12. Многослойные стены. Общие сведения. Особенности конструирования. Расчёт многослойных стен с различными связями.

Многослойные стены состоят из нескольких разных по прочностным, деформационным и теплотехническим свойствам слоев. Различают 2 вида многослойных стен. 1.Стены с облицовками. 2.Стены облегченной кладкой. Стены с облицовками. Применяют для архитектурного оформления фасада и защиты стен от внешних атмосферных воздействий. Для облицовки применяют материалы, обладающие высокой влаго- и морозостойкостью – это естественные камни твердых пород и искусственные материалы. Качественно обожженный кирпич, керамические камни, камни и плиты из бетонов различных видов удовлетворяющих предъявляемым требованиям (бетоны с мраморной крошкой). Плиты малой массы и малых размеров крепятся к стене за счёт приклеивания (обычно на раствор). Плиты больших размеров и массы крепятся к стене с помощью специальных приспособлений (анкеров, проволоки). Такие плиты не работают совместно с основным слоем кладки. Облицовки в виде кирпича или камней выполняют обычно вместе с кладкой стены и с перевязкой слоев. Облицовочные камни при этом должны иметь высоту ряда равную или кратную ряду основной кладки. Слои здесь жестко соединяются друг с другом за счет перевязки тычковыми рядами. Для стен материалы рекомендуется подбирать с близкими деформационными свойствами.

Стены облегченной кладки.РИС№1 Состоят из основного несущего слоя, на который передаются нагрузки от перекрытия, покрытия и т.д., теплоизолирующего слоя, который обеспечивает необходимые теплотехнические требования и облицовочного слоя, который защищает теплоизоляционный слой от внешней среды. Основной и облицовочный слои могут соединятся гибкими или жесткими связями. Гибкие связи обеспечивают раздельную работу слоев. Выполняют их из защищенных от коррозии сталей (арматурных сталей) или полимерных материалов. Они устанавливаются в швы кладки и соединяют облицовочный и основной слой как по высоте, так и по длине. Площадь их A_s ≥ 0.4см²/м². Гибкие связи обеспечивают устойчивость облицовочного слоя и передачу ветровых нагрузок, действующих на облицовочный слой, на основной слой. Жёсткие связи устраивают при наличии теплоизоляционного слоя. Такими считаются связи при наличии вертикальных диафрагм, если расстояние между их осями не превышает 120см, и не превышает 10 толщин облицовочного слоя. Если связь обеспечивается тычковыми горизонтальными рядами, то расстояние между ними должно быть не более 5 толщин облицовочного слоя и не более 62 см. Жесткие связи выполняют те же функции, что и гибкие и кроме этого они обеспечивают совместную работу основного и облицовочного слоя. Расчёты многослойных стен. 1. Соединение с жесткими связями. Каждый слой работает и рассчитывается отдельно на передаваемые на них нагрузки. Нагрузки от перекрытий и покрытий передаются только на основной слой, нагрузка от веса перекрытий – на тот слой, к которому он закреплен. Если закреплен к обоим слоям, то нагрузка распределяется пропорционально их сечениям. Взаимное соединение слоев обеспечивает влияние на их устойчивость. Это учитывается в расчётах слоев. Для определения коэффициента продольного изгиба φ и φ1 при центральном и внецентренном сжатии принимают по условной толщине слоев h_усл = 0,7(h₁+h₂); Если слои имеют различные свойства, то принимается приведенная упругая характеристика кладки:РИС№2

α = (α₁*h₁+ α₂h₂)/(h₁+h₂); α и h – соответствующие упругие характеристики и толщины слоев. Расчет слоев выполняется в пределах этапа на центральное и внецентренное сжатие. Облицовочный слой на действие ветровой нагрузки будет рассчитываться при внецентренном сжатии, т.к. действует момент от ветровой нагрузки и продольная сила от собственного веса слоя по его оси. 2. Соединение с жесткими связями. Слои, имеющие разные характеристики по прочности и деформативности по-разному участвует в работе одной конструкции стены. Для расчётов используют приведенное сечение. Приведение выполняют к основному слою или к его материалу. Порядок приведения. Коэффициент приведения определяется для каждого слоя k_red = m_iR_i/mR

m и R – соответственно коэффициент использования прочности и расчётное сопротивление основного слоя,; mi, Ri – коэффициент использования и расчетное сопротивление i – го слоя.; k_red = m₂R₂/m₁R₁; Коэффициенты использования принимаются по справочникам, R – по марке камня и марке раствора для соответствующих слоев. 2. Определяется ширина не основных слоев приведенных к материалу основного слоя. При этом ширина основного слоя остается фиксированной. Ширина приведенных слоев:

b_red = b*k_red; k_red может быть больше или меньше единицы. Если k_red = 1, то b_red = b.; Толщина всех слоев остается фиксированной. 3. Определяют размеры и характеристики приведенного сечения (площадь, положение ц.т. и все необходимые параметры, которые потребуются для расчёта). Расчёт на центральное сжатие стен с жесткими связями. Сила приложена в ц.т. приведенного сечения.

Условие прочности для обычного элемента: N ≤ Nu = mgφRA; Для приведенного сечения; N ≤ Nu = mgφRAredm

m – коэффициент использования прочности материалов (принимается наименьший для данной конструкции стены),

φ и mg – принимаются по размерам приведенного сечения и по материалу основного слоя.; Расчёт на внецентренное сжатие.; N ≤ Nu = mgφ1RAсω – для обычного сечения; N ≤ Nu = mgφ1RAс,redmω – для приведенного сечения; φ1 – коэффициент продольного изгиба; mg – принимается для материала основного слоя; ω=1+е0/h≤1.45 – если эксцентриситет направлен в сторону основного слоя,; ω = 1 – если эксцентриситет направлен в сторону облицовочного слоя. Наибольший эксцентриситет в сторону облицовочного слоя еmax = 0.25y, y – расстояние от центра тяжести до сжатой грани.