» » Расчет вертикальных стыков стен


Расчет вертикальных стыков стен

15.04.2016

Исследованиями ЦНИИЭПжилища установлено, что в поведении бесшпоночных и шпоночных вертикальных армированных стыков стен, работающих на срез под действием увеличивающейся нагрузки (T), можно выделить две фазы.
Для первой из них характерно сохранение монолитности стыка и практически линейная зависимость между деформациями сдвига и нагрузкой. Продолжительность этой стадии работы соединения в зависимости от его конструкции достигает (0,5—0,9) Tu (Tu — предельное сдвигающее усилие). Вероятность появления трещин в вертикальных стыках сопрягаемых стен уменьшается с увеличением уровня совместности их работы. Этот фактор в значительной мере зависит от конструкции перекрытий.
Появлению трещин в вертикальных стыках стен наилучшим образом препятствуют панели перекрытий, опертые по контуру. Так, в монолитном 16-этажном здании с такими перекрытиями деформации сдвига между внутренними стенами из тяжелого бетона и наружными керамзито-бетонными блоками при наблюдении в течение 400 суток не были зафиксированы.
Во второй фазе работы стыка появляется трещина по всей его плоскости. Жесткость сопряжения резко падает. Полному, обычно хрупкому разрушению стыка в этот момент препятствует арматура, пересекающая плоскость сопряжения. За счет нее проявляется нагельный эффект, а по поверхности сдвига развиваются силы трения и зацепления. Величина последних, зависящая от целой гаммы факторов, может изменяться в широких пределах. В опытах ЦНИИЭПжилища силы зацепления составляли (1,24—2,08) Rbt.
Статистический анализ результатов испытаний стыков различных типов показал, что для каждого конструктивного решения стыков этот числовой коэффициент изменяется в более узком диапазоне. Это позволило для расчета прочности (Tu) вертикальных сопряжений стен предложить формулу
Расчет вертикальных стыков стен

где φj — эмпирический коэффициент, принимаемый равным 1,4 — для бесшпоночных соединений, 1,5 — для шпоночных соединений с равномерно распределенными по высоте шпонками и 1,8 — для шпоночных соединений с дискретными шпонками;
Asw, Rsw — суммарная площадь горизонтальных арматурных стержней, пересекающих плоскость сдвига, и их расчетное сопротивление растяжению;
Aj — площадь среза в вертикальных стыках, принимаемая равной для бесшпоночных соединений площади сопряжения стыкуемых стен, а для шпоночных — суммарной площади среза шпонок, т. е.
Расчет вертикальных стыков стен

где hj, bj — высота и ширина j-той шпонки.
Несущая способность стыка (Tu) должна быть не менее расчетного усилия сдвига в стыковом соединении, определяемого по формуле
Расчет вертикальных стыков стен

где Q — поперечная сила, действующая в рассматриваемом уровне несущего стенового элемента;
S — приведенный статический момент полки элемента относительно оси, проходящей через геометрический центр тяжести горизонтального сечения несущего стенового элемента;
I — приведенный момент инерции горизонтального сечения несущего стенового элемента;
Het — высота этажа.
Нужно заметить, что формула (2.77) не учитывает специфики работы стыков при сейсмическом воздействии. Между тем имеющиеся экспериментальные данные показывают, что даже малоцикловое знакопеременное загружение стыков при относительно высоких уровнях нагрузки снижает их прочность на 20—50%.
Учитывая, что разрушение вертикальных стыков нарушает пространственный характер работы здания, представляется правильным к расчету их прочности при работе в динамическом режиме подойти с большей осторожностью, для чего в формулу (2.77) ввести понижающий коэффициент (Ψc), дифференцируемый в зависимости от расчетной сейсмичности здания. До накопления соответствующих экспериментальных данных, объем которых пока не очень велик, значение коэффициента Ψc может быть принято равным 0,8; 0,7 и 0,6 при расчете стыков зданий с сейсмичностью соответственно 7, 8 и 9 баллов.
Расчет вертикальных стыков стен

Увеличение мощности арматуры, пересекающей стык, приводит к повышению его трещиностойкости и в значительно большей мере — прочности. В опытах, описанных в работе, замена стержней 4Ø6AI на 4Ø14AIII повысила трещиностойкость стыков в среднем на 15%, а их несущую способность на 45—70%.
В случаях, когда горизонтальная арматура в стыковых соединениях по расчету не требуется, ее все равно следует предусматривать, исходя из условия, чтобы площадь поперечного сечения стержней была не менее 0,2T/RSW, и не менее 0,5 см2 на 1 погонный метр стыка в зданиях высотой до 5 этажей с расчетной сейсмичностью 7 баллов, и не менее 1 см2 — во всех остальных случаях.
Для предотвращения смятия шпонок отношение их высоты (h) к глубине (t) должно удовлетворять условиям
Расчет вертикальных стыков стен

Для обеспечения плотного заполнения шпонок бетоном угол наклона их опорных граней к горизонтали (αш) рекомендуется назначать в пределах 7—30° (рис. 2.11,а). При Т-образном сопряжении стен с помощью дискретных шпонок форму последних следует принимать в виде «ласточкиного хвоста» для усиления сопротивления отрыву ребра от полки сопряжения (рис. 2.11,б).