гнучкі (рисунок 4.1, а);
жорсткі (рисунок 4.1, б).
напрямок зусилля зсуву
напрямок зусилля зсуву
2-2
Рисунок 4.1 - Приклади гнучких (а) і жорстких (б) з'єднувальних елементів
Гнучкими з'єднувальними елементами є упори із достатньою деформативністю, завдяки чому виконуються умови щодо їх ідеалізованого пластичного характеру роботи у конструкції, що розглядається (рисунок 4.2).
Для жорстких типів з'єднувальних елементів характерним типом руйнування є зминання або виколювання зони бетону. Для запобігання відриву у таких елементах застосовують петлі та інші засоби (див. рисунок 4.1,6).
У загальному випадку належність з'єднувальних елементів до жорсткого або гнучкого типу визначається в результаті випробувань.
Реальний та ідеалізирований характер роботи гнучких і жорстких з'єднань на зсув показаний на рисунку 4.2
Рисунок 4.2 - Характер роботи гнучких (а) і жорстких (б) з'єднань на зсув
Схематична ілюстрація роботи з'єднань на зсув за відсутності взаємодії балки із плитою, а також при частковій та повній такій взаємодії під навантаженням наведена на рисунку 4.3.
О
Рисунок 4.3 - Схема роботи з'єднань з різними ступенями взаємодії
бмеження для застосування часткового з'єднання на зсув у сталезалізобетонних балках будівельАнкерні упори з головками (стад-болти) загальною довжиною після приварювання не менше ніж 4 діаметри, діаметром стрижня не менше ніж 16 мм і не більше ніж 25 мм можуть вважатися гнучкими з'єднувальними елементами у нижченаведених межах для ступеня з'єднання на зсув, який визначається коефіцієнтом д = n/nf:
Для профнастилів з рівними полицями:
1_е< 25;
Le > 25;
Г|>1.
355
fu
(0,75-0,03Le), д>0,4;
(4.1)
(4.2)
Для профнастилів з площею нижньої полиці в три рази більшою ніж площа верхньої полиці:
1-е 20;
355
Г
(0,30-0,015Le), д>0,4;
(4.3)
Le>20; д>1.
де Le - відстань між точками нульових згинальних моментів у метрах при додатному прогині, яку для типових нерозрізних балок можна приймати відповідно до рисунка 8.1 ДБН В.2.6-160;
nf - кількість з'єднувальних елементів, необхідна для повного з'єднання на зсув на ділянці довжини балки, що розглядається;
п - фактична кількість з'єднань на зсув, передбачена для тієї ж довжини.
Для профнастилів, у яких площа нижньої полиці перевищує площу верхньої менше ніж у три рази, граничне значення д можна визначити з виразів (4.1) - (4.4) лінійною інтерполяцією.
Анкерні упори з головками (стад-болти) можуть вважатись гнучкими у ширшому діапазоні прольотів ніж у 4.3.1, якщо:
стад-болти мають загальну довжину після приварювання не менше ніж 76 мм, а діаметр стрижня складає не менше ніж 19 мм;
сталевий елемент виконано із прокатного або зварного двотавра з рівними полицями;
бетонна плита є комбінованою по профнастилу, орієнтованому гофрами перпендикулярно до балки, а ребра бетону нерозрізні по довжині;
в одному гофрі профільованого настилу розташовується один стад-болт, встановлений у центрі полиці гофра, або перемінно на лівій і правій стороні гофра по довжині прольоту;
прийнято профнастил з >2hp <60 мм, де позначення див. на рисунку 4.6;
зусилля Nc визначено згідно із спрощеним методом ДСТУ Б В.2.6-206.
З
Le < 25;
а дотримання цих умов коефіцієнт д повинен задовольняти вирази:д
(4.5)
(4.6)
>1- — (1,0-0,04Z_e), д > 0,4; ч fy JLe>25; д>1.
Вимоги 4.3 встановлено для з'єднувальних елементів (стад-болтів), що розташовуються з рівномірним кроком.
Розташування з'єднувальних елементів
З'єднувальні елементи повинні розташовуватись вздовж балки так, щоб передавати поздовжній зсув і запобігати відшаруванню бетону від сталевої балки, враховуючи відповідний розподіл розрахункових поздовжніх зусиль зсуву.
У консолях та зонах від'ємних моментів нерозрізних балок розтягнута арматура повинна обриватись відповідно до кроку зсувних з'єднань та відповідним чином заанкерована.
Гнучкі з'єднання можуть розташовуватись рівномірно по довжині між прилеглими критичними перерізами за умови, що:
всі розрахункові перерізи на довжині, що розглядається, відносяться до класу 1 або 2 (див. розділ 8.5 ДБН В.2.6-160);
т| задовольняє обмеження, наведені у 4.3;
несуча здатність на згин в пластичній стадії сталезалізобетонного перерізу не перевищує більше ніж у 2,5 раза несучу здатність на згин в пластичній стадії сталевого профілю.
Якщо несуча здатність на згин в пластичній стадії сталезалізобетонного перерізу перевищує більше ніж у 2,5 раза несучу здатність на згин в пластичній стадії сталевого профілю, необхідно виконувати додаткову перевірку достатності зсувного з'єднання у проміжних точках приблизно посередині між прилеглими критичними перерізами.
Необхідна кількість з'єднувальних елементів може розподілятись між точкою максимального додатного моменту і прилеглою опорою або точкою максимального від'ємного моменту відповідно до закону розподілу зусиль поздовжнього зсуву, визначеного за пружною теорією при навантаженні, що розглядається. У разі виконання цих вимог жодні додаткові перевірки достатності зсувного з'єднання не вимагаються.
Z-подібні з'єднувальні елементи X-HVB у суцільних плитах і бетонному заповненні
З'єднувальні елементи X-HVB представляють собою холодноформований сталевий Z-подібний профіль, закріплений однією з полиць до верхнього пояса балки перекриття двома дюбелями.
Z-подібні з'єднувальні елементи мають шість основних типорозмірів, які використовуються в залежності від товщини плити перекриття і типу профільованого настилу (рисунок 4.4). Всі з'єднувальні елементи незалежно від типу мають ширину нижньої опорної полиці 50 мм. З'єднувальні елементи виготовляються висотою hsc= 52, 80, 95, 110 і 141 мм. Ширина верхньої полиці - 10, 12 або 37 мм в залежності від типу з'єднувального елемента.
Матеріал з'єднувальних елементів - оцинкована маловуглецева сталь товщиной 2 мм або 2,5 мм з тимчасовим опором від 270 МПа до 350 МПа. Товщина цинкового покриття - не менше ніж 3 мкм.
З'єднувальні елементи кріпляться до балки двома дюбелями ENP2-21 або ENPH2-21 за допомогою монтажного пістолета
.
Розміри у міліметрах
Рисунок 4.4 - З'єднувальні елементи типу X-HVB
Вибір типу дюбеля для кріплення з'єднувальних елементів залежить від товщини і міцності сталі верхньої полиці балок. На рисунку 4.5 наведені області використання ENP2-21 або ENPH2-21, що кріплять з'єднувальні елементи до пояса балки товщиною від 6 мм до ЗО мм зі сталі із тимчасовим опором не більше ніж 700 МПа.
Рисунок 4.5 - Області застосування дюбелів для кріплення з'єднувальних елементів в залежності від товщини полиці і марки сталі балки
Несуча здатність з'єднувальних елементів висотою 80 мм і всіх інших приймається відповідно PRd =16 кН і PRd=22 кН, виходячи з їх пружної роботи.
Z-подібні з'єднувальні елементи X-HVB не слід використовувати при знакоперемінних навантаженнях, оскільки їх несуча здатність на зсув скадає близько 40 % від міцності стрижневих анкерних упорів діаметром 19 мм і робота з'єднувальних елементів X-HVB на знакоперемінні навантаження не досліджувалась.
РОЗРАХУНОК З'ЄДНУВАЛЬНИХ ЕЛЕМЕНТІВ
Анкерні упори з головками (стад-болти) у суцільних плитах і при бетонному заповненні
Розрахункова несуча здатність на зсув анкерних упорів із головками (стад-болти), що приварюються автоматичним зварюванням згідно з ДСТУ ISO 14555, визначається за меншим зі значень:
PRd =0’8f"nd2‘l4 (5.1)
Yv
або:
„ 0,29а d2JfckEm
pRd= , (5 2)
Yv
приймаючи:а
(5.3)
=0,2|—^-+l] при 3<hsc/d<4',a =01
при hsc/d>4,
(5.4)
де yv - коефіцієнт надійності для з'єднувального елемента, що згідно з ДБН В.2.6-160 рекомендується приймати уу =1,25;
d - діаметр стрижня стад-болта, 16 мм < d < 25 мм;
fu - вибрана міцність на розтяг матеріалу поперечного стрижня за межею міцності, але не більше ніж 500 Н/мм2;
fck - характеристична циліндрична міцність на стиск бетону у віці, що відповідає моменту часу, який розглядається, густиною не менш ніж 1750 кг/м3;
hsc - загальна номінальна висота стад-болта.
Якщо стад-болти додатково до зсуву зазнають прямої дії зусиль розтягу, то необхідно визначати розрахункове зусилля розтягу Ften, що припадає на один стад-болт.
Зусиллям розтягу можна знехтувати, якщо Ften< 0,^PRd , де PRd- розрахункова несуча здатність на зсув, визначена згідно з 5.1.1
Якщо Ften> 0,1 PRd , то з'єднання не входить у сферу застосування цього стандарту.
Розрахунковий опір анкерних упорів з головками (стад-болти) і з'єднувальних елементів X-HVB, що застосовуються з профільованим настилом
Профнастили з гофрами, паралельними осі балки
Поперечні стрижні розташовані в межах зони бетону, що має форму вута (рисунок 5.1). Якщо профіль є нерозрізним вздовж балки, то ширина Ь'о дорівнює ширині гофра, як показано на рисунку 5.2. Якщо настил розрізний, то Ь'о визначається у спосіб, що показано на рисунку 5.1. Висоту вута hp слід приймати такою, що дорівнює загальній висоті настилу мінус виступи верхніх полиць, якщо такі є.
Розрахункову несучу здатність на зсув необхідно приймати такою, що дорівнює несучій здатності у суцільній плиті (див. 5.1), помноженій на понижувальний коефіцієнт kt, що визначається за наступним виразом:
кі
= 0,6—| ^--1
hp І
<1,0,
(5.5)
де hsc - загальна висота стрижня, але не більше ніж hp +75 мм.
Для з'єднувальних елементів X-HVB коефіцієнт коефіцієнт kt приймається в межах 0,5 < kt <1,0 і kz= 1,0 приЬ0/Лр > 1,8.
Якщо настил розрізний над балкою і не анкерованний до неї належним чином, то грань вута і її армування повинні задовольняти вимоги 5.4.1.
Рисунок 5.1 - Балка з профільованим настилом, орієнтованим гофрами паралельно балці
Профнастили з гофрами, орієнтованими поперечно осі балки
Розрахункова несуча здатність анкерних упорів з головками (стад-болти) і з'єднувальних елементів X-HVB на зсув повинна прийматись однаковою з несучою здатністю у суцільній плиті, обчисленою відповідно до 5.1.1 та 5.2.1.2 і помноженою на понижувальний коефіцієнт kt , що визначається за наступним виразом:
к t= (5.6)
7^7 hp I hp )
де nr - кількість з'єднувальних елементів у одному гофрі в місці перетину із балкою, що за розрахунком приймається не більше 2. Інші познаки показані на рисунку 5.2.
Для з'єднувальних елементів X-HVB оефіцієнт kt приймається в межах 0,5 < kt <1,0.
Рисунок 5.2 - Профільований настил з гофрами поперечно балці
Умовою використання формули (5.6) для стад-болтів є забезпечення положень, наведених у 5.3.3 і 5.3.4, причому fu повинна прийматися не більше ніж 450 Н/мм2.
Для стад-болтів коефіцієнт kt повинен прийматись не більшим ніж відповідні значення kt,max’ наведені у таблиці 5.1.
Таблиця 5.1 - Верхні межі kfmax для понижувального коефіцієнта kt
|
Кількість стад-болтів в одному гофрі |
Товщина t настилу, мм |
Стрижні діаметром не більше 20 мм, що приварюються крізь сталевий профнастил |
Стрижні діаметром 19 мм або 22 мм, що приварюються через отвори в профільованому настилі |
|
пг- 1 |
< 1,0 |
0,85 |
0,75 |
|
> 1,0 |
1,0 |
0,75 |
|
|
Лг-2 |
< 1,0 |
0,85 |
0,6 |
|
> 1,0 |
0,8 |
0,6 |
Значення, наведені у 5.3.1, 5.3.2 і 5.3.3, можуть застосовуватись за виконання наступних умов:
стад-болти розміщені у ребрах висотою hp, не більшою ніж 85 мм і шириною Ьо не менше hp;
при зварюванні крізь настил діаметр стрижнів стад-ботів не перевищує 20 мм;
