1 - плита при розтягу; 2 - переріз з повним розкриттям тріщин
Рисунок 7.2 - Визначення напружень os maxf f і crs,min.f У зонах з тріщинами
Конструкційна сталь
Якщо згинальні моменти MEdmaxf і MEdmin f спричиняють напруження розтягу у бетоні плити, то напруження у конструкційній сталі від цих моментів можуть визначатись на основі моменту інерції /2 перерізу згідно з 1.5.2.12.
Якщо MEdmaxf і MEd min f або тільки MEd min f спричиняють напруження стиску у бетоні плити, то напруження у конструкційній сталі від цих згинальних моментів повинні визначатись за характеристиками поперечного перерізу без тріщин.
Зсувні з'єднання
Поздовжній зсув на одиницю довжини повинен визначатись за пружним розрахунком.
При утворенні тріщин у бетонних елементах вплив їх на жорсткість слід враховувати за допомогою відповідної моделі. З метою спрощення розрахунку зусилля поздовжнього зсуву по контакту між сталевим елементом і бетоном можна визначити, виходячи з характеристик перерізу без тріщин.
Діапазон напружень
Конструкційна сталь і арматура
Діапазон напружень повинен визначатись за напруженнями згідно з 7.5.
Якщо перевірка на втому ґрунтується на діапазонах еквівалентних напружень ушкодження, у загальному випадку діапазон напружень ДсЕ повинен визначатись за:
= А.ф І о max f — arnin,fl> (7-3)
Де ° max/ ' ° min,г _ максимальні та мінімальні напруження відповідно до 7.4 і 7.5;
X - коефіцієнт еквівалентних ушкоджень;
ф - коефіцієнт еквівалентних ушкоджень від ударніх навантажень.
Перевірка сталевого профілю на втому виконується згідно з 1.11 ДБН В.2.6-163, бетону і арматури - згідно з 4.11 ДСТУ Б.В.2.6-156.
7.6.2 З’єднання на зсув
Д
(7.4)
ля перевірки стрижневих зсувних з'єднань на основі діапазону номінальних напружень еквівалентний постійний діапазон напружень зсуву Дт£2 Для Двох мільйонів циклів визначається за:Лт£2 = А"1 »
коефіцієнт еквівалентного ушкодження, що залежить від спектру та нахилу т кривої опору втомі;
д
Ат
іапазон напружень зсуву від навантаження втоми, що залежить від площі поперечного перерізу тіла стрижня при використанні номінального діаметра сУтіла стрижня.7.7 Оцінка втоми на основі діапазонів номінальних напружень
Конструкційна сталь, арматура та бетон
Перевірка втоми бетону при стиску і арматури повинна виконуватись згідно з 4.11 ДСТУ Б.В.2.6-156.
Для будівель оцінка втоми для конструкційної сталі повинна виконуватись наступним чином.
Номінальні, змінені номінальні або локальні діапазони напружень циклу від багаторазово повторюваних навантажень не повинні перевищувати:
Д
(7.5)
(7.6)
о < 1,5fy - для діапазонів нормальних напружень;Дт < 1,5f„ /з V2 - для діапазонів дотичних напружень.
Необхідно перевірити, щоб при втомному навантаженні виконувались умови:
y£f До£ 2
Умг —
Дстс
lFf^E,2
7Mf —
Дтс
У разі спільної дії напружень циклів До£ 2 ' Дтє,2 необхідно виконати перевірку:
7Ff^E,2
iMf —
Acr с
+ fMf
Дтс
(7.7)
З’єднання на зсув
Для зсувних стрижнів, приварених до сталевої полиці, яка завжди стиснута, при відповідному сполученні дій (див. 7.4.1), оцінка втоми повинна виконуватись шляхом перевірки наступного критерію:
■YMf^E,2 ^c/lMf,s ■ (7-6)
де Дт£2 - визначається у 7.7.1;
Дтс - рекомендоване значення опору втомі при двох мільйонах циклів, визначених згідно з 7.3.3.
Якщо максимальні напруження у сталевій полиці, до якої приварений зсувний стрижень, створюють розтяг при відповідному сполученні, взаємодія у будь-якому перерізі між діапазоном напружень зсуву Дт£ у зварюванні зсувних стрижнів і діапазоном нормальних напружень До£ у розтягнутій полиці, повинна перевірятись з використанням наступних взаємозв’язаних виразів: де Дс£ 2 -Діапазон напружень у полиці, визначений згідно з 7.6.1;
Ya#
+ lMf,s
fMf.s
<1,0,
lFf^E,2
7Mf —;
Aa~
lFf^E.2
Дос
7Ff^E,2
Дтс
(7.9)
(7-Ю)
Аос - рекомендоване значення опору втомі.
Діапазон напружень 2 і Дтс визначається за (7.8).
Умову (7.9) необхідно перевіряти на максимальне значення Аа£ 2 ' відповідне значення Дт£ 2, а також при сполученні максимального значення Дт£ 2 і відповідного значення Да£ 2. Якщо вплив на жорсткість розтягнутого бетону не враховується більш точними методами, то перевірку слід проводити для відповідних діапазонів напружень, що визначаються за характеристиками поперечних перерізів з тріщинами і без.
8 РОЗРАХУНОК ЕЛЕМЕНТІВ СТАЛЕЗАЛІЗОБЕТОННИХ КОНСТРУКЦІЙ ЗА ГРАНИЧНИМИ СТАНАМИ ДРУГОЇ ГРУПИ
Загальні положення
Конструкції з комбінованими елементами повинни проектуватись і зводитись таким чином, щоб задовольнялись відповідні граничні стани за експлуатаційною придатністю згідно з основними вимогами ДБН В.1.2-14.
Перевірка граничних станів за експлуатаційною придатністю повинна ґрунтуватись на критеріях, наведених у ДБН В.1.2-14.
Напруження
Загальні положення
При визначенні напружень для балок у граничному стані за експлуатаційною придатністю необхідно враховувати у відповідних випадках наступні впливи:
повзучість та усадку бетону;
утворення тріщин у бетоні та урахування впливу розтягнутого бетону;
послідовність зведення;
зростання гнучкості внаслідок ковзання у зсувних з’єднаннях при недостатньому наростанні зчеплення;
нелінійний характер роботи сталі та арматури, якщо це має місце;
депланація від кручення або без кручення, якщо має місце.
Якщо не використовується більш точний метод, то повзучість і усадку можна враховувати шляхом застосування відношення модулів згідно з ДБН В.2.6-98.
У перерізі з тріщинами основними впливами усадки можна знехтувати при перевірці напружень.
При розрахунку перерізу міцність бетону на розтяг не враховується.
Вплив обтискання бетону у зонах між тріщинами на напруження у арматурі і попередньо напруженій сталі повинен враховуватись.
Впливом обтискання бетону на напруження у конструкційній сталі можна знехтувати.
Впливами неповного набуття міцності зчеплення можна знехтувати, якщо забезпечується повне зсувне з’єднання, і якщо застосовується 8.3.1.4 у випадку неповного зсувного з’єднання.
Обмеження напружень для елементів будівель
Обмеження напружень не вимагається для балок, якщо для І групи граничного стану не вимагається перевірка на втому і не передбачається застосування попереднього напруження канатами і/або прикладанням контрольованих деформацій (наприклад, піддомкрачування на опорах).
Для комбінованих колон у будівлях, зазвичай, обмеження напружень не вимагається.
За необхідності застосовуються обмеження напружень у бетоні та арматурі, наведені у 5.2 ДБН В.2.6-98.
Деформації елементів будівель
Прогини
Прогини одних сталевих елементів від прикладеного навантаження повинні визначатись згідно з ДБН В.2.6-163.
Прогини комбінованих елементів від прикладеного навантаження повинні визначатись за пружним розрахунком згідно з розділом 4.
Відліковий рівень вертикального прогину (провисання) 8тах вільно обпертих балок визначається до верхньої сторони комбінованої балки. Тільки у випадку, якщо прогин може впливати на зовнішній вигляд будівлі, необхідно приймати за відліковий рівень нижню сторону балки.
Впливами неповного набуття міцності зчеплення можна знехтувати, якщо:
застосовується не менш ніж половина зсувних з’єднань від необхідних для досягнення повного зсувного з’єднання або зусилля, що виникають при пружному характері роботи і які діють у зсувних з’єднаннях, для II групи граничних станів не перевищують PRd;
у випадку ребристих плит з ребрами поперек балки висота ребер не перевищує 80 мм.
Для визначення впливів тріщин у бетоні полиць сталезалізобетонних балок у зонах від’ємних моментів на прогин можна застосовувати нижченаведені методи. Огинаюча крива внутрішніх сил і моментів для характеристичних сполучень з урахуванням довготривалих дій повинна визначатись із використанням жорсткості ЕаІ^ перерізів без тріщин.
Такий підхід називається "розрахунок без тріщин". У зонах, де напруження розтягу у крайніх фібрах бетону, викликані загальними впливами, перевищують у два рази міцність бетону на розтяг fctm, див ДБН В.2.6-98, таблиця 3.1, жорсткість повинна зменшуватись до ЕаІ2, див 8.4.5.3 ДБН В.2.6-160. Такий розподіл жорсткостей може використовуватись для граничних станів І і II груп. Після цього повторним розрахунком визначається новий розподіл внутрішніх сил, моментів і деформацій, за необхідності. Такий підхід називається "розрахунок з тріщинами".
Для нерозрізних комбінованих балок з бетонними полицями над сталевим профілем і без попереднього напруження включно з балками рам, у яких горизонтальні сили сприймаються в’язями, можуть застосовуватись наступні спрощені методи. Якщо всі відношення довжин прилеглих нерозрізних прольотів (коротший/довший) між опорами становлять щонайменше 0,6, то вплив тріщиноутворення може враховуватись застосуванням згинальної жорсткості ЕаІ2 на 15 % прольоту В кожну сторону ВІД КОЖНОЇ внутрішньої опори, а значення без тріщин ЕаІі у решті зон.
Вплив тріщин у бетоні на згинальну жорсткість комбінованих колон і стиснутих елементів повинен визначатись згідно з 6.6.
У будівлях внесок будь-якого часткового забетонування (оболонок) у роботу балки може визначатись з використанням середньої жорсткості з тріщинами і без тріщин у оболонці. Стиснута зона бетону може визначатись при нелінейному розподілі напружень.
Для балок з критичними перерізами класів 1, 2 або 3 можна застосовувати вказаний нижче спрощений метод. На кожній проміжній опорі, де напруження розтягу у крайній фібрі бетону csct перевищує 1,5fcto, згинальний момент, визначений для перерізу без тріщин за 8.3.1.5, множиться на коефіцієнт наведений на рисунку 8.1, і забезпечуються відповідні зростання моментів у прилеглих прольотах. Криву А можна застосовувати тільки для проміжних прольотів, якщо погонне навантаження на одиницю довжини всіх прольотів однакове, а величини прольотів відрізняються не більш ніж на 25 %. В іншому разі необхідно застосовувати наближене нижнє значення зчеплення = 0,6 (лінія В).
Рисунок 8.1 - Коефіцієнт зниження для згинального моменту на опорі
При визначення прогину для вільно обпертих балок можна враховувати вплив місцевої текучості конструкційної сталі над опорою шляхом множення згинального моменту на опорі, визначеного згідно з наведеними у цьому пункті методами, на наступний додатковий понижувальний коефіцієнт:
f2 = 0,5, якщо fgy досягається до набуття міцності бетоном плити;
f2 = 0,7, якщо fay досягається після набуття міцності бетоном.
Наведене застосовується для визначення максимального прогину, але не для "будівельного підйому".
У разі відсутності особливих вимог замовника вплив кривизни, спричиненої усадкою звичайного важкого бетону, може не включатись у прогин, за умови, що величина відношення прольоту до загальної висоти балки не перевищує 20.
В загальному випадку прогини визначаються із застосуванням діаграм стану бетону, арматури і конструкційной сталі, які видповідають призначенню перевірки.
Розрахунок сталезалізобетонних елементів за деформаціями виконують за умови, що прогини або переміщення конструкції f від дії зовнішнього навантаження не повинні перевищувати гранично-допустимих значень прогинів або переміщень fu
f<fu. (8.1)
Гранично допустимі прогини fu визначають згідно з ДСТУ Б В. 1.2-3. При дії постійних і змінних тривалих, а також і короткочасних навантажень прогин сталезалізобетонних елементів в усіх випадках не повинен перевищувати 1/150 прольоту та 1/75 вильоту консолі.
У тих випадках, коли прогини сталезалізобетонних елементів, у основному, залежать від згинальних деформацій, значення прогинів визначають за жорсткостями або за кривизнами елементів.
Кривизна і поздовжні деформації сталезалізобетонного елемента, як правило, визначаються за нелінійною деформаційною методикою, виходячи з рівнянь рівноваги зовнішніх зусиль, які діють у нормальному перерізі елемента, гіпотези плоских перерізів, діаграм стану бетону, арматури і конструкційної сталі з розрахунковими характеристиками, що відповідають розрахунковії ситуації.
