Страница 24: ДСТУ-Н Б EN 1993-1-3:2012. Єврокод 3. Проектування сталевих конструкцій. Частина 1-3. Загальні правила. Додаткові правила для холодноформованих елементів і профільованих листів (62960)

NOTE: Information on the verification of such dia­phragms may be obtained from:

ECCS Publication No. 88 (1995): European recom­mendations for the application of metal sheeting acting as a diaphragm.

10.3.2 Diaphragm action

1. In stressed skin design, advantage may be taken of the contribution that diaphragms of sheeting used as roofing, flooring or wall cladding make to the overall stiffness and strength of the structural frame, by means of their stiffness and strength in shear.

2. Roofs and floors may be treated as deep plate girders extending throughout the length of a build­ing, resisting transverse in-plane loads and trans­mitting them to end gables, or to intermediate stiffened frames. The panel of sheeting may be treated as a web that resists in-plane transverse loads in shear, with the edge members acting as flanges that resist axial tension and compression forces, see figures 10.12 and 10.13.

S

Познаки:

a - настил

b - зона зсуву в настилі

с - поясні зусилля в крайніх елементах

Рисунок 10.12 - Діафрагма з настилу плоского покриття будівлі

Figure 10.12 - Stressed skin action in a flat-roof building

Key:

(a) Sheeting

(b) Shear field in sheeting

c) Flange forces in edge members

.

П ознаки:

a - настил

b - поясні зусилля в крайніх елементах

с - зона зсуву в настилі

d - затяжка для сприйняття зусиль від настилу покриття

Key:

1. Sheeting

2. Flange forces in edge members

3. Shear field in sheeting

4. Gable tie required to resist forces in roof sheeting

Рисунок 10.13 - Діафрагма з настилу двоскатного покриття будівлі

Figure 10.13 - Stressed skin action in a pitched roof buildin

g

10.3.3 Обов ’язкові умови

1. Методи розрахунку напружених обшивок (діафрагм), що є складовою частиною каркаса, можна застосовувати за умови, що:

• настил, окрім виконання основної функції, повинен мати зсувну жорсткість, достатню для виключення можливості переміщення конструкції в своїй площині;

• діафрагми повинні мати повздовжні крайові елементи, які здатні сприймати зусилля, що виникають при діафрагмовій роботі;

• зусилля від діафрагм покриттів і перекриттів передаються на фундаменти в’язевими ра­мами, іншими діафрагмами або іншими ме­тодами, які перешкоджають зміщенню рам;

• використовуються відповідні з’єднання, що передають зусилля від діафрагми на основ­ний сталевий каркас і об’єднують крайові елементи при роботі їх в якості поясів;

• настил розглядається як конструктивна частина, що не може бути видалена без відповідної компенсації;

• в розрахунках і кресленнях при проекту­ванні необхідно акцентувати увагу на те, що будівля запроектована з урахуванням ро­боти діафрагми жорсткості;

• для настилу, орієнтованого гофрами вздовж покриття, зусилля в поясах при діафраг­мовій роботі сприймаються настилом.

3. Necessary conditions

1. Methods of stressed skin design that utilize sheeting as an integral part of a structure, may be used only under the following conditions:

• the use made of the sheeting, in addition to its primary purpose, is limited to the formation of shear diaphragms to resist structural displa­cement in the plane of that sheeting;

• the diaphragms have longitudinal edge members to carry flange forces arising from diaphragm action;

• the diaphragm forces in the plane of a roof or floor are transmitted to the foundations by means of braced frames, further stressed-skin diaph­ragms, or other methods of sway resistance;

• suitable structural connections are used to transmit diaphragm forces to the main steel framework and to join the edge members acting as flanges;

• the sheeting is treated as a structural component that cannot be removed without proper consideration;

• the project specification, including the calculations and drawings, draws attention to the fact that the building is designed to utilize stressed skin action;

• in sheeting with the corrugation oriented in the longitudinal direction of the roof the flange forces due to diaphragm action may be taken up by the sheeting.

2. Робота настилів як діафрагм жорсткості враховується при розрахунках, насамперед, низьких будівель або в перекриттях і на фасадах високих будівель.

3. Напружені обшивки діафрагм рекоменду­ється використовувати для сприйняття вітро­вих, снігових, а також інших навантажень, які передаються на конструкції безпосередньо через настил. Вони можуть також використо­вуватись для сприйняття незначних рухомих кааант ахань, наа^ілкпащ, сааьмівнідк зусиль легких підвісних кранів або підйомників на монореях, але не можуть використовуватись для сприйняття довготривалих зовнішніх на­вантажень, наприклад, від обладнання.

3. Діафрагми із сталевих профлистів

1. В діафрагмі із сталевого профнастилу, див. рисунок 10.14, обидва торці листів повинні бути закріплені на опорних елементах само- нарізними ґвинтами, дюбелями, зварюванням, болтами або іншими типами кріплень, які не висмикуються, або не зрізаються до руйну­вання настилу. Всі типи кріплень повинні встановлюватись в опорний елемент безпосе­редньо через настил, наприклад, через гофри профлистів, якщо розрахунком не передба­чено інші заходи щодо забезпечення ефек­тивної передачі зусиль.

2. Повздовжні стики суміжних листів повинні виконуватись на заклепках, самонарізних ґвинтах, зварюванням або в будь-який інший спосіб і не повинні висмикуватись або зріза­тись до руйнування настилу. Крок кріплень не повинен бути більшим ніж 500 мм.

3. Відстані від усіх типів кріплень до країв або торців листів повинні бути достатніми для ви­ключення передчасного руйнування настилу.

4. Невеличкі, будь-як розташовані отвори, що утворюються на площі не більше ніж 3 % від загальної площі перекриття, можуть бути ут­ворені без спеціального розрахунку за умови, що загальна кількість кріплень не зменшилась. Отвори, що розташовуються на площі до 15 % від загальної площі перекриття (площі по­верхні діаграми, що враховується для розра­хунку), розміщуються згідно з детальним роз­рахунком. Ділянки із значними отворами по­винні бути розділені на менші ділянки, кожна з яких працює як окрема діафрагма.

2. Stressed skin design may be used predomi­nantly in low-rise buildings, or in the floors and fa­cades of highrise buildings.

3. Stressed skin diaphragms may be used pre­dominantly to resist wind loads, snow loads and other loads that are applied through the sheeting itself. They may also be used to resist small tran­sient loads, such as surge from light overhead cranes or hoists on runway beams, but may not be used to resist permanent external loads₄ such as those from plant.

10.3.4 Profiled steel sheet diaphragms

1. In a profiled steel sheet diaphragm, see figure 10.14, both ends of the sheets should be attached to the supporting members by means of self-tap­ping screws, cartridge fired pins, welding, bolts or other fasteners of a type that will not work loose in service, pull out, or fail in shear before causing tearing of the sheeting. All such fasteners should be fixed directly through the sheeting into the sup­porting member, for example through the troughs of profiled sheets, unless special measures are taken to ensure that the connections effectively transmit the forces assumed in the design.

2. The seams between adjacent sheets should be fastened by rivets, self-drilling screws, welds, or other fasteners of a type that will not work loose in service, pull out, or fail in shear before causing tearing of the sheeting. The spacing of such fas­teners should not exceed 500 mm.

3. The distances from all fasteners to the edges and ends of the sheets should be adequate to pre­vent premature tearing of the sheets.

Small randomly arranged openings, up to 3 % of the relevant area, may be introduced without special calculation, provided that the total number of fasteners is not reduced. Openings up to 15 % of the relevant area (the area of the surface of the diaphragm taken into account for the calculations) may be introduced if justified by detailed calcula­tions. Areas that contain larger openings should be split into smaller areas, each with full dia­phragm action

.

4. Усі настили, якими утворюється діафрагма, в першу чергу повинні розраховуватись на згин. Для недопущення зниження несучої здатності настилу при згині, коли він одночасно вико­ристовується і як діафрагма жорсткості, напру­ження в ньому від роботи як діафрагми не повинно перевищувати 0,25f_yb.

5. Опір діафрагми зсуву повинен визначатись мінімальною величиною граничної міцності повздовжніх стиків або кріплень настилу на опорах паралельно гофрам або для діафрагм, закріплених тільки по повздовжніх крайових елементах і з кріпленням листів настилу по торцях. Розрахунковий опір зсуву діафрагми повинен перевищувати цей рівень при:

• руйнуванні кріплень листів до прогонів від зсуву і від’ємної дії вітру не менше ніж на 40 %;

• будь-якій іншій формі руйнування не менше ніж на 25 %.

5. All sheeting that also forms part of a stressed-skin diaphragm should first be designed for its primary purpose in bending. To ensure that any deterioration of the sheeting would be appar­ent in bending before the resistance to stressed skin action is affected, it should then be verified that the shear stress due to diaphragm action does not exceed 0,25f_yib /y_Mi ■

6. The shear resistance of a stressed-skin diaph­ragm should be based on the least tearing strength of the seam fasteners or the sheet-to-member fas­teners parallel to the corrugations or, for diaphragms fastened only to longitudinal edge members, the end sheet-to-member fasteners. The calculated shear re­sistance for any other type of failure should exceed this minimum value by at least the following:

• for failure of the sheet-to-purlin fasteners under combined shear and wind uplift, by at least 40 %;

f

Рисунок 10.14 - Схема окремої панелі

Figure 10.14 - Arrangement of an individual panel




Key:

(a) Rafter

(b) Purlin

(с) Shear connector

(d) Sheet-to-shear connector fastener

(e) Purlin

(f) Sheet-to-purlin fastener

(g) Seam fastener

Познаки:

a - кроква

b - прогін

c - в’язь проти зсуву

d - кріплення настилу до в’язі зсуву

е - прогін

f - кріплення настилу до прогону

g - кріплення суміжних листів

or any other type of failure, by at least 25 %

.

10.3.5 Діафрагми із сталевих касетних профілів

1. Для утворення діафрагм широкі полиці касет­них профілів повинні мати підсилену жорсткість.

2. Касетні профілі в діафрагмах повинні з’єд­нуватись між собою по стінках повздовжніх країв на кріпильних виробах (як правило, на заклепках), з кроком закріплень e_s не більше ніж 300 мм на відстані е_и не більше ніж ЗО мм від широкої полиці, як показано на риунку 10.15.

10.3.5 Steel liner tray diaphragms

1. Liner trays used to form shear diaphragms should have stiffened wide flanges.

2. Liner trays in shear diaphragms should be inter-connected by seam fasteners through the web at a spacing e_s of not more than 300 mm by seam fasteners (normally blind rivets) located at a distance e_u from the wide flange of not more than 30 mm, all as shown in figure 10.15.

Рисунок 10.15 - Розташування кріпильних виробів у повздовжніх стиках Figure 10.15 - Location of seam fastenersl

































(10.24)

(10.23)

Ту_tcd ~ Sy /375 ,

де:	where:
Sv - зсувна жорсткість діафрагми на одиницю довжини прольоту касетних профілів. (6) Зсувна жорсткість Sv на одиницю довжини може бути визначена за формулою:	Sv is the shear stiffness of the diaphragm, per unit length of the span of the liner trays. (6) The shear stiffness per unit length may be obtained from:







a Lb_u
e_s(b — Ь_и)






3. Для більш точної оцінки дефектів у з’єд­нанні можна застосовувати методику таку ж, яка прийнята для настилів із профлистів з трапецієподібними гофрами.

4. В граничному стані за несучою здатністю зсувна сила T_vEd від розрахункових наванта­жень не повинна перевищувати T_vRd.

Ту, Rd ⁼⁸>

Де:

l_a- момент інерції широкої полиці відносно власної осі, див. рисунок 10.9;

Ь_и- загальна ширина широкої полиці.

5. Зсувна сила T_vser від нормативних наван­тажень не повинна перевищувати T_vCd:

3. An accurate evaluation of deflections due to fasteners may be made using a similar procedure to that for trapezoidal profiled sheeting.

4. The shear flow T_{v Ed} due to ultimate limit states design loads should not exceed T_vRd given by:

^а('К)⁹. (10.22) where:

/_а is the second moment of area of the wide flange about it own centroid, see figure 10.9;

b_u is the overall width of the wide flange.

The shear flow T_vser due to serviceability de­sign loads should not exceed T_vCd given by

:

де:

L - загальна довжина діафрагми (вздовж про­льоту касетних профілів);

b - ширина діафрагми (Ь = Еб_и);

а - коефіцієнт жорсткості.

7. Коефіцієнт жорсткості а із запасом прий­мається 2000 Н/мм, якщо відсутні більш точні дані, що отримані за результатами випробу­вань.

10.4 Перфорований настил

1. Перфорований настил з отворами, розта­шованими у формі рівностороннього трикут­ника, може бути розрахований за правилами для суцільного настилу за умови модифікації їх введенням ефективної товщини у відповід­ності з наведеним нижче.

Примітка. Такі правила розрахунку надають зна­чення із запасом. Більш точні економічні рішення можуть бути отримані розрахунком за результа­тами випробувань, див. розділ 9.

2. При виконанні умови 0,2 < d/a < 0,9 харак­теристики повного перерізу розраховуються згідно з 5.1, але із заміною t на t_aeff, яка виз­начається за виразом:

ta,eff ⁼ "І'

Де:

d- діаметр отвору перфорації;

a - відстань між центрами отворів перфорації.

3. При виконанні умови 0,2 < d/a < 0,9 харак­теристики ефективного перерізу розрахову­ються згідно з розділом 5, але із заміною t на f_beff, яка визначається за виразом:

where:

L is the overall length of the shear diaphragm (in the direction of the span of the liner trays);

b is the overall width of the shear diaphragm (b = ZbJ;

a is the stiffness factor.

(7) The stiffness factor a may be conservatively be taken as equal to 2000 N/mm unless more ac­curate values are derived from tests.

10.4 Perforated sheeting

1. Perforated sheeting with the holes arranged in the shape of equilateral triangles may be de­signed by calculation, provided that the rules for non-perforated sheeting are modified by introduc­ing the effective thicknesses given below.

NOTE: These calculation rules tend to give rather conservative values. More economical solutions might be obtained from design assisted by testing, see Section 9.

2. Provided that 0,2 < d/a <0,9 gross section properties may be calculated using 5.1, but re­placing t by t_{a eff} obtained from:

41 —I, (10.25)

I 0,9a where:

d is the diameter of the perforations;

a is the spacing between the centres of the perfo­rations.

3. Provided that0,2 < d/a < 0,9effective section properties may be calculated using Section 5, but replacing t by t_beffobtained from:

   (10.26)

t_b<eff=t^,VW-d/a)

.

2

1 —(d/a) Spe_r/^s_w




4. Опір однієї стінки при дії місцевої попе­речної сили розраховується згідно з 6.1.9 із заміною t на t_{c eff}, яка визначається за вира­зом:

tc,eff ~

Скачать бесплатно