- для звичайних важких бетонів в інших умовах та для елементів, заповнених бетоном, - 20.0x10"6.Номінальний розмір заповнювачів залежить від найменшого розміру конструктивного елемента, в який укладається бетон, і не повинен перевищувати щонайменше:
0,40 висоти шару бетону над настилом (Лс);
Ьо/3, де Ь'о- середня ширина гофра для трапецієдального настилу і мінімальна відстань між гофрами для настилів зі зворотними гофрами;
31,5 мм (сито С 31,5).
Арматура
Для армування сталезалізобетонних конструкцій з плитами по профільованим настилам слід використовувати арматуру відповідно до ДБН В.2.6-98.
Для армування сталезалізобетонних конструкцій з плитами по профільованим настилам слід використовувати:
гладку арматуру класу А240С;
арматуру періодичного профілю класів А400С, А500С, В500.
Конструкційна сталь
Характеристики конструкційної сталі приймають згідно з ДБН В.2.6-198.
Для виготовлення сталезалізобетонних конструкцій, що проектуються відповідно до цього стандарту, використовуються сталеві конструкції з фасонного, сортового, листового, широко- поличкового і універсального прокату і холодногнутих профілів, окрім тонкостінних.
Положення цього стандарту застосовують для конструкційної сталі з номінальним опором на границі текучості не більше 440 Н/мм2.
Вибір сталей для конструкцій слід виконувати згідно з ДБН В.2.6-198.
Профільовані настили
Для виготовлення сталезалізобетонних конструкцій з плитами по профільованим настилам використовуються настили різних типів, як за стандартами України, так Євростандартами (для настилання покриттів) згідно з ДСТУ В.2.6-9, ДСТУ Б EN 14782 та ДСТУ Б EN 508-1.
Профільовані настили слід приймати товщиною не менше 0,7 мм.
Профільований настил, що використовується в сталезалізобетонних плитах, повинен сприймати і передавати поздовжній зсув за контактом між настилом та бетоном. Природне зчеплення між сталевим настилом і бетоном не вважається достатнім для забезпечення сумісної роботи. Така сумісна робота між настилом і бетоном повинна забезпечуватись шляхом застосування одного або більше із наступних заходів (рисунок 3.1):
- механічне зчеплення, що забезпечується рифами та виштамповками в профілі (виступи або вм'ятини);
- фрикційне зчеплення при використанні профілів зі зворотними гофрами;
- анкерування кінців, що забезпечується шляхом приварювання анкерних упорів болтового типу (стад-болтів) або іншим типом локального з'єднання між бетоном і профнастилом, але тільки у поєднанні із заходами, наведеними у п. 1 або 2 вище;
- анкерування кінців, що забезпечується деформуванням гофрів по кінцях настилу, але тільки у поєднанні із заходами, наведеними у п. 2 вище.
.4.4 Відкриті поверхні сталевих профільованих настилів мають бути відповідним чином захищені від атмосферних дій.
.4.5 Рекомендується використовувати профільовані настили з цинковим покриттям сумарною питомою масою по двох сторонах не менше 200г/м2 (клас П2 за ГОСТ 14918-80), з полімерним покриттям або без нього в залежності від конкретних умов середовища.1 З
Рисунок 3.1 - Типові форми забезбечення зчеплення у сталезалізобетонних плитах
1 - механічне зчеплення; 2 - фрикційне зчеплення; 3 -- анкерування кінців наскрізним приварюванням стад-болтів; 4 - анкерування кінців деформуванням гофрів
4 РОЗРАХУНОК СТАЛЕЗАЛІЗОБЕТОННИХ БАЛОК З ПЛИТАМИ ПО ПРОФІЛЬОВАНИМ НАСТИЛАМ ЗА ГРАНИЧНИМИ СТАНАМИ ПЕРШОЇ ГРУПИ
1 - профнастил поперек балки; 2 - профнастил вдовж осі балки і частковим обетонуванням; балка зі збірними плитами і монолітним швом; 3 - з монолітною плитою по профільованому настилу; 4 - із обетонуванням сталевої частини перерізу: 5 - із наскрізним сталевим ригелем
Рисунок 4.1 - Типові поперечні перерізи сталезалізобетонних балок з плитами
по профільованим настила
мЗусилля в балках слід визначати згідно з вказівками розділу 8 ДБН В.2.6-160 із врахуванням довготривалих ефектів, тріщиноутворення та перерозподілу зусиль.
Розрахунок балок має виконуватись на двох основних етапах: етап зведення, коли конструкція розглядається на дію монтажних навантажень без сумісної роботи плити із балкою; та етап експлуатації, коли конструкція розглядається в завершеному стані, із сумісною роботою плити із балкою на навантаження, що діють протягом проектного строку експлуатації.
На етапі зведення до твердіння бетону несучим елементом вважається сталевий переріз балки без урахування сумісної роботи з настилом та бетоном і розрахунок ведеться відповідно до ДБН В.2.6-198.
На етапі експлуатації переріз балки розглядається як сталезалізобетонний, а приведена ширина бетонної полиці, що залучається до сумісної роботи, визначається з урахуванням ефекту запізнення зсуву згідно з розділом 8.4 ДБН В.2.6-160, враховуючи зміну приведеної ширини по довжині прольоту.
Для спрощення в елементах будівель приведену ширину композитного перерізу можна приймати постійною по всій довжині зони додатнього згинального моменту кожного прольоту. Цю величину можна прийняти beff1 всередині прольоту. Аналогічне припущення приймають по всій довжині зони від'ємного згинального моменту по обидві сторони від проміжної опори. Цю величину можна прийняти beff 2 на відповідній опорі.
4.2 Передумови розрахунку несучої здатності
Несуча здатність за згинальним моментом поперечних перерізів сталезалізобетонних конструкцій із плитами по профільованим настилам будь-якого класу має визначатись за спрощеним методом згідно з 4.4 цього ДСТУ. Також, вона може визначатись за нелінійним деформаційним методом згідно з передумовами ДБН В.2.6-160, сутність якої полягає у тому, що враховується приріст не зусиль, а деформацій.
В загальному випадку несучу здатність сталезалізобетонних балок із профільованими настилами на дію згинальних моментів та поздовжніх сил визначають, виходячи із 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 ДСТУ Б В.2.6-156.
При цьому:
для арматури при es > esu напруження as = 0, тобто вважається, що стався розрив арматури;
роботу бетону розтягнутої зони допускається не враховувати, приймаючи при есі< 0 напруження <усі =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 tctu- -2fctm/Eck.
У деформаційному методі за критерій вичерпання несучої здатності поперечного перерізу приймається:
втрата рівноваги між внутрішніми та зовнішніми зусиллями (досягнення максимуму на діаграмах "момент - кривизна (прогин)" або "стискальна сила - прогин") - екстремальний критерій;
руйнування стиснутого бетону при досягненні крайніми деформаціями у стиснутій зоні граничних значень еси1, єси3 (див. таблицю 3.1 ДБН В.2.6-98) або розрив усіх розтягнутих стрижнів арматури внаслідок досягнення в них граничних деформацій esu - (див. 3.2.6 ДБН В.2.6-98);
досягнення крайніми деформаціями у стиснутій/розтягнутій зоні сталевої частини поперечного перерізу граничних значень єао - (див. 3.2.4 ДБН В.2.6-98).
Приймається таке правило знаків: для стиску як бетону, так і арматури та сталевої частини поперечного перерізу знак додатній, для розтягу - від'ємний.
Якщо розрахунковий сталезалізобетонний поперечний переріз відноситься до класу 1 або 2 і не має попереднього напруження канатами, що згідно з ДБН В.2.6-160 допускає використання пружно-пластичної теорії, то несуча здатність за згинальним моментом сталезалізобетонної балки з плитою по профільованому настилу може бути визначена згідно з ДСТУ-Н Б EN 1994-1 -1 за спрощеним методом за критерієм вичерпання міцності з ідеалізованим пластичним розподілом напружень.
При розрахунку за спрощеним методом слід прийняти наступні припущення:
між конструкційною сталлю, арматурою та бетоном є повна взаємодія;
напруження у розрахунковому поперечному перерізі сталевого елемента досягають свого розрахункового значення границі текучості fyd при розтягу або стиску;
напруження у поздовжній арматурі в розрахунковому поперечному перерізі досягають свого розрахункового значення границі текучості fsd;
напруження в стиснутому бетоні у розрахунковому поперечному перерізі досягають значення 0,85fcd і приймаються постійними по всій висоті між нейтральною віссю в пластичній стадії і найбільш стиснутими волокнами бетону.
4.3 Розрахунок за деформаційним методом
Для виконання розрахунку використовується спосіб, аналогічний прийнятому у ДСТУ Б В.2.6-206: сталева частина і профільований настил розрахункового перерізу розбиваються на т і І шарів відповідно, 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 описується системою рівнянь:
Г(^Б1) = О, (4.1)
Ф(^є1)-М = 0, (4.2)
У загальному вигляді функції F(fr< є -0 і Ф(Ь< є і) записуються наступним чином:
^(^єі) =joc(x)dF Asi + УАат+ ^<^viAvi, (4.3)
F / = 1 m=1 Z=1
Ф(^ЧЕі) — J ° c (x)x s/ Asj zsi+ ^/5 amAamzam+ £ov/Avi zvi, (4.4)
F i = 1 m=1 1=1
Після інтегрування і підстановки границь інтегрування одержимо систему нелінійних алгебраїчних рівнянь з невідомими — £с(1) і К(абоєа(2))-
Нелінійна залежність між стс і єс у бетоні згідно з ДБН В.2.6-98 описується рівнянням:
°» = , (4.5)
f(ck),(cd) 1 + (к-2)ц
ДЄ П = Ес/ес/і
£с/ - деформації при максимальних напруженнях відповідно до таблиці 3.1 ДБН В.2.6-98,
при розрахунку за першою групою граничних станів приймається гСІcd, за другою групою граничних станів -ес/ с/(;
к = 1,05Еск Х£с/ск/fckiPrism(fck'Prism- Відповідно до таблиці 3.1 ДБН В.2.6-98) при розрахунку за другою групою граничних станів;
k=1,05Ecdxec/,cd /fed (fed ~ відповідно до таблиці 3.1 ДБН В.2.6-98) при розрахунку за першою групою граничних станів;
та
,
(4.6)
5 kCTc —f(ck),(cd) 2-i&k Л '
fc=1
-
де ак
коефіцієнти полінома, які визначаються з використанням параметрів, наведених в таблиці 3.1 ДБН В.2.6-98.Вирази (4.5) і (4.6) справедливі при 0< |єс|< |єси1|, де єси1 - номінальні граничні деформації бетону.
П
отримаємо
ісля підстановки формули (4.6) в рівняння (4.3) і (4.4) і інтегрування рівняння рівноваги в наступному вигляді:fed
К
5 я x У Эк
< k+1 k+1
c(1) £c(2)
_fc+1
I Ec1 J
/=1
т=1
I
Agm +vl Avi =0,
Z=1
(4.7)
fed
K2
k=ik+2
k+2 k+2
c(1) £c(2)
Єк+2 c1 J
п І
Asi (X1 ~zsi) +am Aam(X- ~Zgm) +
т=1
I
+
(4-8)
(X1 ~Zvl)~M =0 ./=1
У формулах (4.5) - (4.8):
1 (Ec/1) ~єс/2і)
К = - = —— — - кривизна вигнутої осі в перерізі;
Р h
£с(1) - деформації бетону стиснутої фібри;
Еа(2) “ деформації розтягнутої фібри сталевого профілю;
Ес(1) .
Y =——, Ес1
Х1 = Ес(і)/К “ висота стиснутої зони;
N = К/єс1 - відносна кривизна;
zsi - відстань /-го стрижня або прошарку арматури від найбільш стиснутої грані перерізу;
zam - відстань m-го шару сталевого профілю від найбільш стиснутої грані перерізу;
zvl - відстань /-го шару профільованого настилу від найбільш стиснутої грані перерізу;
М - розрахункове значення згинального моменту на кожному циклі розрахунку.
Напруження в довільному шарі армування і сталевого профілю визначаються за діаграмами деформування арматури і конструкційної сталі згідно з рекомендаціями, які викладені в 3.2 ДСТУ Б В.2.6-156 та 6.3 ДБН В.2.6-160, виходячи з того, що деформації визначаються за формулами:
