§ 21.3. Расчет стен и столбов зданий с гибкой конструктивной схемой

К зданиям с упругой конструктивной схемой относят­ся одноэтажные промышленные и сельскохозяйственные здания, складские, зрелищные и выставочные здания и т. п., в этих зданиях расстояния между поперечными стенами превышают предельно допустимые (см. табл. 21.3). Поэтому в данном случае верхние опоры продоль­ных стен и столбов, которыми обычно служат конструк­ции покрытий, являются податливыми, частично смещае­мыми при действии внешних нагрузок. Расчетная схема таких зданий представляет собой систему плоских однопролетных или многопролетных рам (рис. 21.1,д), стой­ки которых (столбы и стены) защемлены в уровне об­реза фундаментов и шарнирно соединены с жесткими ригелями (перекрытиями или покрытиями). Нагрузками являются вес конструктивных элементов, снеговая и вет­ровая нагрузки, в производственных зданиях следует учитывать и крановые нагрузки.

Расчет зданий с гибкой конструктивной схемой ве­дется для двух стадий готовности. Для стадии строи­тельства (первая), когда конструкции покрытий или перекрытий еще не установлены, стены и столбы рассмат­риваются как отдельно стоящие консоли, заделанные в фундаменты (рис. 21.2,д) и для стадии завершенного строительства (вторая), когда стены и столбы рассмат­риваются как стойки рамы, связанные с ригелем с по­мощью упругой опоры (рис. 21.2,г). Следует знать, что на первой стадии стены и столбы могут оказаться в бо­лее неблагоприятных условиях работы, чем на второй.

В стадии законченного строительства при расчетах здания на горизонтальные нагрузки смещение упругой опоры Δ рассматриваемой стойки (см. рис. 21.1, е) зави­сит от жесткости Е_пІ_п других стоек. Чем выше жесткость этих стоек по сравнению с рассматриваемой, тем меньше смещение Δ и наоборот. При максимальном значении Е_п1_п (соответствующем стойкам с минимальной гибко­стью) верхнюю опору столба или стенок принято считать неподвижной. В этом случае Δ=0, а опорная реакция V_B максимальна. Если же жесткость Е_п1_п очень мала, то работу остальных стоек не учитывают, а рассматривае­мую стойку полагают работающей как консоль, у кото­рой V_B = 0.

В реальных условиях эксплуатации жесткости Е_п1_п имеют такое значение, при котором смещение упругих опор Δ>0, но меньше отклонения f консольной стойки (f >Δ >0). Поэтому опорная реакция V_B верхней упру­гой опоры будет больше нуля, но меньше опорной реак­ции х стойки с неподвижной верхней опорой (х> V_B >0).

Значение опорной реакции в верхней податливой опо­ре стены или столба находят из выражения

V_B=х/(1+ μ), (21.4)

где μ — коэффициент, учитывающий влияние податливости верхней опоры рассчитываемой стойки рамы;

(21.5)

здесь EI, H — соответственно жесткость и высота рассматриваемой стойки рамы; Е_п1_п, Н_п — то же, всех остальных стоек, кроме рассчи­тываемой.

После определения опорной реакции V_B столб или стену рассчитывают, как консоли, защемленные в фун­даменте, на наиболее невыгодные сочетания внешних на грузок. При наличии изгибающих моментов и продоль­ных сил, не совпадающих с осью стоек, их рассчитывают на внецентренное сжатие, принимая значение φ по гиб­кости стоек:

λ_і =l₀/і (21.5а)

где l₀ — расчетная высота стойки (в однопролетных зданиях l₀=1,5Н, в многопролетных — l₀ = 1,25Н).

Значения коэффициента продольного изгиба φ и ко­эффициента m_g разрешается линейно увеличивать до значений φ=1, m_g=1 в верхних опорных зонах стоек (рис. 21.2, г, д).