Класифікація несучих кістяків, жорсткість і стійкість кістяків малоповерхових будівель
Класифікація несучих кістяків, жорсткість і стійкість кістяків малоповерхових будівель Розташування вертикальних несучих елементів надземної частини малоповерхового житлового будинку визначає систему його кістяка, В даний час широке застосування отримали будинки з системами стінового кістяка - остов з поперечними несучими стінами з великим кроком (відстань між стінами більше 4 , 8 м) і малим кроком (до 4,8 м), кістяк з поздовжніми несучими стінами (частіше з великим кроком стін), кістяк з перехресними несучими стінами і коробчатий остов (рис. III. 2)
Система коробчатого кістяка виходить при використанні збірних або монолітних залізобетонних плит перекриттів розміром на кімнату, які спираються на стіни по всьому периметру. Ця система доцільна при плануванні кімнат за формою, близькою до квадрата. При цьому всі стіни стають несучими, стелі виходять без монтажних швів і досягається зменшення товщини плит перекриття. У всіх інших системах кістяка використовують несучі елементи перекриттів у вигляді плит або балок з накатом, що працюють в одному напрямку. Геометрична незмінність (жорсткість) кістяка малоповерхового будинку і його стійкість в основ-ному залежать від жорсткості та стійкості його складових елементів і їх взаємозв'язку. На прикладі рис. III. 3 уточнимо деякі положення забезпечення жорсткості і стійкості вертикальних елементів кістяка. На рис.2 III. 3, а дана схема роботи плоского вертикального елемента стіни на дію зовнішніх сил. Стіна стоїть на фундаменті і жорстко закладена в нього. У напрямку дiї горизонтального зовнішньої сили стіна володіє достатньою жорсткістю, як будь-який плоский тонкостінний елемент з відносно жорсткого матеріалу вона не буде деформуватися в своїй площині.
У напрямку ж дiї горизонтального зовнішньої сили з площини стіни цей елемент буде згинатися внаслідок невеликої товщини стіни, тобто в цьому напрямку - з площини-окремо стоїть стіна може виявитися нежорстким елементом. Жорсткість стіни з площини збільшується зі збільшенням її товщини; зазвичай для окремо розташованих вертикальних елементів (стін, стовпів) приймають мінімальне відношення товщини до їх висоті не менше 1 / 10. що достатньо за умови міцного сполучення стіни чи стовпа з фундаментом, тобто при жорсткому закладанні елемента у фундамент. Якщо ж ці елементи будуть недостатньо міцно з'єднані з фундаментом або фундамент буде неміцно замурований у грунт, то горизонтальні зовнішні сили можуть перекинути їх, тобто елементи втратять стійкість. На рис.2 III. 3, б зображена схема одного з варіантів каркасної стіни, що складається з ряду стійок, обв'язувальний балки зверху і балки фундаменту внизу. При дії горизонтальної зовнішньої сили з площини ряду стійок ця композиція елементів працює аналогічно попередньої конструкції стіни.
При дії сили уздовж ряду стійок система деформується. Для збільшення жорсткості таких систем простір між стійками заповнюють щодо жорсткими матеріалами, тобто вставляють між стійками діафрагми жорсткості (рис. III. 3, в) або ставлять розкоси, створюючи трикутники жорсткості (рис. III. 3, г). Житловий будинок з стінових остовом складається із замкнутої системи вертикальних плоских стін і горизонтальних плоских перекриттів. Розглянемо роботу елементів такої системи площин на прикладі стінового кістяка одноповерхового будинку (мал. III. 4). Стіна по осі 1 (рис. III. 4, б) в даній системі виявляється пов'язаної по всьому контуру з елементами інших стін, фундаментом і перекриттям, які є для неї діафрагмами жорсткості. Отже, характер роботи такої стіни з її площині буде значно відрізнятися від роботи окремо стоїть стіни. Сили Гпоп (наприклад, вітер) згинають стіну в проміжку між контуром зони стику з елементами жорсткості (рис. III. 4, г). Відносна величина прогину стіни характеризує ступінь її жорсткості. Одночасно з горизонтальними силами Гпоп на стіну діють вертикальні В - навантаження від перекриття (рис, III. 4, в).
Таке поєднання сил при малій товщині розглянутої стіни по відношенню до його висоти призводить до втрати її стійкості, тобто до руйнування стіни. Практика будівництва показала, що при відношенні товщини стіни до її висоти, більшому 1 / 25 стіна буде стійка; при цьому не потрібно робити жорстке з'єднання стіни з фундаментом. У даному випадку перекриття бере участь у роботі конструктивної системи кістяка як в'язевий елемент жорсткості (жорстка горизонтальна діафрагма). Перекриття приймає на себе частину горизонтальних навантажень від стін і перерозподіляє їх на перпендикулярні їй інші стіни, а останні передають ці навантаження на фундамент. Одночасно горизонтальні елементи перекриття прогинаються під дією сил В (рис. III. 4, д). Ступінь їх прогину служить показником жорсткості елементів перекриття, Практика будівництва показала, що при певній величині відношення висоти елементів перекриття до їх прольоту (hп / t) забезпечується необхідна жорсткість його конструкції. Наприклад, для залізобетонних плит перекриттів, опертих по всьому контуру, це відношення приймають не менш 1/30-1/40, для балкових - 1/20-/30, де більший розмір приймається для балок з дерева, а менший - для залізобетонних і металокерамічних елементів перекриттів, які працюють в одному напрямку. З викладеного випливає, що всі системи несучого кістяка малоповерхових житлових будинків мають коробчату структуру, геометричну незмінність і надійність роботи якої забезпечує взаємозв'язок стін з фундаментами і. Перекриттями при дотриманні певних пропорцій в розмірах елементів.
