6.7.4 Сдвиговое соединение и приложение нагрузки

6.7.4.1 Общие положения

(1)Р При рассмотрении несущей способности на сдвиг по контакту между сталью и бетоном в местах приложения нагрузки следует учесть внутренние силы и моменты, возникающие от элементов, прикрепленных к концам, и нагрузки, действующие по длине элемента а, распределяемые между стальным и бетонным компонентами. Чтобы исключить деформации сдвига по этому контакту, нарушающие принятые при расчете допущения, следует четко определить траекторию действия нагрузки.

(2)Р Если сталежелезобетонные колонны и сжатые элементы подвержены значительному поперечному сдвигу, например, при действии местных поперечных нагрузок и концевых моментов, то следует обеспечить передачу соответствующих продольных касательных напряжений между сталью и бетоном.

(3) Для колонн, нагруженных осевой силой, и сжатых элементов продольный сдвиг за пределами площади приложения нагрузки учитывать не следует.

6.7.4.2 Приложение нагрузки

(1) Если в местах приложения нагрузки или изменения поперечного сечения превышено расчетное значение сопротивления сдвигу см. 6.7.4.3, то в этих местах следует предусматривать объединительные детали. Сдвигающие усилия следует определять по изменению усилий в стальном или железобетонном сечениях в пределах рассматриваемой длины. Если нагрузки приложены только к железобетонному сечению, то следует принимать значения усилий, полученные из расчета в упругой стадии с учетом ползучести и усадки. В противном случае, усилия по контакту следует определять в упругой стадии или с привлечением теории пластичности, чтобы определить наиболее неблагоприятный случай.

(2) При отсутствии более точного метода, длина приложения нагрузки не должна превышать 2d или L/3, где d — минимальный поперечный размер колонны, а L — длина колонны.

(3) Для сталежелезобетонных колонн и сжатых элементов при передаче нагрузок торцевыми пластинами наличие сдвигового соединения не требуется, если по всей площади контакта бетонного сечения с торцевой пластиной имеет место сжатие и при этом учтена ползучесть и усадка. В противном случае место приложения нагрузки следует проверять в соответствии с (5). Для труб или замкнутых профилей круглого сечения, заполненных бетоном, можно учесть влияние обжатия бетона, если условия, приведенные в 6.7.3.2(6), выполняются для значений _а и _с при равной нулю.

(4) Если стад-болты присоединены к стенке полностью или частично обетонированного стального двутаврового или аналогичного сечения, то можно учесть силы трения от сдерживания бокового расширения бетона смежными стальными полками. Эти силы могут быть добавлены к вычисленной несущей способности объединительных деталей. Дополнительную несущую способность можно принять равной для каждой полки и для каждого горизонтального ряда стад-болтов, как показано на рисунке 6.21, где  — соответствующий принимаемый коэффициент трения, а P_Rd — несущая способность отдельного стад-болта в соответствии с 6.6.3.1. Для неокрашенных стальных сечений значение  можно принять равным 0,5. При отсутствии более точной информации, полученной по результатам испытаний, расстояние в свету между полками не должно превышать значений, приведенных на рисунке 6.21.

(5) Если поперечное сечение бетона является частично нагруженным (например, как показано на рисунке 6.22 а)), то нагрузка может передаваться на площадь, равную сумме площади опорных ребер и площадей торцевой пластины шириной по 2,5t_e с каждой стороны ребра. Напряжения в бетоне следует ограничить в пределах эффективной площади приложения нагрузки для замкнутых сечений, заполненных бетоном, в соответствии с (6), для других типов поперечных сечений — в соответствии с EN 1992-1-1, 6.7.

Рисунок 6.21 — Дополнительные силы трения в сталежелезобетонных колоннах

при наличии стад-болтов на стенке стального сечения

(6) Если усилие на бетон, заполняющий круглую или квадратную трубу, передается не по всей площади его сечения, например, с помощью фасонок, приваренных к профилю, или с помощью ребер жесткости, как показано на рисунке 6.22, то расчетную прочность бетона _c,Rd на местное смятие, под фасонкой или ребром жесткости, вызванное действующими усилиями в бетонном сечении, следует определять по формуле

(6.48)

где t — толщина стенки стальной трубы;

а — диаметр трубы или ширина квадратного сечения;

А_с — площадь поперечного сечения бетонной части колонны;

А₁ — грузовая площадь под фасонкой, см. рисунок 6.22;

_cL = 4,9 — для круглых стальных труб и 3,5 — для квадратных сечений.

Отношение А_с/A₁ не должно превышать 20. Сварные швы между фасонкой и стальными замкнутыми профилями следует рассчитывать в соответствии с EN 1993-1-8, раздел 4.

(7) При определении несущей способности колонн из труб, заполненных бетоном, можно учесть продольное армирование, даже если арматура не приварена к торцевым пластинам или не находится с ними в непосредственном контакте при условии, что:

— не требуется поверка на усталость;

— зазор е_g между арматурой и торцевой пластиной не превышает 30 мм, см. рисунок 6.22 а).

(8) Поперечное армирование должно соответствовать EN 1992-1-1, 9.5.3. В случае частично обетонированных стальных сечений, бетон замоноличивания следует закреплять с помощью поперечного армирования, в соответствии с рисунком 6.10.

Рисунок 6.22 — Частично нагруженное круглое замкнутое сечение, заполненное бетоном

(9) Если нагрузка приложена только к стальному или бетонному сечению, то для полностью обетонированных стальных сечений поперечное армирование должно быть рассчитано на продольный сдвиг, возникающий в результате передачи продольной силы (N_c1 на рисунке 6.23) от частей бетона, непосредственно прикрепленных с помощью объединительных деталей, к частям бетона без такого прикрепления (см. рисунок 6.23, сечение А – А; тонированные участки за пределами полок на рисунке 6.23 следует рассматривать как непосредственно неприкрепленные). Для расчета и размещения поперечного армирования следует принимать ферменную модель, предполагающей, что угол между сжатыми бетонными распорками и осью элемента составляет 45°.

1 — части бетона, не являющиеся непосредственно прикрепленными; 2 — непосредственно прикрепленные части бетона

Рисунок 6.23 — Непосредственно прикрепленные и неприкрепленные части бетонного сечения

при расчете поперечного армирования