конструкцій втомі необхідно перевіряти, якщо конструкція зазнає повторюване коливання (зміну) напружень.
Розрахунок за граничним станом на втому повинен забезпечити на прийнятному рівні вірогідності, що протягом всього проектного строку експлуатації малоймовірне настання відмови у роботі внаслідок втоми або необхідність ремонту внаслідок пошкодження, спричиненого втомою.
Для навантажених стрижнів зсувних з’єднань конструкцій у будівлях при характеристичному сполученні дій максимальне поздовжнє зусилля зсуву не повинно перевищувати 0,75PRd, де PRd- опір одиночного стрижня.
У будівлях не вимагається перевірка на втому конструкційної сталі, арматури, бетону та зсувних з’єднань якщо для конструкційної сталі забезпечені вимоги ДБН В.2.6-163, а для бетону - ДБН В.2.6-98.
Коефіцієнти надійності для оцінки втоми у будівлях
Коефіцієнт надійності для опору втомі для сталевих елементів сталезалізобетонних конструкцій визначається наступним чином.
Оцінка опору втоми повинна проводитися із застосуванням:
методу працездатності з ушкодженнями;
методу безпечного ресурсу.
Метод працездатності з ушкодженнями повинен гарантувати достовірність того, що конструкція буде задовільно працювати протягом її проектної довговічності за умови, що заплановані огляд і режим обслуговування для виявлення та виправлення втомних пошкоджень виконуються протягом терміну проектної довговічності конструкції.
Примітка 1. Метод працездатності з ушкодженнями може застосовуватися, коли в момент втомного руйнування можливий перерозподіл зусиль між складовими елементами конструкції.
Примітка 2. В завданні на проектування конкретних конструкцій можуть міститися передбачені програми контролю.
Примітка 3. Конструкції, оцінювані в даній частині, вважаються працездатними з ушкодженнями, якщо матеріал конструкцій обраний згідно з ДБН В.2.6-163 та проводиться їх регулярне обслуговування.
Метод безпечного ресурсу повинен забезпечувати достовірний рівень того, що конструкція буде задовільно працювати за час її проектної довговічності без необхідності регулярних обстежень в процесі експлуатації на предмет втомного пошкодження. Метод безпечного ресурсу повинен застосовуватися у випадках, коли утворення локальної тріщини в одній деталі швидко призводить до руйнування елемента або всієї конструкції.
Для оцінки втоми необхідна надійність може бути досягнута коригуванням коефіцієнта надійності для опору втомі yMf, що враховує наслідки руйнування і прийняті вимоги проекту.
Рекомендовані коефіцієнти надійності в залежності від застосованого методу наведені в таблиці 7.1.
Таблиця 7.1 - Рекомендовані значення коефіцієнтів надійності для опору втомі сталевих
елементів
|
Метод оцінки |
Наслідки руйнування |
|
|
малі |
великі |
|
|
Працездатності при ушкодженнях |
1,00 |
1,15 |
|
Безпечного ресурсу |
1,15 |
1,35 |
Для бетону арматури залізобетонних елементів сталезалізобетонних конструкцій для сталої і перехідної розрахункових ситуацій рекомендовані значення коефіцієнтів надійності для опору втоми становлять:
для бетонуyMfc= 1,5;
для арматури yMfs = 1,15
Для стрижнів з головками при зсуві рекомендується застосовувати коефіцієнт надійності Ywf.s = 1 »0.
Для навантаження необхідно застосовувати коефіцієнт надійності yFf якій встановлюється в завданні на проектування.
Опір втомі
Опір втомі для конструкційної сталі необхідно приймати за 1.11 ДБН В.2.6-163.
Опір втомі арматурної сталі та попередньо напружуваної сталі необхідно приймати за 4.11 ДСТУ Б.В.2.6-156. Для бетону застосовується 4.11 ДСТУ Б.В.2.6-156.
Крива опору втомі при автоматичному зварюванні стрижнів з головками згідно з 6.6.3.1 показана на рисунку 7.1 і визначається для звичайного важкого бетону як:
(ATR)mA/R =(Атс)тА/с , (7.1)
де Atr - опір зсуву втоми, що пов’язаний з поперечним перерізом тіла стрижня з використанням номінального діаметра d тіла стрижня;
Дтс - рекомендоване (контрольне) значення при двох мільйонах циклів, при Дтс = 90 Н/мм2;
т - кутовий коефіцієнт кривої опору втомі, який приймається т = 8;
Nr - кількість циклів навантажень.
Рисунок 7.1 - Крива опору втомі для стрижнів з головками у суцільних плитахДля зсувних стрижнів у легкому бетоні з класом густини відповідно до ДСТУ Б В.2.7-170 опір втомі повинен визначатись згідно з 7.3.3, але з заміною Atr на t]EAtr, а Дтс на г|ЕДтс, де
( А2
г]Е = ( 22qq І ’ Р - Щільність бетону згідно з ДСТУ Б В.2.7-170.
Внутрішні сили та навантаження втоми
Внутрішні сили та моменти повинні визначатись загальним пружним розрахунком конструкції і при сполученні дій, визначеному за 4.11 ДБН В.2.6-98.
Максимальні та мінімальні внутрішні згинальні моменти та внутрішні сили, що виникають при сполученні навантажень згідно з 7.4.1, визначаються як MEd maxf і MEd min f.
Для будівель навантаження втоми необхідно визначати за 4.11.1 ДБН В.2.6-98. Динамічний відгук (реакція) конструкції або ударний ефект повинні враховуватись у відповідних випадках.
Напруження
Загальні положення
Визначення напружень повинно ґрунтуватись на 8.2.
Для визначення напружень у зонах з тріщинами необхідно враховувати ефект обойми від напружень розтягу в арматурі.
Вплив збільшення жорсткості розтягнутого бетону на напруження в арматурі слід враховувати відповідно до 7.5.3, якщо не використовується більш точний метод розрахунку.
При визначенні напружень в конструкційній сталі вплив збільшення жорсткості розтягнутого бетону можна не враховувати, якщо не використовується більш точний метод розрахунку.
Бетон
Для визначення напружень у бетонних елементах застосовується ДБН В.2.6-98, 4.11.
Арматура
Якщо згинальний момент MEdmax f викликає розтягувальні напруження в бетонній плиті і якщо не використовується більш точний метод розрахунку, то вплив жорсткості розтягнутого бетону на напруження os maxf в арматурі від MEdmaxf слід визначати за формулами (7.4 ) - (7.6) в 7.4.3 (3). У формулі (7.5) в 7.4.3 (3) замість коефіцієнта 0,4 слід приймати коефіцієнт 0,2.
Якщо згинальний момент MEdmin f також спричиняє напруження розтягу у бетоні плити, то діапазон напружень До задається згідно з рисунком 7.2, напруження ст8>тіп^ у арматурі, спричинені ^Ed,min,f > можуть визначатись за виразом:
_ MEd,min,f
CTs,min,f — ° s,max,f ТТ ■ v •*■)
мEd, max/
Якщо MEd min f і MEdіГпах/ або навіть MEdmin f спричиняють напруження стиску у бетоні плити, то напруження у арматурній сталі від цих згинальних моментах повинні визначатись за характеристиками поперечного перерізу без тріщин.
