Пособие по проектированию жилых зданий Вып. 3 Часть 1. Конструкции жилых зданий (к СНиП 2.08.01-85) Часть 3

5. СТЕНЫ И ПЕРЕГОРОДКИ

5.1. В настоящем разделе изложены рекомендации по проектированию сборных и монолитных стен из бетона и железобетона а также наружных стен и перегородок из листовых материалов на каркасе.

При проектировании стен каменных и блочных зданий следует руководствоваться положениями СНиП II-22-81. Проектирование деревянных панельных стен рекомендуется выполнять согласно «Руководству по проектированию конструкций деревянных панельных жилых домов» (ЦНИИЭП граждансельстрой, М., Стройнздат, 1984).

5.2. При проектировании следует различать следующие типы стен:

по восприятию вертикальной нагрузки — несущие, самонесущие и ненесущие (см. п. 2.3 настоящего Пособия);

по назначению — наружные и внутренние;

по числу основных слоев — однослойные и слоистые.

Основными слоями стены называются все слои по толщине стены, в том числе тепло- или звукоизоляционные слои, за исключением защитно-декоративных, отделочных слоев, а также слоев из рулонных или пленочных материалов и воздушных прослоек.

Стены и перегородки можно проектировать однослойными и слоистыми. Конструкцию стены следует выбирать на основе технико-экономических расчетов.

5.3. Наружные однослойные стены рекомендуется проектировать сплошного сечения из плотного легкого бетона, автоклавного ячеистого бетона и естественных каменных материалов (блоки из известняка, туфа, ракушечника и др.).

В наружных однослойных стенах из легкого бетона рекомендуется предусматривать применение заполнителей:

крупного заполнителя из керамзитового гравия (ГОСТ 9759—83), перлитового щебня (ГОСТ 10832—83*), аглопоритового щебня (ГОСТ 11991—83), шлаковой пемзы (ГОСТ 9760—86), шунгизитового гравия (ГОСТ 19345—83), доменного гранулированного шлака, а также естественных пористых заполнителей (вулканический шлак, пемза, туф);

мелкого заполнителя из дробленого керамзитового песка, вспученного перлитового песка плотностью 200—400 кг/м³, золы ТЭС и золошлаковых смесей.

Для наружных однослойных стен рекомендуется предусматривать применение легкого бетона плотной структуры с объемом межзерновых пустот не более 3 %.

5.4. Для наружных двухслойных стен из монолитно соединенных между собой двух основных слоев рекомендуется проектировать внутренний слой несущим, а наружный — теплоизоляционным. Внутренний слой рекомендуется проектировать из тяжелого или легкого бетона плотной структуры с межзерновой пористостью не более 3 %, наружный слой — из легкого крупнопористого или бетона плотной структуры с межзерновой пористостью не более 6 %. Наружный защитно-декоративный слой следует выполнять из плотного мелкозернистого бетона.

5.5. Наружные трехслойные стены можно проектировать с внешними слоями из бетона или листовых материалов.

В трехслойных бетонных стенах внешние бетонные слои рекомендуется выполнять из тяжелого бетона или плотного легкого бетона с межзерновой плотностью не более 3 %.

Для внутреннего теплоизоляционного слоя рекомендуется применять следующие виды утеплителей со средней плотностью не более 400 кг/м³:

плиты из полистирольного пенопласта вида ПСБ и ПСБ-С (ГОСТ 15588-86);

плиты из пенопласта на основе резольных формальдегидных смол (ГОСТ 20916—87);

плиты из перлитопластобетона (ТУ 480-1-145—76);

жесткие минераловатные плиты на синтетическом связующем (ГОСТ 9573-82);

плиты фибролитовые на портландцементе (ГОСТ 8928—81);

плиты теплоизоляционные из стеклянного штапельного волокна (ГОСТ 10499—78);

блоки из ячеистого бетона.

Для трехслойных бетонных стен можно также предусматривать заливочные составы на основе органических и (или) неорганических компонентов, твердеющих (или приобретающих необходимую структуру и прочность) в процессе изготовления конструкций стены (например, легкий бетон на пористых неорганических или органических заполнителях, ячеистый бетон, пенопласты и др.).

Для теплоизоляционного слоя наружных трехслойных стен из листовых материалов рекомендуется применять плиты минераловатные на синтетическом связующем марки 125 (ГОСТ 9573—82), полужесткие стекловолокнистые плиты (ГОСТ 10499—78), а также заливочные трудновоспламеняемые карбамидные пенопласты.

В стеновых панелях с алюминиевыми обшивками, проектируемых для Крайнего Севера и труднодоступных районов, рекомендуется теплоизоляционный слой выполнять из плит пенополистирола ПСБ и ПСБ-С (ГОСТ 15588—86), из заливочных или напыляемых полиуретановых пенопластов (трудновоспламеняемых или трудносгораемых).

5.6. Внутренние однослойные стены рекомендуется проектировать сплошного сечения из тяжелого бетона, плотного силикатного или плотного легкого бетона. По конструктивным соображениям (например, для размещения каналов вентиляции, увеличения площади опирания сборных плит перекрытий) внутренние стены могут иметь пустоты.

5.7. Для армирования стен рекомендуется применять арматурную сталь следующих видов и классов:

в качестве рабочей арматуры — стержневую арматуру классов А-III и aт-iiic, арматурную проволоку класса Вр-I, а также стержневую арматуру классов А-I и А-II в случаях, когда использование арматуры классов А-III, aт-iiic и Вр-I нецелесообразно или не допускается нормами проектирования;

в качестве конструктивной арматуры — арматуру классов А-I и Вр-I;

в качестве деталей для подъема — арматуру класса АС-II.

5.8. Для гибких металлических связей, соединяющих внешние бетонные слои трехслойных стен, следует применять арматурные строительные стали, имеющие необходимую коррозионную стойкость в условиях эксплуатации. При наличии данных о коррозиестойкости допускается применять арматуру классов A-I, А-II и Вр-I с противокоррозионным покрытием.

5.9. Принимаемые в проектах конструкции заполнения оконных и дверных проемов по теплозащитным свойствам должны соответствовать требованиям, установленным СНиП II-3-79*.

Заполнение оконных проемов в районах с разностью температур внутреннего воздуха и средней температурой наиболее холодной пятидневки до 49°С рекомендуется проектировать с двойным остеклением, а при разности температур 50 °С и более — с тройным остеклением (с раздельно-спаренными переплетами).

5.10. Стыки между гранями оконных и дверных проемов и их заполнениями рекомендуется герметизировать нетвердеющими мастиками по всему периметру сопряжений. Водонепроницаемость примыкания нижнего узла оконного заполнения к граням проема панели наружной стены должна быть обеспечена конструктивными мерами за счет придания нижней части проема конфигурации, обеспечивающей отвод воды из-под оконного блока.

5.11. Прочность несущих и самонесущих стен при сжатии по горизонтальным сечениям рекомендуется обеспечивать прочностью бетона без учета их армирования.

Допускается предусматривать усиление стен по горизонтальным сечениям расчетной арматурой на участках, ослабленных примыкающими проемами, или же при необходимости сохранения в нижних этажах принятой для здания толщины стен, если это технологически и экономически не обеспечивается выбором необходимой марки бетона.

Примечания: 1. Сечения стен, прочность которых обеспечивается только сопротивлением бетона, называются бетонными; сечения стен, прочность которых обеспечивается совместно сопротивлением бетона и арматуры — железобетонными. 2. Минимальный процент вертикальной арматуры железобетонных сечений должен удовлетворять требованиям СНиП 2.03.01—84.

5.12. Толщины несущих и самонесущих стен по условиям обеспечения прочности при внецентренном сжатии следует принимать такими, чтобы их гибкость не превышала значения, указанные в табл. 6.

Таблица 6

5.13. При назначении толщин стен следует учитывать требования к тепло- и звукоизоляции и огнестойкости.

Толщины наружных стен следует назначать кратными 25 мм, толщины внутренних стен и перегородок — кратными 20 мм.

РАСЧЕТ ПРОЧНОСТИ СТЕН ИЗ БЕТОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

5.14. Для расчета прочности стен из несущей системы здания рекомендуется выделять вертикальные элементы (столбы), состоящие из расположенных друг над другом простенков, которые ограничены по вертикали проемами и стыками сборных элементов стены. Простенки, соединенные между собой жесткими связями сдвига (см. п. 3.18), рекомендуется рассматривать как один столб, который может иметь плоскую или неплоскую форму. Столб считается плоским, если он образован расположенными в одной плоскости простенками одинаковой толщины, неплоским — если он образован расположенными в разных плоскостях простенками или простенками одной стены, но разной толщины.

5.15. Плоский столб может иметь прямоугольную, тавровую, двутавровую или иную форму в плане. Допускается считать форму горизонтального сечения столба прямоугольной, если он образован простенком (или простенками) однослойной стены без пустот, при этом местные отклонения от прямоугольной формы (например, из-за неплоской формы вертикальных торцов панелей, наличия борозд, ниш и т. п.) составляют не более 0,1 площади горизонтального сечения. Плоский столб, образованный простенками многопустотной или слоистой стены, при расчете рассматривается как двутавровый или тавровый. Для слоистых стен, несущие слои которых выполнены из разных материалов, все слои приводятся к одному из них путем умножения их фактической ширины (размер вдоль длины плоского столба) на коэффициент, равный отношению модулей упругости данного слоя и слоя, к которому приводятся остальные (при определении усилий в слоях) или призменных прочностей слоев (при проверке несущей способности).

5.16. Неплоский столб рекомендуется рассматривать как систему плоских элементов (полос), жестко соединенных между собой в местах сопряжения. Полосы, расположенные в плоскости изгиба столба, называются стенками, а примыкающие к ним остальные полосы — полками столба. В настоящем Пособии рассматривается расчет неплоских столбов, имеющих только одну стенку. Неплоские столбы с несколькими стенками для расчета прочности допускается расчленять на части, в пределах каждой из которых имеется по одной стенке.

5.17. Усилия от внешних нагрузок и воздействий следует определять с учетом совместной работы всех столбов, объединенных в единую несущую систему перекрытиями, перемычками и вертикальными стыковыми соединениями.

После того, как определены усилия в каждом из столбов, расчет их прочности разрешается выполнять с использованием допущения, что в уровне перекрытий столбы имеют жесткие или упругие горизонтальные опоры.

Горизонтальные опоры разрешается считать жесткими для стен зданий перекрестно-стеновой системы (см. п. 2.4), а также для зданий других систем, если расстояние между поперечными жесткими конструкциями не превышают значений, приведенных в СНиП II-22-81 для первой группы кладки.

В остальных случаях, в том числе для самонесущих стен, соединенных с перекрытиями связями, горизонтальные опоры считаются упругими.

Стены, на которые не опираются перекрытия, при отсутствии связей следует рассчитывать как свободно стоящие.

При жестких горизонтальных опорах принимается, что в уровне перекрытий простенки, образующие столб, закреплены от перемещений из плоскости стены в уровне опор. Неплоские столбы считаются, кроме того, закрепленными от перемещений из плоскости в местах пересечения стен.

При упругих горизонтальных опорах расчет прочности столба следует выполнять методами строительной механики с учетом податливости связей между столбом и поддерживающими его поперечными конструкциями.

5.18. В зависимости от конструктивного решения узлов сопряжения сборных стен с перекрытиями принимается, что простенки в уровне перекрытий имеют шарнирное или упругое соединение. При шарнирном соединении поворот сборных элементов в стыках считается ничем не ограниченным. При упругом соединении предполагается, что взаимный поворот сборных элементов ограничен сопротивлением горизонтальных растворных швов и плит перекрытий, которые опираются на стену.

При выборе расчетной схемы соединения сборных элементов в горизонтальных стыках следует учитывать, что использование шарнирной схемы соединения существенно упрощает расчет, но приводит к завышению значения эксцентриситета продольных сил относительно оси стены. Поэтому в тех случаях, когда лимитирует прочность стен при продольном изгибе (например, для наружных трехслойных стен с гибкими связями между слоями), рекомендуется учитывать упругое соединение сборных элементов в горизонтальных швах.

Для монолитных зданий узлы сопряжения стен с перекрытиями считаются жесткими. Для определения усилий при жестких узлах рекомендуется стену с примыкающими к ней перекрытиями рассматривать как раму с жесткими узлами. Для сборно-монолитных зданий тип узла стен с перекрытиями принимается в зависимости от его конструктивного решения.

5.19. Расчетную длину стен, имеющих жесткие горизонтальные опоры в уровне перекрытий, при расчете на внецентренное сжатие с учетом продольного изгиба рекомендуется определять по формуле

l_o = Н_oh_рh_w, (21)

где Н_o — высота этажа в свету (между плитами перекрытий); h_p — коэффициент, зависящий от жесткости узла сопряжения стен с перекрытиями и принимаемый равным: 0,8 — при жестких узлах, 1 — при шарнирных узлах; при платформенном опирании сборных плит перекрытий разрешается принимать коэффициент h_p = 0,9, при этом в случае одностороннего опирания плиты перекрытий должны быть заведены на стену не менее чем на 0,8 t, где t — толщина стены; в остальных случаях коэффициент h_p определяется методами строительной механики и принимается не менее 0,8; h_w —коэффициент, учитывающий влияние стен перпендикулярного направления.

Закрепление простенков в местах их сопряжения со стенами перпендикулярного направления разрешается учитывать в случае, когда расстояние d между стенами, которые примыкают к простенку, не более 3 H_o, а расстояние от свободного края простенка до примыкающей к нему стены не более 1,5 Н_о. Сборные стены, кроме того, должны быть соединены между собой замоноличенными сварными арматурными связями, расположенными не реже чем через 100 см по высоте стены.

Коэффициент h_w, для указанных случаев рекомендуется определять по формуле:

; (22)

для участка между свободным краем простенка и примыкающей к нему стеной

; (23)

где d — ширина рассматриваемого участка простенка.

В остальных случаях величина h_w = 1.

5.20. Прочность стен следует проверять для горизонтальных, вертикальных и наклонных сечений.

Расчетные горизонтальные сечения стен считаются расположенными в уровне перекрытий (опорные сечения) и середине высоты этажа (середине сечения). При расчете прочности стены с оконными проемами на усилия, действующие в плоскости стены, следует также рассматривать сечения, расположенные по верху и низу проема.

Расчетные вертикальные сечения стен считаются расположенными вдоль линий пересечения стен, а для сборных стен также вдоль вертикальных стыков.

5.21. При расчете прочности столба по горизонтальным сечениям следует учитывать усилия, вызывающие общий изгиб столба в плоскости стены (для неплоского столба — в плоскости его стенки), а также усилия, вызывающие местный изгиб полос из их плоскости в пределах высоты этажа. Расчет столба на общий и местный изгиб допускается выполнять раздельно.

Для каждой полосы рекомендуется определять приведенное сопротивление сжатию R_с, вычисляемое по формулам:

для опорных сечений

R_с = R_bw h_m h_j; (24)

для средних сечений

R_с = R_bw j_c; (25)

где R_bw — расчетная прочность бетона стены при сжатии (призменная прочность) определяемая для тяжелых, легких и ячеистых бетонов по СНиП 2.03.01—84, а для плотных силикатных бетонов по СНиП 2.03.02—86 с учетом приведенных в нормах коэффициентов условий работы по материалу g_bi, при расчете прочности средних сечений следует дополнительно учитывать коэффициенты условий работы: для пустотелых и ребристых элементов — 0,9, для бетонных простенков, площадь которых менее 0,1 м² — 0,85; при расчете прочности опорных сечений панелей наружных стен из легких и ячеистых бетонов, бетонируемых фасадной поверхностью вниз, при глубине опорного участка стыка менее 1/3 толщины стены следует дополнительно учитывать коэффициент условий работы 0,85; при усилении опорных зон стеновых элементов армированием вместо прочности R_bw учитывается приведенное сопротивление = R_bwhs; h_s — коэффициент, определяется по п. 5.25; h_т — коэффициент, учитывающий влияние горизонтальных растворных швов, определяется по п. 5.23; h_j — коэффициент, учитывающий конструктивный тип стыка, неравномерность распределения сжимающей нагрузки между опорными площадками стыка и эксцентриситет продольной силы относительно центра стыка, определяется по п. 5.24; j_е —коэффициент, учитывающий влияние продольного изгиба и эксцентриситета продольной силы на прочность стены при сжатии по среднему сечению, определяется по п. 5.29.

Коэффициенты h_т, h_j разрешается принимать на основе испытаний стыков при условии согласования результатов с ведущей организацией по составлению данного Пособия.

При расчете прочности столбов по горизонтальным сечениям необходимо различать следующие расчетные случаи: первый — прочность обеспечивается только сопротивлением сжатой зоны сечения; второй — совместно сопротивлением сжатой и растянутой зон сечения; третий — только сопротивлением растянутой зоны.

По первому расчетному случаю выполняется расчет полностью сжатых горизонтальных сечений, а также сечений, имеющих сжатую и растянутую зоны, при условии что эксцентриситет продольной силы в плоскости стенки столба e_oh = M/N не более 0,9 у_h (где у_h — расстояние от центра жесткости столба до его наиболее напряженной сжатой грани). При эксцентриситете продольной силы e_oh > 0,45 у_h, в растянутой зоне сечения для ограничения раскрытия трещин в панелях и стыках следует устанавливать сквозную продольную арматуру с площадью поперечного сечения не менее 0,025 % площади стенки столба (без учета площади примыкающих полок).

По второму расчетному случаю рассчитываются внецентренно сжатые столбы при эксцентриситете продольной силы e_oh > 0,9 у_h и внецентренно растянутые столбы, для которых абсолютное значение эксцентриситета |e_oh| > h_о   у_h, где h_о — расчетная высота горизонтального сечения столба (расстояние по длине стены от сжатой грани до продольной растянутой арматуры). По второму расчетному случаю допускается также рассчитывать внецентренно сжатые столбы при эксцентриситете e_oh > 0,45 у_h.

При расчете по второму расчетному случаю в растянутой зоне сечения необходимо устанавливать сквозную продольную арматуру с площадью поперечного сечения не менее 0,05 % площади горизонтального сечения стены (для столба неплоской формы-площади горизонтального сечения стенки).

По третьему расчетному случаю рассчитываются центрально и внецентренно растянутые столбы, если выполняется условие, что |e_oh|£ h_о   у_h. При расчете по третьему расчетному случаю по краям стенки и по ее длине должна устанавливаться сквозная продольная арматура, обеспечивающая восприятие действующих в горизонтальном сечении усилий без учета сопротивления бетона.

Центр жесткости для столба плоской формы совпадает с его геометрическим центром. Для неплоского столба положение центра жесткости определяется по п. 5.33.

Расчет прочности горизонтальных стыков при сжатии

5.22. Прочность горизонтальных стыков при сжатии рекомендуется определять с использованием следующих предпосылок:

вместо номинальных (проектных) размеров опорных площадок и толщин растворных швов вводят расчетные размеры, определяемые с учетом возможных неблагоприятных отклонений номинальных размеров, вследствие допусков на изготовление и монтаж конструкций и других случайных факторов; при этом не надо учитывать случайный эксцентриситет продольных сил;

при использовании шарнирной расчетной схемы соединения сборных элементов в горизонтальном стыке (см. п. 5.18) сжимающие напряжения считаются равномерно распределенными по толщине стены для каждой из опорных площадок; для стыков, имеющих несколько опорных площадок, учитывается возможная неравномерность распределения сжимающих усилий между площадками;

при использовании расчетной схемы с упругим соединением сборных элементов в горизонтальном стыке (см. п. 5.18) сжимающие напряжения в стыке определяют предполагая, что сборные элементы и растворные швы работают в упругой стадии.

Прочность горизонтального стыка при сжатии проверяется по формуле

N_j < R_c t d_j, (26)

где t — толщина стены; N_j — продольная сжимающая сила, действующая в уровне рассчитываемого опорного сечения стены; t — толщина стены (для трехслойных стен с гибкими связями — толщина внутреннего несущего слоя); R_с — определяется по формуле (24); d_j —расчетная ширина простенка в зоне стыка; для наружной стеновой панели с оконными проемами величина d_j принимается равной сумме ширины простенка d на уровне расположения оконных проемов и участка, длина которого в каждую сторону от простенка принимается равной половине высоты перемычек h_lin, примыкающих к простенку, при этом для стыка между панелями с оконными проемами величина h_lin принимается равной половине высоты перемычки над оконным проемом, а для стыка между панелью с оконным проемом и цокольной панелью без проемов — равной половине высоты перемычки под оконным проемом.

При наличии местных ослаблений горизонтального стыка бороздами, углублениями для шпонок, распаячных коробок и др. расчетную ширину d_j следует определять за минусом размеров этих ослаблений.

При типовом проектировании, панельных зданий необходимо учитывать следующие расчетные значения возможных смещений в стыке сборной плиты перекрытия d_р и стеновой панели d_w относительно их проектного положения:

для сборных плит перекрытий d_р = 10 мм;

для стеновых панелей при монтаже с применением фиксаторов или шаблонов, ограничивающих взаимные смешения параллельно расположенных стен, d_w = 10 мм; при монтаже с применением подкосов d_w = 15 мм.

Для горизонтальных растворных швов расчетную толщину шва рекомендуется принимать равной 1,4 ( — номинальная толщина шва), но не менее следующих значений:

для растворного шва при монтаже сборных элементов стен по маякам, а также для растворных швов в контактных стыках сборных элементов стены — 25 мм;

для растворного шва под плитой перекрытия без маяков — 20 мм.

При наличии фактических данных о смещениях сборных элементов и толщинах швов принимаются их значения.

5.23. Коэффициент h_т, для горизонтальных растворных швов определяется по формуле

, (27)

где t_т — расчетная величина толщины растворного шва, определяемая по указаниям п. 5.22; b_т — расчетная ширина растворного шва (размер по толщине стены), принимаемая:

для стыков с двухсторонним опиранием перекрытий, равной толщине стены t;

для нижнего растворного шва комбинированного стыка

b_т = b_j   d_pw, (28)

; (29)

для контактного, монолитного и верхнего растворного шва комбинированного стыка при b_j = t

b_т = b_j   d_w, (30)

b_j — номинальный (проектный) размер (ширина) опорной площадки, через которую передается в стыке сжимающая нагрузка (для контактно-платформенного стыка величина определяется с учетом зазора между контактной и платформенной площадками стыка); R_m — кубиковая прочность раствора, МПа; В_w — величина, численно равная классу по прочности на сжатие бетона сборного элемента стены, МПа.

При указании в проекте прочности бетона по марке в формуле (27) разрешается принимать В_w = 0,08 R_b, где R_b — проектная марка по прочности на сжатие бетона сборного элемента стены (кгс/см²).

При возведении здания в зимнее время на растворах с противоморозными добавками прочность стыка должна быть проверена на момент оттаивания раствора. Кубиковая прочность оттаявшего раствора определяется по Инструкции по приготовлению и применению строительных растворов в зависимости от вида и количества противоморозных добавок, продолжительности твердения раствора и температуры воздуха. Продолжительность твердения определяется как частное от деления числа этажей над проверяемым горизонтальным сечением здания на возможный максимальный темп возведения здания (число монтируемых этажей в сутки). Температура твердения раствора принимается как среднемесячная температура наиболее холодного периода.

Количество и вид противоморозных добавок, принятый максимальный темп монтажа и район строительства должны быть указаны в проекте.

При типовом проектировании значение прочности раствора с противоморозными добавками на момент оттаивания рекомендуется принимать не более 0,25 значения марки раствора.

В случае возведения здания методом замораживания без применения противоморозных добавок или прогрева стыков при проверке прочности стыка на момент оттаивания величину h_т, вычисленную по формуле (27), следует умножать на коэффициент условий работы 0,8, учитывающий неравномерность оттаивания по толщине стены раствора.

Расчет здания по указаниям данного пункта не исключает необходимости систематического контроля за величиной фактической прочности раствора и соответствии с указаниями по монтажу, разрабатываемыми для каждой конкретной серии жилых домов (или блок-секций) применительно к конкретным условиям строительства.

Для стыков стен из монолитного бетона, а также монолитных стыков панельных стен, заполняемых бетоном после установки панели верхнего этажа, коэффициент h_т, принимается равным 1, а при опирании плит перекрытия «насухо» (без раствора) h_т = 0,5.

5.24. Коэффициент h_j вычисляется в зависимости от конструктивного решения узла. Если при расчете принимается шарнирное соединение сборных элементов в горизонтальном стыке (см. п. 5.18), то коэффициент вычисляется по указаниям настоящего пункта. Если соединение считается упругим или жестким, то вычисленные для шарнирной схемы значения коэффициента следует умножать на коэффициент h_e, который учитывает эксцентриситет равнодействующей продольной сжимающей силы относительно центра стыка. Коэффициент h_e вычисляется по указаниям п. 5.27.

Для платформенного стыка (см. рис. 7), а также для платформенных узлов монолитных стен (см. рис. 18), в которых сжимающая нагрузка передается только через опорные участки плит перекрытий, коэффициент h_j вычисляется по формуле

h_j = (b_pl   d_pl)g_pl h_pl / t, (31)

где b_pl — суммарный размер по толщине стены платформенных площадок, через которые в стыке передается сжимающая нагрузка; при скошенных торцах плит перекрытий прочность стыка проверяется раздельно в уровне верхней и нижней опорных зон сборных элементов стены, принимая соответствующие размеры платформенных площадок; при монолитных стенах прочность проверяется только для сечения в уровне верха плит перекрытия; d_pl — возможное суммарное смещение в платформенном стыке плит перекрытий относительно их проектного положения, принимаемое при типовом проектировании зданий для платформенных стыков с двухсторонним опиранием плит перекрытий равным 1,4d_р, где смещение d_р, принимается по указаниям п. 5.22; g_pl — коэффициент, учитывающий неравномерность загружения платформенных площадок и принимаемый в зависимости от опирания плит перекрытии на стены равным 0,9 — при двухстороннем опирании; h_pl — коэффициент, зависящий от соотношения расчетных прочностей при сжатии бетона стены R_bw и бетона опорных участков плит перекрытий R_bр;

для стен из тяжелого и легкого бетона

при R_bр ³ R_bw h_pl = 1 ;

при R_bр ³ R_bw h_pl = 1   (1   R_bp / R_bw)². (32)

Для стен из ячеистого бетона

h_pl = 1,2 R_bp / R_bw   0,35, (33)

но не более 1,

где R_bр — расчетная прочность при сжатии (призменная прочность бетона плит перекрытий); для плит перекрытий, изготовляемых в вертикальных кассетных установках, необходимо учитывать понижающий коэффициент условий работы 0,85.

При усилении опорных зон плит перекрытий сплошного сечения горизонтальными сварными сетками из арматурной проволоки диаметром 5 мм с ячейками 50´50 мм сопротивление R_bp для стен из тяжелого бетона можно увеличить на 20 %. Шаг сеток не должен превышать 0,7 глубины опирания перекрытий. Сетки должны объединяться в пространственный каркас.

В случае применения многопустотных плит перекрытий коэффициент h_pl следует дополнительно умножать на коэффициент h_vac, принимаемый:

при механизированной заделке пустот в заводских условиях путем добетонирования с пригрузом опорных участков плит перекрытий h_vac = 0,9; в остальных случаях

h_vac = 1   g_vac (1   t_f /S_f)³ (34)

где g_vac — коэффициент условий работы, принимаемый равным: 0,5 — при заделке пустот свежеотформованными бетонными пробками, изготовленными одновременно с плитами перекрытий; 1 — при незаделанных пустотах, а также при несовершенной заделке пустот в построечных условиях (например, закладка кирпичом на растворе); t_f — наименьшая толщина ребра между пустотами плиты перекрытия; S_f — наименьший шаг пустот.

Для платформенных стыков с односторонним опиранием перекрытий значение коэффициента h_j следует определять по экспериментальным данным.

Для контактного стыка, в котором сжимающая нагрузка передается только через контактные участки стыка (см. рис. 9), коэффициент h_j вычисляется по формуле

h_j = (b_соп — d_соп) d_соп h_соп / (td_j), (35)

где b_соп — размер по толщине стены контактной площадки, через которую в стыке передается сжимающая нагрузка; d_соп — расчетное изменение номинального размера контактной площадки, принимаемое равным: для стыков с односторонним опиранием плит перекрытий, в которых хотя бы один край контактной площадки совпадает с гранью стены, а также для контактных стыков вне зоны опирания перекрытий d_соп = d_w; в остальных случаях d_соп = 0; d_соп —размер по длине стены контактного участка стыка (за минусом гнезд для опирания плит перекрытий); h_соп — коэффициент, принимаемый равным меньшему из значений коэффициентов h_loc и h_for; h_loc — коэффициент, учитывающий повышение прочности стыка при местном сжатии,

h_loc = g_loc ; (36)

g_loc — коэффициент, принимаемый равным: 1,1 — при b_m < 0,6t; 1 — в остальных случаях; у_соп — расстояние от центра контактной площади до ближайшей вертикальной грани стены; h_for —коэффициент, учитывающий форму контактной площадки;

для площадки в виде выступа вверху или внизу стеновой панели высотой t_соп £ b_соп при прочности раствора в горизонтальном шве R_m не менее класса бетона сборного элемента стены В_bw (МПа) коэффициент h_for принимается равным: для тяжелого бетона h_for = 1,2; для легкого бетона на пористых заполнителях и ячеистого h_for = 1,1; при R_m < B_bw h_for = 1;

для контактной площадки высотой t_con ³ 2b_con коэффициент h_for = 1; в промежуточных случаях (при b_con < t_con < 2b_con) значение коэффициента h_for определяется по интерполяции между указанными краевыми значениями.

Для контактно-платформенного стыка (см. рис. 10), в котором сжимающая нагрузка передается через платформенный и контактный участки, коэффициент h_j; принимается равным меньшему из значений величин , , которые соответствуют случаям разрушения стыка по контактному или платформенному участкам в уровне верхнего или нижнего растворных швов и вычисляются по формулам:

= [(b_con   d₁) h_con + 0,8 g_pl ( ) h_pl]/t,

но не менее = g_pl ( ) h_pl]/t.

= [(b_con   d₁) h_con + 0,8 g_pl ]/t,

но не менее = g_pl /t.

где = [( ) h_pl   s_pl /R_bw] /

где b_con — номинальный (проектный) размер по толщине стены контактного участка стыка; , — то же, платформенного участка стыка, для сечений соответственно в уровне верхнего и нижнего растворных швов; h_pl, g_pl — вычисляются как для платформенного стыка; h_con — вычисляется как для контактного стыка; d₁, d₂ — величины, характеризующие возможные изменения номинальных размеров соответственно контактного и платформенного участков стыка;

при b_j < t d₁ = 0; = d_pw; = d_pw; (40)

при b_j = t d₁ =d_w; = d_pw   d_w; = d_pw; (41)

s_pl — среднее значение местных сжимающих напряжений, передаваемых на стену по платформенной площадке от плиты перекрытия, которая непосредственно оперта в стыке; , —коэффициенты, вычисляемые по указаниям п. 5.23 соответственно для нижнего и верхнего растворных швов.

Для монолитного стыка (см. рис. 8), а также контактных узлов монолитных стен (см. рис. 16, 17), в которых вся сжимающая нагрузка передается через слой бетона, уложенного в полость стыка, коэффициент h_j вычисляется по формуле

h_j = (b_mon   d_mon) h_mon d_mon/(td_j), (42)

где b_mon, d_mon — размеры соответственно по толщине и длине стены монолитного участка стыка; d_mon — возможное смещение стены по монолитному участку стыка, принимаемое в зависимости от способа опирания плит перекрытий равным: d_pw — при одностороннем опирании, 1,4 d_p — при двухстороннем опирании; h_mon — коэффициент, зависящий от соотношения классов по прочности на сжатие бетона замоноличивания стыка B_b,mon и опорного участка стены B_bw и принимаемый равным меньшему из значений коэффициентов h_loc и h_for;

h_loc — коэффициент, учитывающий повышение прочности стыка при местном сжатии,

h_loc = , (43)

где y_mon — расстояние по толщине стены от центра монолитного участка стыка до ближайшей грани стены; h_for — коэффициент, определяемый для стыков с односторонним опиранием плит перекрытий по формуле

h_for = В_b.тoп/В_bw, (44)

а для стыков с двухсторонним опиранием плит перекрытий — по формуле

h_for = 1,25 В_b.тoп/В_bw. (45)

При замоноличивании стыка раствором или бетоном, прочность которого характеризуется маркой, величину В_b.тoп разрешается принимать равной 0,08 R_mon, где R_mon — марка по прочности на сжатие (кубиковая прочность) раствора или бетона замоноличивания стыка (кгс/см²).

Для контактных узлов стен из монолитного бетона со сборными плитами перекрытии коэффициент h_j вычисляется по формуле (42), принимая коэффициент h_m = 1.

Для платформенно-монолитного стыка (см. рис. 7), а также комбинированных узлов монолитных стен (см. рис. 19—21), в которых сжимающая нагрузка передается через платформенные и монолитный участки, коэффициент h_j принимается равным меньшему из двух значений коэффициентов h_j,pl и h_j,mon, соответствующих разрушению стыка по платформенному или монолитному участкам и определяемых по формулам:

(46)

(47)

где = В_топ/В_bр, но не больше 1; = В_bр/B_b,mon, но не больше 1; b_pl — размер по толщине стены платформенного участка стыка; b_топ — то же, монолитного участка стены; g_топ — коэффициент, принимаемый при замоноличивании стыка обычным тяжелым бетоном 0,8; раствором — 0,7.

Прочность мелкозернистого бетона (раствора), сопротивление которого учитывается при расчете прочности платформенно-монолитного стыка, должна контролироваться в соответствии с требованиями ГОСТ на бетоны.

5.25. Коэффициент h_s для стыков сборных элементов стен, усиленных в зоне стыка поперечными сварными каркасами или сетками, определяется по формуле

h_s = 1 + 20 A_tr l_tr /(с_tr s_tr t), (48)

но не более 1,3,

где A_tr — площадь сечения одного поперечного стержня горизонтального каркаса (сетки); с_tr — шаг поперечных стержней по длине стены; l_tr — расстояние между крайними продольными стержнями каркаса; s_tr — шаг каркасов по высоте стены; t — толщина стены.

Влияние косвенного армирования опорной зоны стеновой панели разрешается учитывать при выполнении следующих условий:

диаметр d_s и расчетное сопротивление растяжению R_s продольных стержней не менее диаметра и расчетного сопротивления поперечных стержней;

шаг каркасов по высоте стены не более 0,5 t;

шаг поперечных стержней по длине стены не более 15 d_s;

класс бетона стены не менее В12,5 (марка бетона не менее М150);

толщина горизонтального растворного шва между панелями не более 3 см, прочность раствора не менее 2,5 МПа (25 кгс/см²).

Коэффициент h_s для стыков монолитных стен, усиленных в зоне стыка вертикальной арматурой, определяется по формуле

h_s = 1 + А_s,lon R_sc/(A_w R_bw h_m), (49)

но не более 1,5,

где А_s,lon — площадь поперечного сечения вертикальной продольной арматуры, пересекающей стык; R_sc — расчетное сопротивление сжатию продольной арматуры, пересекающей стык; А_w — площадь горизонтального сечения стены.

Определение эксцентриситетов

5.26. При использовании шарнирной схемы соединения сборных элементов в горизонтальном стыке (см. п. 5.18) равнодействующая сжимающая сила считается приложенной в опорном сечении с эксцентриситетом по толщине стены относительно геометрического центра горизонтального сечения.

Для стыков с двухсторонним опиранием перекрытий эксцентриситет по толщине стены продольной силы относительно геометрического центра горизонтального сечения стены рекомендуется определять по формулам:

для платформенного стыка

= (d_pw + 0,5 D) (t/  1), (50)

где D, — соответственно разность и сумма номинальных размеров по толщине стены платформенных площадок в уровне верхнего растворного шва;

для других типов стыков с симметричным расположением опорных площадок по толщине стены

= 0,5 d_w. (51)

Для стыков с односторонним опиранием плит перекрытий эксцентриситет по толщине стены продольной силы относительно геометрического центра горизонтального сечения рекомендуется определять по формулам:

для платформенного стыка

= 0,5 (t   ) + 0,5 d_pw, (52)

где — номинальный размер по толщине стены платформенной площадки в уровне верхнего растворного шва;

d_pw — величина, вычисляемая по формуле (29);

для контактного стыка

= 0,5 t   y_con + 0,5 d_con, (53)

где y_con — расстояние по толщине стены от ближайшей ее грани до центра контактной площадки;

для контактно-платформенного стыка

при h_j ³ h_min

, (54)

где b₁ = b_con   d_w; (55)

b₂ =   d_pw + d_w; (56)

b_m — величина, вычисляемая по формуле (28);

при h_j < h_min

, (57)

где b₁ = b_con   d_pw + d_p; (58)

b₂ =   d_p; (59)

для монолитного стыка

= 0,5 t   y_mon + 0,5 d_mon, (60)

для платформенно-монолитного стыка

при h_j,pl ³ h_j,mon

, (61)

где b₁ =   d_pl; (62)

b₂ = b_mon + d_pl   d_pw; (63)

при h_j,pl > h_j,mon

, (64)

где b₁ = b_mon   d_pw; (65)

b₂ = b_pl + d_pw   d_p; (66)

5.27. Коэффициент h_e вычисляется по формуле

h_e = 1   2 e_j /b_m, (67)

где e_j — эксцентриситет по толщине стены равнодействующей продольной сжимающей силы относительно центра стыка; при расчете стены в предположении шарнирного соединения элементов стены и перекрытия в узле эксцентриситет e_j = 0; при расчете в предположении упругого или жесткого соединения элементов стены и перекрытия в узле

e_j = M_j / N_j, (68)

M_j — изгибающий момент в опорном сечении стены, определяемый методами строительной механики; N_j — продольная сжимающая сила в опорном сечении стены; b_т — величина, определяемая по указаниям п. 5.24; для узлов монолитной стены со сборными плитами перекрытия величина b_т принимается равной размеру по толщине стены полости замоноличивания узла между плитами перекрытия; для узла монолитной стены с монолитными перекрытиями величина b_т принимается равной толщине стены t.

При определении изгибающего момента М_j следует учитывать, что часть нагрузок, вызывающих усилия в стыке, прикладываются до того, как раствор в стыках сборных элементов или бетон монолитных стен наберет расчетную прочность. Для полносборных зданий к ним следует относить нагрузки от веса конструкции не менее чем двух этажей здания. Усилия от этих нагрузок рекомендуется определять в предположении шарнирного соединения элементов в узле.

Расчет прочности стен по средним сечениям при внецентренном сжатии из плоскости стены

5.28. При расчете прочности стен по средним сечениям на внецентренное сжатие из плоскости стены следует учитывать эксцентриситет продольной сжимающей силы е_о. Для сборных элементов стен эксцентриситет е_о определяют по формуле

е_о =   e_j + e_loc, (69)

— эксцентриситет в опорном сечении стены, определенный в предположении шарнирного соединения с плитами перекрытия, вычисляется по п. 5.26; e_j — эксцентриситет, определяемый по п. 5.27; e_loc — эксцентриситет равнодействующей продольной сжимающей силы, обусловленный местным изгибающим моментом M_loc в рассматриваемом сечении стены (например, от поперечной нагрузки на стену, из-за перепада температур по толщине стены и др.)

e_loc = M_loc / N. (70)

Для монолитных стен эксцентриситет е_o = e_loc.

Абсолютное значение эксцентриситета е_o следует принимать не менее значения случайного эксцентриситета e_a = t/30, но не менее l/600, где l — длина сжатого элемента стены, равная высоте этажа в свету.

5.29. Прочность стены по средним сечениям при внецентренном сжатии из плоскости проверяется для стен из тяжелого, легкого и ячеистого бетонов по СНиП 2.03.01—84, а для стен из плотного силикатного бетона — по СНиП 2.03.02—86.

Для прямоугольных бетонных сечений (без расчетной продольной арматуры) прочность стены можно проверять по формуле

N £ R_bw A_w j_c, (71)

где R_bw — расчетная прочность стены при сжатии, определяемая п. 5.21; А_w — площадь горизонтального сечения стены; j_c — коэффициент, определяемый по формулам:

при l_о/t £ 4

j_c = 1   2 е_o /t; (72)

при l_о/t > 4

, (73)

где l_o — расчетная длина стены, определенная по п. 5.19; е_о — эксцентриситет, определяемый по п. 5.28.

; (74)

Е_bт — начальный модуль упругости бетона стены; j_l — коэффициент, учитывающий влияние длительности действия нагрузки на жесткость элемента в предельном состоянии,

j_l = 1 + bN_l/N; (75)

b — коэффициент, принимаемый по СНиП 2.03.01—84; для плотного силикатного бетона b = 1; N_l — продольная сжимающая сила на простенок от длительно действующей нагрузки; j_е — коэффициент, вычисляемый по формулам:

для тяжелого; легкого и ячеистого бетонов

j_е = 0,11/(0,1 + d_е) + 0,1; (76)

для плотного силикатного бетона

j_е = 0,2/(0,15 + d_е); (77)

d_е — коэффициент, принимаемый равным е_о/t_w, но не менее

d_min = 0,5   0,01 l_o/t   0,01 R_bw (78)

и не менее 0,01 t.

В формуле (78) величина R_bw в МПа.

Расчет прочности столбов по горизонтальным сечениям

5.30. Для плоского столба (см. п. 5.14) прочность по горизонтальным сечениям при сжатии в случае, когда эксцентриситет e_oh = 0, проверяется для опорных сечений по формуле (26), а для средних сечений по формуле (71). В случае, когда эксцентриситет продольной силы e_oh ¹ 0, расчет прочности столба рекомендуется выполнять на ЭВМ по специальным программам, предназначенным для расчета плоских бетонных и железобетонных конструкций с учетом образования в них трещин, развития пластических деформаций и других специфических особенностей работы материала при плоском напряженном состоянии.

Расчет прочности плоского столба допускается выполнять по приводимым в настоящем Пособии рекомендациям с использованием следующих предпосылок и допущений:

считается справедливой гипотеза плоских сечений;

для горизонтальных сечений вдоль стыков сборных элементов и технологических швов монолитных стен не учитывается сопротивление бетона растянутой зоны сечения;

принимается, что нормальные сжимающие напряжения изменяются по ширине столба (длине стенки) по линейной или билинейной зависимостям (рис. 25); эпюра нормальных напряжений принимается линейной, если максимальное значение сжимающих напряжении s_тах не превышает значения сопротивления R_с, вычисляемого по формулам (24) или (25); в противном случае принимается билинейная эпюра сжимающих напряжений, состоящая из двух участков, на первом из которых сжимающее напряжение изменяется по линейной зависимости от значения напряжений s_min до s_mах = R_c, а на втором постоянное значение, равное R_с;

принимается, что в пределах длины линейного участка эпюры материал столба работает упруго, а на участке, где s_w = R_c, находится в пластическом состоянии;

сдвигающие напряжения t воспринимаются только в пределах длины наклонного участка эпюры s;

используются условия прочности бетона при плоском напряженном состоянии, приведенные в СНиП 2.03.01—84.

Рис. 25. Расчетные эпюры сжимающих напряжений для бетонных (а) и железобетонных (б) горизонтальных сечений столба

5.31. Расчет прочности плоского столба по горизонтальным сечениям рекомендуется выполнять в следующей последовательности:

5.31.1. Определить знак продольной силы N. При N > 0 — горизонтальное сечение столба внецентренно сжато, при N < 0 — внецентренно растянуто, при N = 0 — столб изогнут. Если N > 0, то

е_oh = |М| / N, (79)

где |М| — абсолютное значение изгибающего момента, вызывающего изгиб столба.

Если е_oh > 0 (столб внецентренно сжат), то следует перейти к выполнению п. 5.31.2, иначе (при е_oh £ 0) — столб внецентренно растянут.

5.31.2. Определить предельную несущую способность столба при внецентренном сжатии исходя из прямоугольной эпюры сжимающих напряжений

N_max = R_c ht (1   2 е_oh / h), (80)

где R_c — вычисляется по формулам (24) или (25) соответственно для опорного и среднего сечения; t — толщина стены; h — ширина простенка (размер по длине стены в уровне расположения проемов).

Сопоставить предельную несущую способность столба N_max со значением продольной сжимающей силы N. В случае если N > N_max, то следует повысить класс бетона по прочности на сжатие, утолстить стену или ввести расчетное армирование. В случае если N £ N_max и в расчетном сечении поперечная сила Q = 0, то прочность столба по горизонтальному сечению обеспечена (расчет закончен).

5.31.3. Определить краевые нормальные напряжения s_min и s_max исходя из линейного закона их распределения по ширине столба

s_min = (1   6е_oh /h) N/A; (81)

s_max = (1 + 6е_oh /h) N/A, (82)

где A — площадь среднего горизонтального сечения столба.

Проверить наличие растянутой зоны сечения. Если s_min < 0 (сечение имеет сжатую и растянутую зоны), то перейти к выполнению п. 5.31.4. Если s_min ³ 0 (сечение полностью сжато), то сравнить значение величин s_mах и R_с.

Если напряжения s_mах £ R_с, то перейти к выполнению п. 5.31.5, иначе (при s_max > R_c) вместо линейной принять билинейную эпюру сжимающих напряжений и определить длину наклонного участка билинейной эпюры по формуле

= 1,5h [R_c   s (1 + 2 е_oh /h)]/(R_c   s), (83)

где s = N/(th). (84)

Вычисленная по формуле (83) длина не должна превышать значения величины h.

Перейти к выполнению п. 5.31.5.

5.31.4. При s_min < 0 сравнить значение эксцентриситета е_oh с предельным значением эксцентриситета е_и = 0,45 h, при котором сечение может рассматриваться как бетонное. При е_oh ³ е_и перейти к выполнению п. 5.31.6, при е_oh < е_и выполнить:

в предположении линейного распределения сжимающих напряжений определить высоту сжатой зоны

x = = l,5h (1 + 2 е_oh /h) (85)

и максимальное значение сжимающих напряжений

s_mах = 2 s h/ . (86)

Если s_mах £ R_с то перейти к выполнению п. 5.31.5, иначе (при s_mах > R_с) вместо линейной принять билинейную эпюру сжимающих напряжений и определить длину наклонного участка эпюры по формуле

. (87)

5.31.5. Проверить прочность горизонтального сечения на совместное действие сжимающих N и сдвигающих Q усилий.

Для стен из тяжелого бетона класса по прочности на сжатие не выше В30 и из легкого бетона класса по прочности на сжатие не выше В15 прочность проверяется по формуле

Q £ R_bt [(   s_min)w₁ + (s_max   )w₂]/(s_max   s_min), (88)

где х — длина наклонного участка эпюры сжимающих напряжений s; — сжимающие напряжения в точке наклонного участка эпюры s, в которой воспринимаются максимальные касательные напряжения t (s_min £ £ s_max),

= 0,5 R_c   R_t, (89)

если s_max £ , то принимается, что = s_max;

если s_min ³ , то принимается, что = s_min;

R_c — приведенной сопротивление бетона стены сжатию, определяемое по рекомендациям п. 5.21; R_t — приведенное сопротивление бетона стены растяжению (R_t = R_bt R_c/R_bw);

; (90)

; (91)

x = (R_t + s_max   0,5R_c)/(R_t + 0,5R_c). (92)

В случае, если s_max = s_min = s < , то прочность проверяется по формуле

Q £ R_bt ht . (93)

Для горизонтальных сечений в уровне стыков сборных элементов или технологических швов монолитных стен дополнительно должна быть проверена прочность по рекомендации пп. 5.43—5.47.

Если условие (88) или (93) не выполнено, то необходимо увеличить класс бетона и (или) толщину стены. Если по длине горизонтального сечения имеются сжатая и растянутая зона, то сопротивление срезу можно повысить за счет учета работы растянутой зоны сечения. В этом случае в растянутой зоне должна быть установлена сквозная продольная арматура по указаниям п. 5.21. Расчет прочности внецентренно сжатых железобетонных стен выполняется по указаниям п. 5.31.6.

5.31.6. Внецентренно сжатые в плоскости железобетонные стены рекомендуется рассчитывать с использованием следующих предпосылок:

принимается, что в сжатой зоне сечения сжимающие напряжения изменяются по линейной зависимости от нуля до максимального значения s_mах £ R_с;

высота сжатой зоны х принимается не более величины х_h, вычисляемой по формуле

х_R = x_R h_o, (94)

где x_R — относительная высота сжатой зоны, характеризующая возможность полного использования сопротивления продольной растянутой арматуры (определяется по СНиП 2.03.01—84); h_o — расчетная высота сечения, равная ширине простенка за минусом расстояния от растянутой арматуры до края сечения.

Расчет прочности симметрично армированных внецентренно сжатых железобетонных стен рекомендуется выполнять в следующей последовательности:

вычислить высоту сжатой зоны

x = 2hs/R_c, (95)

где напряжения вычисляются по формуле (84).

Если х £ х_h, то требуемая площадь поперечного сечения продольной арматуры A_s устанавливаемой у растянутой и сжатой кромок сечения, вычисляется по формуле

А_s = [N e_oh   0,5 R_c xt (0,5 h   x/3)] / [R_c (h   2a)], (96)

где a — расстояние от продольной арматуры до края сечения.

Если х > х_h, то рекомендуется повысить прочность сжатой зоны сечения, например за счет армирования;

проверить прочность стены на совместное действие сжимающих и сдвигающих сил:

для опорного сечения прочность проверяется по формуле

Q £ R_bt xt [w₁ + (s_max   )w₂]/s_max, (97)

где w₁ = 2/3 (R_t/), (98)

w₂ — вычисляется по формуле (91);

для среднего сечения в случае, если s_min ³  R_t и s_max £ R_c, то прочность проверяется по формуле (88), в которой принимается = h; если s_min <  R_t, то прочность проверяется по формуле (97); напряжения s_min и s_mах вычисляются как для упругого тела.

5.32. Проверку прочности горизонтальных сечений неплоского столба рекомендуется выполнять с использованием предпосылок и допущений, перечисленных в пп. 5.30 и 5.31, а также следующих:

эксцентриситет равнодействующей продольной силы e_oh отсчитывается от центра жесткости столба, расположенного на расстоянии у_h от наиболее сжатой грани сечения и вычисляемого по формуле

, (99)

где t_w — толщина стенки неплоского столба; h — высота горизонтального сечения столба, равная длине в плане его стенки; т — количество всех полок столба; a_f — расстояние от полки f до наиболее сжатой грани столба; E_f, E_w — приведенные модули деформации соответственно полосы, образующей полку f и стенку столба и вычисляемые по формуле (1); А_f — площадь горизонтального сечения полки f; для слоистых стен все несущие слои предварительно приводятся к одному из них; А — приведенная площадь горизонтального сечения

А = ht + ; (100)

при проверке прочности столба сопротивление полок, расположенных в растянутой зоне сечения не учитывается;

для полок, расположенных в сжатой зоне сечения, принимается, что нормальные напряжения равномерно распределены по площади полки; среднее значение сжимающих напряжений в полке s_f определяется по формуле

s_f = s_w E_f/E_w. (101)

где s_w — значение сжимающих напряжении в стенке в месте ее сопряжения с полкой f;

в случае, если s_f > R_cf (где R_cf — сопротивление полки сжатию, определяемое по указаниям п. 5.21), то принимается, что s_f = R_cf.

5.33. Для расчета прочности неплоского столба по горизонтальным сечениям рекомендуется использовать изложенный в п. 5.31 алгоритм с учетом следующих особенностей.

5.33.1. Предельная несущая способность неплоского столба при сжатии вычисляется по формуле

N_mах = N_w x/h + , (102)

где N_w — несущая способность стенки при равномерном сжатии по ее длине

N_w = R_cw th, (103)

R_cw — приведенное сопротивление стенки сжатию, вычисляемое для опорных и средних сечений соответственно по формулам (24) и (25); х — высота сжатой зоны сечения

, (104)

a_n — расстояние по длине стенки от равнодействующей продольной сжимающей силы N до наиболее сжатой грани горизонтального сечения столба

a_N = y_h   e_oh; (105)

т_c — количество полок, расположенных в пределах длины сжатой зоны сечения, определяемое последовательными приближениями; в первом приближении в расчет включаются все полки, расположенные в пределах длины 2a_N от наиболее сжатой грани; s_f — среднее значение сжимающих напряжений в полке, определяемое по формуле (101), принимая, что напряжение s_w = R_сw; если s_f > R_cf, то принимается, что s_f = R_cf.

Если в формуле (104) подкоренное значение оказывается отрицательным, это означает, что граница сжатой зоны проходит по толщине одной из полок. Эту полку рекомендуется исключить из состава полок сжатой зоны и повторить расчет.

5.33.2. Минимальные s_min и максимальные s_max значения сжимающих напряжении в горизонтальном сечении столба при линейном распределении напряжений вычисляются по формулам:

s_min = N/A   |M|(h   y_h)/I; (106)

s_max = N/A + |M| y_h)/I. (107)

где |M| — абсолютное значение изгибающего момента, вызывающего общий изгиб столба в плоскости его стенки; I — приведенный момент инерции горизонтального сечения неплоского столба

. (108)

5.33.3. В случае, если вычисленные по формуле (106) напряжения s_min ³ 0 (сечение полностью сжато), а напряжения s_max ³ R_cw, то необходимо вместо линейной принять билинейную эпюру сжимающих напряжении, длина наклонного участка которой вычисляется по формуле

, (109)

В случае, если вычисленные по формуле (106) s_min < 0 (сечение имеет сжатую и растянутую зоны), длина сжатой зоны х определяется последовательными приближениями. В качестве начального приближения рекомендуется высоту сжатой зоны определять по формуле

х_o = h/(1   s_min /s_mах). (110)

Уточненное значение высоты сжатой зоны при линейном законе распределения сжимающих напряжений на i-м шаге приближений вычисляется по формуле

x_i = 1,5 a_N , (111)

где x_i1 — высота сжатой зоны для предыдущего шага вычислений.

Вычисления по формуле (111) рекомендуется повторять до тех пор, пока не будет выполнено условие |1   x_i /x_i-1| £ 0,05.

Если в ходе вычислений по формуле (111) оказывается, что для полки f величина a_f > x, то полку f следует исключить из числа полок сжатой зоны.

Для столба тавровой формы в плане с полкой в сжатой зоне разрешается принимать, что величина a_f = 0. Высота сжатой зоны таврового столба определяется по формуле

x_i = 1,5 a_N . (112)

В случае, если длина сжатой зоны вычисляется по формулам (111) или (112), максимальное значение сжимающих напряжений в стенке вычисляется по формуле

. (113)

Если s_max £ R_cw, то сжимающие напряжения в полке f вычисляются по формуле

s_f = s_max (1   a_f / x) E_f / E_w. (114)

Для столба тавровой формы в плане с полкой в сжатой зоне разрешается принимать, что

s_f = s_max E_f / E_w. (115)

Если вычисленные по формуле (113) напряжения s_max > R_cw, то вместо линейной необходимо принять билинейную эпюру сжимающих напряжений. Длины и соответственно наклонного и прямолинейного участков эпюры сжимающих напряжений определяются совместным решением уравнений:

; (116)

(117)

где — количество полок, расположенных в пределах длины сжатой зоны сечения; т_с — общее количество полок, расположенных в сжатой зоне сечения.

Для столба тавровой формы в плане с полкой в сжатой зоне длина наклонного участка эпюры сжимающих напряжений определяется по формуле

, (118)

а длина участка , где напряжения s_w = R_cw, — по формуле

. (119)

5.33.4. Сжимающие напряжения в полках, расположенных в пределах наклонного участка эпюры сжимающих напряжений, определяются по формуле

, (120)

а для полок, расположенных в пределах участка, где сжимающие напряжения s_w = R_cw, сжимающие напряжения в полке определяются по формуле

s_f = R_cw E_f/E_w. (121)

5.34. Прочность по наклонным сечениям бетонных столбов разрешается не проверять, если выполнено условие (88).

Прочность по наклонным сечениям железобетонных столбов, в том числе с расчетным поперечным армированием, следует проверять по СНиП 2.03.01—84 с учетом следующих особенностей: вместо призменной прочности бетона R_b в расчетные формулы подставляется приведенное сопротивление бетона сжатия R_c, вычисляемое по формуле (25); длина проекции наклонной толщины на вертикальную ось принимается не больше расстояния до горизонтального сечения столба, в котором прочность обеспечивается сопротивлением только сжатой зоны.