СНиП 2.05.03-84 МОСТЫ И ТРУБЫ - Расчет элементов ортотропной плиты по устойчивости

РАСЧЕТ ЭЛЕМЕНТОВ ОРТОТРОПНОЙ ПЛИТЫ ПО УСТОЙЧИВОСТИ

10. Местная устойчивость листа настила между продольными ребрами, продольных полосовых ребер, свесов поясов тавровых продольных и поперечных ребер должна быть обеспечена согласно пп. 4.45* и 4.47, а стенки тавровых ребер — согласно обязательному приложению 16*. При этом следует выбирать наиболее невыгодную комбинацию напряжений от изгиба ортотропной плиты между главными балками и совместной ее работы с главными балками пролетного строения.

11*. Общая устойчивость листа настила, подкрепленного продольными ребрами, должна быть обеспечена поперечными ребрами.

Момент инерции поперечных ребер J_s (см. п. 3) сжатой (сжато-изогнутой) ортотропной плиты следует определять по формуле

 ,                                         (11)*

где a — коэффициент, определяемый по табл. 2, а*;

y — коэффициент, принимаемый равным: 0,055 при k = 1; 0,15 при k = 2; 0,20 при k ³ 3;

k — число продольных ребер рассчитываемой ортотропной плиты;

L — расстояние между стенками главных балок или центрами узлов геометрически неизменяемых поперечных связей;

l — расстояние между поперечными ребрами;

J_sl — момент инерции полного сечения продольного ребра (см. п. 3);

s_xc — действующие напряжения в листе настила от совместной работы ортотропной плиты с главными балками пролетного строения, вычисленные в предположении упругих деформаций стали;

s_x,cr,ef — напряжение, вычисленное по табл. 68* по значению s_x,cr = s_xc.

Таблица 2а*

Допускается также определять s_x,cr,ef по следующей формуле

.

Примечание. Коэффициент w определяется по формуле , где j_o следует находить по табл. 3* п. 12 при l_ef = l.

Для сжатой ортотропной плиты, не воспринимающей местной нагрузки, в формуле (11)* коэффициент a следует принимать равным 2,025, что обеспечивает равенство расчетной длины l_ef продольных ребер расстоянию между поперечными ребрами l.

12*. Расчет по общей устойчивости ортотропной плиты в целом (сжатой и сжато-изогнутой) при обеспечении условия (11)* следует выполнять по формуле

,                                                      (12)*

где s_xc — см. п. 11*;

j_o — коэффициент продольного изгиба, принимаемый по табл. 3* в зависимости от гибкости l_o;

m — коэффициент условий работы, принимаемый по табл. 60* п. 4.19*.

Таблица 3*

Гибкость следует определять по формуле

,                                    (13)*

где l_ef - расчетная (свободная) длина продольных ребер, определяемая из выражения . Коэффициент w находят из табл. 2а* по значению

;

J_s, J_sl и l - см. п. 3;

a - расстояние между продольными ребрами;

t_h - толщина листа настила;

x - коэффициент, принимаемый равным 1,0 —для ортотропной плиты нижнего пояса и по табл. 4* — для плиты верхнего пояса коробчатых главных балок;

A - площадь полного сечения продольного ребра;

 — (здесь J_t — момент инерции полного сечения продольного ребра при чистом кручении).

Таблица 4*

f —  прогиб продольного ребра между поперечными ребрами;

i — радиус инерции полного сечения продольного ребра.

Сжато-изогнутую ортотропную плиту железнодорожных мостов на общую устойчивость следует проверять по формуле (167), принимая гибкость по формуле (13)* при x = 1,0.

13. Тавровые продольные ребра (см. чертежи, в, г) сжатой ортотропной плиты нижнего пояса коробчатых главных балок при изгибно-крутильной форме потери устойчивости следует рассчитывать по формуле (12)*, принимая коэффициент продольного изгиба j_o в зависимости от гибкости l₁.

Гибкость l₁ следует определять по формуле

,                                              (14)

где ;

l — см. п. 3;

h_w — высота стенки ребра толщиной t_w (см. чертеж, г);

е — расстояние от центра тяжести полки шириной b_f, толщиной t_f до центра тяжести таврового продольного ребра (см. чертеж, г);

I_y, I_z — соответственно момент инерции сечения таврового продольного ребра относительно горизонтальной оси у и вертикальной оси z;

;

;

.

Для обеспечения местной устойчивости элементов таврового сечения продольного ребра толщина полки и стенки должна удовлетворять требованиям п. 4.45*:

при b_f > 0,3 h_w продольное ребро полного сечения следует считать двутавром, при b_f = 0 — тавром;

при 0 < b_f £ 0,3 h_w требования к толщине стенки определяются по линейной интерполяции между нормами для двутавра и тавра (b_f = 0).

ПРИЛОЖЕНИЕ 19

Обязательное

УЧЕТ ПОЛЗУЧЕСТИ, ВИБРОПОЛЗУЧЕСТИ БЕТОНА И ОБЖАТИЯ ПОПЕРЕЧНЫХ ШВОВ В СТАЛЕЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЯХ

1. При учете ползучести бетона в статически определимых конструкциях необходимо определить уравновешенные в пределах поперечного сечения (далее — внутренние) напряжения и соответствующие деформации.

Эпюры относительных деформаций и внутренних напряжений от ползучести бетона

Для конструкции, состоящей из стальной балки со сплошной стенкой и объединенной с ней в уровне проезда железобетонной плиты (см. чертеж), внутренние напряжения от ползучести бетона в общем случае надлежит определять по следующим формулам:

на уровне центра тяжести бетонной части сечения (растяжение)

;                                                               (1)

в крайней фибре нижнего пояса стальной балки (растяжение или сжатие)

;                                                (2)

в крайней фибре верхнего пояса стальной балки (сжатие)

;                                              (3)

в стержнях крайнего ряда ненапрягаемой арматуры плиты при Е_r = E_rs = E_st (сжатие)

;                                             (4)

потери предварительного напряжения напрягаемой арматуры (сжатие)

;                                            (5)

в крайней фибре бетона (растяжение)

.                                            (6)

Относительные деформации от ползучести бетона в уровне центра тяжести его сечения (см. чертеж) надлежит вычислять по следующим формулам:

относительные деформации, отвечающие напряжениям в стальной части сечения,

;                                                              (7)

относительные деформации, отвечающие напряжениям в бетонной части сечения,

.                                                             (8)

В формулах (1) — (8):

a, b, n — параметры, связанные с податливостью бетонной и стальной частей сечения и определяемые из выражений:

;

;

;

j_kr = g_f E_b c_n - предельная характеристика ползучести бетона;

g_f - принимается по табл. 8.

c_n - нормативная деформация ползучести бетона, определяемая по п. 3.15 и обязательному приложению 11*, при уточнении с учетом указаний обязательного приложения 13*;

s_bl, s_bf,l - начальное напряжение сжатия соответственно на уровне центра тяжести сечения и в крайней фибре бетона от постоянных нагрузок и воздействий;

s_sbf,kr - условное напряжение в уровне крайней фибры бетона, определяемое из выражения

;

A_st, I_st, W_s1,st, W_s2,st , W_rf,st - соответственно площадь, момент инерции, моменты сопротивления нижнего и верхнего поясов балки и крайнего ряда арматуры брутто стальной части сечения, включая арматуру;

 - коэффициент приведения по п. 5.16.

Остальные обозначения соответствуют пп. 5.5, 5.19* и чертежу.

2. Ползучесть бетона допускается учитывать введением в расчет условного модуля упругости бетона E_ef,kr, если в статически определимой конструкции все постоянные нагрузки, вызывающие напряжение в бетоне, прикладываются в одной стадии и при одной и той же схеме работы. Модуль Е_ef,kr следует определять по формуле

,                                          (9)

где v, j_kr - см. п. 1.

Внутренние напряжения от ползучести бетона для i-й фибры сечения следует вычислять по формуле

,                                                       (10)

где s_i,ef, s_i - напряжения от постоянных нагрузок, полученные при модуле упругости бетона соответственно Е_ef,kr и E_b.

3. При учете ползучести бетона в статически неопределимых конструкциях необходимо определить внутренние напряжения и внешние силовые факторы (опорные реакции, изгибающие моменты и пр.), а также соответствующие деформации.

Внутренние напряжения и внешние силовые факторы допускается вычислять методом последовательных приближений, принимая усилия s_b,krA_b в центре тяжести бетонной части сечения за нагрузки (здесь s_b,kr и А_b принимаются по п. 1).

При этом, выполняя расчет методом сил, бетонную часть сечения надлежит учитывать следующим образом: с модулем Е_ef,kr (см. п.2) — при определении основных и побочных перемещений; с модулем Е_b —при определении напряжений в центре тяжести бетона от внешних силовых факторов, вызванных ползучестью. Выраженные через j_kr значения предельной характеристики ползучести, используемые для определения s_b,kr и Е_ef,kr при последовательных приближениях, приведены в таблице.

4. Прогибы конструкции от ползучести бетона следует определять, рассматривая стальную часть сечения под действием сил s_krA_b , приложенных в уровне центра тяжести сечения бетона. Для статически определимых конструкций имеет место равенство s_kr = s_b,kr; для статически неопределимых систем s_kr равно сумме внутренних напряжений и напряжений от внешних силовых факторов, вызванных ползучестью.

5. Деформации обжатия замоноличенных бетоном поперечных швов сборной железобетонной плиты необходимо учитывать в расчетах, если продольная арматура плиты не состыкована в швах и при этом плита не имеет предварительного напряжения в продольном направлении.

Деформации обжатия поперечных швов следует учитывать введением в выражения для a, b, Е_ef,kr (см. пп. 1 и 2) обобщенной характеристики ползучести бетона и обжатия поперечных швов j_kr,d, определяемой по формуле

,                                                      (11)

где L — длина сжатой постоянными нагрузками и воздействиями железобетонной плиты;

SD_d — суммарная деформация обжатия поперечных швов, расположенных на длине L;

j_kr — принимается по п. 1;

Е_b, R_b — принимаются по пп. 3.24* и 3.32*.

При отсутствии опытных данных величину D_d, см, допускается вычислять по формуле

D_d = 0,005 + 0,00035 b_d ,                                                   (12)

где b_d — ширина шва (зазор между торцами сборных плит).

6. Учет виброползучести бетона следует выполнять введением в расчет условного модуля упругости бетона Е_vkr, вычисляемого по п. 2 с заменой j_kr на j_vkr , определяемой по формуле

,                            (13)

где  — характеристика цикла начальных напряжений в бетоне, определенных без учета виброползучести и ползучести;

j_kr, c_n — принимаются по п. 1.