Файл: Онуфриев, Н. М. Курс лекций по каменным конструкциям для факультета повышения квалификации (ФПК).pdf

Л Е К Ц И Я 16

Конструктивные схемы каменных зданий по условиям их пространственной жесткости. Расчет стен многоэтажных

зданий

Конструкции каменных зданий обладают пространствен­ ной жесткостью, которая зависит от жесткости тех элементов, из которых составляется здание: стен, колонн и перекрытий. Жесткость элементов, из которых составляется здание, зави­ сит в свою очередь от их сечений, протяженности и условий защемления концов.

*37147 ЧТГхР:

1 Г

4

По степени пространственной жесткости каменные здания делятся на две группы: а) здания с жесткой пространственной конструктивной схемой (рис. Х.1) и б) здания с упругой пространственной конструктивной схемой (рис. Х.2),

84

К первому типу зданий относятся гражданские и много­ этажные фабрично-заводские здания, а ко второму типу зда­ ний— промышленные, одноэтажные с высокими стенами.

Жесткость конструктивной схемы зданий первой группы со­ здается наличием ряда поперечных стен н главным образом этажных перекрытий, связанных с продольными и попереч­ ными стенами, что в целом и создает большую общую прост­ ранственную жесткость зданий.

Устойчивость конструктивной схемы зданий второй группы создается поперечной устойчивостью самих стен и столбов за счет их собственного веса и заделки в грунт, а также кровель­ ного покрытия.

Взданиях с жесткой конструктивной схемой ветровые и горизонтальные нагрузки, воспринимаемые продольными сте­ нами, передаются от них на перекрытия, а от последних на по­ перечные стены, обладающие большой устойчивостью в попе­ речном направлении. Воспринятые поперечными стенами уси­ лия через посредство их фундаментов передаются грунту. Что­ бы осуществлять такую последовательную передачу горизон­ тальных усилий, необходима надлежащая обусловленная же­ сткость междуэтажных перекрытий и поперечных стен. В дан­ ном случае междуэтажные перекрытия являются опорными диафрагмами продольных наружных стен, а поперечные стены служат горизонтальными опорами-устоями этих диафрагм.

Предельные расстояния между поперечными стенами, при которых обеспечивается неподвижность в горизонтальной плоскости перекрытий-диафрагм, приводятся в табл. 23 СНиП П-В. 2-71.

Вперекрытиях класса Б сборные элементы крепятся на сварке, а швы заливаются бетоном. В случае, если указанные предельные расстояния не соблюдены, то перекрытия не могут считаться неподвижными жесткими опорами и их следует при­ нимать упругими, а здания соответственно относить к кате­ гории с упругой конструктивной схемой.

Для самих стен многоэтажных зданий СНиП П-В. 2-71 устанавливает предельные гибкости, обеспечивающие их устойчивость.

Предельная гибкость стен без проемов устанавливается в зависимости от отношения высоты этажа к толщине стены:

при свободной длине стены / < 2,5Я дается соответствующей табл. 24 СНиП П-В. 2-71.

85

ции; I — момент инерции; F — площадь поперечного сечения. Для стен и перегородок, не несущих нагрузок от перекры­ тий, а также для стен и перегородок с проемами и стен, сво­ бодно опертых, СНиП П-В. 2-71 в табл. 25 дает соответствую­

щие поправочные коэффициенты к табл. 24.

Для столбов предельные отношения р снижаются в зави­ симости от их толщин от 0,75 до 0,60, что дается табл. 26

СНиП П-В. 2-71.

.гто снижение предельных гибкостей для столбов объясняется тем об­ стоятельством, что служба столбов в зданиях более ответственна, чем стен, поскольку они обладают меньшими сечениями и при пожарах могут получить большее ослабление, чем стены, обладающие большими поверх­ ностями. Кроме противопожарных соображений, столбы как конструкции, обладающие меньшей массой чем стены, более чувствительны к случайным ударам и перегрузкам, вследствие чего необходимо для них уменьшать предельные величины гибкостей.

Стены многоэтажных зданий, помимо собственного веса, рассчитываются главным образом на внецентренно прило­ женные к ним нагрузки от перекрытий, которые одновремен­ но служат их неподвижными опорами. Таким образом, в стати­ ческом отношении стены многоэтажных зданий с жесткой кон­ структивной схемой могут рассчитываться как вертикальные неразрезные балки (рис. Х.З). В целях упрощения расчета, действующие нормы позволяют считать стену или столб расчленнным по высоте на однопролетные балки, с расположе­ нием опорных шарниров в плоскостях опирания балок пере­ крытий (рис. X. 4).

При расчете стен многоэтажных зданий, нагрузка от верх­ них этажей принимается приложенной в центре тяжести се­ чения стены или столба вышележащего этажа, а нагрузки в пределах данного этажа считаются приложенными с факти­ ческими эксцентриситетами относительно центра тяжести се­ чения стены или столба, с учетом изменения сечения в преде­ лах этажа (рис. X. 5). При отсутствии специальных опор, фик­ сирующих положение опорного давления от перекрытий или балок перекрытий, они принимаются приложенными на рас­ стоянии 1/За от внутренних граней стен (рис. Х.5), где а — глубина заделки.

На ветровую нагрузку (как дополнительное сочетание) продольные стены рассчитываются в пределах этажа как бал­ ки, заделанные на опорах (перекрытиях), причем изгибающие моменты определяются по формуле

+ Жпр. = -Жор. =

где М„р— пролетный момент; Моп — опорный момент;

q — интенсивность расчетной ветровой нагрузки на про­ стенок от соответствующей грузовой площади.

Р и с . Х -5

87

Здания с жесткой конструктивной схемой воспринимают полную ветровую нагрузку своими поперечными стенами с участками примыкающих к ним наружных продольных стен.

Эти поперечные стены-устои рассчитываются как консоли, заделанные в грунт своими фундаментами. Горизонталь­ ные сечения таких консолей принимаются по фактическо­ му их сечению (двутавр, швел­ лер, тавр).

Для глухих стен S=-^hi<

Рис. Х-6

<6cl, где hi — расстояние от верха до рассчитываемого уровня (сечения), a d — толщина поперечной стены. Для стен с проемами S = C, где С — не более расстояния от края поперечной стены до края примы­ кающего простенка (рис. X. 6,6).

Такая консольная балка — поперечная стена, рассчитывает­ ся на внецентренное сжатие, поскольку на нее действует из­ гибающий момент от горизонтальных давлений ветра и отсо­ са, воспринятых от продольных стен горизонтальными дис­ ками перекрытий как их горизонтальными опорами, при одно­ временном действии вертикального собственного веса попереч­ ной стены и частичной вертикальной нагрузки, от этажных перекрытий, примыкающих к этим поперечным стенам.

При таком расчете совместной работы поперечных стен с примыкающими к ним участками продольных стен должна быть обеспечена надежная взаимная связь между ними. Эта

88

надежная взаимосвязь между стенами проверяется воспринятием сдвигающих усилий в местах их взаимного примыкания.

Сила сдвига в пределах одного этажа Тэт= гЬНэт, или

или, решая относительно ТЭ1, получим

89

Необходимо, чтобы Тэтне превышало сопротивления среза, т. е.

где /?ср — расчетное сопротивление кладки срезу по неперевязанному сечению по табл. 10 СНиП П-В. 2-71.

Если поперечная и продольная стены выполнены из мате­ риалов различной жесткости, то при вычислении Е й / прини­ мается ширина полки ЬП9, приведенная к материалу попереч­ ной стены по формуле

где b — ширина полки (продольной стены); Е2— модуль де­ формаций материала полки (продольной стены); Е t — модуль деформаций материала поперечной стены.

Поперечные стены рассчитываются также на главные рас­ тягивающие напряжения от ветровой нагрузки по формуле

жатия; QB— поперечная расчетная сила от ветровой нагрузки; b — толщина поперечной стены (наименьшая); I — высота об­ щего сечения стен в плане (рис. X. 7); р — коэффициент нерав­ номерности касательных напряжений в сечении (для двутав­

ных зданий разрешается применять при крановых нагрузках до 15 г и при наличии машин 1-й категории динамичности без виброизоляции.

90