8.2. Розрахунок стін будівель із жорсткою конструктивною схемою на вертикальні навантаження
Розрахункова схема стін багатоповерхових будівель із жорсткою конструктивною схемою при вертикальних навантаженнях вважається вертикальною багатопрольотною балкою із нерухомими опорами у рівні перекриттів, які знаходяться на відстані, що дорівнює висоті поверху H. Для спрощення розрахунку нерозрізну балку замінюють однопрольотними балками з шарнірними опорами у рівні опирання перекриття (рис. 8.2).
Розрахункова вісь стіни (балки) співпадає із її геометричною віссю, що проходить через центр ваги поперечних перерізів стіни.
Рис. 8.2. До розрахунку стіни з жорсткою конструктивною схемою на вертикальні навантаження
У межах кожного поверху на стіну діє навантаження N від стіни верхніх поверхів будівлі, навантаження N1 – від перекриття, розташованого над певним поверхом, і власна вага окремих ділянок стіни Q1, Q2, Q3. Навантаження N прикладене по осі верхнього поверху; а N1 – у центрі ваги трикутної епюри розподілу тиску під площадкою опирання перекриття, при цьому відстань від внутрішньої грані стіни до точки прикладання рівнодійної N1 повинна бути більше 70 мм; решта навантажень, які діють у межах даного поверху, вважаються прикладеними з фактичними ексцентриситетами відносно розрахункової осі.
Таким чином, кожен переріз перебуває під дією поздовжньої сили, яка є сумою усіх вертикальних навантажень, розташованих вище, та згинального моменту, який змінюється по висоті стіни за трикутною епюрою (рис. 8.2).
Значення згинального моменту на рівні низу перекриття, розташованого під даним поверхом, визначають за формулою:
M1 = N1 e1 N e . (8.2)
У формулі знак “+” беруть при зменшенні товщини стіни верхнього поверху за рахунок виступу iз зовнішньої сторони (рис. 8.3, в), знак “-” – при зменшенні товщини стіни за рахунок виступу з внутрішньої сторони (рис. 8.3, б). При постійній товщині стіни е = 0 (рис. 8.3, а).
а б в
Рис. 8.3. Ексцентриситети (а - в) прикладання вертикальних навантажень
Розрахунок стін і простінків за міцністю виконують на позацентровий стиск, викликаний дією поздовжньої сили N та згинального моменту М.
Вибір розрахункового перерізу залежить від наявності прорізів та їх розмірів. У глухих стінах розрахунковим є переріз І – І на рівні низу перекриття (рис. 8.2) із поздовжньою силою N та максимальним згинальним моментом М1. У стінах із прорізами небезпечним є переріз ІІ - ІІ на рівні низу перемички. Поздовжня сила тут становить N2 = N + N1 + Q1 , а згинальний момент М2 = М1 НІ /Н . Часто небезпечним є переріз ІІІ - ІІІ, розташований на відстані 1/3 від низу верхнього перекриття, де згинальний момент має значну величину М3 = 2/3 М1, не набагато меншу від максимального значення М1, а значення коефіцієнта (рис. 4.2), що враховує поздовжній згин, досягає мінімуму. Поздовжню силу N3 у цьому перерізі легко визначити, додавши до сили N2 власну вагу частини простінка, розташованої між перерізами ІІ - ІІ і ІІІ - ІІІ.
Отже, знаючи сумарну поздовжню силу (N + N1) та згинальний момент М, стіну розраховують за міцністю як позацентрово стиснутий елемент. Основні розрахункові формули, необхідні для визначення поздовжніх сил і згинальних моментів у горизонтальних перерізах стін із жорсткою конструктивною схемою, наведені в табл. 8.6.
Розрахунок стін, простінків, колон і стовпів, як правило, полягає у тому, щоб перевірити прийняті попередньо розміри поперечних перерізів і підібрати необхідні марки каменю і розчину.
Таблиця 8.6
Розрахункові формули для визначення нормальних сил
і моментів від вертикальних навантажень
Конструкція стіни, розрахункові схеми та епюри моментів |
Формули |
1 |
2 |
|
Nx = N + N1 + N2;
|
Закінчення таблиці 8.6
1 |
2 |
|
Nx = N + N1 + N2;
|
|
Nx = N + N1 + N2; M1 = N1e1;
|
Примітка. У таблиці використані позначення: N – сума розрахункових навантажень на стіну, розташованих вище певного поверху; N1 – розрахункова величина опорного тиску перекриття над певним поверхом; N2 – розрахункове значення власної ваги ділянки стіни між розрахунковим перерізом і розташованим вище поверхом; M – розрахунковий згинальний момент; Nх і Mх – нормальна сила та згинальний момент у розрахунковому перерізі стіни.