12.6. Особенности расчета стен в зависимости от конструкции их слоёв (расчет многослойных стен)

Под многослойными понимают стены, выполненные из облегченной кладки и кладки с облицовкой. Расчет несущей способности элементов многослойных стен имеет свои особенности по сравнению с расчетом элементов из сплошной каменной кладки. Методы расчета элементов многослойных стен зависят от типа связей, обеспечивающих совместную работу отдельных слоев. Различают два типа связей между конструктивными слоями: жесткие и упругие.

Жесткие связи выполняют в соответствии со следующими требованиями:

а) расстояние между осями вертикальных диафрагм из тычковых рядов кирпичей или камней не более 10h и не более 120 см (h — толщина более тонкого конструктивного слоя); теплоизоляцион­ный слой может быть любым; б) расстояние между осями тычковых горизонтальных прокладных рядов (горизонтальных диафрагм) по высоте кладки не более 5h и не более 62 см, при условии выполнения теплоизоляционного слоя из монолитного бетона с пределом проч­ности на сжатие не менее 0,7 МПа и кладки из камней не ниже марки 10; в) облицовочные слои жестко связываются с основной кладкой стен тычковыми рядами, при этом следует предусматривать перевязку облицовочного слоя; рекомендуется облицовочный слой выполнять из кирпичей или камней, имеющих высоту, равную высоте ряда основной кладки.

При обеспечении жесткой связи все слои участвуют в восприятии нагрузки, но несущую способность каждого слоя условно приводят к несущей способности основного несущего слоя путем вычисления приведенной площади сечения через отношение прочностных характеристик отдельных слоев. При этом толщину слоев принимают в соответствии с фактической, а ширину слоев изменяют пропорционально отношению расчетных сопротивле­ний и коэффициентов использования слоев

,

(12.7)

где b_red — приведенная ширина слоя; b – фактическая ширина слоя; m и R – расчетное сопротивление и коэффициент использования основного несущего слоя; m_i и R_i – то же для других слоёв. Величины коэффициентов m_i приведены в таблицах нормативных документов.

Рис.12.10. Определение расчетного сечения:

а – фактическое сечение на единицу длины; б – приведенное сечение

Основным несущим слоем многослойной стены является слой с более высокими прочностными характеристиками, чаще всего эго слой кирпичной кладки. Теплоизоляционные слои учитывают в расчете, если они выполнены из легких и ячеистых бетонов с пределом прочности на сжатие не ниже 1,5 МПа. Теплоизоляционные слои из материалов прочностью ниже 1,5 МПа, а также из минераловатных или органических плит, пористых пластмасс учитывают только как нагрузку.

Расчет несущей способности многослойных стен с жесткими связями выполняют на центральное и внецентренное сжатие. В этих формулах площадь сечения А заменяют на площадь приведенного сечения A_red; площадь сжатой части сечения А_с — на площадь сжатой части приведенного сечения А_{с red}; расчетное сопротивление R слоя, к которому приводят сечение, — на mR. Коэффициенты продольного изгиба и ₁, коэффициент т_g определяют для материала слоя, к которому приводят сечение.

При расчете таких стен на внецентренное сжатие эксцентриситет нагрузки е₀ в сторону облицовки не должен превышать величины е₀ < 0,25у, коэффициент при этом принимают равным 1,0. Если эксцентриситет направлен в сторону внутренней грани стены и его величина е₀ >y(1-m)/(1+m), но не менее 0,1у, то расчет ведут по формулам (404) и (407) без учета коэффициентов т и m_i как однослойного сечения по материалу основного несущего слоя стены.

Гибкими связями считают связи между отдельными конструктивными слоями, выполненные из коррозионно-стойких сталей или сталей, защищенных от коррозии, а также из полимерных материалов. Суммарная площадь сечения гибких стальных связей должна быть не менее 0,4 см² на 1 м² поверхности стены.

Расчет несущей способности многослойных стен с гибкими связями производят для каждого слоя раздельно на ту нагрузку, которую он воспринимает. Внутренний слой несущей степы рассчитывают на собственный вес, нагрузку от покрытий и перекрытий и часть нагрузки от собственного веса утеплителя. Наружный слой рассчитывают на собственный вес и часть веса утеплителя. Нагрузку от веса утеплителя распределяют на несущие слои кладки пропорционально их сечению.

Несущую способность отдельных слоев определяют в зависимости от расчетных характеристик каждого слоя; коэффициенты , _1, m_g принимают для условной толщины стены

(12.8)

Если слои кладки выполнены из разных материалов, то упругую характеристику а заменяют приведенной упругой характеристикой:

(12.9)

где , — упругие характеристики отдельных слоев; , h₂ — толщины слоев.