Подвески и подпорки стеновых прогонов
|
Ранее было показано, что вертикальные нагрузки от веса стенового ограждения крайне неблагоприятно воздействуют на стеновые прогоны открытого сечения. Так например, напряжения от вертикальной нагрузки в прогонах с открытым сечение, могут в 5—7 раз превышать напряжения от такой же по величине горизонтальной нагрузки. Для сокращения металлоемкости прогонов часто применяются гибкие тяжи (подвески) или жесткие подпорки, уменьшающие пролет прогона в вертикальной плоскости и передающие вертикальные нагрузки на другие конструкции (усиленные прогоны, стойки рамы, цоколь и др.). При этом изгибающие моменты My уменьшаются пропорционально квадрату сокращения расчетной длины прогона в вертикальной плоскости, а деформации — четвертой степени. На практике обычно устанавливают 1—2 ряда тяжей или подпорок, что приводит к уменьшению изгибающих моментов в вертикальной плоскости в 4—9 раз, а деформаций в 16—81 раз.   Таким образом, применение тяжей и подпорок является очень эффективным способом снижения металлоемкости стенового каркаса здания. В общем, можно выделить три основных способа подкрепления прогонов: 1. Использование только гибких тяжей, работающих на растяжение. При этом нагрузка от собственного веса стены передается через тяжи на стойку рамы или фахверка (рис. 5 а) или на усиленный горизонтальный элемент стены или кровли (рис. 5 б). 2. Использование только жестких подпорок, работающих на сжатие (рис. 5 в). В этом случае вертикальная нагрузка от стен передается на цоколь здания, специальные фундаменты или на усиленный пол. Вертикальные подпорки могут выполняться как разрезными, так и неразрезными (рис. 5 г). В последнем случае подпорка устанавливается с внутренней стороны прогонов и, при соответствующем закреплении нижнего и верхнего концов, может дополнительно воспринимать горизонтальную нагрузку qx, разгружая тем самым прогон не только в вертикальной, но и в горизонтальной плоскости. 3. Комбинированный способ, когда одновременно используются и гибкие тяжи и жесткие распорки (рис. 5 д и 6). Усилие в тяже или подпорке определяется следующим образом:  Гибкие тяжи обычно выполняются из круглой стали, площадь сечения которой определяется как для одиночных болтов в соответствии с работой:  Узлы крепления вертикальных и наклонных тяжей показаны на рис. 7.  При определении усилия N для наклонных тяжей, следует учитывать угол их наклона. При больших усилиях N в верхней зоне стены, рекомендуется установка тяжей увеличенного диаметра или удвоенного сечения. В случае прикрепления тяжей к горизонтальным элементам каркаса (рис. 5, б), последние должны быть рассчитаны на действие дополнительных нагрузок, передающихся с этих тяжей. Применение жестких подпорок целесообразно при наличии цоколя, обладающего достаточной несущей способностью, а также при необходимости крепления к ним окон или стеновых панелей в зоне оконных проемов. Жесткие разрезные подпорки должны быть рассчитаны на прочность (включая основное сечение и узлы крепления), общую изгибную устойчивость и устойчивость положения. Первые два расчета выполняются по стандартным методикам и здесь не рассматриваются.  Проверка устойчивости положения производится в соответствии с расчетной схемой (рис. 8). При этом подпорки моделируются в виде цепочки шарнирно—сопряженных элементов, загруженных вертикальными нагрузками в местах шарниров, опирающихся внизу на жесткое основание, а в зоне промежуточных и верхнего шарниров — на упругие горизонтальные опоры (рис. 8 б). Роль упругих горизонтальных опор при этом играют стеновые прогоны. Для такой системы возможна потеря устойчивости положения, как это показано на рис. 8 в пунктиром. Используя решение С.П.Тимошенко для сжатого стержня на двух упругих опорах найдем сжимающую силу, при которой происходит потеря устойчивости положения согласно рис. 8 в:  Из формулы (3) найдем требуемую жесткость упругих опор:  Величину с определим как для балки, загруженной сосредоточенной нагрузкой:  Из формул (25) и (26) найдем требуемый момент инерции прогона в горизонтальной плоскости из условия сохранения устойчивости положения подпорок:  |
