Composite structures


КОМБИНИРАНИ СТОМАНО - СТОМАНОБЕТОННИ КОНСТРУКЦИИ

 

Използвани материали

Комбинирани плочи

Комбинирани греди

Комбинирани колони

Публикации

За автора на страницата



Начало


ИЗПОЛЗВАНИ МАТЕРИАЛИ



    В комбинираните стомано - стоманобетонни конструкции едновременно се използват конструкционна стомана, бетон, армировъчна стомана, профилирана ламарина и съединителни средства.

    1. Конструкционна стомана
    По отношение на конструкционните стомани евростандартът БДС EN 1994 директно прехвърля към БДС EN 1993-1-1, т. 3.1 и 3.2. Правилата за тази част на БДС EN 1994 се прилагат за конструкционни стомани с номинална граница на провлачане fy ≤ 460 MPa .

Таблица 1.1 - Номинални стойности на границата на провлачане fy и на якостта на опън fu за горещовалцувана конструкционна стомана, БДС EN 1993-1-1/NA:2010

Означение
по EN 10027-1
и CR 1026

Минимална граница на провлачане fy [N/mm2]
при номинална дебелина на елемент t [mm]

Якост на опън  fu [N/mm2]
при дебелина t [mm]

t ≤ 16

16 < t ≤ 40

40 < t ≤ 63

63 < t ≤ 80

3 < t ≤ 100

EN 10025-2

S235JR  
S235J0
S235J2

235

225

215

215

360  ÷ 510

S275JR  
S275J0
S275J2

275

265

255

245

410  ÷ 560

S355JR  
S355J0
S355J2
S355К2

355

345

335

325

470  ÷ 630

S450J0    

450

430

410

390

550  ÷ 720

EN 10025-3

S275N / NL

275

265

255

245

370  ÷ 510

S355N / NL

355

345

335

325

470  ÷ 630

S420N / NL

420

400

390

370

520  ÷ 680

S460N / NL

460

440

430

410

540  ÷ 720

EN 10025-4

S275M / ML

275

265

255

245

63 < t ≤ 80

350  ÷ 510

S355M / ML

355

345

335

325

440  ÷ 600

S420M / ML

420

400

390

380

480  ÷ 640

S460M / ML

460

440

430

410

510  ÷ 690

По - долу са показани някои физико - механични показатели конструкционните стомани:
α = 0,12.10-4 /0С        - коефициент на линейно температурно разширение на стоманата;
ν
= 0,3                        - коефициент на Poisson за стомани в еластичен стадий;
Е = 210 000 MPa       - модул на еластичността на конструкционни стомани;
G = 80 770 MPa         -
модул на срязване ( на ъглови деформации);
ρ = 7 850 kg/m3
         - плътност на стоманата.

    Коефициент на сигурност за носимоспособност на напречното сечение на стоманения елемент, при достигане на границата на провлачане γМ0 = 1,05.

    2. Бетон
    Характеристиките на бетона трябва да се отчитат от стандарт EN1992-1-1, т. 3 при използване на обикновен бетон и от стандарт EN1992-1-1, т.11.3 за лек бетон. Тази част от EN1994 е ограничена до проектирането на комбинирани конструкции с класове по якост на бетона не по-ниски от С20/25 и LC20/22 и не по-високи то С60/75 и LC60/66.

Таблица 2.1 - Якостни и деформационни характеристики на бетона, БДС EN 1992-1-1:2005

Характеристика

MPa

Класове по якост на бетона, МРа

С12/15

С16/20

С20/25

С25/30

С30/37

С35/45

С40/50

С45/55

С50/60

fck

12

16

20

25

30

35

40

45

50

fck,cube

15

20

25

30

37

45

50

55

60

Ecm

27 000

29 000

30 000

31 000

33 000

34 000

35 000

36 000

37 000

    Коефициент на сигурност за носимоспособност на бетона при дълготрайни и краткотрайни проектни ситуации γc = 1,5. При случайни (извънредни) проектни ситуации γc = 1,2.

    3. Армировъчна стомана
    Характеристиките на армировъчната стомана се отчитат от стандарт EN1992-1-1, т.3.2
(от там има препратка към EN10080). За комбинирани конструкции изчислителната стойност  на модула на еластичност може да се приеме за равен на стойността за конструкционна стомана (Es = 210 000 MPa). Ако произвежданата в България стомана отговаря на изискванията на EN10080, то е напълно допустимо да се влага в комбинирани конструкции.
    Коефициентът на сигурност за носимоспособност при дълготрайни и краткотрайни проектни ситуации γ
s = 1,15,  а при случайни (извънредни) проектни ситуации (без земетръс) , γs = 1,0.

    4. Профилирана ламарина
    Профилираните ламарини, влагани в комбинираните плочи са произведени от нисковъглеродна стомана, съгласно стандарт EN10025. Стоманите са с класове S235, S275 и S355. Ламарините често са поцинковани, за да се повиши тяхната корозионна устойчивост. Дебелината на цинковото покритие от 2-те страни е от порядъка на 0,04 mm. Според стандарт БДС EN 1994-1-1/NA, минималната дебелина на чистото стоманено сечение ламарината е 0,70 mm.
    Към профилираната ламарина за комбинирани плочи, в които тя участва в поемането на огъващите моменти, като изпълнява ролята на опънна армировка, се поставят следните изисквания:
    - 
ламарината трябва да бъде релефнообработена или да има специфична конфигурация, за да осигури сцепление между стоманата и бетона;
    -  
при закрепване на ламарините с болтови дюбели към стоманена греда минималната широчина на улея bb, в който се поставя дюбела, да бъде bb 50 mm;
    - двустранно цинково покритие от 275
g/m2 се счита за достатъчно за защита на ламарината, влагани във вътрешни подове на сгради – при тях околната среда е слабо или неагресивна.

    5. Съединителни средства за хлъзгаща сила
    Съвместната работа на стоманата и стоманобетонната част на комбинираните елементи, при която значително се намалява приплъзването между тях, се постига чрез съединителни средства – дюбели и чрез поставяне на напречна армировка, виж фиг. 5.1. Не се разчита на силите на сцепление между стоманата и бетона в крайно гранично състояние.

Sliding between concrete slab and steel girder

фиг. 5.1 - Приплъзване между стоманобетонната плоча
и стоманената греда

    Дюбелите се разделят на дуктилни (податливи) и корави. Податливостта им се определя чрез приплъзването в контактната повърхност в момента на разрушаване. Максималното взаимно приплъзване на елементите определя капацитета на деформация на дюбела.
    Изисква се съединителните средства да имат достатъчен деформационен капацитет, за да е възможно нееластично преразпределяне на срязващите сили. Дюбелите, притежаващи достатъчен деформационен капацитет, се определят като податливи (дуктилни), виж фиг. 5.2.

Sliding, depending on type of shear conections

фиг. 5.2 - Приплъзване между стоманобетонната плоча и стоманената греда
в зависимост от вида на дюбелите

    На фиг. 5.3 са показани различни видове дюбели. Всички те, по различно време, са използвани в комбинираните стомано - стоманобетонни конструкции за да осигуряват съвместната работа на стоманените и стоманобетонните елементи. В настоящия момент, за добро или за лошо, европейският стандарт БДС EN 1994-1-1:2005 се е концентрирал само и единствено върху податливите болтови дюбели тип "Nelson", виж фиг. 5.4. Основна причина за това е неговата технологичност.

 Types of shear conections

фиг. 5.3 - Видове дюбели

Shear conection type "Nelson"
фиг. 5.4 - Болтов дюбел тип "Nelson"

    Съгласно стандарт БДС EN 1994-1-1:2005, общата височина hsc на болтов дюбел не трябва да бъде по-малка от 3.d, където d е диаметърът на стеблото, виж фиг. 5.4.
    Главата на дюбела трябва да е с диаметър
D ≥ 1,5.d, а височината и h0 ≥ 0,4.d.
   Номиналната височина на болтовия дюбел над горната повърхност на профилираната ламарина не трябва да е по-малка от 2.
d.

    Прикрепването на болтовите дюбели към стоманените елементи се осъществява посредством контактно-импулсно заваряване, при което се използва специализирана заваръчна апаратура. Заваряването на дюбелите може да се осъществява директно към стоманените елементи, или през профилираната поцинкована ламарина, поставена като оставащ кофраж.  
    Коефициентът на сигурност за носимоспособност на болтови дюбели γ
v = 1,25