Особенности обеспечения пространственной жесткости многоэтажных гражданских зданий. Ветровые и сейсмические нагрузки. Расчетные модели диафрагмовых систем. Особенности проектирования надпроёмных перемычек ядер жесткости. Особенности проектирования пространственных несущих систем на основе каменной кладки, страница 15

Полный прогиб заменяющей системы можно заменить по площади

  .                                                                                            (2)

Площади фиктивных эпюр можно определить в соответствии с коэффициентом приведения:

 ,                                                                                      (3)

где  – часть площади   в пределах соответствующего участка Н_i.

Рассматривая условия (2) и (3) совместно полный прогиб фиктивной консоли можно определить следующим образом

,

где прогиб верха консоли высотой H, имеющий постоянную жесткость по высоте, соответствующую сечению диафрагмы у обреза фундамента; прогиб верха диафрагмы высотой H₁, имеющую постоянную жесткость по высоте B₁.

;                    ;

.

7.2. Распределение усилий между элементами сборной

       диафрагмы жесткости

В каркасных диафрагмах все внешние усилия воспринимаются совместно стенкой и колоннами.

 

                    y

Рис. 7.2. Совместная работа стены и колонн

При этом если диафрагма располагается параллельно раме, то вертикальные нагрузки приложены непосредственно к стенке диафрагм, а за счет связей сдвига часть нагрузки передаётся на колонны.

В диафрагмах перпендикулярных рамам вертикальная нагрузка непосредственно передаётся на колонны, а через связи сдвига от колонн к стенкам.

В обоих случаях полная нагрузка распределяется между колоннами и стенкой согласно условиям

;      ,

где N– полное вертикальное усилие, действующее на диафрагму; осевая жесткость колонны; осевая жесткость стенки диафрагмы.

Податливость горизонтальных швов стенки диафрагмы учитывается приведенным модулем деформации стенки , податливость стыков двух-трехэтажных колонн ввиду их большой жесткости не учитывается.

В каркасной диафрагме момент М, воспринимаемый всем сечением. Учитывая совместную работу колонн и стенки диафрагм, колонна воспринимает дополнительное усилие от изгиба:

,

где M– изгибающий момент, действующий в расчетном сечении всей диафрагмы; момент инерции всей диафрагмы и колонн.

В общем случае диафрагмовые колонны рассчитываются на суммарное усилие

Стенки диафрагмы рассчитываются на усилие  с учетом расчетного эксцентриситета  ;  . 

                y

       

Рис. 7.3.  К расчёту диафрагмовых колонн

Здесь M– момент от вертикальной и горизонтальной нагрузок, воспринимаемый всем сечение диафрагмы с учетом колонн и стенки; N– полное вертикальное усилие, приложенные к диафрагме; эксцентриситеты приложения нагрузки,  равен случайному эксцентриситету, либо если грузовая площадь не симметрична относительно оси y, то  равен расчетному эксцентриситету с учетом одного перекрытия, расположенного над расчетным уровнем:

,

где равнодействующая вертикальной нагрузки, приходящейся на диафрагму с учетом грузовой площади от одного перекрытия; N– полное расчетное усилие в сечении с учетом N₁.

Колонны и стенки диафрагм воспринимают вертикальную и горизонтальную нагрузки совместно, поэтому по вертикальным швам, соединяющим колонны и стенки, возникают перерезывающие силы T.

      T               T

                         

Рис. 7.4. Совместная работа колонн и стены в диафрагмах жёсткости.

Погонная перерезывающая сила, возникающая между колонной и стенкой диафрагмы от вертикальных нагрузок для диафрагм, воспринимающих нагрузку от перекрытий непосредственно определяется из условия:

.

Для диафрагм расположенных параллельно плитам перекрытия –

,

где осевые жесткости; погонная вертикальная нагрузка, приложенная непосредственно к колонне (равна собственному весу колонны + вес стеновых панелей); погонная вертикальная нагрузка, приложенная непосредственно к стенке диафрагмы;

Если на диафрагму непосредственно опираются плиты перекрытия, то из всего усилия  в усилие  входит собственный вес колонн и навесных стен, а в усилие  вся оставшаяся часть от.

Если же диафрагма расположена параллельно плитам перекрытия, то из всего усилия  в условии  входит собственный вес стенки, а в  оставшаяся часть усилия .

Под действием изгибающего момента в швах дополнительно возникает  погонная сила