Строительные правилареспублики беларусьсп 03. 012020Издание официальное
 Скачать 3.3 Mb.
|
|
5.3 Эффекты второго порядка 5.3.1 При проверке предельных состояний несущей способности эффекты второго порядка учи- тывают только в случаях, если они снижают сопротивление конструктивного элемента в критических сечениях или оказывают влияние на общую устойчивость положения конструкции. 5.3.2 Эффекты второго порядка следует учитывать в соответствии с 8.1.6. 5.4 Геометрические несовершенства 5.4.1 При выполнении статического анализа конструкций и их элементов учитывают неблаго- приятные эффекты, вызванные отклонениями геометрических размеров конструкций и расположения нагрузок. Примечание — Отклонения размеров поперечного сечения, как правило, учтены в значениях частных коэф- фициентов для материалов, если значения данных коэффициентов приняты в соответствии с требованиями настоящих строительных правил. CП 5.03.01-2020 21 Максимальные отклонения от номинальных геометрических размеров могут быть установлены требованиями ТНПА или для конкретного проекта по согласованию между заказчиком и проектиров- щиком. В этом случае при выполнении проверок предельных состояний влияние геометрических несо- вершенств учитывают в расчетах, основываясь на принятых максимальных отклонениях, умноженных на коэффициент 1,2. 5.4.2 Геометрические несовершенства конструкции учитывают при проверках предельных состоя- ний несущей способности в постоянных и особых расчетных ситуациях. 5.4.3 При проверках предельных состояний эксплуатационной пригодности геометрические несо- вершенства конструкции не учитывают. 5.4.4 Геометрические несовершенства конструкции могут быть выражены углом наклона i , кото- рый определяют по формуле 1 , 200 i h m (5.1) где h — понижающий коэффициент, учитывающий влияние длины или высоты; определяют по формуле 2 / 5 2 ; 1,0 h l (5.2) здесь l — длина или высота, м; определяют согласно 5.4.5; m — понижающий коэффициент, учитывающий влияние количества несущих вертикальных элементов; определяют по формуле 1 0,5 1 , m m (5.3) здесь m — количество несущих вертикальных элементов конструкции на одном этаже, воспри- нимающих значительную долю вертикальных нагрузок, отклонения которых от верти- кали влияют на рассматриваемый эффект воздействия. 5.4.5 Значения l и m следует принимать в зависимости от рассматриваемого эффекта воздействия: — на отдельный (отдельно стоящий) элемент: l — фактическая длина элемента; m 1; — на раскрепляющую систему: l — высота здания; m — количество несущих вертикальных эле- ментов конструкции на одном этаже, участвующих в восприятии горизонтального усилия в связевой системе; — на диафрагмы (диски) перекрытия или покрытия, распределяющие горизонтальные нагрузки: l — высота этажа; m — количество несущих вертикальных элементов конструкции на этажах, участ- вующих в восприятии общего горизонтального усилия, воспринимаемого перекрытием. 5.4.6 Для отдельных (отдельно стоящих) элементов влияние геометрических несовершенств может быть учтено двумя способами: a) для статически определимых элементов — как эксцентриситет e i , определяемый по формуле 0 , 2 i i e l (5.4) где l 0 — расчетная длина элемента; определяют в соответствии с 8.1.6.6. Для стен и отдельных (отдельно стоящих) колонн в связевых системах значение эксцентриситета e i во всех случаях допускается принимать: 0 / 400; i е = l h 1; б) для статически определимых и статически неопределимых элементов — как фиктивное гори- зонтальное усилие H i (рисунок 5.1 а)), рассматриваемое в положении, при котором создается макси- мальный момент, определяемое по формулам: — для нераскрепленных элементов ; i i Ed H N (5.5) — для раскрепленных элементов 2 , i i Ed H N (5.6) где N Ed — расчетная продольная сила. CП 5.03.01-2020 22 Альтернативно (например, для арок) геометрические несовершенства конструкции могут быть приняты путем аффинных преобразований к определяющей форме потери устойчивости. Каждая форма потери устойчивости может быть идеализирована синусоидальным профилем. Амплитуду i a определяют по формуле / 2, i i aw a l l (5.7) где l law — длина полуволны синусоиды. Для стен и отдельных (изолированных) колонн в раскрепленных системах (связевых системах) как упрощение может быть принято значение угла наклона i 1 / 200, соответствующее а h 1. Усилие H i может быть заменено некоторым другим эквивалентным горизонтальным (попереч- ным) воздействием. Поскольку усилие H i является фиктивным, оно не должно суммироваться с уси- лиями, передаваемыми отдельным элементом на другие элементы конструкции. Рисунок 5.1 — Схемы влияния геометрических несовершенств на конструкции: а — отдельные элементы с продольным усилием, приложенным с эксцентриситетом или горизонтальным усилием; б — раскрепленную систему; в — горизонтальную диафрагму (диск перекрытия или покрытия) 5.4.7 Для элементов конструкций влияние отклонения i может быть представлено фиктивными поперечными (горизонтальными) усилиями, определяемыми по формулам (5.8)–(5.10), которые учиты- вают при расчете конструкции вместе с другими воздействиями. При этом равные по величине и про- тивоположно направленные силы должны быть приложены на уровне фундамента таким образом, чтобы на фундаменты не передавались никакие реакции от этих фиктивных сил. Горизонтальное усилие на раскрепляющую систему (рисунок 5.1 б)) определяют по формуле , , ( ), i i Ed b Ed a H N N (5.8) где N Ed,a , N Ed,b — расчетные значения продольных и осевых сил соответственно. Общий эффект геометрических несовершенств может быть учтен при проектировании конструк- ции или конструктивной системы путем приложения эквивалентных горизонтальных нагрузок на уровне CП 5.03.01-2020 23 центра тяжести отдельного диска перекрытия. В этом случае нагрузку определяют по формуле (5.8), заменяя (N Ed,b N Ed,a ) полной вертикальной нагрузкой, действующей на рассматриваемый диск пе- рекрытия. Горизонтальное усилие на горизонтальную диафрагму (диск перекрытия) (рисунок 5.1 в)) определяют по формуле , , 2 Ed b Ed a i i N N H (5.9) Горизонтальное усилие на горизонтальную диафрагму (диск покрытия) (рисунок 5.1 в)) определяют по формуле , i i Ed a H N (5.10) При определении эффектов воздействий первого порядка от основного или особого сочетания воздействий, горизонтальное усиление H для конкретного случая нагружения рассматривают как соот- ветствующую продольную силу N. 5.4.8 Для учета геометрических несовершенств, вызванных отклонениями, полученными при произ- водстве работ, в качестве альтернативного упрощения при расчете стен и отдельных колонн в рас- крепленных системах допускается использовать эксцентриситет e i l 0 / 400. 5.5 Идеализация конструкций 5.5.1 Расчетные модели 5.5.1.1 Для идеализации конструкций примененяют расчетные модели, учитывающие и макси- мально точно отображающие статические и геометрические граничные условия, а также условия пере- дачи опорных реакций. Примечания 1 Балкой считается элемент конструкции, для которого пролет составляет не менее трехкратной высоты по- перечного сечения. В других случаях его считают балкой-стенкой. 2 Плитой считается элемент конструкции, для которого минимальный размер в плане составляет не менее ее пятикратной толщины; плиту, нагруженную преимущественно равномерно распределенной нагрузкой, допус- кается рассматривать как изгибаемую в одном направлении при условии: — наличия двух свободных (не опертых) и практически параллельных сторон; — если плита является средней частью прямоугольной плиты, опертой по четырем сторонам, при отноше- нии длинного пролета к короткому не менее 2. В других случая плиту считают изгибаемой в двух направлениях. 3 Колонной считается элемент конструкции, высота поперечного сечения которого не более его четырех- кратной ширины, а общая длина составляет не менее его трехкратной высоты. В других случаях колонну рассматривают как стену. 5.5.1.2 Ребристые, кессонные плиты, плиты с пустотообразователями при выполнении статиче- ских расчетов могут рассматриваться как неразрезные элементы конструкции, при условии что полка или верхняя стенка и поперечные ребра имеют достаточную крутильную жесткость, т. е.: — расстояние между ребрами не превышает 1500 мм; — высота ребер, расположенных ниже полки, не превышает четырехкратной ширины ребра или расстояния между пустотами; — высота полки составляет не менее 1/10 расстояния в свету между ребрами или 50 мм, при этом большее значение является определяющим; — предусмотрены поперечные ребра, между которыми расстояние в свету составляет не более десятикратной общей высоты плиты. Толщину полки допускается уменьшать до 40 мм, если между ребрами предусмотрено стацио- нарное размещение заполняющих блоков (пустотообразователей). 5.5.1.3 Для статического анализа конструкций и конструктивных систем со значительной асим- метрией в геометрии или схемах приложения нагрузки следует применять 3D-модели или скорректи- рованные плоские модели. CП 5.03.01-2020 24 5.5.2 Геометрические параметры Эффективная ширина полки при проверках предельных состояний 5.5.2.1 Эффективная ширина полки тавровых балок, в пределах которой может быть принято равномерное распределение нормальных к сечению напряжений, зависит от размеров стенки и полки балки, вида нагрузки, пролета, условий опирания и поперечного армирования. Влияние неравномерного распределения напряжений по ширине полки таврового сечения рас- сматривают при проверке предельных состояний несущей способности для исключения возможности хрупкого разрушения, а также при проверках предельного состояния эксплуатационной пригодности для ограничения напряжений или перемещений. 5.5.2.2 При отсутствии более обоснованных данных, эффективную ширину полки b eff элементов таврового сечения рассчитывают на основании расстояния между точками нулевых моментов l 0 , как приведено на рисунке 5.2. При этом должны быть выполнены следующие условия: — нагрузка — преимущественно равномерно распределенная; — поперечные сечения балки — постоянны на всей ее длине; — длина вылета консоли l 3 — не более половины длины смежного пролета; — отношение между длинами смежных пролетов — от 2/3 до 1,5. Рисунок 5.2 — Схема определения l 0 для расчета эффективной ширины полки 5.5.2.3 Эффективную ширину полки b eff балок таврового сечения и L-образных балок определяют по формуле , eff eff i w b b b b (5.11) При этом , eff i b должно отвечать условиям: , 0 0 0,2 0,1 0,2 , eff i i b b l l (5.12) , eff i i b b (5.13) Обозначения величин в формулах (5.11) и (5.12) приведены на рисунках 5.2 и 5.3. Рисунок 5.3 — Схема определения эффективной ширины полки 5.5.2.4 При выполнении расчетов, не требующих высокой точности, допускается принимать пос- тоянную ширину полки для всего пролета. В этом случае значение эффективной ширины полки до- пускается принимать как для сечения пролетного элемента конструкции. CП 5.03.01-2020 25 Эффективный пролет балок и плит 5.5.2.5 Эффективный пролет l eff определяют по формуле 1 2 , eff n a a l l (5.14) где l n — расстояние в свету между краями опор. Значения a 1 и a 2 для обоих концов пролета определяют по рисунку 5.4, где t — ширина опоры. Рисунок 5.4 — Схемы для определения эффективного пролета l eff при различных условиях опирания элементов: а — разрезных; б — неразрезных; в — с полным защемлением на опоре; г — с опиранием через промежуточную прокладку; д — консольных 5.5.2.6 Неразрезные плиты и балки рассчитывают, как правило, при условии отсутствия ограни- чения углов поворота на опорах. 5.5.2.7 При монолитном соединении балки и плиты с опорами критический опорный расчетный изгибающий момент следует определять по грани опоры. Расчетный изгибающий момент и реакции, передающиеся на опору (например, колонну, стену и т. п.), определяют как наибольшие из значений, полученных из линейно-упругого анализа и анализа с учетом перераспределения усилий. Примечание — Момент по грани опоры с учетом перераспределения из-за податливости узла опирания должен составлять не менее 65 % от значения момента, полученного при полной заделке (жестком защем- лении) конца элемента. 5.5.2.8 В случае когда поддерживающий элемент моделируется линейной или точечной опорой, пиковое (максимальное) значение изгибающего момента на линейной или точечной опоре может CП 5.03.01-2020 26 быть снижено на основе принятого распределения опорной реакции. При равномерном распределе- нии опорной реакции по площадке опирания, пиковый опорный момент допускается снижать на вели- чину M Ed , определяемую по формуле ,sup , 8 Ed Ed F t M (5.15) где F Ed,sup — расчетное значение опорной реакции от нагрузки, приложенной на балку или плиту; t — ширина опорного элемента. Примечание — При использовании специальных опор значение t считается шириной опоры. 5.6 Методы статического анализа и расчетные модели сопротивлений 5.6.1 Линейно-упругий анализ 5.6.1.1 Линейно-упругий анализ конструкций, основанный на положениях теории упругости, при- меняют для определения эффектов воздействий (внутренних усилий) при проверках условий пре- дельных состояний несущей способности и эксплуатационной пригодности. 5.6.1.2 Для определения эффектов воздействий линейно-упругий анализ может быть применен при выполнении следующих условий: а) конструкция работает без трещин; б) соблюдается линейная зависимость между напряжениями и относительными деформациями; в) принимается среднее значение модуля упругости; г) не учитываются эффекты от поперечных деформаций материала. При выполнении статического анализа учитывают снижение жесткости в локальных областях элементов конструкций, в которых образуются трещины при соответствующем сочетании нагрузок. 5.6.1.3 Для эффектов воздействий, вызванных температурными деформациями, осадками и усад- кой бетона при проверке предельного состояния несущей способности, следует учитывать пониженную жесткость для сечений с трещинами, исключая из расчета сопротивление бетона в растянутой зоне сечения, учитывая дополнительные эффекты от ползучести бетона в сжатой зоне сечения. При про- верке предельных состояний эксплуатационной пригодности от действия эффектов от вынужденных деформаций учитывают образование трещин. 5.6.2 Линейно-упругий анализ с ограниченным перераспределением усилий 5.6.2.1 Линейно-упругий анализ с ограниченным перераспределением усилий применяется для расчета элементов конструкции при выполнении проверки предельных состояний несущей способности. 5.6.2.2 На всех стадиях анализа должно быть учтено влияние любого перераспределения моментов. 5.6.2.3 Изгибающие моменты, полученные линейно-упругим анализом, перераспределяют таким образом, чтобы моменты, полученные после перераспределения, находились в равновесии с дей- ствующими нагрузками. 5.6.2.4 Линейно-упругий анализ с ограниченным перераспределением усилий может применяться для проверки предельных состояний несущей способности без дополнительной проверки способно- сти сечений к повороту при выполнении следующих условий: — все элементы конструкции или конструктивной системы подвержены преимущественно изгибу (не учитываются эффекты второго порядка); — отношение длин соседних (смежных) пролетов неразрезных балок и плит составляет от 0,5 до 2,0; — значение коэффициента M , определяемого как отношение опорного момента после перерас- пределения усилий к изгибающему моменту до перераспределения усилий, полученного из линейно- упругого анализа, определяют по формуле — для арматуры классов В 0,7 ; 1 , 1 0,7 / 0 и С — для арматуры класс ,8 а А u M cu s yd x E f (5.16) При расчете предварительно напряженных элементов конструкции f yd в формуле (5.16) заменяют на f, определяемое по формуле , ( ) , pd pm p yd s p s f A f A f A A (5.17) где pm, — значение длительных напряжений в напрягающем элементе конструкции в состоянии декомпрессии. |