Проектирование конструкций

Общие указания

9.1. При проверке прочности и устойчивости стен, столбов, карнизов и других элементов в период возведения зданий следует учитывать, что элементы перекрытий (балки, плиты и пр.) укладываются по ходу кладки и что возможно опирание элементов здания на свежую кладку.

9.2. Крупноразмерные элементы конструкций (панели, крупные блоки и т.п.) должны быть проверены расчетом для стадий их изготовления, транспортирования и монтажа. Собственный вес элементов сборных конструкций следует принимать в расчете с учетом коэффициента динамичности, величина которого принимается равной: при транспортировании - 1,8; при подъеме и монтаже - 1,5; при этом коэффициент перегрузки к собственному весу элемента не вводится. Допускается уменьшение указанных выше коэффициентов динамичности, если это подтверждено длительным опытом применения таких элементов, но не ниже 1,25.

9.3. Для сплошной кладки из кирпича и камней правильной формы, за исключением кирпичных панелей, необходимо предусматривать следующие минимальные требования к перевязке:

а) для кладки из полнотелого кирпича толщиной 65 мм - один тычковый ряд на шесть рядов кладки, а из кирпича толщиной 88 мм и пустотелого кирпича толщиной 65 мм - один тычковый ряд на четыре ряда кладки;

б) для кладки из камней правильной формы при высоте ряда до 200 мм - один тычковый ряд на три ряда кладки;

в) для кладки из крупноформатных камней шириной до 260 мм, толщиной до 250 мм и длиной до 510 мм на толщину стены перевязку следует осуществлять в полкамня в каждом ряду.

9.4. Необходимо предусматривать защиту стен и столбов от увлажнения со стороны фундаментов, а также со стороны примыкающих тротуаров и отмосток устройством гидроизоляционного слоя выше уровня тротуара или верха отмостки. Гидроизоляционный слой следует устраивать также ниже пола подвала.

Для подоконников, поясков, парапетов и тому подобных выступающих, особо подверженных увлажнению частей стен следует предусматривать защитные покрытия из цементного раствора, кровельной стали и др. Выступающие части стен должны иметь уклоны, обеспечивающие сток атмосферной влаги.

9.5. Неармированные кладки из каменных материалов в зависимости от вида кладки, а также прочности камней и растворов подразделяются на четыре группы (таблица 27).

Таблица 27

┌────────────────────┬────────────────────────────────────────────────────┐

│ Вид кладки │ Группа кладки │

│ ├─────────────┬────────────┬─────────────┬───────────┤

│ │ I │ II │ III │ IV │

├────────────────────┼─────────────┼────────────┼─────────────┼───────────┤

│1. Сплошная кладка │ На растворе │На растворе │ - │ - │

│из кирпича или │ марки 10 │ марки 4 │ │ │

│камней марки 50 │ и выше │ │ │ │

│и выше │ │ │ │ │

│2. То же, марок 35 │ - │На растворе │ На растворе │ - │

│и 25 │ │ марки 10 │ марки 4 │ │

│ │ │ и выше │ │ │

│3. То же, марок 15, │ - │ - │ На любом │ На любом │

│10 и 7 │ │ │ растворе │ растворе │

│4. Крупные блоки │ На растворе │ - │ - │ - │

│из кирпича или │ марки 25 │ │ │ │

│камней, в том числе │ и выше │ │ │ │

│крупноформатных │ │ │ │ │

│(вибрированные │ │ │ │ │

│и невибрированные) │ │ │ │ │

│5. Кладка │ - │ - │На известко- │На глиняном│

│из грунтовых │ │ │вом растворе │ растворе │

│материалов │ │ │ │ │

│(грунтоблоки │ │ │ │ │

│и сырцовый кирпич) │ │ │ │ │

│6. Облегченная │ На растворе │На растворе │ На растворе │ - │

│кладка из кирпича, │ марки 50 │ марки 25 с │ марки 10 и │ │

│в т.ч. крупно- │ и выше │заполнением │с заполнением│ │

│форматных или │с заполнением│бетоном или │ засыпкой │ │

│бетонных камней │ бетоном │ вкладышами │ │ │

│с перевязкой │ не ниже │ марки 15 │ │ │

│горизонтальными │класса В2 или│ │ │ │

│тычковыми рядами │ вкладышами │ │ │ │

│или скобами │ марок 25 │ │ │ │

│ │ и выше │ │ │ │

│7. Облегченная │На растворе │На растворе │ - │ - │

│кладка из кирпича │марки 50 │марки 25 с │ │ │

│или камней │и выше с │заполнением │ │ │

│колодцевая │заполнением │теплоизоля- │ │ │

│(с перевязкой │теплоизоля- │ционными │ │ │

│вертикальными │ционными │плитами │ │ │

│диафрагмами) │плитами │или засыпкой│ │ │

│ │или засыпкой │ │ │ │

│8. Кладка из │ - │На растворе │ На растворе │На глиняном│

│постелистого бута │ │ марки 25 │марок 10 и 4 │ растворе │

│ │ │ и выше │ │ │

│9. Кладка из рваного│ - │На растворе │ На растворе │На растворе│

│бута │ │ марки 50 │марок 25 и 10│ марки 4 │

│ │ │ и выше │ │ │

│10. Бутобетон │ На бетоне │ На бетоне │ На бетоне │ - │

│ │ класса В7,5 │ классов В5 │ класса В2,5 │ │

│ │ и выше │ и В3,5 │ │ │

└────────────────────┴─────────────┴────────────┴─────────────┴───────────┘

9.6. Каменные стены в зависимости от конструктивной схемы здания подразделяются на:

несущие, воспринимающие кроме нагрузок от собственного веса и ветра также нагрузки от покрытий, перекрытий, кранов и т.п.;

самонесущие, воспринимающие нагрузку только от собственного веса стен всех вышележащих этажей зданий и ветровую нагрузку;

ненесущие (в том числе навесные), воспринимающие нагрузку только от собственного веса и ветра в пределах одного этажа при высоте этажа не более 6 м; при большей высоте этажа эти стены относятся к самонесущим;

перегородки - внутренние стены, воспринимающие нагрузки только от собственного веса и ветра (при открытых оконных проемах) в пределах одного этажа при высоте его не более 6 м; при большей высоте этажа стены этого типа условно относятся к самонесущим.

В зданиях с самонесущими и ненесущими наружными стенами нагрузки от покрытий, перекрытий и т.п. передаются на каркас или другие несущие конструкции зданий.

9.7. Каменные стены и столбы зданий при расчете на горизонтальные нагрузки, внецентренное и центральное сжатие следует принимать опертыми в горизонтальном направлении на междуэтажные перекрытия, покрытия и поперечные стены и другие несущие конструкции здания. Эти опоры делятся на жесткие (несмещаемые) и упругие.

За жесткие опоры следует принимать:

а) поперечные каменные и бетонные стены толщиной не менее 12 см, железобетонные толщиной не менее 6 см, контрфорсы, поперечные рамы с жесткими узлами, участки поперечных стен и другие конструкции, рассчитанные на восприятие горизонтальной нагрузки;

б) покрытия и междуэтажные перекрытия при расстоянии между поперечными, жесткими конструкциями не более указанных в таблице 28;

в) ветровые пояса, фермы, ветровые связи и железобетонные обвязки, рассчитанные по прочности и по деформациям на восприятие горизонтальной нагрузки, передающейся от стен.

Таблица 28

┌─────────────────────────────────────────────────┬───────────────────────┐

│ Тип покрытий и перекрытий │ Расстояние между │

│ │ поперечными жесткими │

│ │ конструкциями, м, │

│ │ при группе кладки │

│ ├─────┬─────┬─────┬─────┤

│ │ I │ II │ III │ IV │

├─────────────────────────────────────────────────┼─────┼─────┼─────┼─────┤

│А. Железобетонные сборные замоноличенные │ 54 │ 42 │ 30 │ - │

│(см. примечание 2) и монолитные │ │ │ │ │

│Б. Из сборных железобетонных настилов │ 42 │ 36 │ 24 │ - │

│(см. примечание 3) и из железобетонных или │ │ │ │ │

│стальных балок с настилом из плит или камней │ │ │ │ │

│В. Деревянные │ 30 │ 24 │ 18 │ 12 │

├─────────────────────────────────────────────────┴─────┴─────┴─────┴─────┤

│ Примечания. 1. Указанные в таблице 28 предельные расстояния должны│

│быть уменьшены в следующих случаях: │

│ а) при скоростных напорах ветра 70, 85 и 100 кгс/м2 соответственно│

│на 15, 20 и 25%; │

│ б) при высоте здания 22 - 32 м - на 10%; 33 - 48 м - на 20% и более│

│48 м - на 25%; │

│ в) для узких зданий при ширине b менее двойной высоты этажа H -│

│пропорционально отношению b/2H. │

│ 2. В сборных замоноличенных перекрытиях типа А стыки между плитами│

│должны быть усилены для передачи через них растягивающих усилий (путем│

│сварки выпусков арматуры, прокладки в швах дополнительной арматуры│

│с заливкой швов раствором марки не ниже М100 - при плитах из тяжелого│

│бетона и марки не ниже М50 - при плитах из легкого бетона или другими│

│способами замоноличивания). │

│ 3. В перекрытиях типа Б швы между плитами или камнями, а также между│

│элементами заполнения и балками должны быть тщательно заполнены раствором│

│марки не ниже М50. │

│ 4. Перекрытия типа В должны иметь двойной деревянный настил или│

│настил, накат и подшивку (СП 64.13330). │

└─────────────────────────────────────────────────────────────────────────┘

За упругие опоры следует принимать покрытия и междуэтажные перекрытия при расстояниях между поперечными жесткими конструкциями, превышающих указанные в таблице 28, при отсутствии ветровых связей, указанных в подпункте "в".

Стены и столбы, не имеющие связи с перекрытиями (при устройстве катковых опор и т.п.), следует рассчитывать как свободно стоящие.

9.8. При упругих опорах производится расчет рамной системы, стойками которой являются стены и столбы (железобетонные, кирпичные и др.), а ригелями - перекрытия и покрытия. При этом следует принимать, что стойки жестко защемлены в опорных сечениях.

При статических расчетах рам жесткость стен или столбов, выполненных из кирпичной или каменной кладки, допускается определять при модуле упругости кладки и моменте инерции сечения без учета раскрытия швов, а перекрытия и покрытия следует принимать как жесткие ригели (распорки), шарнирно связанные со стенами.

9.9. В стенах с пилястрами или без пилястр ширину стены при расчете следует принимать:

а) если конструкция покрытия обеспечивает равномерную передачу давления по всей длине опирания его на стену, равной ширине между проемами, а в стенах без проемов равной ширине участка стены между осями пролетов;

б) если боковое давление от стены на покрытие передается в местах опирания на стены ферм или прогонов, то стена с пилястрой рассматривается как стойка рамы с постоянным по высоте сечением, при этом ширина полки принимается равной 1/3H в каждую сторону от края пилястры, но не более 6h и ширины стены между проемами (H - высота стены от уровня заделки, h - толщина стены). При отсутствии пилястр и передаче на стены сосредоточенных нагрузок ширина участка 1/3H принимается в каждую сторону от края распределительной плиты, установленной под опорами ферм или прогонов.

9.10. Стены и столбы, имеющие в плоскостях междуэтажных перекрытий опоры, рассматриваемые согласно 9.7 как жесткие, рассчитываются на внецентренную нагрузку как вертикальные неразрезные балки.

Допускается стены или столбы считать расчлененными по высоте на однопролетные балки с расположением опорных шарниров в плоскостях опирания перекрытий. При этом нагрузку от верхних этажей следует принимать приложенной в центре тяжести сечения стены или столба вышележащего этажа; нагрузки в пределах рассчитываемого этажа принимают приложенными с фактическими эксцентриситетами относительно центра тяжести сечения стены или столба с учетом изменения сечения в пределах этажа и ослабления горизонтальными и наклонными бороздами. При отсутствии специальных опор, фиксирующих положение опорного давления, допускается принимать расстояние от точки приложения опорной реакции прогонов, балок или настила до внутренней грани стены или опорной плиты равным одной трети глубины заделки, но не более 7 см.

Изгибающие моменты от ветровой нагрузки следует определять в пределах каждого этажа как для балки с заделанными концами, за исключением верхнего этажа, в котором верхняя опора принимается шарнирной.

9.11. При расчете стен (или их отдельных вертикальных участков) на вертикальные и горизонтальные нагрузки должны быть проверены:

а) горизонтальные сечения на сжатие или внецентренное сжатие;

б) наклонные сечения на главные растягивающие напряжения при изгибе в плоскости стены;

в) раскрытие трещин от вертикальной нагрузки в зоне примыкания связанных между собой участков стен различной жесткости или разнонагруженных участков стен.

При учете совместной работы поперечных и продольных стен при действии горизонтальной нагрузки должно быть обеспечено восприятие сдвигающих усилий в местах их взаимного примыкания, определяемых по формуле

, (38)

где T - сдвигающее усилие в пределах одного этажа;

Q - расчетная поперечная сила от горизонтальной нагрузки в середине высоты этажа;

y - расстояние от оси продольной стены до оси, проходящей через центр тяжести сечения стен в плане (рисунок 12);

A - площадь сечения полки (участка продольной стены, учитываемого в расчете);

I - момент инерции сечения стен относительно оси, проходящей через центр тяжести сечения стен в плане;

h - толщина поперечной стены;

H - высота этажа;

- расчетное сопротивление кладки срезу по вертикальному перевязанному сечению (см. 7.20).

1 - простенок продольной стены; 2 - поперечная стена

Рисунок 12. План поперечной стены и простенков

продольных стен

При определении площади сечения полки A и момента инерции сечения стен следует учитывать указания, приведенные в 9.9.

9.12. Расчет поперечных стен на главные растягивающие напряжения следует производить по формуле

; (39)

при наличии в стене растянутой части сечения - по формуле

. (40)

В формулах (39) и (40):

Q - расчетная поперечная сила от горизонтальной нагрузки в середине высоты этажа;

, (41)

- расчетное сопротивление главным растягивающим напряжениям по швам кладки (таблица 10);

- расчетное сопротивление скалыванию кладки, обжатой расчетной силой N, определяемой с коэффициентом перегрузки 0,9;

. (42)

При наличии в стене растянутой части сечения принимается

, (43)

где A - площадь сечения поперечной стены с учетом (или без учета) участков продольной стены (см. рисунок 12);

- площадь только сжатой части сечения стены при эксцентриситетах, выходящих за пределы ядра сечения;

h - толщина поперечной стены на участке, где эта толщина наименьшая, при условии, если длина этого участка превышает 1/4 высоты этажа или же 1/4 длины стены; при наличии в стене каналов их ширина из толщины стены исключается;

l - длина поперечной стены в плане, если в сечение входят полки в виде отрезков наружных стен, то l - расстояние между осями этих полок;

- коэффициент неравномерности касательных напряжений в сечении. Значения допускается принимать: для двутавровых сечений ; для тавровых сечений ; для прямоугольных сечений (без учета работы продольных стен) ;

- статический момент части сечения, находящейся по одну сторону от оси, проходящей через центр тяжести сечения;

I - момент инерции всего сечения относительно оси, проходящей через центр тяжести сечения.

9.13. При недостаточном сопротивлении кладки скалыванию, определяемому по формулам (39), (40), допускается армирование ее продольной арматурой в горизонтальных швах. Расчетное сопротивление скалыванию армированной кладки следует определять по формуле

, (44)

где - процент армирования, определяемый по вертикальному сечению стены.

9.14. При расчете поперечных стен здания на горизонтальные нагрузки, действующие в их плоскости, перемычки, перекрывающие проемы в стенах, рассматриваются как шарнирные вставки между вертикальными участками стен.

Если прочность поперечных стен с проемами при действии горизонтальных нагрузок обеспечивается только с учетом жесткости перемычек, то перемычки должны воспринимать возникающие в них перерезывающие силы, определяемые по формуле

, (45)

где Q - расчетная поперечная сила от горизонтальной нагрузки, воспринимаемая поперечной стеной в уровне перекрытия, примыкающего к рассчитываемым перемычкам;

H - высота этажа;

l - длина поперечной стены в плане (9.12);

- принимается по 9.12.

9.15. Расчет перемычек на перерезывающую силу от горизонтальной нагрузки, определяемую по формуле (45), производится на скалывание и на изгиб по формулам (46) и (47), причем принимается меньшая из двух полученных величин

, (46)

, (47)

где h и l - высота и пролет перемычки (в свету);

T - см. формулу (45);

A - поперечное сечение перемычки;

и - см. таблицу 10.

Если прочность перемычек недостаточна, то они должны быть усилены продольным армированием или железобетонными балками, рассчитываемыми на изгиб и скалывание на момент

(48)

и поперечную силу T, формула (45), в соответствии с СП 63.13330. Расчет заделки концов балок (перемычек) в кладке производится по указаниям 9.46.

Допустимые отношения высот стен и столбов к их толщинам

9.16. Отношение высоты стены или столба к толщине независимо от результатов расчета не должно превышать указанных в 9.17 - 9.20.

9.17. Отношение (где H - высота этажа, h - толщина стены или меньшая сторона прямоугольного сечения столба) для стен без проемов, несущих нагрузки от перекрытий или покрытий, при свободной длине стены l <= 2,5H не должно превышать величин, приведенных в таблице 29 (для кладки из каменных материалов правильной формы).

Таблица 29

┌────────────────────┬────────────────────────────────────────────────────┐

│ Марка раствора │ Отношения бета при группе кладки (см. таблицу 27) │

│ ├────────────┬────────────┬─────────────┬────────────┤

│ │ I │ II │ III │ IV │

├────────────────────┼────────────┼────────────┼─────────────┼────────────┤

│ 50 и выше │ 25 │ 22 │ - │ - │

│ 25 │ 22 │ 20 │ 17 │ - │

│ 10 │ 20 │ 17 │ 15 │ 14 │

│ 4 │ - │ 15 │ 14 │ 13 │

└────────────────────┴────────────┴────────────┴─────────────┴────────────┘

Для стен с пилястрами и столбов сложного сечения вместо h принимается условная толщина , где . Для столбов круглого и многоугольного сечения, вписанного в окружность, , где d - диаметр сечения столба.

Примечание. При высоте этажа H, большей свободной длины стены l, отношение l/h не должно превышать значения по таблице 29.

9.18. Отношения для стен и перегородок при условиях, отличающихся от указанных в 9.17, следует принимать с поправочным коэффициентом k, приведенным в таблице 30.

Таблица 30

─────────────────────────────────────────────────────────────┬─────────────

Характеристика стен и перегородок │Коэффициент k

─────────────────────────────────────────────────────────────┴─────────────

1. Стены и перегородки, не несущие нагрузки от перекрытий

или покрытий, при толщине, см:

25 и более 1,2

10 и менее 1,8

2. Стены с проемами

3. Перегородки с проемами 0,9

4. Стены и перегородки при свободной их длине между 0,9

примыкающими поперечными стенами или колоннами от 2,5 до 3,5H

5. То же, при l > 3,5H 0,8

6. Стены из бутовых кладок и бутобетона 0,8

───────────────────────────────────────────────────────────────────────────

Примечания. 1. Общий коэффициент снижения отношений , определяемый

путем умножения отдельного коэффициента снижения k (таблица 30),

принимается не ниже коэффициента снижения , указанного в таблице 31

для столбов.

2. При толщине ненесущих стен и перегородок более 10 и менее 25 см

величина поправочного коэффициента k определяется интерполяцией.

3. Значения - площадь нетто и - площадь брутто определяются

по горизонтальному сечению стены.

───────────────────────────────────────────────────────────────────────────

Предельные отношения для столбов принимаются по таблице 29 с коэффициентами, приведенными в таблице 31.

Таблица 31

┌───────────────────────────────────┬─────────────────────────────────────┐

│Меньший размер поперечного сечения │ Коэффициент k для столбов │

│ столба, см │ p │

│ ├───────────────────┬─────────────────┤

│ │из кирпича и камней│из бутовой кладки│

│ │ правильной формы │ и бутобетона │

├───────────────────────────────────┼───────────────────┼─────────────────┤

│90 и более │ 0,75 │ 0,6 │

│70 - 89 │ 0,7 │ 0,55 │

│50 - 69 │ 0,65 │ 0,5 │

│Менее 50 │ 0,6 │ 0,45 │

├───────────────────────────────────┴───────────────────┴─────────────────┤

│ Примечание. Предельные отношения бета несущих узких простенков,│

│имеющих ширину менее толщины стены, должны приниматься как для столбов│

│с высотой, равной высоте проемов. │

└─────────────────────────────────────────────────────────────────────────┘

9.19. Отношения , приведенные в таблице 29 и умноженные на коэффициент k по таблице 30 для стен и перегородок, могут быть увеличены: при конструктивном продольном армировании кладки (при ) в одном направлении (в горизонтальных швах кладки) - на 20%.

При расстояниях между связанными со стенами поперечными устойчивыми конструкциями высота стен H не ограничивается и определяется расчетом на прочность. При свободной длине l, равной или большей H, но не более 2H (где H - высота этажа), должно соблюдаться условие

. (49)

9.20. Для стен, перегородок и столбов, не закрепленных в верхнем сечении, значения отношений должны быть на 30% менее установленных в 9.17 - 9.19.