Проектирование стен жесткости – Structville

AKROMID® A3 K22 FR черный (5598) представляет собой полиамид 30, не содержащий галогенов, наполненный 6.6% стеклянными шариками, огнезащитный полиамид XNUMX с низким короблением, хорошим качеством поверхности и уменьшенным поседением.

Свойства

Особенности

Механические свойства

Тепловые свойства

воспламеняемость

Общие свойства

Электрические свойства

Обработка информации

Указанные значения являются рекомендациями. Более высокие значения следует использовать для более высоких загрузок стекла. Мы рекомендуем только осушающие или вакуумные сушилки. Интенсивная сушка может привести к проблемам с заполнением и дефектам поверхности.

Все спецификации и информация, представленные на этом веб-сайте, основаны на наших текущих знаниях и опыте. Из этой информации нельзя получить юридически обязывающее обещание определенных характеристик или пригодности для конкретного случая. Представленная здесь информация не предназначена для освобождения переработчиков и пользователей от ответственности за проведение собственных испытаний и проверок в каждом конкретном случае. AKRO®, AKROMID®, AKROLEN®, AKROLOY®, AKROTEK®, ICX® и PRECITE® являются зарегистрированными товарными знаками Feddersen Group.

Проектирование стен сдвига

Стены сдвига — это конструктивные элементы, которые обеспечивают дополнительную боковую жесткость зданию за счет сопротивления сдвигу, моменту и осевым силам, возникающим из-за силы тяжести и боковых нагрузок. В некоторых расчетных случаях предполагается, что все боковые нагрузки, поступающие на здание, воспринимаются только стенами жесткости, особенно когда они являются основным стабилизирующим/раскрепляющим компонентом здания. Конструкция стен, работающих на сдвиг, включает в себя обеспечение надлежащего поперечного сечения и армирования, чтобы противостоять изгибающим, сдвиговым, осевым и скручивающим силам из-за силы тяжести и боковых нагрузок.

Чтобы элемент описывался как железобетонная стена, отношение длины к толщине должно быть равно или больше 4 (Пункт 9.6.1, Еврокод 2). Стенка сдвига называется короткой, если отношение высоты к ширине меньше или равно единице, и тонкой, если отношение высоты к ширине больше или равно четырем. Для тонких стен преобладает изгибная деформация, а для коротких стен преобладает сдвиговая деформация. Когда отношение высоты к ширине находится между единицей и четырьмя, тогда стена сдвига подвергается деформации как сдвига, так и изгиба.

Несущие стены и колонны в здании

Силы, действующие на стены сдвига

Стены сдвига спроектированы таким образом, чтобы выдерживать изгибающий момент, поперечные, осевые и подъемные силы, особенно когда они подвергаются боковым воздействиям. Боковые силы, действующие в плоскости поперечной стены, пытаются поднять один конец стены и толкнуть другой конец вниз. Подъемная сила больше на высоких стенах и меньше на низких стенах. Стены сдвига сопротивляются поперечной силе, параллельной плоскости стены, за счет консольного действия.

Осевые силы в стене сдвига
Осевую нагрузку в стене можно рассчитать, предполагая, что балки и плиты, передающие на нее нагрузки, просто опираются.

Поперечные моменты
Для непрерывной конструкции поперечные моменты можно рассчитать с помощью упругого анализа. Эксцентриситет должен быть не менее h/30 или 20 мм, где h — толщина стенки.

Моменты в самолете
Моменты в плоскости одной стены сдвига можно рассчитать из статики. Когда несколько стен сопротивляются силам, пропорция, приходящаяся на каждую стену, должна быть пропорциональна ее жесткости.

Расположение/размещение стен сдвига

В высотном здании, где для поперечной устойчивости используется поперечная стена, она должна располагаться на каждом уровне конструкции. Желательно, чтобы стены сдвига одинаковой длины располагались симметрично на всех четырех наружных стенах здания, чтобы сформировать эффективную коробчатую структуру. Когда стены сдвига во внешнем каркасе не могут обеспечить достаточную прочность и жесткость, стены сдвига должны быть добавлены и к внутреннему каркасу.

Если стена жесткости размещена на внутреннем каркасе здания, она притягивает и сопротивляется более высоким внутренним силам, но может быть не слишком эффективной для уменьшения максимального бокового отклонения здания. Однако, если на концах здания размещается поперечная стена, боковое отклонение значительно уменьшается по сравнению с последним.

Архитектурное расположение в здании не всегда может дать место для оптимального размещения стен жесткости для обеспечения хороших структурных характеристик. В некоторых местах, таких как лифтовые зоны или оконные/дверные проемы, возможно, придется использовать спаренные стены жесткости. Однако наилучшее положение или расположение стен жесткости в здании – это симметричное расположение, при котором центр сдвига (центр вращения) будет совпадать с центром тяжести здания, чтобы уменьшить или исключить кручение (скручивание) из-за боковых нагрузок. .

Сдвоенная поперечная стена в здании

Функции стен сдвига

• Стены жесткости должны обеспечивать необходимую поперечную прочность, чтобы противостоять силам горизонтального ветра и землетрясения.
• Они обеспечивают сопротивление скольжению через соединения.
• Они также обеспечивают боковую жесткость, чтобы предотвратить чрезмерное боковое раскачивание крыши или пола над ней.
• Когда стены жесткости достаточно жесткие, они препятствуют смещению элементов каркаса пола и крыши со своих опор.
• Здания, обладающие достаточной жесткостью, обычно меньше подвержены структурным повреждениям из-за наличия несущих стен.

Структурное действие стены сдвига

В сдвиговой стене основная мода деформации в основном связана с изгибом, а не сдвигом. Режим деформирования стенок сдвига таков, что он имеет максимальный наклон вверху и наименьший внизу, что является формой моды изгиба. Структурное действие сдвиговой стены напоминает действие консольной балки.

Типичная изогнутая форма стены сдвига

Конструктивное проектирование стен жесткости

Количество арматуры, необходимое для надлежащей детализации железобетонной стены, может быть получено с использованием модели распорок и связей. Однако, если стена преимущественно подвергается изгибу вне плоскости, применяются правила и рекомендации по проектированию плит. В Еврокоде 2 требования к конструкции колонн и стен жесткости не сильно отличаются, за исключением следующих областей:

■ Требования к огнестойкости
■ Изгиб будет иметь решающее значение для слабой оси
■ Правила расстановки и количества арматуры

Детализация армирования стен жесткости

(a) Минимальная и максимальная площадь вертикальной арматуры
Согласно пункту 9.6.2 Еврокода 2 минимальное и максимальное количество арматуры, необходимой для железобетонной стены, составляет 0.002А._c и 0.04А_c места за пределами круга соответственно. Далее указывается, что там, где минимальная арматура определяет конструкцию, половина этой площади должна располагаться на каждой грани. Расстояние между двумя соседними вертикальными стержнями не должно превышать трехкратной толщины стены или 400 мм, в зависимости от того, что меньше.

(b) Площадь горизонтальной арматуры
Согласно пункту 9.6.3 Еврокода 2 горизонтальная арматура должна быть предусмотрена на каждой грани и должна иметь минимальную площадь 25% вертикальной арматуры или 0.001А._c, в зависимости от того, что больше. Расстояние между двумя соседними горизонтальными перекладинами не должно превышать 400 мм.

(c) Предоставление ссылок
Если сжатие арматуры в стене превышает 0.02А_c, звенья должны быть предусмотрены через толщину стены в соответствии с правилами для колонн в пункт 9.5.3 которые:

Диаметр поперечной арматуры должен быть не менее 6 мм или одной четверти диаметра наибольшего продольного стержня, в зависимости от того, что больше. Максимальное расстояние должно быть S_{кл, макс.}

S_{кл, макс.} является минимумом;

• в 20 раз больше диаметра наименьшего продольного стержня
• Меньший размер стенки, т.е. толщина
• 400 мм

Максимальное расстояние должно быть уменьшено на коэффициент 0.6 в следующих случаях:

• В секциях на расстоянии, равном 4-кратной толщине стены выше или ниже балки или плиты.
• Вблизи соединений внахлестку, если диаметр продольного стержня больше 14 мм. Требуется минимум три стержня, равномерно расположенных по длине внахлест.

Там, где основная арматура (т. е. вертикальные стержни) расположена ближе всего к граням стены, поперечная арматура должна быть предусмотрена в виде звеньев из расчета 4 на м 2 площади стены.

Пример проектирования стен жесткости

Запроектировать стену жесткости толщиной 225 мм и высотой 3.6 м на первом этаже здания. Стена жесткости несет плиту толщиной 200 мм на первом этаже здания. Эффекты воздействия на стену сдвига следующие:

Вертикальные нагрузки
Статическая нагрузка G_k = 300 кН/м
Живая нагрузка Q_k = 55 кН/м

Вертикальная нагрузка из-за плоскостного изгиба и ветра W_k = ±650 кН/м
Вертикальная нагрузка из-за плоскостного изгиба и дефектов G_kH = ±60 кН/м

Максимальный внеплоскостной момент, нагрузка на пол в качестве опережающего действия M = 40 кН/м при ULS
Максимальный внеплоскостной момент, нагрузка на пол как сопутствующее воздействие M = 35 кН/м при ULS

Проверка гибкости стены на первом этаже

Полезная длина, л = 0.75 × (3600 – 200) = 2550 мм ( Таблица С16 )
λ = 3.46 × l/ч = 3.46 × 2550/225 = 39.213 ( Кл. 5.8.3.2(1) )

Предельная гибкость, λ_Ит = 20 ABC/n 0.5 ( Кл. 5.8.3.1(1) )
где;
A = 0.7
B = 1.1
С = 1.7 – г_m

где;
N_Ed (при условии, что ветер является ведущим переменным действием) = 1.35G._k + 1.5 кв._k1 + 1.5ΨQ_ki
= 1.35(300 + 60) + 1.5(650) + (1.5 × 0.7 × 55) = 486 + 975 + 57.75 = 1518.75 кН/м
A_cf_d = (225 × 1000) × (0.85 × 30/1.5) = 3825 кН
Следовательно, n = 1518.75/3825 = 0.397.
λ_Ит = 20 × (0.7 × 1.1 × 1.95)/0.397 0.5 = 47.66

Поэтому при λ < λ_Ит стена не стройная и поэтому нет второстепенных моментов.

Комбинации действий
(a) При ULS для максимальной осевой нагрузки, Вт_k ведет переменное действие
N_Ed = 1.35 г_k + 1.5 кв._k1 + 1.5ΨQ_ki
= 1.35(300 + 60) + 1.5(650) + (1.5 × 0.7 × 55) = 486 + 975 + 57.75 = 1518.75 кН/м

в котором
M = момент из анализа 1-го порядка = 35 кНм/м
e_i = л/400 = 2550/400 = 6.375 мм ( Кл. 5.2(7), 5.2(9) )
e = h/30 ≥ 20 мм = 20 мм ( Класс 6.1.4 )

M_Ed = 35 + (0.006375 × 1518.75) ≥ 0.020 × 1518.75
M_Ed = 35 + 9.68 ≥ 30.375 = 44.68 кНм/м

(b) При ULS для минимальной осевой нагрузки, Вт_k ведет переменное действие
N_Ed = (1.0 × 300) – (1.35 × 60) – (1.5 × 650) + (0 × 55) = –756 кН/м (растяжение)

M_Ed = 35 + (0.006375 × 756) ≥ 0.020 × 756
= 35 + 4.82 ≥ 15.12 = 39.82 кНм/м

(c) В ULS для максимального изгиба вне плоскости при условии, что Q_k ведет переменное действие

N_Ed = 1.35(300 + 60) + (1.5 × 55) + (1.5 × 0.5 × 650) = 1056 кН/м

M_Ed = 40 + (0.006375 × 1056) ≥ 0.020 × 1056
M_Ed = 40 + 6.732 ≥ 21.12 = 46.732 кНм/м

N_Ed = (1.0 × 300) – (1.35 × 60) – (0 × 55) – (1.5 × 0.5 × 650) = -268.5 кН/м (растяжение)
M_Ed = 40 + (0.006375 × 268.5) = 41.71 кНм/м

Расчетные нагрузки
Объедините (c) в (a) и (b), чтобы рассмотреть два загружения:

N_Ed = 1518.75 кН/м
M_Ed = 46.732 кНм/м (вне плоскости)

N_Ed = –756 кН/м (растяжение)
M_Ed = 46.732 кНм/м (вне плоскости)

Дизайн: покрытие над землей
c_ном = c_мин + ∆с_DEV

в котором
c_мин,б = диаметр стержня = 20 мм по вертикали или 10 мм шнуры
c_{мин,длитель} = для XC1 = 15 мм
∆с_DEV = 10 мм
c_ном = 15 + 10 = 25 мм до шнурков (35 мм до вертикальных перекладин)

Дизайн с использованием диаграмм
Для сжимающей нагрузки:
d₂/ч = (25 + 10 + 16/2)/225 = 0.19

Интерполировать между диаграммами для d₂/ч = 0.15 и д₂/ч = 0.2, как показано ниже

Диаграмма взаимодействия прямоугольных столбцов для d₂/ч = 0.15

Диаграмма взаимодействия прямоугольных столбцов для d₂/ч = 0.2

N_Ed/бхф_ck = (1518.75 × 10 3 )/(225 × 1000 × 30) = 0.225
M_Ed/бч 2 ж_ck = (46.732 × 10 6 )/(225 2 × 1000 × 30) = 0.030

Дает: А_sf_yk/бхф_ck = 0
Следовательно, требуется минимальная площадь армирования.

A_{с, мин} = 0.002A_c ( Кл. 9.6.2 и нет данных )
A_{с, мин} = 0.002 × 225 × 1000 = 450 мм 2 /м
A_{с, мин} = 450 мм 2 /м = 225 мм 2 /м с каждой стороны
максимальное расстояние = 400 мм c/c, минимальный диаметр арматурного стержня = диаметр 12 мм

Попробуйте H12 @ 300 c/c на каждой грани

Для растягивающей нагрузки и момента
Исходя из первых принципов, ссылаясь на рисунок ниже и игнорируя вклад бетона в напряженном состоянии,

Напряжения и деформации в стене, подверженные растяжению и внеплоскостному моменту

A_s = (756 × 10 3 /434.8) + (46.732 × 10 6 )/[(182 – 43) × 434.8] = 1738.7 + 773 = 2512 мм 2

При осмотре весь бетон находится в зоне растяжения и может быть проигнорирован.
Используйте 7H16 @ 175 c/c с обеих сторон на расстоянии не менее 1 м от каждого конца стены (A_спор = 2814 мм 2 ).

Горизонтальное армирование
A_{с, мин} = 0.001A_c или 25% А_{с, верт} ( Кл. 9.6.3(1) и нет данных )
= 225 мм 2 или (0.25 × 2814) = 704 мм 2 /м
Следовательно, требуется 352 мм 2 /м с каждой стороны.
Используйте H10 @ 200 (393 мм 2 /м) с обеих сторон

Ссылки
Проверить 0.02А_c = 0.02 × 225 × 1000 = 4500 мм 2 > 2814 мм 2
Поэтому ссылки не обязательны.
.