Рекомендации по применению программы СТЫК для расчета прочности и податливости стыков крупнопанельных зданий

(утв. Протоколом ОАО «ЦНИИЭП жилища» от 12.03.1987 № 7)

Научно-технического совета, директором института С. В. Николаевым (Протокол № 7 от 12 марта 1987 г.)

РЕКОМЕНДАЦИИ

Рекомендации содержат описание методики расчета прочности и податливости стыков, указания по подготовке исходных данных и использованию результатов расчета по программе СТЫК, а также тестовые примеры.

Программа СТЫК предназначена для расчета прочности и податливости вертикальных и горизонтальных стыков крупнопанельных зданий. Методика расчета основывается на положениях Пособия по проектированию конструкций жилых зданий (к СНиП 2.08.01-85 «Жилые здания»), разработанного в 1986 г. ЦНИИЭП жилища совместно с ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко Госстроя СССР, МНИИТЭП ГлавАПУ Мосгорисполкома и другими организациями. Для горизонтальных стыков определяются коэффициенты податливости при кратковременном сжатии для стадий возведения и эксплуатации здания, несущие способности и эксцентриситеты продольных сил; для вертикальных стыков рассчитываются коэффициенты податливости и несущие способности при сдвиге для эксплуатационной стадии.

Программа написана на языке ПЛ/1 в операционной системе ОС для ЭВМ типа ЕС.

Алгоритм программы разработан канд. техн. наук В.И. Лишаком. Программа составлена инж. Т.И. Полисар. Отладочные примеры выполнены канд. техн. наук Е.Ф. Королевой и инж. И.А. Романовой.

Рекомендации составлены кандидатами техн. наук В.И. Лишаком, Е.Ф. Королевой и инж. Т.И. Полисар.

1. ТЕРМИНОЛОГИЯ И ОБОЗНАЧЕНИЯ

1. Горизонтальный стык — стыковое соединение горизонтальных торцов сборных элементов стен (стеновых панелей, сборных диафрагм жесткости, колонн и т.д.) между собой и с плитами перекрытия.

По конструкции горизонтальные стыки панельных стен подразделяются на платформенные (рис. 1), контактные (рис. 2), монолитные (рис. 3), платформенно-монолитные (рис. 4) и контактно-платформенные (рис. 5).

Рис. 1. Платформенные стыки с односторонним (а) и двусторонним (б) опиранием плит перекрытий

и двусторонним (б) опиранием плит перекрытий

Рис. 3. Монолитные стыки с односторонним (а)

Рис. 4. Платформенно-монолитные стыки с односторонним (а) и двусторонним (б) опиранием плит перекрытий

Рис. 5. Контактно-платформенные стыки с односторонним (а, в) и двусторонним (б) опиранием плит перекрытий

Платформенным называется горизонтальный стык, в котором сжимающая нагрузка передается через одну или две платформенные площадки, образуемые опорными участками сборных плит перекрытий и горизонтальными растворными швами.

Контактным называется горизонтальный стык, в котором сжимающая нагрузка передается через контактную площадку непосредственно от одного сборного элемента к другому через слой раствора (толщиной менее шва) или через специальные прокладки.

Монолитным называется горизонтальный стык, в котором сжимающая нагрузка передается через монолитную площадку, образованную слоем монолитного бетона, уложенного между торцами плит перекрытий, а в некоторых случаях — также и через горизонтальный растворный шов в уровне верха плит перекрытий.

Контактно-платформенным называется горизонтальный стык, в котором сжимающая нагрузка передается через контактную и одну или две (при двустороннем опирании перекрытий) платформенные площадки.

Платформенно-монолитным называется стык, в котором сжимающая нагрузка передается через монолитную и одну или две платформенные площадки.

1.2. Вертикальный стык — стыковое соединение вертикальных граней стеновых панелей, сборных диафрагм жесткости и других сборных элементов стены между собой или с колоннами каркаса.

1.3. По способу восприятия и передачи сдвигающих усилий вертикальные стыки подразделяются на бесшпоночные, шпоночные (бетонные и железобетонные) и стыки на закладных деталях (рис. 6).

Рис. 6. Типы соединений стеновых панелей в вертикальных стыках: а — шпоночное бетонное; б — шпоночное железобетонное; в — бесшпоночное петлевое; г — сварное на закладных деталях; 1 — сварная связь; 2 — петлевая связь; 3 — накладка, приваренная к закладным деталям в панелях

Бесшпоночным называется стык, в котором сдвигающие усилия воспринимаются за счет работ сварных или петлевых арматурных выпусков из сборных элементов, замоноличенных в стыке.

Шпоночным бетонным называется стык, в котором сдвигающие усилия воспринимаются за счет работы бетонных шпонок без учета сопротивления арматурных связей.

Железобетонным шпоночным называется стык, в котором сдвигающие усилия воспринимаются бетонными шпонками и арматурными связями в виде петель или сварных выпусков; при расположении связей только в уровне перекрытий шпоночный стык рассматривается как бетонный.

Стык на закладных деталях — стык, в котором сдвигающие усилия воспринимаются и передаются через заанкеренные в сборных элементах закладные детали и приваренные к ним металлические накладки.

1.4. По форме горизонтального сечения торцов сборных элементов различаются торцы плоской и профилированной формы (рис. 7), которые могут быть бесшпоночными и шпоночными.

Рис. 7. Формы горизонтального сечения торцов сборных элементов

1.5. Шпоночные стыки подразделяются на открытые, полуоткрытые и закрытые.

В открытых шпоночных стыках шпонки выходят на обе грани стены и их ширина равна толщине сборного элемента; в полуоткрытых — шпонки выходят на одну из граней стены; в закрытых — все шпонки внутренние.

1.6 В Рекомендациях приняты следующие обозначения:

2. НАЗНАЧЕНИЕ ПРОГРАММЫ

2.1. Программа СТЫК предназначена для определения податливости и прочности горизонтальных и вертикальных стыков крупнопанельных бескаркасных и каркасных зданий.

2.2. По программе СТЫК могут быть рассчитаны платформенный, контактный, монолитный, контактно-платформенный, платформенно-монолитный горизонтальные стыки при одно- или двустороннем опирании.

В табл. 1 приведены индексы типов горизонтальных стыков Ij,h в зависимости от их конструктивного типа и характера опирания перекрытий.

Таблица 1

2.3 Рассчитываемые по программе СТЫК горизонтальные стыки должны удовлетворять следующим условиям:

- сборные элементы стен плоские, без пустот; толщина сборных элементов стен, примыкающих к стыку сверху и снизу, одинакова. Также одинакова толщина опорных участков плит перекрытий. Все стыки с двусторонним опиранием плит перекрытий, кроме платформенного, симметричны относительно оси стен. Платформенные стыки с двусторонним опиранием плит перекрытий могут иметь неодинаковые размеры опорных площадок, но класс бетона и конструкция плит перекрытий с обеих сторон должны быть одинаковыми;

- горизонтальные растворные швы в платформенных, платформенно-монолитных и платформенно-контактных стыках расположены над и под плитой перекрытия (толщина их может быть неодинаковой); опирание насухо (без раствора) не допускается; в контактных и монолитных стыках сопротивление сжатию платформенных площадок не учитывается, а плиты перекрытий могут опираться как через слой раствора, так и насухо. В контактном стыке горизонтальный растворный шов между стеновыми панелями расположен в уровне низа плит перекрытия; в монолитном — в уровне верха плит перекрытий или отсутствует (при отсутствии шва его толщина задается равной нулю);

- ширина платформенной площадки по верху плиты перекрытий меньше или равна ширине площадки по низу плиты; для монолитных площадок, наоборот, ее ширина в уровне верха плиты перекрытия больше или равна ширине площадки по низу плиты; ограничения на ширину контактной площадки в уровне верха и низа плиты перекрытия отсутствуют;

- в платформенно-контактных стыках длина контактной и платформенной площадок считается одинаковой и равной длине стыка; размеры по толщине стены опорных площадок в уровне верха плиты перекрытия не превышают соответствующие размеры внизу плиты; величины C1 и C2 определяют зазоры по толщине стены соответственно в уровне верхнего и нижнего растворных швов зазора между опорными участками стыка;

- в платформенно-монолитном стыке платформенные участки стыка могут иметь переменную ширину опирания:

первый вариант — опирание перекрытий по всей длине стены с постоянными размерами по толщине стены монолитного и платформенных участков стыка; в этом случае глубина опирания плит перекрытия соответственно в уровнях верхнего и нижнего растворных швов b\prime_{pl,1} и b\prime_{p}\prime_{l,1} , величины b\prime_{pl,2} = b\prime_{p}\prime_{l,2} = 0 , длина платформенного участка стыка dpl, монолитного участка стыка dmon = dpl;

второй вариант — комбинированное опирание перекрытий на опорные пальцы; при таком опирании величины b\prime_{pl,1} и b\prime_{p}\prime_{l,1} определяют глубину заведения плиты перекрытия на стену между, пальцами (возможен случай, когда b\prime_{pl,1} = b\prime_{p}\prime_{l,1} = 0 ); величины b\prime_{pl,2} и b\prime_{p}\prime_{l,2} показывают размеры по толщине стены опорных пальцев, величина dmon — размер монолитного участка (между опорными пальцами) по длине стыка.

2.4. По программе СТЫК могут быть рассчитаны бесшпоночные, шпоночные бетонные, шпоночные железобетонные вертикальные стыки, а также вертикальные стыки на закладных деталях. Индексы типов вертикальных стыков принимаются по табл. 2.

Таблица 2

2.5 Рассчитываемые по программе СТЫК вертикальные стыки должны удовлетворять следующим условиям:

- сборные элементы стен располагаются в одной или двух взаимно-перпендикулярных плоскостях;

- в вертикальном стыке соединяются два, три или четыре сборных элемента;

- при бесшпоночных стыках арматурные выпуски расположены по высоте этажа с постоянным шагом; при расположении выпусков только в уровне перекрытий их сопротивление сдвигу не учитывается;

- в шпоночных стыках шпонки имеют постоянный шаг по высоте этажа; в железобетонных шпоночных стыках постоянный шаг по высоте этажа имеют также арматурные выпуски;

- сборные элементы могут иметь плоскую или профилированную форму горизонтального сечения торца; при профилированном торце его форма может быть полуоткрытой или закрытой, трапецеидальной или полукруглой;

- в стыках на закладных деталях прочность металлических накладок и их соединений с закладными деталями не должна быть ниже прочности анкеровки закладных деталей в теле сборных элементов; анкеровка закладных деталей обеспечивается нормальными и касательными анкерами;

- сопротивление сдвигу плит перекрытий следует учитывать только при их платформенном опирании на стену, а также при наличии в плоскости перекрытий горизонтальных железобетонных поясов.

2.6. Для сокращения исходной информации рекомендуется выделять расчетные типы бетона и арматуры.

Бетоны следует относить к одному расчетному типу, если они имеют следующие одинаковые показатели: индекс типа бетона (назначается по табл. 3), класс бетона по прочности на сжатие, расчетные сопротивления сжатию и растяжению при расчете по первой группе предельных состояний и модуль упругости.

Таблица 3

2.7. Все данные следует задавать в системе СИ: усилия в ньютонах (Н), длина в миллиметрах (мм), плотность в кг/м3, напряжения в Мегапаскалях (МПа).

Прочность бетона при сжатии и растяжении в соответствии с главой СНиП 2.03.01-84 характеризуется классом бетона по прочности на сжатие, прочность раствора в швах определяется маркой раствора, значение которой (в МПа) разрешается принимать равным 0,1\overline{R_{m}} , где \overline{R_{m}} — марка раствора в кгс/см2.

При необходимости выполнения расчетов с учетом марок бетона рекомендуется приближенно принимать, что численное значение класса бетона BB (в МПа) равно 0,08 марки бетона \overline{R_{B}} (в кгс/см2).

3. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ РАСЧЕТА ПО ПРОГРАММЕ СТЫК

3.1. Исходные данные для расчета по программе СТЫК задаются в виде десяти таблиц (Д1 - Д10). Если рассчитываются только горизонтальные стыки, то необходимо задать данные таблиц Д1 - Д5 и Д9; если необходимо выполнить расчет только вертикальных стыков, то принимают данные таблиц Д1, Д6 - Д10.

Количество строк в каждой таблице переменное и зависит от исходных данных табл. Д1.

Таблица Д1

Таблица Д2

Таблица Д3

Таблица Д4

Таблица Д5

Таблица Д6

Таблица Д7

Таблица Д8

Таблица Д9

Таблица Д10

3.2. В табл. Д1 задается десять параметров, характеризующих количество типов горизонтальных (MJH) и вертикальных (MJV) стыков; количество типов вертикальных граней сборных элементов, примыкающих к стыку (MWV); количество типов бетона (MB) и арматуры (MS); номера типов монолитного бетона (раствора) горизонтальных (NMONH) и вертикальных (NMONV) стыков; кубиковая прочность раствора горизонтальных стыков для стадии эксплуатации (RM) и возведения (RM0) здания (в МПа); расчетный коэффициент трения бетона по бетону (TR).

При возведении здания в зимнее время методом замораживания без применения противоморозных добавок рекомендуется принимать RM0 = 0. При возведении здания в зимнее время с применением противоморозных добавок (нитрит натрия, поташ и т.п.) кубиковая прочность раствора в момент оттаивания назначается в зависимости от продолжительности твердения раствора при отрицательных температурах, значений этих температур, рецептуры противоморозных добавок. При отсутствии необходимой информации допускается принимать RM0 = 0,25PM.

Коэффициент трения бетона по бетону TR рекомендуется принимать равным 0,7.

3.3. В таблицах Д2 - Д5 задаются характеристики горизонтальных стыков. Каждая из них содержит восемь столбцов и MJH строк (по числу типов горизонтальных стыков),

В табл. Д2:

IJH - индекс типа горизонтального стыка (по табл. 1);

NBW1, NBW2, NBPL - номера типов бетона по табл. Д9 соответственно верхнего и нижнего сборного элемента стены и плит перекрытия, примыкающих к горизонтальному стыку;

ETAVAC - коэффициент, учитывающий наличие пустот в плитах перекрытий, вычисляемый по формуле (11);

EX - начальный эксцентриситет продольной силы в стыке, принимаемый при расчете стен по шарнирной расчетной схеме равным нулю; при расчете стен с учетом конечной жесткости узлов начальный эксцентриситет следует вычислять предварительно;

DELP, DELW - расчетные значения возможных смещений в узле соответственно плит перекрытия и сборных элементов стены. При отсутствии данных о фактической точности допускается учитывать следующие расчетные значения возможных смещений относительно их проектного положения; для сборных плит перекрытий \delta_{p} = 10\text{мм} ; для сборных элементов стены при монтаже с применением фиксаторов или шаблонов, ограничивающих взаимные смещения параллельно расположенных стен, \delta_{w} = 10\text{мм} ; при монтаже с использованием подкосов \delta_{w} = 15\text{мм} .

В табл. Д3:

TW, TPL - толщина соответственно стены и опорных участков плит перекрытий;

TM1, TM2 - расчетная толщина соответственно верхнего и нижнего растворных швов горизонтального стыка; ее рекомендуется принимать равной номинальной (проектной) толщине шва, умноженной на коэффициент 1,4, но не менее следующих значений; 30 мм - для растворного шва над плитой перекрытия при монтаже сборных элементов стен по маякам; 20 мм - для растворного шва под плитой перекрытия при монтаже плит перекрытий без маяков, а также для растворных швов в контактных стыках сборных элементов стены;

TJ - высота (размер по высоте стены) стыка;

DPL, DMON, DCON - длина (размер по длине стены) соответственно платформенного, монолитного и контактного участков стыка; при назначении расчетных значений длины необходимо учитывать следующее:

для всех типов горизонтальных стыков длина DPL принимается равной длине стыка в плане;

для платформенных стыков (IJH = 11,12) длина DMON = DCON = 0;

для контактных стыков (IJH = 12,22) длина DMON = 0; величина CO принимается равной фактической длине контактного участка стыка (за вычетом длины гнезд для опирания опорных пальцев плит перекрытий и других ослаблений стыка);

для монолитных стыков (IJH = 13,23) длина DCON = 0; величина DMON принимается равной суммарной длине монолитных участков стыка между опорными пальцами плит перекрытия;

для контактно-платформенных стыков (IJH = 14,24) длина DMON = 0; величина DCON принимается равной длине контактного участка (за вычетом ослаблений контактного участка стыка гнездами для распаянных коробок и т.д., не замоноличиваемых бетоном);

для платформенно-монолитных стыков (IJH = 15,25) длина DCON = 0; величина DMON принимается равной суммарной длине монолитных участков стыка между опорными пальцами плит перекрытий (если таковые имеются).

В табл. Д4:

BPL11, BPL12; BPL21; BPL22 - ширина платформенных площадок стыка; здесь первая цифра индекса обозначает номер площадки (для стыков с односторонним опиранием перекрытий первой называют площадку, на которую опирается плита перекрытия); вторая цифра индекса - номер растворного шва, который принимается равным 1 для верхнего шва и 2 - для нижнего;

BCON1, BCON2 - ширина контактного участка стыка соответственно в уровне верха и низа плиты перекрытия;

BMON1, BMON2 - ширина монолитного участка стыка соответственно в уровне верха и низа плиты перекрытия,

В табл. Д5:

C1, C2 - размеры зазоров между плитами перекрытия или плитой перекрытия и контактным участком стыка соответственно в уровне верха и низа плиты перекрытия;

LAM1, LAM2 - коэффициент податливости растворного шва при сжатии нагрузками, действующими в стадии эксплуатации здания;

LAM10, LAM20 - то же, в стадии возведения в момент оттаивания раствора в швах;

SP1, SP2 - средние значения сжимающих напряжений, передаваемых соответственно по низу первой и второй платформенных площадок от непосредственно опертых на них плит перекрытий; для контактного и монолитного стыков следует задавать SP1 = SP2 = 0.

Коэффициенты податливости растворных швов при сжатии рекомендуется определять в соответствии с п. 5.20.

3.4. В таблицах Д6 - Д8 задаются характеристики вертикальных стыков.

В табл. Д6, имеющей восемь столбцов и MJV строк (по числу типов вертикальных стыков), указываются номера типов вертикальных торцов сборных элементов стен (NW1, NW2, NW3, NW4), расстояния Д12 и Д34 соответственно между первым-вторым и третьим-четвертым элементами, а также номер типа (NSLON) и площадь горизонтального сечения (ALON) продольной арматуры стыка.

Нумерация сборных элементов вертикального стыка принимается следующей: 1 - нижний, 2 - верхний, 3 - левый, 4 - правый (в зависимости от расположения элементов на схеме стыка).

Для стыка из двух элементов, расположенных в одной плоскости, сборные элементы стены могут иметь номера 1, 2 или 3, 4; при расположении стыка из двух элементов в разных плоскостях возможны следующие сочетания их номеров: 1, 3; 1, 4; 2, 3; 2, 4; для стыка из трех элементов могут быть следующие комбинации номеров элементов: 1, 2, 3; 1, 2, 4; 1, 3, 4; 2, 3, 4.

В таблицах Д7 и Д8 представлены характеристики вертикальных торцов сборных элементов стены, примыкающих к стыку; каждая из таблиц имеет по восемь столбцов и MWV строк (по числу типов вертикальных торцов).

В табл. Д7:

IJV - индекс типа вертикального торца (см. табл. 2);

MK - количество шпонок, образуемых при замоноличивании бетонам вертикального стыка (кроме шпонки в уровне перекрытия);

NBW - номер типа бетона сборного элемента стены, примыкающего к вертикальному стыку;

NSTR, MTR, DTR - соответственно номер типа, количество и диаметр поперечной арматуры стыка (для бесшпоночных и шпоночных стыков) или поперечных анкеров закладных деталей (для стыков на закладных деталях);

BK - ширина стыка в зоне замоноличивания;

NSP - номер типа бетона плиты перекрытия.

В табл. Д8:

HKEX, HKIN - соответственно наружный и внутренний размеры шпонки по высоте стены;

BKEX, BKIN - то же, по ширине стены;

TK - глубина шпонки;

SK - шаг шпонок;

APLC, APLS - соответственно площадь сжатия и среза шпонки, образуемой сборным перекрытием при платформенном стыке или монолитным поясом в уровне перекрытия при любых типах стыков.

4. РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТА ПО ПРОГРАММЕ СТЫК

4.1 Для горизонтальных стыков вычисляются и выдаются на печать следующие величины:

Прочность горизонтальных стыков при сжатии определяется с учетом возможных смещений сборных элементов в узле относительно их проектного положения.

С несущей способностью стыка необходимо сопоставлять сжимающую силу N, передаваемую на стык верхней стеновой панелью.

Таблица R3

4.3. Для каждого типа вертикальной грани стены, обращенной к вертикальному стыку, вычисляются и выдаются на печать следующие данные: PODK - податливость при сдвиге шпоночного соединения, образованного бетонными шпонками, мм/Н; PODP - податливость перекрытия как связи сдвига или шпонки, расположенной в уровне перекрытия; PODS - податливость арматурных связей, расположенных между перекрытиями; VK - прочность при сдвиге бетонных шпонок, расположенных между перекрытиями, кН; VP - прочность при сдвиге перекрытия или шпонки в уровне перекрытия; VS - прочность связей, расположенных между перекрытиями; VW - прочность при сдвиге стыка в целом.

Для каждого типа вертикального стыка также выдаются на печать значения прочности соединений элементов при их взаимном сдвиге Vij (кН) для следующих пар элементов: 1 - 2; 3 - 4; 2 - 3; 2 - 4; 1 - 3; 1 - 4.

Податливость и прочность вертикальных стыков вычисляются только для эксплуатационной стадии, исходя из проектной прочности бетона замоноличивания стыка.

4.4. Коэффициент податливости определяет взаимосвязь между усилиями (напряжениями) в стыке и вызываемыми ими перемещениями (деформациями). В общем случае эта зависимость нелинейна. Для упрощения расчета нелинейную зависимость рекомендуется заменять полилинейной, состоящей из нескольких участков, на каждом из которых зависимость между напряжениями и деформациями линейна, а коэффициент податливости постоянен.

Коэффициентом податливости соединения называется величина, численно равная деформации соединения, вызванной единичной сосредоточенной или распределенной силой.

Коэффициенты податливости соединений при сдвиге \lambda_{\tau} определяются от сосредоточенных сил; при сжатии \lambda_{c} - от распределенных сил.

Для соединений, имеющих несколько стадий работы (например, до образования трещин в соединении и после), коэффициенты податливости (жесткости) следует принимать для каждой стадии дифференцированно. В этом случае деформация соединения рассчитывается в виде суммы деформаций от приращений усилий на отдельных этапах.

4.5. Для горизонтальных стыков рекомендуется выделять три характерных участка.

Первый характеризуется повышенной податливостью стыка из-за зазоров в контактных зонах между раствором горизонтальных швов и бетоном сборных элементов стены и перекрытия. Причины возникновения зазоров - жесткие включения (маяки, пересекающая стык вертикальная арматура и т.п.), а также неравномерность осадки и усадки раствора по плоскости стыка [12]. Обжатие стыка нагрузкой от одного этажа позволяет, как правило, "выбрать" начальные зазоры, что приводит к существенному уменьшению податливости стыка. Поэтому, при расчете здания первый участок можно не принимать во внимание.

На втором участке стык работает вполне упруго. При нагрузках, близких к разрушающим, податливость стыка снова увеличивается из-за развития пластических деформаций и образования микротрещин (третий участок).

При расчете конструкции на стадии возведения здания коэффициент податливости при сжатии рекомендуется принимать для второго участка диаграммы деформирования. При расчете в стадии эксплуатации, в том числе при расчете на совместное действие вертикальных и горизонтальных нагрузок, коэффициент податливости следует рассчитывать для третьего участка диаграммы деформирования.

При расчете по программе СТЫК кратковременный коэффициент стыка вычисляется при сжатии соответствующей второй стадии работы. Податливость стыка с учетом влияния ползучести рекомендуется определять по программе ПУСК [3].

4.6. Для работающих на сдвиг вертикальных стыков характерны следующие стадии деформирования, первая из которых характеризуется практически нулевой податливостью соединения вследствие сцепления бетонов замоноличивания стыка и сборных элементов. Под влиянием усадочных деформаций и роста сдвигающих усилий сцепление старого и нового бетонов нарушается.

Сопротивление стыка сдвигу обеспечивается совместной работой шпонок, арматурных выпусков из сборных элементов и других связей сдвига. До образования трещин в бетоне шпонок стык сопротивляется сдвигу вполне упруго, поэтому коэффициент податливости стыка при сдвиге приближенно можно считать постоянным. После образования трещин (вторая стадия) в бетоне шпонок деформативность соединения снова резко возрастает.

Для бетонных шпоночных соединений образование трещин в бетоне шпонок практически соответствует их разрушению. Поэтому по программе СТЫК вычисляется коэффициент податливости только для той стадии, когда образуются трещины. Для железобетонных шпоночных соединений вычисляются два значения коэффициентов податливости - до образования трещин в бетоне шпонок и после него.

5. МЕТОДИКА РАСЧЕТА ПРОЧНОСТИ И ПОДАТЛИВОСТИ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ И ВЕРТИКАЛЬНЫХ СТЫКОВ СТЕН ИЗ СБОРНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

Расчет прочности горизонтальных стыков при сжатии

5.1. При расчете прочности горизонтальных стыков при сжатии по программе СТЫК использованы следующие предпосылки и допущения:

• вместо номинальных (проектных) размеров опорных площадок и толщины растворных швов вводятся расчетные размеры, определяемые с учетом возможных неблагоприятных отклонений номинальных размеров вследствие допусков на изготовление и монтаж конструкций и других случайных факторов;
• принимается шарнирная расчетная схема соединения сборных элементов в горизонтальном стыке; при этом сжимающие напряжения считаются равномерно распределенными по толщине стены для каждой из опорных площадок; для стыков, имеющих несколько опорных площадок, учитывается возможная неравномерность распределения сжимающих усилий между площадками.

5.2. При расчете прочности столба по горизонтальным опорным сечениям приведенное сопротивление стены в зоне стыка сжатию Rc вычисляется по формуле

R_{c} = R_{b,w}\eta_{m}\eta_{j} , (1)

где Rb,w - расчетная прочность бетона стены при сжатии (призменная прочность), определяемая для тяжелых, легких и ячеистых бетонов по СНиП 2.03.01-84; при армировании опорных участков стеновых панелей вводится приведенное сопротивление

R_{b,w}^{red} = R_{b,w}\eta_{s} ; (2)

\eta_{s} - коэффициент, учитывающий влияние армирования опорных участков сборных элементов стены (определяемый по указаниям п. 5.3);

\eta_{m} - коэффициент учета влияния горизонтальных растворных швов, определяемый по п. 5.4;

\eta_{j} - коэффициент, учитывающий конструктивный тип стыка, неравномерность распределения сжимающей нагрузки между опорными площадками стыка и эксцентриситет продольной силы относительно центра стыка; рассчитывается в соответствии с п. 5.5.

5.3. Коэффициент \eta_{s} для стыков сборных элементов стен, усиленных поперечными сварными каркасами или сетками; определяется по формуле (но не более 1,3):

\eta_{s} = 1 + \frac{20A_{tr}l_{tr}}{C_{tr}S_{tr}t_{w}} , (3)

где Atr - площадь сечения одного поперечного стержня горизонтального каркаса (сетки), уложенного в опорной зоне;

Ctr - шаг поперечных стержней по длине стены;

ltr - расстояние между крайними продольными стержнями каркаса;

Str - шаг каркасов по высоте стены;

tw - толщина стены.

Влияние косвенного армирования опорной зоны стеновой панели допускается учитывать при выполнении следующих условий:

• шаг каркасов по высоте стены Str не более 0,5tw;
• диаметр ds и расчетное сопротивление растяжению Rs продольных стержней не менее диаметра и расчетного сопротивления поперечных стержней;
• шаг поперечных стержней по длине стены не менее 15ds;
• класс бетона стены не менее B12,5 (при марке бетона не менее M150);
• толщина горизонтального растворного шва между панелями не более 3 см, прочность раствора не менее 2,5 МПа (25 кгс/см2).

5.4 Коэффициент \eta_{m} для горизонтальных растворных швов определяется по формуле

\eta_{m} = 1 - \frac{(2 - t_{m}/b_{m})t_{m}/b_{m}}{1 + 2R_{m}/B_{w}} , (4)

где tm - расчетная величина растворного шва, рассчитываемая по п. 3.3;

bm - расчетная ширина растворного шва (размер по толщине стены), принимаемая для стыков с двусторонним опиранием перекрытий равной толщине стены tw (для трехслойных стен с гибкими связями между слоями - толщине внутреннего несущего слоя), а для стыков с односторонним опиранием плит перекрытий вычисляемая по следующим формулам:

для платформенного стыка и нижнего растворного шва комбинированного стыка

b_{m} = b_{j} - \delta_{pw} ; (5)

для контактного, монолитного и верхнего растворного шва комбинированных стыков

b_{m} = b_{j} - \delta_{w} ; (6)

bj - номинальный (проектный) размер (ширина) опорной площадки, через которую передается в стыке сжимающая нагрузка; для платформенного и контактно-платформенного стыков величина bj определяется с учетом зазора между контактной и платформенной площадками стыка;

\delta_{pw} - взаимное случайное смещение плиты перекрытия и сборного элемента стены в стыке

\delta_{pw} = \sqrt{\delta_{p}^{2} + \delta_{w}^{2}} ; (7)

Rm - кубиковая прочность раствора, МПа;

Bw - величина, численно равная классу по прочности на сжатие бетона сборного элемента стены.

При нормировании прочности бетона по маркам допускается принимать

B_{w} = 0,8\overline{R_{b}} ,

где \overline{R_{b}} - проектная марка по прочности на сжатие сборного элемента стены, МПа.

При проверке прочности стыка на момент оттаивания при Rm <= 0,1Rm величину \eta_{m} , вычисленную по формуле (4), следует умножать на коэффициент условий работы 0,8.

5.5. Коэффициент \eta_{j} следует вычислять в зависимости от конструктивного решения узла. Если при расчете принимается шарнирное соединение сборных элементов в горизонтальном стыке, то коэффициент \eta_{j} рассчитывается в соответствии с п. 5.5. Если соединения считаются упругими, то вычисленные для шарнирной схемы значения коэффициента \eta_{j} следует умножать на коэффициент \eta_{e} , который учитывает эксцентриситет равнодействующей продольной сжимающей силы относительно центра стыка, обусловленный наличием изгибающего момента в узле; коэффициент \eta_{e} вычисляется по п. 5.10.

Для платформенного горизонтального стыка, в котором сжимающая нагрузка передается только через опорные участки плит перекрытий, коэффициент \eta_{j} вычисляется по формуле

\eta_{j} = (b_{pl} - \delta_{pl})\gamma_{pl}\eta_{pl}/t_{w} , (8)

где bpl - суммарный размер по толщине стены платформенных площадок, через которые в стыке передается сжимающая нагрузка; при скошенных торцах плит перекрытий прочность стыка проверяется раздельно в уровне верхней и нижней опорных зон сборных элементов стены при соответствующих размерах платформенных площадок;

\delta_{pl} - возможное суммарное смещение в платформенном стыке плит перекрытий относительно их проектного положения, принимаемое в зависимости от опирания плит перекрытий на стены равным: \delta_{pw} - при одностороннем опирании и 1,4\delta_{p} - при двустороннем; величина \delta_{pw} рассчитывается по формуле (7);

\gamma_{pl} - коэффициент условий работы, учитывающий неравномерность загружения платформенных площадок и принимаемый в зависимости от опирания плит перекрытий на стены равным 1 при одностороннем опирании и 0,9 - при двустороннем;

\eta_{pl} - коэффициент, зависящий от соотношения расчетных прочностей при сжатии бетона стены Rb,w и бетона опорных участков плит перекрытий

(9)

Для стен из ячеистого бетона

\eta_{pl} = 1,2R_{b,p}/R_{b,w} - 0,35 , (10)

но не более 1, где Rbp - расчетная прочность при сжатии (призменная прочность) бетона плит перекрытий.

Для плит перекрытий, изготовляемых в вертикальных кассетных установках, необходимо учитывать понижающий коэффициент условий работы 0,85.

При усилении опорных зон плит перекрытий сплошного сечения горизонтальными варными стержнями из арматурной проволоки диаметром 5 мм с ячейками 50 x 50 мм сопротивления Rbp для стен из тяжелого бетона можно увеличить на 20%. Шаг сеток не должен превышать 0,7 глубины опирания перекрытий. Сетки должны объединяться в пространственный каркас.

В случае применения многопустотных плит перекрытий коэффициент \eta_{pl} следует дополнительно умножать на коэффициент \eta_{vac} , принимаемый:

при механизированной заделке пустот в заводских условиях путем добетонирования с пригрузом опорных участков плит перекрытий

Для контактного стыка, в котором сжимающая нагрузка передается только через контактные участки стыка, коэффициент вычисляется по формуле

\eta_{j} = (b_{con} - \delta_{con})d_{con}\eta_{con}/A_{w} , (12)

где bcon - размер по толщине стены контактной площадки, через которую в стыке передается сжимающая нагрузка;

\delta_{con} - возможное смещение стен по контактной площадке, принимаемое в зависимости от способа опирания плит перекрытий равным:

при одностороннем опирании \delta_{con} = \delta_{w} ;

при двустороннем опирании \delta_{con} = 0 ;

dcon - размер по длине стены контактного участка стыка (за вычетом гнезд для опирания плит перекрытий);

\eta_{con} - коэффициент, принимаемый равным меньшему из значений коэффициентов \eta_{loc} и \eta_{for} ;

\eta_{loc} - коэффициент, учитывающий повышение прочности стыка при местном сжатии;

ycon - расстояние от центра контактной площадки до ближайшей вертикальной грани стены;

\eta_{for} - коэффициент, учитывающий форму контактной площадки; для площадки в виде выступа вверху или внизу стеновой панели высотой tcon <= bcon при прочности раствора в горизонтальном шве не менее прочности бетона сборного элемента стены коэффициент \eta_{for} принимается равным: для тяжелого бетона 1,2; для легкого бетона на пористых заполнителях и ячеистых бетонов

dcon - размер по длине стены контактного участка, через который передается в стыке сжимающая нагрузка от вышерасположенных этажей.

Для контактно-платформенного стыка, в котором сжимающая нагрузка передается через платформенный и контактный участки, коэффициент \eta_{j} принимается равным меньшему из трех значений \eta_{j,con} , \eta_{j,pl}^{sup} и \eta_{j,pl}^{inf} , соответствующих разрушению стыка по контактному и платформенному участкам.

b_{pl}^{sup} , b_{pl}^{inf} - то же, платформенного участка стыка соответственно над плитой перекрытия и под ней.

Для монолитного стыка, при котором вся сжимающая нагрузка передается через слой бетона, уложенного в полость стыка, коэффициент \eta_{j} вычисляется по формуле

\eta_{j} = (b_{mon} - \delta_{mon})\eta_{mon}d_{mon}/A_{w} , (18)

где bmon, dmon - размеры соответственно по толщине и длине стены монолитного участка стыка;

\delta_{mon} - возможное смещение стен по монолитному участку стыка, принимаемое равным \delta_{pw} при одностороннем опирании плит перекрытий и \delta_{p} \sqrt{2} - при двустороннем;

\eta_{mon} - коэффициент, зависящий от соотношения классов по прочности на сжатие бетона замоноличивания стыка Bmon и опорного участка стены Bbw и принимаемый равным меньшему из значений коэффициентов \eta_{loc} и \eta_{for} ;

\eta_{loc} - коэффициент, учитывающий повышение прочности стыка при местном сжатии;

\eta_{loc} = \sqrt{2y_{mon}/(b_{mon} - \delta_{mon})} , (19)

где ymon - расстояние по толщине стены от центра монолитного участка стыка до ближайшей грани стены;

\eta_{for} - коэффициент, определяемый для стыков с односторонним опиранием плит перекрытий по формуле

\eta_{for} = B_{mon}/B_{bw} , (20)

а для стыков с двусторонним опиранием - по формуле

\eta_{for} = 1,25B_{mon}/B_{bw} . (21)

При замоноличивании стыка раствором или бетоном, прочность которого характеризуется маркой, величину Bmon допускается принимать равной 0,8\overline{R_{mon}} , где \overline{R_{mon}} - кубиковая прочность раствора или бетона замоноличивания стыка (в МПа).

Для платформенно-монолитного стыка, в котором сжимающая нагрузка передается через платформенные и монолитный участки, не изменяющие своих размеров по длине стены, коэффициент принимается равным меньшему из двух значений коэффициентов \eta_{j,pl} и \eta_{j,mon} , соответствующих разрушению стыка по платформенному или монолитному участкам и определяемых по формулам:

\eta_{j,pl} = (\gamma_{pl}b_{1,pl} + \gamma_{mon}b_{2,pl})\eta_{pl}/t_{w} ; (22)

но не менее величины \eta_{min} = (b_{mon} + \delta_{pl})\eta_{mon}/t_{w} ;

\eta_{j,mon} = (b_{1,mon} + \gamma_{pl}b_{2,mon})\eta_{mon}/t_{w} , (23)

но не менее величины \eta_{min} = (b_{pl} + \delta_{mon})\eta_{pl}/t_{w} ,

где

(24)

(25)

bpl - размер по толщине стены платформенного участка стыка;

bmon - размер по толщине стены монолитного участка стыка;

\gamma_{mon} - коэффициент условий работы, принимаемый при замоноличивании стыка обычным тяжелым бетоном равным 0,8; раствором - 0,7,

Прочность мелкозернистого бетона (раствора), сопротивление которого учитывается при расчете прочности платформенно-монолитного стыка, контролируется в соответствии с требованиями ГОСТ на бетоны и принимается не ниже прочности плит перекрытий.

5.6. При использовании шарнирной схемы соединения сборных элементов в горизонтальном стыке равнодействующую сжимающую силу рекомендуется считать приложенной в центре жесткости стыка. Положение центра жесткости стыка определяется с учетом возможных смещений сборных элементов в стыке, обусловленных допусками на изготовление и монтаж конструкций.

Для стыков с двусторонним опиранием перекрытий эксцентриситет e_{j}^{o} в опорном сечении стены рассчитывается по формулам:

для платформенного стыка

e_{j}^{o} = (\delta_{pw} + \Delta b_{pl}^{sup})(t_{w}/b_{pl}^{sup} - 1) , (26)

где \Delta b_{pl}^{sup} , b_{pl}^{sup} - соответственно разность и сумма номинальных размеров по толщине стены платформенных площадок в уровне верхнего растворного шва;

для других типов стыков с симметричным расположением опорных площадок по толщине стены

e_{j}^{o} = 0,5\delta_{w} , (27)

Для стыков с односторонним опиранием плит перекрытий эксцентриситет целесообразно рассчитывать по формулам:

для платформенного стыка

e_{j}^{o} = 0,5t_{w} - 0,5(b_{pl}^{sup} - \delta_{pw}) , (28)

где b_{pl}^{sup} - номинальный размер по толщине стены платформенной площадки в уровне верхнего растворного шва;

\delta_{pw} - величина, вычисляемая по формуле (7);

для контактного стыка

e_{j}^{o} = 0,5t_{w} - 0,5(b_{con} \pm \delta_{w}) + a_{con} , (29)

где acon - расстояние по толщине стены от грани, со стороны которой на нее опирается перекрытие, до начала контактной площадки; в формуле (29) знак перед величиной \delta_{w} должен быть таким, при котором эксцентриситет e_{j}^{o} наибольший;

для контактно-платформенного стыка

при \eta_{j,con} \leq \eta_{j,pl}

e_{j}^{o} = 0,5t_{w} - \frac{b_{1,con}(b_{m} - 0,5b_{1,con}) + 0,4b_{2}^{2}}{b_{1} + 0,8b_{2,con}} , (30)

где b1,con, b2,con определяются по формуле (16);

bm - величина, вычисляемая по формуле (5);

при \eta_{j,con}>\eta_{j,pl}

e_{j}^{o} = 0,5t_{w} - \frac{b_{1,pl}(b_{m} - 0,45b_{1,pl}) + 0,5b_{2,pl}^{2}}{0,9b_{1,pl} + b_{2,pl}} , (31)

где b1,pl, b2,pl рассчитывается по формулам (17);

для монолитного стыка

e_{j}^{o} = 0,5t_{w} - 0,5(b_{mon} - \delta_{pw}) ; (32)

для платформенно-монолитного стыка

при \eta_{j,pl} \leq \eta_{j,mon}

e_{j}^{o} = t_{w} - \frac{b_{1,pl}(b_{m} - 0,5b_{1,pl}) + 0,5b_{2,pl}^{2}\gamma_{mon}\gamma_{red}^{mon}}{b_{1,pl} + b_{2,pl}\gamma_{mon}\gamma_{red}^{mon}} , (33)

где b1,pl, b2,pl вычисляются по формулам (24);

при \eta_{j,pl}>\eta_{j,mon}

e_{j}^{o} = t_{w} - \frac{b_{1,mon}(b_{m} - 0,5b_{1,mon})\gamma_{red}^{pl} + 0,5b_{2,mon}^{2}}{b_{1,mon}\gamma_{red}^{pl} + b_{2,mon}} , (34)

где b1,mon, b2,mon вычисляются по формулам (25).

Абсолютное значение эксцентриситета e_{j}^{o} принимается не менее значения случайного эксцентриситета e_{a} = t_{w}/30 и не менее l/600, l - длина элемента стены, равная высоте этажа в свету.

5.7 Коэффициент \eta_{e} вычисляется по формуле

\eta_{e} = 1 - 2e_{x}/b_{m} , (35)

где ex - эксцентриситет по толщине стены равнодействующей продольной сжимающей силы относительно центра стыка, обусловленный наличием в узле изгибающего момента; при расчете стены в предположении шарнирного соединения элементов стены и перекрытия в узле эксцентриситет ex = 0; при расчете в предположении упругого соединения элементов стены и перекрытия в узле

ex = Mj/Nj, (36)

здесь Mj - изгибающий момент в опорном сечении стены, определяемый методами строительной механики;

Nj - продольная сжимающая сила в опорном сечении стены;

bm - величина, рассчитываемая в соответствии с п. 5.4.

При определении изгибающего момента Mj следует учитывать, что часть нагрузок, вызывающих усилия в стыке, прикладывается до того, как раствор в стыках сборных элементов или бетон монолитных стен наберет расчетную прочность. В полносборных зданиях к ним следует относить нагрузки от веса конструкций не менее чем двух этажей здания. Усилия от этих нагрузок рекомендуется определять в предположении шарнирного соединения элементов в узле.

Расчет прочности вертикальных стыков

5.8. Расчет прочности вертикальных стыков сборных элементов и вертикальных технологических швов монолитных стен выполняется при следующих допущениях:

• прочность соединений при действии сдвигающих и нормальных сил проверяется независимо;
• при расчете соединения на усилия сдвига, вызванные общим изгибом стены в собственной плоскости, сдвигающие силы считаются равномерно распределенными между однотипными шпонками (связями), расположенными в пределах высоты одного этажа;
• при наличии разнотипных шпонок (связей) в пределах высоты одного этажа усилия между ними распределяются обратно пропорционально их податливости при сдвиге;
• при расчете соединения на усилия сдвига, вызванные местными усилиями (например вследствие перепада температур по толщине стены), учитывается неравномерность распределения усилий между шпонками или связями;
• при учете сопротивления сдвигу перекрытий или монолитных поясов в уровне перекрытий усилия сдвига, приходящиеся на одну шпонку (связь) и на перекрытие (монолитный пояс), определяются по формулам:

V_{k} = \frac{1/\lambda_{k}}{1/\lambda_{p} + m_{k}/\lambda_{k}} ; (37)

V_{p} = \frac{1/\lambda_{p}}{1/\lambda_{p} + m_{k}/\lambda_{k}} ; (38)

где \lambda_{k} - коэффициент податливости при сдвиге одной шпонки (связи);

\lambda_{p} - то же, плиты перекрытий или монолитного пояса в уровне перекрытия.

Коэффициенты податливости \lambda_{k} и \lambda_{p} определяются по указаниям п. 5.16.

5.9. Для бесшпоночных соединений расчетная прочность при сдвиге принимается равной меньшим из двух значений усилий Vsc и Vcrc, вызывающих разрушение стыка соответственно от взаимного проскальзывания соединяемых частей стены и от образования в зоне стыка наклонных трещин.

Усилия Vsc и Vcrc вычисляются по формулам:

V_{sc} = \eta_{fr}R_{s}A_{s,tr} ; (36)

Vcrc = RcrcAv, (40)

где \eta_{fr} - коэффициент трения, принимаемый равным для стыков сборных элементов 0,7; для вертикальных технологических швов монолитных стен 0,9;

Rs - расчетное сопротивление растяжению поперечной арматуры, пересекающей стык (шов бетонирования);

As,tr - суммарная площадь сечения поперечной арматуры, пересекающей стык (шов бетонирования);

Rcrc - сопротивление стыка образованию наклонных трещин;

R_{crc} = \sqrt{R_{bt}(R_{bt} + \sigma_{s})} , (41)

но не более 2Rbt (Rbt - расчетное сопротивление растяжению бетона замоноличивания стыка (монолитной стены);

\sigma_{s} = R_{s}A_{s,tr}/A_{v} , (42)

Av - площадь вертикального сечения стыка (вдоль плоскости действия сдвигающих усилий).

5.10. Для шпоночных стыков различают бетонные и железобетонные соединения.

Сопротивление сдвигу бетонного шпоночного соединения вычисляется без учета сопротивления арматурных связей, сечение которых назначается по конструктивным соображениям. Для вертикальных стыков наружных и внутренних стен предусматриваются связи для восприятия усилий распора, равных не менее 0,2 сдвигающей силе в стыке. Для бетонных шпоночных соединений не допускается образование трещин.

В железобетонном шпоночном соединении площадь сечения поперечных связей As,tr должна удовлетворять условию

A_{s,tr} = \eta_{\alpha}V/R_{s,tr} , (43)

где \eta_{\alpha} - коэффициент, равный отношению силы распора в шпоночном соединении к сдвигающей силе, воспринимаемой шпонкой:

\eta_{\alpha} = \frac{tg\alpha - \eta_{fr}}{1 + tg\alpha \cdot \eta_{fr}} , (44)

но не менее 0,2;

\alpha - угол наклона площадки смятия к направлению, перпендикулярному плоскости сдвига;

V - сдвигающая сила в стыке;

Rs,tr - расчетное сопротивление растяжению поперечной арматуры стыка; при расположении поперечной арматуры только в уровнях верха и низа этажа или в уровне перекрытия сопротивление Rs,tr принимается с понижающим коэффициентом 0,8.

5.11. Расчетная прочность при сдвиге Vk,b одной шпонки бетонного шпоночного соединения принимается равной меньшему из значений усилий Vsh,b, Vc,b, Vcrc,b, соответствующих разрушению бетонной шпонки от среза, смятия и образования наклонных трещин:

Vsh,b = 1,5RbtAsh; (45)

Vc,b = RlocAc; (46)

Vcrc,b = 0,7RbtAj, (47)

где Ash - площадь среза шпонки;

Ac - площадь смятия шпонки;

Aj - площадь продольного сечения стыка, приходящаяся на одну шпонку.

Aj = Skbmon; (48)

Sk - шаг шпонок;

bmon - размер по толщине стены полости замоноличивания стыка;

Rloc - сопротивление шпонки местному смятию, принимаемое равным для одиночных шпонок 1,5Rb, а для многошпоночных соединений Rb (Rb - расчетная призменная прочность бетона).

5.12. Для железобетонных шпоночных соединений различают две стадии работы при сдвиге - до и после образования трещин.

До образования трещин от сдвигающих усилий соединение рассчитывается, как бетонное, без учета сопротивления арматуры. Усилие сдвига, вызывающее образование трещин, принимается равным несущей способности при сдвиге бетонного шпоночного соединения.

После образования трещин расчетная прочность при сдвиге железобетонной шпонки принимается равной меньшему из значений усилий Vsh,s, Vc,s, Vcrc,s, вызывающих разрушение железобетонного шпоночного соединения соответственно от среза, смятия и сжатия вдоль наклонных трещин, но не более 2,5Rb + Ash:

V_{sh,s} = (1 - \eta_{fr}\eta_{\alpha})V_{sh,b} + \eta_{fr}R_{s,tr}A_{tr} ; (49)

V_{c,s} = (1 - \eta_{fr}\eta_{\alpha})V_{c,b} + \eta_{fr}R_{s,tr}A_{tr} ; (50)

V_{crc,s} = A_{tr}R_{s,tr}S_{k}/(t_{k} + t_{j}) , (51)

где Vsh,b, Vc,b - сопротивления сдвигу бетонных шпонок, вычисляемые по формулам (45) и (46);

tk - глубина шпонки;

tj - расстояние между стыкуемыми поверхностями стены.

5.13 Прочность перекрытия при сдвиге вдоль вертикального стыка стен определяется по формуле

Vp = 2Rbt,ptw(tw + bef), (52)

где Rbt,p - расчетная прочность при растяжении бетона перекрытия (для сборно-монолитного перекрытия - бетона монолитного железобетонного пояса, расположенного вдоль стен);

tp - толщина плиты перекрытия (пояса);

tw - толщина стены;

bef - эффективная ширина, учитывающая сопротивление срезу плиты за пределами толщины стены и принимаемая равной 6tp для монолитных и сборно-монолитных перекрытий, 2tp - для сборных перекрытий (при одностороннем опирании перекрытий величина уменьшается вдвое).

Определение податливости стыковых соединений

5.14. Коэффициент податливости при сжатии \lambda_{c} соединения элементов рассчитывается в зависимости от конструктивного типа стыка.

Для контактного горизонтального стыка, в котором сжимающая нагрузка передается через слой раствора толщиной не более 30 мм, коэффициент податливости при сжатии определяется по формуле

\lambda_{c,con} = (\lambda_{m} + b_{con}/E_{b,w})A/A_{con} , (53)

где \lambda_{m} - коэффициент податливости горизонтального растворного шва при сжатии, вычисляемый по п. 5.20;

bcon - высота контактного участка стыка;

Eb,w - модуль деформации бетона стены;

A - площадь горизонтального сечения стены в уровне расположения проемов;

Acon - площадь контактного участка стыка, через которую передается сжимающая нагрузка.

Для монолитного горизонтального стыка, в котором сжимающая нагрузка передается через растворный шов в уровне верха перекрытия и слой бетона, коэффициент податливости при сжатии \lambda_{c,mon} определяется по формуле

\lambda_{c,mon} = (\lambda_{m} + \lambda_{mon} + h_{mon}/E_{mon})A/A_{mon} , (54)

где hmon - высота (толщина) слоя монолитного бетона в стыке;

Emon - начальный модуль упругости бетона замоноличивания стыка;

Amon - площадь монолитного участка стыка (за вычетом опорных участков перекрытий и других ослаблений сечения стыка);

\lambda_{mon} - коэффициент податливости, вычисляемый по указаниям.

Для платформенного горизонтального стыка, в котором сжимающая нагрузка передается через опорные участки плит перекрытий и два растворных шва, коэффициент податливости при сжатии определяется по формуле

\lambda_{c,pl} = (\lambda\prime_{m} + \lambda\prime_{m}\prime + h_{pl}/E_{pl})A/A_{pl} , (55)

где \lambda\prime_{m} , \lambda\prime_{m}\prime - коэффициенты податливости при сжатии соответственно верхнего и нижнего растворных швов;

hpl - высота (толщина) опорной части плиты перекрытия;

Epl - начальный модуль упругости бетона опорной части плиты перекрытий;

Apl - площадь платформенных участков стыка, через которые передается сжимающее усилие; при неодинаковых размерах опорных площадок в верхней и нижней части плиты перекрытия принимается их среднее значение.

Для платформенно-монолитного стыка, в котором сжимающая нагрузка передается через платформенный участок площадью Apl и монолитный участок площадью Amon, коэффициент податливости при сжатии \lambda_{c,pl - mon} рассчитывается по формуле

\lambda_{c,pl - mon} = 1/(1/\lambda_{c,pl} + 1/\lambda_{c,mon}) , (56)

где \lambda_{c,mon} , \lambda_{c,pl} - коэффициенты податливости при сжатии, вычисляемые соответственно по формулам (54) и (55).

Для контактно-платформенного стыка, в котором сжимающая нагрузка передается через контактный участок площадью Acon и платформенный участок площадью Apl, коэффициент податливости при сжатии \lambda_{c,con - pl} определяется по формуле

\lambda_{c,con - pl} = 1/(1/\lambda_{c,con} + 1/\lambda_{c,pl}) , (57)

где \lambda_{c,con} , \lambda_{c,pl} - коэффициенты податливости при сжатии, вычисляемые соответственно по формулам (53) и (55).

5.15. Коэффициент податливости при кратковременном сжатии горизонтального растворного шва \lambda_{m} определяется в зависимости от среднего значения сжимающих напряжений в растворном шве \sigma_{m} .

При кратковременном сжатии для раствора прочностью на сжатие 1 МПа и более при толщине шва 10 - 30 мм коэффициент податливости растворного шва \lambda_{m} определяется по формулам [2]:

при \sigma_{m} \leq 1,15R_{m}^{2/3}

\lambda_{m} = 1,5 \cdot 10^{- 3}R_{m}^{- 2/3}t_{w} ; (58)

при \sigma_{m}>1,15R_{m}^{2/3}R , но не более 2 \cdot R_{m}^{2/3}

\lambda_{m} = 5 \cdot 10^{- 3}R_{m}^{- 2/3}t_{w} . (59)

В формулах (58) и (59) величины \sigma_{m} , Rm приведены в МПа, tw в мм, величина \lambda_{m} - в мм3/Н.

5.16. Коэффициент податливости при сдвиге соединения двух сборных элементов принимается равным сумме коэффициентов податливости для сечений, примыкающих к каждому из соединяемых элементов.

Для бетонной шпонки коэффициент податливости при взаимном сдвиге сборного элемента и бетона замоноличивания стыка определяется по формуле

\lambda_{k} = l_{loc}(1/E_{b,w} + 1/E_{b,mon})/A_{loc} , (60)

где Aloc - площадь смятия шпонки, через которую передается в соединении сжимающее усилие (в мм2);

lloc - условная высота шпонки при определении ее деформаций при сдвиге; рекомендуется принимать lloc = 250 мм;

Eb - модуль деформации бетона сборного элемента, МПа;

Emon - то же, бетона замоноличивания вертикального стыка, МПа.

Для армированного шпоночного соединения до образования в стыке наклонных трещин коэффициент податливости при сдвиге определяется по формуле (60), а после образования наклонных трещин - по формуле

\lambda_{k} = \frac{6}{d_{s}n_{s}} (\frac{1}{E_{b,w}} + \frac{1}{E_{b,mon}}) , (61)

где ds - диаметр арматурных связей между сборными элементами, мм;

ns - количество арматурных связей между сборными элементами;

Eb,w - модуль деформации бетона сборного элемента, МПа;

Eb,mon - то же, бетона замоноличивания вертикального стыка, МПа.

Для бесшпоночного соединения сборных элементов с помощью замоноличенных бетоном арматурных связей коэффициент податливости при сдвиге вычисляется по формуле (61).

Опертые по контуру панели перекрытий при платформенном стыке стеновых панелей могут рассматриваться как связи сдвига между стенами перпендикулярного направления, Для такой связи при марке раствора в швах не ниже M100 и деформациях сдвига не более 0,5 мм коэффициент податливости при сдвиге

\lambda_{p} = 5 \cdot 10^{- 6}\text{мм}/H(5 \cdot 10^{- 6}\text{см}/\text{кгс}) .

6. ПРИМЕРЫ РАСЧЕТА СТЫКОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ ПО ПРОГРАММЕ СТЫК

6.1. Рассчитываются восемь типов горизонтальных стыков (примеры 1 - 8) и три типа (по количеству сборных элементов) вертикальных стыков (примеры 9 - 11). Во всех рассматриваемых примерах (кроме примера 7) перекрытия имеют толщину 220 мм, выполнены из тяжелого бетона класса B15.

Для всех стыков панельных стен принято, что возможные смещения в стыке плит перекрытий \delta_{p} = 10\text{мм} , стеновых панелей \delta_{w} = 15\text{мм} , расчетная толщина верхнего растворного шва t_{m}\prime = 35\text{мм} , нижнего растворного шва t_{m}\prime\prime = 21\text{мм} . В примере 5 t_{m}\prime\prime = 0 .

Начальный эксцентриситет продольной силы в стыке e0 = 0. Марка раствора в горизонтальных швах M100 проектная кубиковая прочность Rm = 10 МПа.

Для монолитной стены (пример 6) принято \delta_{p} = 10\text{мм} , \delta_{w} = 0 ; e0 = 20 мм; для стыков (примеры 6, 7) t_{m}\prime = t_{m}\prime\prime = 0 .

Пример 1. Платформенный стык внутренней панельной стены при двустороннем опирании плит перекрытий (рис. 8).

Рис. 8. Платформенный стык внутренней панельной стены при двустороннем опирании плит перекрытий (к примеру 1)

Стеновые панели толщиной 160 мм из тяжелого бетона класса B20 бетонируются в вертикальном положении в кассетных установках; верхний и нижний сборные элементы выполнены из бетона разных типов. Верхнее опорное сечение панели усилено косвенным армированием в виде горизонтально расположенных каркасов с продольными и поперечными стержнями.

Приведенное расчетное сопротивление бетона стеновой панели осевому сжатию в уровне нижнего растворного шва 8,66 МПа, в уровне верхнего растворного шва 9,31 МПа. Плиты перекрытия многопустотные; шаг пустот 200 мм, минимальная толщина ребра между пустотами 60 мм. Коэффициент, учитывающий влияние ослаблений плит пустотами, \eta_{vac} = 1 - 0,5 \cdot (1 - 0,06/0,2)^{3} = 0,828 . Пустоты заделаны свежеотформованными пробками в заводских условиях. Высота стыка 220 мм. Расчетное сопротивление бетона плиты перекрытия осевому сжатию 6,9 МПа.

Пример 2. Платформенный стык наружной стены при одностороннем опирании перекрытий (рис. 9).

Рис. 9. Платформенный стык наружной стены (к примеру 2)

Стеновые панели трехслойные; слои выполнены из тяжелого бетона класса B15 и соединены между собой гибкими металлическими связями. Панели изготавливаются в горизонтальном положении. Толщина внутреннего несущего слоя 120 мм. Плиты перекрытий многопустотные с расположением пустот вдоль опоры; коэффициент \eta_{vac} = 1 ; высота стыка 220 мм.

Приведенное расчетное сопротивление бетона стеновых панелей и плиты перекрытия осевому сжатию 6,9 МПа.

Пример 3. Комбинированный контактно-платформенный стык трехслойной наружной панельной стены при одностороннем опирании перекрытия (рис. 10).

Рис. 10. Комбинированный контактно-платформенный стык трехслойной панельной наружной стены (к примеру 3)

Конструкция и класс бетонов стеновых панелей и плиты перекрытия такие же, как в примере 2. Толщина несущего слоя 160 мм; высота стыка равна высоте контактной площадки. При толщине перекрытия 220 мм и толщине нижнего растворного шва 15 мм высота стыка 235 мм.

Пример 4. Комбинированный контактно-платформенный стык однослойной панельной наружной стены при одностороннем опирании перекрытия (рис. 11).

Рис. 11. Комбинированный контактно-платформенный стык однослойной наружной стены (к примеру 4)

Панели наружной стены толщиной 350 мм легкого бетона класса B5 изготавливаются в горизонтальном положении фасадной поверхностью вниз. Расчетное сопротивление бетона стены осевому сжатию 1,93 МПа.

Плиты перекрытий по конструкции и классу бетона аналогичны рассмотренным в примере 2. Высота стыка равна высоте выступа контактной площадки 70 мм.

Пример 5. Монолитный стык внутренней панельной стены при двустороннем опирании перекрытий (рис. 12).

Рис. 12. Монолитный стык внутренней панельной стены при двустороннем опирании плит перекрытий (к примеру 5)

Стеновые панели толщиной 160 мм из тяжелого бетона класса B20 изготавливаются в кассетных установках.

Приведенное расчетное сопротивление бетона стеновой панели осевому сжатию в уровне верхнего растворного шва 9,31 МПа, нижнего шва 7,92 МПа. Сжимающая нагрузка в стыке передается через слой монолитного бетона класса B20, уложенного в полость стыка. Сопротивление платформенных участков не учитывается. Плиты перекрытия многопустотные, как в примере 1, опираются на стены насухо с помощью опорных "пальцев", расположенных с шагом 600 мм, а в промежутке между "пальцами" заводятся на стену на 20 мм с каждой стороны.

Пример 6. Стык монолитной стены с плитами перекрытий, опертыми по двум сторонам (рис. 13).

Рис. 13. Стык монолитной стены с плитами перекрытий, опертыми на две стороны (к примеру 6)

Стена толщиной 160 мм из монолитного бетона класса B20. Расчетное сопротивление бетона стены 7,92 МПа. Конструкция узла, плиты перекрытия и глубина ее опирания такие же, как и в примере 5, но растворный шов над плитой отсутствует. Полость стыка замоноличивается при бетонировании стены. Высота стыка 220 мм.

Пример 7. Контактный стык внутренней панельной стены при двустороннем опирании перекрытий (рис. 14).

Рис. 14. Контактный стык внутренней панельной стены при двустороннем опирании плит перекрытий (к примеру 7)

Стеновые панели толщиной 160 мм изготавливаются из тяжелого бетона класса B20 в вертикальном положении в кассетных установках. Расчетное сопротивление бетона сжатию в уровне верхнего растворного шва 9,31 МПа, в уровне нижнего растворного шва 7,92 МПа. Вверху и внизу панели имеют гнезда для опирания опорных пальцев и плит перекрытия толщиной 160 мм. Сжимающая нагрузка передается через растворный шов, расположенный в уровне середины толщины плит перекрытия. Номинальная толщина растворного шва 20 мм. Опорные гнезда расположены с шагом 600 мм. Ширина и длина опорной площадки (между опорными пальцами) соответственно bcon = 120 мм, dcon = 400 мм. Возможное смещение стен по контактной площадке \delta_{con} = \delta_{w} = 15\text{мм} . Высота стыка 70 мм. Плиты перекрытия аналогичны по конструкции приведенным в примере 2.

Пример 8. Платформенно-монолитный стык внутренней панельной стены при двустороннем опирании перекрытий (рис. 15).

Рис. 15. Платформенный монолитный стык внутренней панельной стены при двустороннем опирании плит перекрытий (к примеру 8)

Конструкция стыка и класс бетона панелей соответствуют стыку в примере 7. Плиты перекрытия толщиной 220 мм - многопустотные, по конструкции аналогичны показанным в примере 1; \eta_{vac} = 1 ; высота стыка 220 мм.

Пример 9. Вертикальный стык двух находящихся в одной плоскости стен шпоночный железобетонный с плоской открытой формой горизонтального сечения торцов сборных элементов (рис. 16).

Рис. 16. Вертикальный железобетонный шпоночный стык двух стеновых панелей (к примеру 9)

Пример 10. Вертикальный стык трех стен шпоночный бетонный. Торец первого сборного элемента полукруглой закрытой формы, а третьего и четвертого - полуоткрытой трапецеидальной (рис. 17).

Рис. 17. Вертикальный стык наружных стеновых панелей с внутренней стеной (к примеру 10)

Пример 11. Вертикальный стык четырех взаимно-перпендикулярных стен (рис. 18).

Рис. 18. Вертикальный стык внутренних стен (к примеру 11)

Стыки 1, 3 и 4-го сборных элементов шпоночные бетонные с торцом полукруглой закрытой формы; стык 2-го сборного элемента бесшпоночный.

Исходные данные для расчета стыков примеров 1 - 11 приведены в таблицах Д1 - Д9, а результаты расчета - в таблицах R1 - R4.

Время счета на ЭВМ "ЕС-1045" 1 мин.

Таблица Д1

Таблица Д2

Таблица Д3

Таблица Д4

Таблица Д5

Таблица Д6

Таблица Д7

Таблица Д8

Таблица Д9

Таблица Д10

Таблица R1

Таблица R2

Таблица R3

Таблица R4

7. ОПИСАНИЕ ПРОГРАММЫ

7.1. Общие сведения

Программа СТЫК предназначена для ввода исходной информации, содержащей нормативные характеристики стыков, с перфокарт или из последовательных наборов данных на диске, а также расчета податливости и прочностных характеристик горизонтальных и вертикальных стыков.

Программа СТЫК написана на языке PL-1 (Версия F) и состоит из пяти модулей: STYK, STYKH, STYKV, PPISH, TESTUK.

Программа СТЫК эксплуатируется на любой ЭВМ серии ЕС со стандартной конфигурацией.

Исходная информация задается в табличной форме (таблицы Д1 - Д10). Таблица Д1 определяет количество строк в следующих таблицах. Таблицы перфорируются построчно, числа отделяются друг от друга одним или несколькими пробелами. Если какая-либо строка пропущена и данных не хватает, программа выдает на печать текст об этом и расчет не выполняется, - программа завершает работу.

Выходные данные представлены в виде табл. R1 для горизонтальных стыков и таблиц R2, R3, R4 - для вертикальных стыков; перед таблицами должны быть напечатаны пояснения к входящим в них величинам.

Программа для выполнения вызывается в пакетном режиме и никаких специальных действий от операторов не требует.

Вид пакета задания

    // JOB           REGION = 96K, CLASS = M
    // JOBLIB        DD DSN = MO.PMSTYK, DISP = SHR
    // EXEC          PGM = STYKZ
    // SYSPRINT      DD SYSOUT = A
    // PRIN          DD SYSOUT = A
    // SYSIN         DD *

<Данные на перфокартах >

//

7.2. Описание логической структуры

Программа состоит из главной процедуры STYK и подпрограмм STYKH, STYKV, PRISH, TESTUK.

В функции главной процедуры входит ввод исходной информации:

• обращение к процедуре TESTUK для проверки правильности данных;
• обращение к процедуре RPISH для распечатки введенных данных;
• обращение к процедуре STYKH для расчета горизонтальных стыков, если в исходной информации указано, что MJH не равно 0 (количество горизонтальных стыков);
• обращение к процедуре STYKV для расчета вертикальных стыков, если в исходной информации указано, что MJV не равно 0 (количество вертикальных стыков);

Если код возврата из программы TESTUK KW > 0 (ошибка исходных данных), то программа работу заканчивает, счет останавливается.

Процедура TESTUK проверяет правильность задания индексов типа стыка и индексов типа бетона. Для этого должны быть выполнены неравенства:

0 <= NMONH, NMONV <= MB;

0 <= NW1(I), NW2(I), NW3(I), NW4(I) <= MWV;

    0 <= NSLON (I)    <= MS;
    0 <  NBW (I)      <= MB;
    0 <= NSTP (I)     <= MS;
    0 <= NBP (I)      <= MB;
    0 <  NBW1 (I), NBW2 (I) <= MB;
    0 <  NBPL (I)     <= MB;
    0 <= IB (I)       < 40

Значения IGV (I) должны лежать в диапазонах: от 10 до 15, от 21 до 25, от 31 до 35; значения IGH (I) — в диапазонах от 11 до 15, от 21 до 25.

В том случае, если нарушено хотя бы одно из этих требований, выдается текст о неправильности подготовки исходных данных, формируется код возврата > 0 для передачи его в главную процедуру STYK и остановки программы.

Если все данные формально правильны, формируется код возврата 0, и программа продолжает работу.

Процедура STYKH выполняет собственно расчет горизонтальных стыков и в конце обращается к модулю PRISH для печати результатов расчета.

Процедура PRISH является многовходовой со входами PRISH1, PRISH2, PRISH3, PRISH4, PRISH5, PRISH6, PRISH7, PRISH8, PRISH9, PRISH10, которые служат для печати таблиц исходных данных Д1 - Д10; вход PRISH11 — для печати результатов работы программы STYKH - таблицы R1 с пояснением; вход PRISH12 — для печати результатов работы программы STYK - таблиц R2, R3, R4 с пояснениями.

Печать осуществляется посредством файла PRIN с длиной строки 12B, одновременно двумя параллельными текстами. Для файла PRIN необходима DD — карта при обращении к программе.

ЛИТЕРАТУРА

1. Прочность и жесткость стыковых соединений панельных конструкций/Е. Горачек, В.И. Лишак, Д. Цуме и др. Под ред. канд. техн. наук В.И. Лишака. — М.: Стройиздат, 1980. — 192 с.

2. Шапиро Г.И., Ягуст В.И. Влияние некоторых факторов на податливость горизонтальных растворных швов стеновых панелей при кратковременном и длительном сжатии//Исследования несущих конструкций сборных многоэтажных зданий. — М.: МНИИТЭП, 1979. — С. 42 — 56.

3. Лишак В.И., Аграновский В.Д. Влияние толщины и прочности растворных швов на несущую способность горизонтальных стыков//Конструктивные системы полносборных жилых зданий. — М.: ЦНИИЭП жилища, 1984. — С. 106 — 111.

4. Рекомендации по применению программы ПУСК-2 для расчета стен с учетом стадийности возведения, ползучести и усадки бетона/Лишак В.И., Курбацкая И.М., Щербаков В.И. — М.: ЦНИИЭП жилища, 1979. — 55 с.

5. Драгилев И.И. Экспериментальное исследование напряженного состояния горизонтальных стыков в системе несущей наружной стены из однослойных панелей/Конструкции крупнопанельных жилых домов. — М.: ЦНИИЭП жилища, 1973. — С. 110 — 139.

6. Лишак В.И. Прочность комбинированных стыков наружных легкобетонных стен//Легкобетонное домостроение. — М.: ЦНИИЭП жилища, 1987. — С.

Приложение

Таблица 1.П

Расчетные прочности при сжатии горизонтальных контактно-платформенных стыков однослойных легкобетонных панелей наружных стен