Строительные правилареспублики беларусьсп 03. 012020Издание официальное
 Скачать 3.3 Mb.
|
|
CП 5.03.01-2020 27 5.6.2.5 Перераспределение усилий (эффектов воздействий) не применяют в тех случаях, когда не- возможно определить способность сечения к повороту (например, в углах рам, проектируемых с при- менением предварительного напряжения). 5.6.2.6 При проверке предельных состояний несущей способности колонн применяют значения эффектов воздействий (изгибающих моментов), полученные из линейно-упругого анализа рам без учета перераспределения усилий. 5.6.3 Пластический анализ Общие положения 5.6.3.1 Пластический анализ применяют при проверке предельных состояний несущей спо- собности. 5.6.3.2 Пластическая деформативность критических поперечных сечений, определяющая их спо- собность к повороту, должна быть достаточной для достижения прогнозируемой схемы разрушения с образованием пластических шарниров. 5.6.3.3 Пластический анализ основывается на теореме о нижнем пределе несущей способности (статический подход метода предельного равновесия). Пластический анализ, основанный на теореме о верхнем пределе несущей способности (кинематический подход метода предельного равновесия), допускается применять при наличии достоверных опытных данных о реализации предполагаемого механизма разрушения (схемы образования пластических шарниров) при наступлении предельного состояния проектируемой конструкции. 5.6.3.4 Пластический анализ применяют только в случае армирования элементов конструкции арматурой с физическим пределом текучести (классов В и С). 5.6.3.5 При пластическом анализе используют только горизонтальный участок диаграммы дефор- мирования s s для арматуры. Пластический анализ балок, рам и плит без проверки способности сечений к пластическому повороту 5.6.3.6 Пластический анализ элементов конструкций без проверки способности сечений к пласти- ческому повороту допускается применять при проверке предельных состояний несущей способности, если выполняются следующие условия: а) площадь сечения растянутой арматуры ограничена так, что в любом поперечном сечении, где предполагается образование пластического шарнира, относительная высота сжатой зоны сече- ния удовлетворяет неравенствам: / 0,25 u x d — для бетонов класса по прочности на сжатие не выше C50/60; / 0,15 u x d — то же C55/67; б) применяют арматуру классов В или С; в) отношение моментов на промежуточных опорах к моментам в пролете составляет от 0,5 до 2,0. 5.6.3.7 При проверке колонн учитывают максимальные пластические моменты, которые могут пере- даваться примыкающими элементами конструкции в узловых соединениях. В узлах сопряжения колонн и плит плоских перекрытий этот момент учитывают при проверке на местный срез (продавливание). Пластический анализ балок, рам и плит при проверке способности сечений к пластическому повороту 5.6.3.8 Проверку способности сечений к пластическому повороту считают выполненной, если при соответствующем сочетании воздействий угол пластического поворота s не превышает допустимого значения pl,d (рисунок 5.5). 5.6.3.9 В локальной области элемента конструкции, в которой образуется пластический шарнир отношение x u / d должно составлять не более 0,45 — для бетонов классов по прочности на сжатие не выше С50/60 и 0,35 — для бетонов классов по прочности на сжатие не ниже С55/67. 5.6.3.10 Угол пластического поворота s определяют с применением расчетных значений воздей- ствий (эффектов воздействий), прочностных и деформативных свойств материалов, а также средних значений предварительного напряжения для рассматриваемого момента времени. CП 5.03.01-2020 28 h — высота сечения Рисунок 5.5 — Схема определения угла пластического поворота s для армированных поперечных сечений неразрезных балок и неразрезных плит, работающих в одном направлении 5.6.3.11 При отсутствии более точных методов значение pl,d допускается определять по графи- кам, приведенным на рисунке 5.6. Примечание — Для напрягаемой арматуры преднапряженных конструкций применяют графики как для арма- туры класса B. Значения pl,d для бетона классов по прочности на сжатие от С55/67 до С90/105 допускается опре- делять по интерполяции. Значения, приведенные на рисунке 5.6, распространяются на элементы с поперечной гибкостью v 3,0. Для других значений поперечной гибкости v , значение pl,d умножают на коэффициент k , который определяют по формуле 3 v k (5.18) Поперечную гибкость v определяют как отношение расстояния между нулевой и максимальной точками моментов после перераспределения эффектов воздействий к эффективной высоте сечения d. Значения поперечной гибкости v допускается определять из отношения согласованных расчет- ных значений изгибающего момента и поперечного усилия по формуле Ed v Ed M V d (5.19) Рисунок 5.6 — График определения основных допустимых значений угла пластического поворота pl,d для поперечных сечений железобетонного элемента, армированных сталью классов В и С, для поперечной гибкости v 3,0 CП 5.03.01-2020 29 5.6.4 Расчет по модели «распорки — тяжи» 5.6.4.1 Модель «распорки — тяжи» следует применять для определения эффектов воздействий в элементах конструкций (например, высокие балки, стены), а также в локальных местах (сечениях) конструкции в тех случаях, когда не выполняется гипотеза плоских сечений. 5.6.4.2 Эффекты воздействий в распорках и тяжах определяют на основании линейного, нели- нейного или пластического анализа. 5.6.5 Нелинейный анализ 5.6.5.1 При выполнении нелинейного анализа руководствуются СН 2.01.01, а также специальным форматом безопасности в соответствии с приложением Б. 5.6.5.2 При применении нелинейного анализа при проверках предельных состояний несущей способности и эксплуатационной пригодности обеспечивают выполнение условий равновесия, совме- стности деформаций и применяют соответствующие физические зависимости (модели), детально описывающие нелинейное поведение бетона и арматуры, а также моделирующие условия их совме- стной работы. При выполнении нелинейного анализа учитывают длительные деформации бетона (усадку и ползучесть). 5.6.5.3 Нелинейные модели железобетона, применяемые при проектировании конструкций, вери- фицируют на основе опытных данных, аналитических решений, результатов стандартных испытаний материалов и конструкций. Целью верификации является определение статических параметров ошибки моделирования расчетной модели. 5.6.5.4 При значительном влиянии свойств материалов (например, прочности на растяжение или коэффициента интенсивности напряжений для бетона) на результаты анализа, необходимо выпол- нять исследование чувствительности модели сопротивления конструкции на изменение этих свойств. 5.6.6 Расчетные модели сопротивления 5.6.6.1 Проверки предельных состояний бетонных, железобетонных и предварительно напря- женных конструкций производят при действии изгибающих и крутящих моментов, продольных и попе- речных сил, возникающих в конструкциях от различных воздействий, а также на местное действие нагрузки. Проверки предельных состояний бетонных, железобетонных и предварительно напряженных конструкций по методу частных коэффициентов производят с использованием следующих расчетных моделей сопротивления: — модели сечений (нормальных к продольной оси конструкции, наклонных, пространственных) или блочной модели; — стержневой модели (осевой, плоской, пространственной). Проверки предельных состояний бетонных конструкций с напрягаемой арматурой производят по общим правилам с учетом дополнений, изложенных в разделе 8. 5.6.6.2 Проверки предельных состояний несущей способности и эксплуатационной пригодности конструкций (трещиностойкость и деформации) при действии изгибающих моментов и продольных сил (сжимающих и растягивающих) для любой формы поперечных сечений, любого расположения арматуры в пределах сечения и произвольной системы усилий, вызванных расчетными воздействиями, производят на основе общей деформационной расчетной модели сопротивления для сечений, нор- мальных к продольной оси конструкции (основная модель), включающей: — уравнения равновесия моментов и продольных сил в сечении, нормальном к продольной оси конструкции; — зависимости, устанавливающие взаимосвязь между напряжениями и относительными дефор- мациями бетона и арматуры, в виде диаграмм деформирования (состояния) материалов, приведен- ных в разделе 6; — уравнения совместности, определяющие распределение относительных деформаций в бетоне и арматуре по сечению, нормальному к продольной оси конструкции, исходя из гипотезы плоских се- чений. При этом относительные деформации арматуры, имеющей сцепление с бетоном, принимают как для окружающего бетона; — зависимости, описывающие совместное деформирование бетона и арматуры на участках ме- жду трещинами, нормальными к продольной оси конструкции. 5.6.6.3 При проверках предельных состояний элементов конструкций любой формы сечений, нор- мальных к продольной оси, при любом расположении арматуры и произвольных сочетаниях эффектов CП 5.03.01-2020 30 воздействий допускается использовать следующие уравнения равновесия моментов и продольных сил, действующих в рассматриваемом сечении, совместно с уравнениями, описывающими распреде- ление деформаций по сечению, на любом уровне загружения: , , , F R F S U F S (5.20) где , , , , , T Ed z Ed x Ed y F N M M — вектор-столбец усилий, вызванных действием расчетных воз- действий в рассматриваемом сечении конструкции; 1 1 , , , T z x y U F S r r — вектор-столбец деформаций рассматриваемого сечения, являю- щийся функцией внешних сил F и обобщенных геометрических параметров сечения S; , R F S — матрица жесткостей для рассматриваемого сечения, компоненты которой являются функцией внешних сил F , геометрических пара- метров сечения S и корректируются в зависимости от уровня нагру- жения по диаграммам деформирования (состояния) для мате- риалов, принимаемых в соответствии с разделом 6; , z 1 , x r 1 y r — соответственно относительная деформация продольной оси эле- мента и кривизна в плоскостях, совпадающих с осями х и у. 5.6.6.4 Напряжения в арматуре и бетоне определяют по диаграммам деформирования (состоя- ния) материалов, исходя из величины суммарных относительных деформаций от всех эффектов воз- действий и их сочетаний, включая начальные и развивающиеся в процессе эксплуатации конструкции (усадка, ползучесть, набухание, предварительное напряжение, самонапряжение и т. п.). 5.6.6.5 В упрощенных моделях сопротивления распределение относительных деформаций бетона и растянутой арматуры на длине участка между трещинами допускается принимать равномерным, с усредненными значениями относительных деформаций бетона и арматуры. 5.6.6.6 При отсутствии сцепления арматуры с бетоном расчет следует производить на основе расчетной модели, учитывающей равномерное удлинение (укорочение) арматуры по длине участка конструкции в местах отсутствия сцепления арматуры с бетоном. 5.6.6.7 Сопротивление железобетонных элементов прямоугольного, таврового и двутаврового попе- речных сечений с арматурой, сосредоточенной у наиболее растянутой и сжатой граней элемента, выпол- ненного из бетона классов по прочности на сжатие не выше С50/60 или LС35/38, когда изгибающие моменты и продольные силы, вызванные расчетными воздействиями, действуют в плоскости сим- метрии сечения, допускается рассчитывать, принимая прямоугольную эпюру распределения напря- жений в бетоне эффективной сжатой зоны сечения. 5.6.6.8 Проверку предельного состояния несущей способности железобетонных конструкций при совместном действии изгибающих моментов, продольных и поперечных сил производят на основе общей деформационной расчетной модели сопротивления, используя следующее: — уравнения равновесия для железобетонного элемента в условиях плоского напряженного со- стояния; — уравнения совместности деформаций для железобетонного элемента в условиях плоского деформированного состояния; — трансформированные диаграммы деформирования для элемента с диагональными (наклон- ными) трещинами, приведенные в разделе 6; — диаграммы деформирования для арматуры, приведенные в разделе 6; — зависимости, связывающие касательные напряжения и перемещения в сечении, проходящем вдоль диагональной (наклонной) трещины; — зависимости, связывающие касательные напряжения и взаимные смещения арматурного стержня и бетона на участках между трещинами. 5.6.6.9 Для сечений простой геометрической формы (прямоугольных, тавровых, двутавровых) с арма- турой, сосредоточенной у наиболее растянутой и наиболее сжатой граней сечения, при эффектах CП 5.03.01-2020 31 воздействий (моменты, продольные и поперечные силы), действующих в плоскости оси симметрии сечения, при расчетах сопротивления срезу по общей деформационной расчетной модели сопротив- ления допускается принимать следующие допущения: — в расчетном сечении касательные напряжения равномерно распределены по высоте эффек- тивной зоны среза, заключенной между равнодействующими в растянутой и сжатой арматуре; — в бетонной полосе, выделяемой параллельными диагональными (наклонными) трещинами, направления (оси) главных напряжений и главных относительных деформаций совпадают. 5.6.6.10 Проверку предельного состояния несущей способности железобетонных конструкций при действии поперечных сил допускается производить на основе упрощенной идеализированной стерж- невой модели сопротивления, состоящей из сжатых и растянутых поясов, соединенных между собой сжатыми и растянутыми раскосами, и включающей уравнения равновесия внешних и внутренних сил в расчетном сечении (модель «распорки — тяжи»). 5.6.6.11 Проверку предельного состояния несущей способности железобетонных конструкций при совместном действии крутящих и изгибающих моментов производят на основе расчетной модели сопротивления по пространственному сечению (модель пространственного сечения). Проверку предельного состояния несущей способности железобетонных конструкций при дей- ствии крутящих моментов, изгибающих моментов и осевых усилий допускается производить на основе расчетной модели железобетонного элемента с трещинами в виде пространственной стержневой сис- темы (модель пространственной фермы). 5.6.6.12 При местном действии сжимающей нагрузки, приложенной к ограниченной поверхности, площадь сечения которой меньше площади сечения конструкции, производят расчет на местное сжа- тие (смятие). 5.6.6.13 При местном действии растягивающей нагрузки, приложенной к ограниченной поверхности, площадь сечения которой меньше площади сечения конструкции, производят расчет на местное рас- тяжение (отрыв). 5.6.6.14 При местном действии на плитные конструкции поперечной нагрузки, приложенной к огра- ниченной поверхности, производят расчет плит на местный срез (продавливание). 5.6.6.15 Расчет стыков (сопряжений, контактных швов) производят на действие изгибающих мо- ментов, сдвигающих, растягивающих и сжимающих усилий, передаваемых от одного элемента к дру- гому и действующих в сечении, совпадающем с плоскостью стыкового соединения. 5.6.6.16 При расчете объемных конструкций, подвергающихся силовым воздействиям в трех взаимно перпендикулярных направлениях, в общем случае рассматривают выделенные из конструкции объем- ные элементы единичного размера с усилиями, действующими по их граням. Расчет объемных элементов производят по наиболее опасным сечениям, расположенным под углом по отношению к направлению действующих на элемент усилий, на основе соответствующих расчетных моделей или на основе обобщенного критерия прочности армированного элемента при объемном напряженном состоянии. 5.6.6.17 Расчет бетонных и железобетонных конструкций (стержневых, плоскостных, объемных) методом конечных элементов (далее — МКЭ) производят с использованием соответствующей матрицы жесткости конечных элементов. Матрицу жесткости конечных элементов формируют на основе общих моделей деформирования и прочности бетона и железобетона при различных напряженных состоя- ниях конструкции. Особенности деформирования и разрушения конструкций с различными видами напряженных состояний следует учитывать в физических соотношениях, представляющих собой связь относительных деформаций и напряжений, при этом используют полные диаграммы деформирова- ния для материалов, основанные на применении средних значений прочностных и деформационных характеристик. Проверки предельных состояний производят с применением формата безопасности в соответствии с приложением Б. 5.6.6.18 Расчет массивных железобетонных конструкций допускается производить методами теории упругости с использованием блочных моделей. В качестве критериев исчерпания прочности и трещиностойкости массивных железобетонных конструкций следует принимать условие достижения соответствующих предельных значений напря- жений (расчетных сопротивлений). Для массивных конструкций сложной конфигурации при отсутствии обоснованных расчетных мо- делей допускается использовать результаты испытаний физических моделей. |