Типы строительства сейсмостойких каменных стен

Существуют различные типы кладки стен, которые могут быть пригодны для строительства в районах, подверженных землетрясениям. Мы рассмотрим типы этих сейсмостойких кладочных стен.

Типы строительства сейсмостойких кладочных стен

• Консольная каменная стена
• Стена из комбинированной кладки с подвешенным пирсом
• Стена из комбинированной кладки с шарнирными связями
• Выбор первичной и вторичной системы сопротивления боковым нагрузкам
• Стены из кирпичной кладки с лицевой нагрузкой

Консольная кладка стены

Консольная стена – это изолированная стена, возведенная на гибком или жестком фундаменте. Гибкие плиты перекрытия обычно используются для соединения различных консольных кладочных стен.
Она может быть использована для сопротивления сейсмическим нагрузкам, если будут приняты необходимые меры. Например, рекомендуется использовать гибкие плиты перекрытия для соединения различных консольных стен, а не жесткие соединительные балки. Это приводит к уменьшению момента, передаваемого от одной стены к другой.
Еще одним соображением является сохранение минимального количества отверстий в консольной стене, чтобы предотвратить влияние отверстий на вертикальное консольное действие стены.
Кроме того, могут быть введены колонны, чтобы помочь стене выдержать приложенные вертикальные нагрузки.
Что касается поглощения энергии, то для рассеивания энергии землетрясения предусмотрены пластиковые петли, тщательно спроектированные в основании стены.
Наконец, способность консольной стены к смещению контролируется способностью пластического вращения пластиковых шарниров.

Консольная каменная стена, связанная гибкими плитами перекрытия

Консольная каменная стена с подвесным пирсом

Как правило, каменная кладка состоит из периферийных кладочных стен, пронизанных проемами, например, окнами и дверями, как показано на рисунке 2.

Каменная стена с дверными и оконными проемами

Пирс и эстакада каменной стены

Когда боковая сейсмическая сила действует на связанную каменную стену, как показано на рисунке 4, то шарниры образуются либо в опорах, как показано на рисунке 5, либо в распорке, как показано на рисунке 6.

Боковая сейсмическая сила, действующая на связанную каменную стену

Сейсмическая нагрузка действует на скрепленную каменную стену в боковом направлении и создает трещины в опорах (в опорах образуются петли)

Сейсмическая нагрузка действует на стену из монолитной кладки сбоку и создает трещины в эстакадах (петли, образованные в эстакадах)

В общем и целом, образование шарниров в опорах происходит в большинстве случаев, и это более распространено по сравнению со случаем, когда шарнир образуется в эстакаде. В первом случае опоры должны обладать значительной пластичностью, если они не предназначены для противостояния упругим деформациям, вызванным расчетными землетрясениями.
Что касается пластических перемещений, вызванных изгибом и сдвигом, то они в основном накапливаются в опорах самого нижнего этажа здания, и в конечном итоге требование к пластичности в этом этаже будет астрономически высоким.

Стена из смешанной кладки с шарнирным соединением эстакады

Существует ограниченное количество случаев, когда пирс каменной стены прочнее, чем эстакады, и поэтому при боковом воздействии сейсмических нагрузок на стену петли образуются в эстакадах, а не в пирсах, как показано на рисунке 7.

Эстакады относительно слабее опор, и в результате в них образуются трещины, и шарниры также будут образовываться в эстакадах.

Более того, поведение стены из каменной кладки будет в некоторой степени похоже на поведение стены со связями. Этот тип стены может показать удовлетворительные характеристики во время землетрясения, а значительные требования к пластичности, возникающие в соединительных балках, особенно на верхнем уровне, могут быть решены, если соединенная стена спроектирована правильно и построена из железобетона.
Однако стена из каменной кладки не обладает таким преимуществом, поскольку ее предельная деформация сжатия низкая. Поэтому стена, сложенная из каменной кладки, не является подходящим вариантом для сейсмоопасных районов.
Кроме того, существуют варианты, позволяющие повысить сейсмостойкость комбинированной каменной стены с шарнирами. Например, рекомендуется проектировать стену с уменьшенной общей пластичностью смещения или вводить соединения между шарнирами и стеной, чтобы избежать повреждений шарниров, вызванных поворотом стены.
Наконец, из вышеприведенного обсуждения становится ясно, что наилучшим вариантом является полное предотвращение применения в сейсмических районах стен со связанной кладкой с шарнирами.

Выбор первичной и вторичной системы сопротивления боковым нагрузкам

Существуют определенные типы кладки стен, для которых рациональный анализ при боковых сейсмических нагрузках не может быть применен из-за ориентации, сложности формы и количества несущих стен.
Поэтому более реалистично предположить, что кладка стены состоит из первичной системы и вторичной системы. Первая воспринимает гравитационные нагрузки и все боковые сейсмические силы, тогда как вторая несет гравитационные нагрузки и лицевые нагрузки.

При разделении кладки стены на первичную и вторичную системы, предполагается, что А слабо разделена, а В хорошо разделена, так как первичная и вторичная стены эксцентричны в А.

В анализе считается, что вторичная система не воспринимает боковые сейсмические силы, но это предположение не является точным, поскольку она несет неопределенное количество боковых сил.
Поэтому такие стены должны быть спроектированы таким образом, чтобы выдерживать смещения, которые могут возникнуть из-за боковых сейсмических сил. Этого можно добиться, приняв минимальные требования норм.
Кроме того, жесткость любой вторичной стены не должна быть больше одной четвертой наибольшей жесткости первичной стены. Эта мера предусмотрена для того, чтобы предотвратить значительную пластическую деформацию вторичной стены и сохранить ее роль, которая заключается в поддержании гравитационной нагрузки.
Наконец, необходимо, чтобы центр жесткости как первичной, так и вторичной стены был расположен как можно ближе, чтобы уменьшить крутильные эффекты, что нежелательно.

Стены из каменной кладки с лицевой нагрузкой

Каменные стены должны быть способны выдерживать изгибающий момент вне плоскости или лицевые нагрузки. Это связано с тем, что стены из каменной кладки могут подвергаться лицевым нагрузкам. Примерами лицевых нагрузок являются сейсмическое давление грунта на каменную подпорную стену и инерционная реакция стен на поперечное сейсмическое возбуждение.
Поэтому каменная стена должна не только противостоять сейсмическим нагрузкам в плоскости, но и одновременно выдерживать сейсмическое воздействие вне плоскости и в плоскости.
Читать далее:
Типы связующих в строительстве кирпичных стен и их использование
Типы кладки стен
Арматура для кладки и вспомогательные металлы для кладки стен
Свойства материалов для строительства стен из железобетонной кладки

• Концепция проектирования высотных зданий из железобетона.
• Что такое мостовая опора? Типы мостовых опор.
• Высотные сооружения.
• Принципы концептуального проектирования сейсмостойких сооружений.
• 18 видов крепежа для дверей и окон.
• Концептуальный сейсмический проект моста с вантовой опорой и его компоненты.
• Все, что вы должны знать о консольных балках.