Конструкция трехслойной стены и ее расчетное сечение

 

где b_red– приведенная ширина слоя; b – фактическая ширина слоя; R=1.3МПа и m=1‑расчетное сопротивление и коэффициент использования прочности основного несущего слоя, к которому приводится сечение R_i =1.3МПа и m_i=0.8 – то же, для любого другого слоя.

b_red = 168 *1,3*1/(1,3*0,8) = 134 см

Площадь приведенного сечения 1,34*0,12+1,68*0,38 = 0,8м²

В результате приведения получается, как правило, тавровое сечение с полкой в сторону основного слоя.

Коэффициенты использования прочности слоев в многослойных стенах т и т _i приведены в табл. 44, а в стенах с облицовкой табл. 45 [6].

Вес 1 м² стены толщиной 640 мм, состоящий из веса кладки равен:

(0,380+0,120)*1*18 = 9 кН/м², веса штукатурки 0,02*1*18 = 0,36 кН/м²

и веса утеплителя 0,14 * 1 *0,3 = 0,04 кН/ м²

9+0,36+0,04=9,4 кН/ м²

 

Рис. 3.10. Расчетная схема стены жилого дома

 

С учетом коэффициента надежности по нагрузке и по назначению этот вес будет равен: (9*1,1 + 0,36*1,3+0,04*1,3) *0,95 = 9,9 кН/ м²

Расчетные постоянные нагрузки составляются (см. рис 4.11):

от участка стены, расположенного выше низа покрытия, т.е. выше отметки 10,9 м,

G3 = 9*1.1*0.95 * (13,8–10,9) * 3,38 = 92,18 кН

G’3 = 9*1.1*0.95 * 1,05 * 3,38 = 33,37 кН

от простенка G2 = 9,9*1.68*1.45 = 24,12 кН,

от участка стены расположенного в промежутке между низом перекрытия и низом перемычки, G1 = 9,9*3,38*0,3 = 10,4 кН

Глубина заделки панелей перекрытий в стену 12 см, тогда равнодействующая с перекрытий будет приложена на расстоянии 12/3 = 4 см от внутренней грани стены и эксцентриситет приложения этой нагрузки е_о = 0,5*64 – 4 = 28 см. Изгибающий момент, вызываемый ею в сечении 1–1 M_l = 90,85*0,28 = 25,44 кН*м.

Т. к. стена имеет значительные проемы, и сечение 2–2 близко расположено к сечению 1–1, в качестве расчетных сечений принимаем сечение 2–2 и 3–3.

Нагрузка от части простенка между сечениями 2–2 и 3–3 равна 0,7*3,38*9,9 = 23,42 кН.

Статический расчет

Согласно СНиП 2.01.07–85 при расчете стен полезные (времени) нагрузки в жилых помещениях допускается снижать умножением коэффициент ψ_{n 1} = 0.4 + =0,91;

где Ψ _А1 = 0,4 + 0,6/ =1,43

ψ_{n 1} = 0.4 + =0,68

А – грузовая площадь; п – число перекрытий над рассматриваемым сечением.

В нашем случае при А = 10,14 м² и Ψ _А1 = 0,4 + 0,6 =0,96: коэффициент равен: для первого этажа – 0,68; второго – 0,72; третьего -0,80; четвертого – 0,96;

Обозначения расчетных усилий и точки их приложения показаны на рис 3.9., а их определение сведено в таблице 3.10.

 

Таблица 3.10. Усилия и моменты в сечениях стены

Этаж	Сечение	Обозначение	Формула	Значение усилй
Первый	II–II	N	92.8+90.85+10.4*4+24.12*3+33.37*3+53.03*3	556.81
		M	25.44*(2.8–0.23)/2.8	23.35
	III–III	N	92.8+90.85+10.4*4+24.12*4+33.37*3+53.03*3	580.93
		M	25.44*2/3	16.96
Второй	II–II	N	92.8+90.85+10.4*3+24.12*2+33.37*2+53.03*2	435.89
		M	25.44*(2.8–0.23)/2.8	23.35
	III–III	N	92.8+90.85+10.4*3+24.12*3+33.37*2+53.03*2	460.01
		M	25.44*2/3	16.96
Третий	II–II	N	92.8+90.85+10.4*2+24.12+33.37+53.03	314.97
		M	25.44*(2.8–0.23)/2.8	23.35
	III–III	N	92.8+90.85+10.4*2+24.12*2+33.37+53.03	339.09
		M	25.44*2/3	16.96
Четвертый	II–II	N	92.8+90.85+10.4	194.05
		M	25.44*(2.8–0.23)/2.8	23.35
	III–III	N	92.8+90.85+10.4+24.12	218.17
		M	25.44*2/3	16.96

 

 

 

 

Рис. 3.11. План и схематический разрез простенка

Конструктивный расчет

Расчет начинаем с наиболее нагруженного первого этажа для сечения 2–2, в котором действует усилие N = 383,16 кН и изгибающий момент М = 23,35 кН*м. Эксцентриситет приложения продольной силы равен:

 

е_о = М / N = 23,35 /383,16 = 0,061 м = 6,1 см.

 

Расчетная высота простенка 1о = 2,8 м

Так как толщина стены 64 см > 30 см, то m_gl = 1 и выделение из полной продольной силы ее длительной составляющей не требуется.

Выбираем марку кирпича 100. Жилые помещения имеют нормальную влажность, поэтому согласно табл. 4 [6] необходимо использовать марку раствора не ниже 10. Для первого этажа принимаем марку раствора 50. Тогда для принятых материалов упругая характеристика кладки по табл. 22 [6] α = 750 и расчетное сопротивление по табл. 9 [6] R=1.5MПa.

Высота сжатой зоны h_c = h – 2е_о = 64 – 2*4,2 = 55,61 см.

Гибкость стены λ_h = 280/64= 4,38 при которой по табл. 23 [6] коэффициент продольного изгиба φ= 0,997.

То же, при гибкости сжатой части сечения λ_hс = l_o/h_c=280/55,61 = 5,41

φ_с =0,994.

Средний коэффициент продольного изгиба φ_l =(0,997 + 0,994) /2 = 0,995

Коэффициент φ₁= 0,9955 принимают для средней трети высоты этажа.

Площадь сжатой зоны сечения:

 

А_с=А (1–2е_о/h)=168*64 (1–2*4,19/64)=9342,4 см²

 

Коэффициент ω=1 + 6,1/ 64 = 1,09 < 1,45 (см. табл. 26 [6])

Требуемое сопротивление

 

R=N/φ_lm_glωА_с=556,81*10^-3*0,95/(0,996*1*1,09*9342,96*10^-4)=0,38МПа<1.5МПа

 

Несущая способность простенка в сечении 2–2:

 

N_adm = φ_l m_gl ω А_с R

 

N_adm=0.9955*l*1.09*1.5*10³ 8702,4*10^-4=1704.5 кН>1165.9*0.95=1417кН

Для сечения 3–3 ω А_с изменяются не значительно, а φ_l= 0,9955 тогда несущая способность этого сечения:

N_adm=0.994 *1*1.009*1.5*10³* 1.1367 = 1702.3 кН >1165.9*0.95=1417 кН

При марке кирпича 100 и марке раствора 50 несущая способность простенка на уровне первого этажа обеспечена.

Аналогично производим расчет для всех остальных этажей и сводим его в таблицу.

 

Таблица 3.11. Расчет и подбор марки раствора и кирпича

Этаж	ео, см	Марка кирпича и раствора	hc	φl	Ас	ω	Требуемое сопротивление, R
Первый	4.19	750–1.5	55.61	0.995	9342.96	1.01	0.56
Второй	5.36	750–1.1	53.29	0.981	8952.07	1.01	0.47
Третий	7.41	750–0.9	49.17	0.955	8261.07	1.01	0.37
Четвертый	12.03	750–0.9	39.93	0.892	6708.87	1.01	0.30

 

Принимаем марку кирпича и марку раствора по высоте здания исходя из унификации выполнения работ:

1 этаж марка кирпича 100, марка раствора 50.

2 этаж марка кирпича 75, марка раствора 25.

3 этаж марка кирпича 50, марка раствора 25.

4 этаж марка кирпича 50, марка раствора 25.