книги из ГПНТБ / Вопросы сейсмостойкого строительства [сборник статей]

Рис. 6. Образцы фрагментов стен в опытах А. Б. Гроссмана и В. В. Ширина (а) и графики горизонтальных перемещений этих образцов (б) при ,испытании горизонтальной нагрузкой [2].

ками шириной 64 см первые трещины появились в их опор­ ных сечениях в углах, соединенных растянутыми диагона­ лями. С ростом нагрузки эти трещины интенсивно развива­ лись, а простенки обнаруживали тенденцию к опрокидыва­ нию. Косые трещины в них не были зафиксированы. Такое поведение фрагмента стены при испытании горизонтальной нагрузкой объясняется довольно низкой величиной действо-

105

картина характерна для верхних этажей зданий при сейсми­ ческом воздействии.

При испытании образца Ск-1 с узкими простенками ком­

развитие с ростом горизонтальной нагрузки было не столь интенсивным, как в образце С-1, и сопровождалось появле­ нием диагональных трещин. Наличие железобетонных вклю­ чений в простенках существенно повысило несущую способ­ ность и жесткость стены. По сравнению с образцом С-1 первые горизонтальные трещины в образце Ск-1 появились при нагрузке в 1,5 раза большей, а его разрушение наступи­

сечениям, причем эффект усиления вертикальной арматурой был менее значительным, чем в случае узких простенков. Этого следовало ожидать, поскольку с увеличением ширины простенков их тенденция к повороту в плоскости стены уменьшается.

Аналогичные данные были получены в лаборатории сей­ смостойкости зданий ОИСИ при испытании на перекос оди­ ночных широких простенков и фрагментов многоэтажных стен, выполненных из пильного известняка марок 35— 150 (рис. 7). При проведении этих исследований большое число образцов было выполнено с усилением кладки вертикаль­ ной напряженной арматурой. Прием этот позволил значи­

В опытах автора узкие простенки выполнялись из пиль­ ного известняка марок 100—150 и мелкозернистого легкого бетона (Rnp = 41,7 кг/см2). Испытания простенков на пере­ кос проводились по схеме, позволявшей достаточно точно воспроизводить условия работы простенка в составе стены здания при одновременном действии вертикальных и гори­ зонтальных сил (рис. 8).

При проведении этих опытов величина вертикальной на­

40 см и толщиной 20 см из известняка разрушение произо­ шло из-за смятия их загруженных углов при отсутствии

107

109

близнеца на центральное сжатие*. Эти материалы дают на­ глядное представление об изменении напряженно-деформи­ рованного состояния простенка по мере роста горизонталь­ ной нагрузки. Аналогичная картина была получена при рас­ чете фрагмента стены здания методом конечных элементов. Все это подтверждает справедливость описанного выше представления о характере работы простенков в составе стены здания при сейсмическом воздействии (см. рис. 3) и позволяет принять соответствующую расчетную схему стены.

Рассмотрим наиболее простую в конструктивном отно­ шении наружную стену каменного здания, состоящую из простенков одинаковой ширины и поэтажных железобетон­ ных антисейсмических поясов (см. рис. 3, а).

Исходя из описанной выше картины деформирования стены при одновременном действии вертикальных и гори­ зонтальных сил, расчетную схему антисейсмического пояса

опорных сечениях простенков, поддерживающих рассматри­ ваемый антисейсмический пояс, который загружен разномерно распределенной нагрузкой, сосредоточенными сила­ ми и моментами. Вертикальная нагрузка, равномерно рас­ пределенная по всей длине пояса, помимо его собственного веса, включает в себя вес перекрытия данного этажа соот­ ветствующей грузовой площади и полезную нагрузку, ко­ торую оно несет. Нагрузка от вышерасположенных пере­

опорных сечениях простенков, опирающихся на рассматри­ ваемый антисейсмический пояс. Помимо этого в опорных сечениях пояса и в местах приложения вертикальных со­ средоточенных сил возникают изгибающие моменты, являю­ щиеся следствием внецентренного приложения горизонталь­

110

простенок, расположенный выше рассматриваемого пояса; hn — высота сечения пояса.

При составлении расчетной схемы пояса необходимо оп­

тикальная сила Рпг, передаваемая через антисейсмический пояс, для которого рассматриваемый простенок выполняет

схему данного пояса. Однако для определения этих харак­

не расчет антисейсмического пояса как неразрезной балки следует вести способом последовательного приближения, используя известные методы строительной механики для оп­ ределения опорных реакций балки. Пробные расчеты пока­

* См. пример расчета в статье.

111

При наличии конструктивной перевязки кладки в местах сопряжения продольных и поперечных стен расчет антисей­

ми. Концы таких балок можно считать жестко защемлен­ ными.

В современных каменных зданиях, возводимых в сей­ смических районах, зачастую предусматривается конструк­ тивная связь простенков с антисейсмическими поясами. Рас­

щем случае, суммарную вертикальную нагрузку, передавае­

этом случае при составлении расчетной схемы антисейсми­ ческого пояса его опоры следует располагать в точках при­ ложения равнодействующих сжимающих усилий в верхних сечениях простенков, а усилия Ра, возникающие в растяну­ той арматуре, учитывать как внешние силы, воздействую­

где епг- — эксцентриситет равнодействующей сил Р»ч Gпгот­ носительно центра тяжести горизонтального сечения про­ стенка.

При изменении направления сейсмического воздействия произойдут соответствующие изменения в напряженном со­ стоянии стержней А и А'.

112

кладки простенков, а также местонахождение равнодейст­ вующих сжимающих напряжений в каждом из этих сечений.

Очевидно, структура искомых расчетных формул будет определяться характером эпюр сжимающих напряжений в/ опорных сечениях простенков. Учитывая кратковременный характер сейсмического воздействия, эпюру сжимающих напряжений в кладке простенка на контакте с поясом мож­ но аппроксимировать треугольником. Помимо этого будем считать справедливыми следующие условия:

а) конструкция простенка обеспечивает совместность де­ формаций арматурных стержней и кладки;

б) материалы простенка при сейсмическом воздействии работают в упругой стадии;

в) выполняется гипотеза плоских сечений; г) арматурные стержни А и А' имеют одинаковую пло­

щадь поперечного сечения Fa.

При этих условиях напряжения в растянутой и сжатой арматуре в верхнем опорном сечении простенка можно представить выражениями

где Окл — максимальные сжимающие напряжения в кладке; X — высота сжатой зоны простенка;

Еа, Екл — модули упругости соответственно арматуры и кладки.

Для определения аКл и X составим два уравнения рав­ новесия, принимая во внимание (8) и (9):

где dni — толщина простенка.