Распределение нагрузок и расчет напряжений в железобетонных стенах

Модуль для проектирования железобетонных стен позволяет определять несколько типов нагрузок на стены.

• Равномерные нагрузки прикладываются вдоль горизонтальной линии на произвольном уровне стенки.
• Плоскостные нагрузки собираются из пола, опирающегося на стенку, преобразованные в равномерные нагрузки, приложенные на любом уровне стены.
• Приведенные нагрузки прикладываются на плоскость основания стены в форме приведенных усилий в сечении, действующих в центре тяжести нижнего сечения стены.

1. Равномерно распределенные нагрузки

   Равномерные и плоскостные нагрузки, преобразованные в эту форму, распределяюся в зависимости от расстояния до уровня, где они приложены. Принимается, что в случае произвольной формы нагрузки (в отличие от равномерного распределения), ее распределение по высоте стены преобразуется в равномерно распределенную.

   На рисунке ниже показан шаблон раскладки гравитационных нагрузок вдоль высоты стены.

   

   Угол q зависит от того, какая из стен армирована. Это выражается значением тригонометрической функции:

   • tgθ = 1/3 для неармированных стен;
   • tgθ = 2/3 для армированных стен.
2. Распределение нагрузок от перемычек проемов

   Если в стене имеются проемы, то принимается, что нагрузки от перемычки передаются по зонам, прилегающим к краям проема. Распределение нагрузок зависит от распределения нагрузки относительно вертикального края проема. Ширина распределения нагрузки от перемычки (ширина зон в проеме) принимается равной меньшему из двух значений: половине ширина проема либо двойной толщине стены.

   Данный подход позволяет учитывать концентрацию напряжений, возникших, например, на участках, смежных с окнами или между окнами.

   Модуль по проектированию железобетонной стены позволяет определять нагрузки, которые повторяются на последовательных этажах конструкции (т. е. выше, чем учтенная плита). Например, если нагрузки от пола, поддерживаемого стенкой, такие же, что и от всех выше расположенных этажей, то пользователь может ввести количество одинаковых этажей над рассматриваемым в поле Число вышележащих этажей в диалоговом окне для определения нагрузок.

   Для определенных таким образом серий нагрузок принимается, что распределение нагрузок передается от высших этажей на рассчитываемую стену равномерно по всей длине пролета.

   Метод расчета напряжений от равномерных нагрузок показан на формулах:

   γ(x) = p(x) / a(x),

   где

   γ(x)– напряжение в точке x;

   p(x) - распределенная нагрузка (произвольной формы);

   a(x) – толщина стены.

3. Приведенные нагрузки

   Приведенные нагрузки – это нагрузки, передаваемые на всю конструкцию, принимая, что сооружение работает, как жесткая конструкция. Принимается, что приведенные нагрузки прикладываются у основания данного этажа (в центре тяжести сечения основания стены с учетом проемов). Приведенные усилия могут быть определены пользователем непосредственно в модуле или могут быть прочитаны из файла Autodesk® Concrete Building Structures (с геометрией стены).

   Метод расчета напряжений от приведенных усилий показан на следующих формулах.

   • Нормальные напряжения на i–ом уровне проверки от приведенного усилия N

     γ(N) = N / Atot,

     где

     A_tot – общая площадь поперечного сечения конструкции (с учетом отверстий) на i-ой отметке;

   • нормальное напряжение на i–ом уровне от приведенного момента M
     

     где

     I_tot - момент инерции нижнего сечения стены (с учетом проемов) на i- ой отметке;

     y_tot – расстояние рассматриваемой точки от ценра тяжести сечения основания стены (с учетом проемов) на i- ой отметке;

   • касательные напряжения от горизонтального усилия H,
     

     где

     a_min - толщина стены;

     L_min - длина конструкции.

4. Приведение равномерных нагрузок

   При использовании классического метода BAEL или выборе норм ACI, а также при расчете на срези сдвиг по нормам BAEL упрощенным методом линейные нагрузки, приложенные к любой отметке стены, преобразуются в систему приведенных нагрузок N-M в сечении основания стены. Нагрузки приводятся так, как показано на рисунке ниже.

   

   где