Пособие по проектированию жилых зданий вып. 3 часть 1 конструкции жилых зданий (к снип 2.08.01-85)

Горизонтальные швы из раствора марки 100. Толщины швов и возможные взаимные смещения сборных элементов в стыке такие же, как в примере 1. Глубины опирания плит перекрытия на стену в уровне горизонтальных растворных швов: верхнего = 110 мм, нижнего = 120 мм.

Расчетное смешение в платформенном стыке плиты перекрытия относительно проектного положения при одностороннем опирании плиты

d_{pl =} = мм.

Расчетные ширины растворных швов: верхнего = ‑ d_pw = 110 ‑ 18 = 92 мм; нижнего = ‑ d_pw = l20 ‑ 18 = 102 мм.

Коэффициент g_pl = l (одностороннее опирание плит).

Расчет опорного сечения в уровне верхнего растворного шва. Для рассматриваемого уровня = 110 мм; = 92 мм; t_m = 1,4×25 = 35 мм. Тогда

= ( ‑ d_pl) g_pl h_pl /t = (110 ‑ 18) 1×1/120 = 0,767.

Так как = 110 мм > ²/₃ t = ²/₃×120 = 80 мм, то не учитываем влияние местного сжатия.

= 1 ‑ [(2 ‑ 35/92) 35/92] / (1 + 2×10/15) = 0,736.

Тогда = 6,9×0,767×0,736 = 3,89 МПа.

Расчет опорного сечения в уровне нижнего растворного шва. Для рассматриваемого уровня = 120 мм; = 15×1,4 = 21 мм; = 102 мм. Тогда

= (120 ‑ 18)1×1/120 = 0,85;

= 1 ‑ [(2 ‑ 21 /102) 21 /102]/(1 + 2×10/15) = 0,842;

= 6,9×0,85×0,842 ‑ 0,5×102/120 = 4,45 МПа.

Так = 3,89 МПа < = 4,45 МПа, то принимаем R_j = = 3,89 МПа. Тогда расчетная несущая способность 1 м стыка

N_j = R_j A = 3,89×120×10³ = 466,8×10³ МПа (47,6 тс).

Определение эксцентриситета продольной силы. Эксцентриситет продольной силы определяем для верхнего растворного шва, где меньше глубина опирания плиты перекрытия

= 0,5(t ‑ + d_pw) = 0,5 (120 ‑ 110 +18) = 14 мм.

Вычисленное значение эксцентриситета превышает значение случайного эксцентриситета е_а = 120/30 = 4 мм. Поэтому принимаем, что величина е_о = 14 мм.

Пример 3. Комбинированный контактно-платформенный стык (рис. 41, в) трехслойной наружной панельной стены с гибкими связями между слоями (аналогично рассчитывается комбинированный стык внутренней стены с односторонним опиранием перекрытия.

Исходные данные. Класс бетона стеновых панелей и плит перекрытий, а также марка раствора, толщины швов и расчетные смещения сборных элементов в стыке такие же, как и в примере 2.

Внутренний несущий слой стеновой панели толщиной t =160 мм. Горизонтальный стык комбинированных контактно-платформенный. Номинальные (проектные) размеры по толщине стены опорных площадок: контактной b_соп = 60 мм; платформенной соответственно по верхнему и нижнему растворному шву 60 и 70 мм; зазора между контактной и платформенными площадками по верхнему растворному шву 40 мм. Суммарный размер по толщине стены опорной площадки b_j = 60 + 40 + 60 = 160 мм.

Местные напряжения под платформенной площадкой от плиты s_pl = 0,5 МПа.

При одностороннем опирании перекрытий коэффициент g_pl = 1.

Так как стеновые панели и плиты перекрытия из бетона одинакового класса, а пустоты расположены вдоль пустот, то коэффициент h_pl = 1.

Высота контактной площадки стыка (при толщине плиты перекрытия 220мм и толщине нижнего растворного шва 15 мм) t_соп = = 220 + 15 = 235 мм > 2 b_соп = 2×60 = 120 мм. Поэтому коэффициент h_for = 1. Так как значение коэффициента h_loc всегда больше 1, то принимаем, что h_соп = h_for = 1.

Расчетные ширины верхнего и нижнего растворных швов:

= ‑ d_w = 160 ‑ 15 = 145 мм,

= ‑ d_рw = 70 ‑ 18 = 52 мм.

Расчетные толщины швов: верхнего = l,4×25 = 35 мм, нижнего = 15×1,4 = 21 мм.

Так как = t = 160 мм, то d_1,con = d_w = 15 мм, d_2,con = d_pw ‑ d_w = 18 ‑ 15 = 3 мм; d_1,pl = d_pw ‑ d_p = 18 ‑ 10 = 8 мм; d_2,pl = d_p = 10 мм.

Расчет прочности стыка при сжатии. Предварительно вычислим коэффициенты и ' для верхнего и нижнего растворных швов:

= 1 — [(2 ‑ 35/145) 35/145]/(1 + 2×10/15) = 0,818;

= 1 — [(2 ‑ 21/52) 21/52]/(1 + 2×10/15) = 0,723.

Вычислим коэффициенты

= [(b_con ‑ d₁) h_con + 0,8 g_pl ( ‑ ) h_pl]/t = [(60 ‑ 15)×1 +

+ 0,8×1 (60 ‑ 3) 1] / 160 = 0,566 > = 1(60 ‑ 18) 1/160 = 0,262;

= [( ‑ ) h_pl ‑ s_pl /R_bw] / =

= [(70 ‑ 18) 1×0,723 ‑ 70×0,5/6,9] / 0,818 = 39,76 мм;

= [(b_con ‑ d₁) h_con + 0,8 g_pl ]/t = [(60 ‑ 15)×1 +

+ 0,8×1×39,76] / 160 = 0,556 > = 1×39,76 / 160 = 0,248.

Минимальная прочность нижней платформенной площадки, поэтому принимаем = = 0,556.

Приведенное сопротивление стены сжатию по опорному сечению

= = 6,9×0,818×0,556 = 3,14 МПа.

Расчетная несущая способность 1 м стыка при сжатии

N_j = 3,14×100×10³ = 502,4×10³ H.

Определение эксцентриситета продольной силы. Так как h_j,соп < , то эксцентриситет с , определяем по формуле

=

= 0,5×160 ‑ [45 (145 ‑ 0,5×45) + 0,4×57²]/(45 + 0,8×57) = 4,81 мм.

Знак плюс эксцентриситета означает, что равнодействующая продольной силы смещена в сторону грани, на которую опирается перекрытие.

Минимальное значение случайного эксцентриситета е_а = t/30 = 160/30 = 5,3 мм.

Так как = 4,81 < е_а = 5,3 принимаем расчетное значение эксцентриситета = 5,3 мм.

Пример 4. Комбинированный контактно-платформенный стык однослойной панельной наружной стены при одностороннем опирании перекрытий (рис. 41, г).

Исходные данные. Панели наружной стены из легкого бетона класса В5 толщиной t = 350 мм. Расчетное сопротивление бетона стены осевому сжатию = 2,8×0,9×0,9 = 2,27 МПа.

Плиты перекрытия аналогичны рассмотренным в примере 2.

Глубины опирания плит перекрытия на стену в уровне горизонтальных растворных швов: верхнего = 60 мм; нижнего = 70 мм. Высота контактной площадки t_con = 70 мм. Размер по толщине стены контактной площадки b_con = 125 мм. Номинальный размер по толщине стены опорной зоны стыка = 245 мм.

Смещения d_p = 10 мм, d_w = 15 мм; d_pw = мм.

Расчетные толщины растворных швов: верхнего = 35 мм, нижнего = 21 мм.

Расчетная ширина верхнего растворного шва

= ‑ d_w = 245 ‑ 15 = 230 мм.

Расчетная ширина нижнего растворного шва

= ‑ d_рw = 70 ‑ 18 = 52 мм.

Прочность стыка при сжатии. Вычислим коэффициенты

= 1 — [(2 ‑ 35/230) 35/230]/(1 + 2×10/5) = 0,944;

= 1 — [(2 ‑ 21/52) 21/52]/(1 + 2×10/5) = 0,871.

Так как t_con = 70 мм < b_con = 125 мм, то коэффициент h_con = 1,1 (для стеновой панелей из легкого бетона). Так как b_con = 125 мм < t = 350 мм, то d_1,con = 0; d_2,con = d_w = 18 мм.

Для стыка с односторонним опиранием перекрытия величина g_pl = 1.

Коэффициент h_j равен минимальному значению следующих величин:

= [(b_con ‑ d₁) h_con + 0,8 g_pl ( ‑ ) h_pl]/t = [(125 ‑ 0)×1,1 +

+ 0,8×1 (60 ‑ 18) 1] / 350 = 0,489 > = 1(60 ‑ 18) 1/350 = 0,12;

= [( ‑ ) h_pl ‑ s_pl /R_bw] / =

= [(70 ‑ 18) 1×0,871 ‑ 70×0,5/2,27] / 0,944 = 31,65 мм;

= [(b_con ‑ d₁) h_con + 0,8 g_pl ]/t = [(125 ‑ 0)×1,1 +

+ 0,8×1×31,65] / 350 = 0,465 > = 1×31,65 / 350 = 0,09.

N_j = 3,14×100×10³ = 502,4×10³ H.

Принимаем, что = = 0,465.

Тогда

= = 1,93×0,944×0,465 = 0,99 МПа.

Несущая способность 1 см стыка при сжатии

N_j = R_j A = 0,99×350×10³ = 348,5×10³ H (35,8 тс).

Определение эксцентриситета продольной силы. Так как лимитирует прочность платформенной площадки, то b_m = 245 ‑ 25 = 230 мм; b₁ = 125 мм; b₂ = 60 ‑ 18 = 42 мм. Тогда

Минимальное значение случайного эксцентриситета t/30 = 350/30 = 11,7 мм < = 38,5 мм.

Принимаем, что продольная сила от вышерасположенных этажей передается с эксцентриситетом = 38,5×10³ мм.

При определении суммарного эксцентриситета необходимо учесть нагрузку от плиты перекрытия, которая приложена с эксцентриситетом относительно оси стены, вычисляемым по формуле

= 0,5 (t ‑ ) = 0,5 (350 ‑ 70) = 140 мм.

Нагрузка на 1 м стыка от перекрытия

N_p = s_p d = 0,5×70×10³ = 35×10³ H

Суммарный эксцентриситет в верхнем сечении

= (N + N_p )/(N + N_p) = (348,5×38,5 + 35×140)/(348,5 + 35) =

= 47,9 мм.

Среднее значение эксцентриситета для расчета прочности по среднему сечению панели

= 0,5( + ) = 0,5 (47,9 + 47) = 47,5 мм.

Пример 5. Монолитный стык внутренней панельной стены при двухстороннем опирании перекрытий.

Исходные данные. Стеновые панели толщиной t = 160 мм из тяжелого бетона класса В20. Панели изготавливаются в вертикальном положении в кассетных установках. Расчетное сопротивление бетона сжатию (см. пример 1): для сечения в уровне верха перекрытия = 9,31 МПа; для сечения в уровне низа перекрытия (без учета косвенного армирования стеновой панели) = 7,92 МПа.

Сжимающая нагрузка в стыке передастся через слой монолитного бетона класса В20, уложенного в полость стыка. Сопротивление платформенных участков не учитывается. Плиты перекрытий опираются на стены насухо с помощью опорных «пальцев», расположенных с шагом 600 мм, а в промежутке между «пальцами» заведены на стену на 20 мм с каждой стороны. Размеры монолитного участка стыка между «пальцами»: по длине стены d_mon = 400 мм, по толщине стены в уровне верха перекрытия = 160 мм, уровне низа перекрытия = 120 мм.

Возможное смещение плиты перекрытия относительно проектного положения d_р = 10 мм. Уменьшение ширины монолитного участка стыка из-за допусков на точность монтажа и изготовления плит перекрытий: в уровне низа перекрытий d_топ = 1,4, d_р = 1,4×10 = 14 мм, в уровне верха плиты перекрытия d_топ = 0.

В уровне верха плиты перекрытия имеется шов из раствора марки 100. Расчетная толщина шва 35 мм. Расчетная ширина шва b_т = t = l60 мм.

Расчет опорного сечения в уровне верха плиты перекрытия. Для монолитного стыка с двухсторонним опиранием перекрытия коэффициент h_for = 1,25 В_топ/В_bw = 1,25×20/20 = 1,25, где B_mon = B_bw = 20 МПа (классы бетона).

Так как в уровне верха плиты перекрытия сжимающая нагрузка передается на монолитный участок по всей толщине стены, то коэффициент h_loc = 1. Тогда коэффициент h_mon = min (h_vor, h_loc) = l.

Для участка стыка длиной 600 мм A_w = 160×600 = 9,6×10⁴ мм². Коэффициент

h_j = (b_mon ‑ d_топ) h_mon d_mon /A_w = (160 ‑ 0) 1×400/9×6000 = 0,667.

Для растворного шва с расчетной толщиной 35 мм

h_m = 1 ‑ [(2— 35/160) 35/160]/(1 + 2×10/20) = 0,805.

Приведенное сопротивление стены по опорному сечению в уровне верха плиты перекрытия R_j = 9,31×0,667×0,805 = 5 МПа.

Расчетная несущая способность участка стыка длиной 1 м (A = 160×10³ мм²) N_j = 5×160×10³ = 800×10³ H (81,6 тс).

Расчет опорного сечения в уровне низа плиты перекрытия. Для верхнего опорного сечения стены расстояние по толщине стены от центра монолитного участка до ближайшей грани стены y_mon = 0,5×160 = 80 мм.

Коэффициент h_loc, учитывающий повышение прочности стыка при местном сжатии, определяем по формуле

h_loc = .

Коэффициент h_vor = 1,25. Тогда коэффициент h_mon = 1,23;

h_j = ( ‑ d_топ) h_mon d_mon /A_w = (120 ‑ 14) 1,23×400/96000 = 0,543.

Для рассматриваемого сечения сжимающая нагрузка передается через слой монолитного бетона, уложенного непосредственно на стеновую панель. Поэтому коэффициент h_m = 1.

Приведенное сопротивление стены по опорному сечению в уровне низа плиты перекрытия

r_j = 7,92×0,543×1 = 4,3 МПа.

N_j = 4,3×160×10³ = 6,88×10³ H (70,2 тc).

Определение эксцентриситета продольной силы. Эксцентриситет продольной силы относительно оси стены

е_о = 0,5d_р = 0,5×15 = 7,5 мм.

Минимальное значение случайного эксцентриситета е_а = 160/30 = 5,3 мм. Принимаем расчетное значение эксцентриситета е_о = 7,5 мм.

Пример 6. Стык монолитной стены с двухсторонне опертыми плитами перекрытия.

Исходные данные. Стена из монолитного бетона класса В20, толщиной t = 160 мм.

Расчетное сопротивление бетона стены сжатию R_bw = 7,92 МПа.

Конструкция узла и глубина опирания плит перекрытия такие же, как и в примере 5, но над плитой перекрытия нет растворного шва. Полость стыка замоноличивается при бетонировании стены.

Проверяем прочность стыка только для сечения в уровне низа плиты перекрытия, так как в уровне верха плиты стык замоноличен на всю ширину стены.

Так как конструкция узла полностью совпадает с рассмотренной в примере 5, то h_j = 0,543; h_m = 1;

r_j = 7,92×0,543×1 = 4,3 МПа.

Расчетная несущая способность участка стыка длиной 1 м

N_j = 4,3×160×10³ = 688×10³ H (70,1 тc).

Расчетный эксцентриситет продольной силы е_о = 7,5 мм (см. пример 5).

ПРИМЕРЫ

ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОЧНОСТИ СТЕН ПО СРЕДНИМ СЕЧЕНИЯМ ПРИ ВНЕЦЕНТРЕННОМ СЖАТИИ ИЗ ПЛОСКОСТИ СТЕНЫ

Пример 7. Однослойная панельная стена.

Исходные данные. Стеновая панель толщиной t = 160 мм из тяжелого бетона класса В20. Панель бетонируется в вертикальном положении в кассетной установке. Армирование панели конструктивное (бетонный элемент). Расчетное сопротивление бетона сжатию (см. пример 1) Р_b,w = 7,92 МПа, Начальный модуль упругости бетона кассетного изготовления E_b = 0,85×21×10³ = 20,4 ×10³ МПа.