Расчеты многослойных стен с гибкими связями

К многослойным относятся стены, состоящие из двух или более слоев, выполненные из разных материалов, например из кирпичной кладки и легких бетонов (об­легченная кладка) или из кирпичной кладки и кладки из бетонных или керамических камней и др. Так как прочность и деформативные свойства материалов мно­гослойных стен неодинаковы, то отдельные слои под действием нагрузки деформируются различно. Испыта­ниями установлено, что несущая способность кладки не равна сумме прочностей всех ее слоев. Разрушение на­чинается с наиболее прочного слоя, обладающего мень­шей деформативностью, чем другие менее прочные слои. Таким образом, прочность (при сжатии) слабых слоев в кладке используется не полностью. В рас­четах это учитывают введением соответствующих коэффициентов условий работы слоев кладки т₁ и т₂, равных 0,6—1. Работу теплоизоляционных слоев в об­легченной кладке учитывают только тогда, когда они выполнены из бетонов или камней марки не ниже 10. Теплоизоляционные слои прочностью ниже марки 10, а также из минераловатных или органических плит, по­ристых пластмасс, засыпок и других материалов учиты­ваются только как нагрузка, приложенная с соответствующим эксцентриситетом.

Совместная работа слоев кладки зависит от вида связей между ними. Различают связи жесткие и гибкие. Связи между конструктивными слоями считаются жест­кими, если расстояние между осями вертикальных ди­афрагм не более 10 h и не более 120 см (где h — тол­щина более тонкого конструктивного слоя) или когда тычковые прокладные ряды расположены по высоте кладки не более чем через 5 h и не более 62 см. В кладке с облицовочным слоем жесткая связь слоев обеспечивается выполнением требований взаимной пере­вязки кирпича и камней тычковыми рядами. Гибкие связи выполняются из коррозиестойких сталей или ста­лей, защищенных от коррозии. Суммарная площадь се­чения гибких связей должна быть не менее 0,4 см² на 1 м² поверхности стены. Слои кладки с гибкими связя­ми работают раздельно, так как гибкие скобы не могут передать нагрузки от одного слоя к другому. Поэтому каждый слой кладки должен быть рассчитан самостоя­тельно на приходящиеся на него нагрузки

Рассчёт стен с облицовкой (лицевой кладкой) произ­водится для двух групп предельных состояний: по не­сущей способности (прочности и устойчивости) и по об­разованию трещин в облицовке. Действующие расчет­ные усилия не должны превышать меньшей величины несущей способности, вычисленной для этих двух пре­дельных состояний. При этом эксцентриситет е₀ про­ пускается не более 0,5 y, а в сторону основной кладки — не более 0,7 у при основном сочетании нагрузок и не более 0,8 у при дополнительном сочетании.

При расчете многослойных стен с гибкими связями (без тычковой перевязки) каждый слой рассчитывается раздельно на воспринимае­мые им нагрузки. Нагрузки от покрытий и перекрытий должны пере­даваться только на внутренний слой. Нагрузку от собственного веса утеплителя следует распределять на несущие слои пропорционально их сечению. При этом коэффициенты φ, φ₁, и m_g определяются для условной толщины, равной сумме толщин двух конструктивных слоев, умноженной на коэффициент 0,7.

Расчет центрально сжатых элементов произ­водят по формуле

где N — расчетная продольная сила; R — расчетное сопротивле­ние кладки сжатию; φ — коэффициент продольного изгиба; А — пло­щадь сечения элемента; m_g — коэффициент, учитывающий влияние прогиба сжатых элементов на их несущую способ­ность при длительной нагрузке.

Коэффициент φ зависит от упругой характе­ристики кладки α и гибкости элемента λ_i = l₀/i (или λ_h =l/h — для прямоугольного сплошного сечения). Величины i и h в этих отношениях представляют собой соответственно наименьшие радиус инерции сеченияи его размер.

Коэффициент m_g отражает влияние ползучести при длительном действии нагрузки, зависящее от уровня загружения, он определя­ется по формуле

где N_g — расчетная продольная сила от длительно действующих на­грузок.

При h ≥ 300 мм или i ≥ 8,7 мм коэффициент m_g следует при­нимать равным единице.

При внецентренном сжатии

где φ₁, m_g1 — коэффициенты, имеющие тот же смысл, что и при цент­ральном сжатии и определяемые по формулам

(ω— коэффициент, учитывающий эффект обоймы ) А_с — площадь сжатой части сечения, которая может быть определена исходя из совпадения центра тяжести этой части с точкой приложения внешней нагрузки N. Для прямоугольного сечения, А_е = bh_c и h_c = h — 2е₀, тогда

е_0g — эксцентриситет от длительно действующей нагрузки N_s,

Как и в случае центрального сжатия, при h≥ 30 см или i≥8,7 см коэффициент m_g1 следует

принимать равным единице.

При различном материале слоев принимается приведенная упругая характеристика кладки a_red, определяемая по формуле

где α₁ и α₂ — упругие характеристики кладки отдельных слоев, а h₁ и h₂ — их толщины.

При расчете отдельных слоев к расчетному эксцентриситету следует добавлять случайный эксцентриситет, равный 1 см.