Как обеспечивается пространственная жесткость каменных зданий?

Различают два типа каменных зданий: 1) с упругой конструктивной схемой, когда расстояние В между поперечными стенами превышает 24...54 м (в зависимости от группы кладки и конструкций покрытия или перекрытий), 2) с жесткой конструктивной схемой (при меньших значениях В).

К 1-му типу относятся, в основном, здания производственного назначения, склады, гаражи (если перегородки между боксами не связаны с продольными стенами), длинные залы и т. п. сооружения. В средней части длины таких зданий поперечные стены не оказывают влияния на поперечные деформации Δ продольных стен при действии нагрузок (например, ветровой — см. рис. 9, а, вид в плане). И если продольная жесткость обеспечивается жесткостью самих продольных стен, то поперечная — жесткостью поперечной рамы (рис. 9, б). В роли защемленных стоек рамы выступают участки продольных стен — либо пилястры с прилегающими участками, либо простенки, либо условно вырезанные вертикальные полосы продольных стен. Ригелями рамы служат фермы, балки или плиты, которые необходимо надежно заанкерить в продольных стенах, иначе не будут созданы шарнирно-неподвижные соединения их со стойками (см. вопрос 1.3).

При жестком защемлении продольных стен горизонтальной гидроизоляцией должен быть не рулонный материал (рассекая стену по горизонтали, он, по существу, образует шарнир и превращает раму в геометрически изменяемую систему), а утолщенный до 20 мм шов из цементного раствора жесткой консистенции марки не ниже 100. Жесткий раствор трудно расстилать, однако он обладает меньшей усадочностью, чем пластичный, поэтому в нем меньше вероятность образования усадочных трещин, что крайне важно для гидроизоляции.

Ко 2-му типу относятся почти все жилые, административно-бытовые и т.п. здания. Их пространственная жесткость обеспечивается продольными и относительно часто расположенными поперечными стенами. В жестких дисках перекрытий или покрытия они не нуждаются, ибо стены, являясь вертикальными жесткими дисками, жестко связаны между собой перевязкой швов. То есть, в плане стены образуют прямоугольники с жесткими узлами. Поэтому в таких зданиях вполне допустимо применять не круглые, а полосовые шпоночные соединения между плитами, т. е. применять пустотные плиты с продольными пазами на боковых поверхностях (см. вопрос 1.6).

Как обеспечивается пространственная жесткость крупнопанельных зданий?

Обеспечивается жесткостью продольных и поперечных стен и жесткими дисками перекрытий. Однако жесткости одних панелей для этого недостаточно, необходимы надежные соединения между ними.

Почти все обрушения панельных зданий в стране происходили весной в период оттаивания растворных и бетонных швов, а сами здания были возведены зимой. Непосредственной причиной аварий являлось применение раствора (и бетона замоноличивания) без противоморозных добавок и утолщение до 40...50 мм горизонтальных швов (платформенных стыков). В ряде случаев, когда монтаж осуществлялся при очень низких температурах, не помогали и противоморозные добавки — при оттаивании прочность раствора и бетона была близка нулю.

Утолщение и низкая прочность швов вызывали неравномерные вертикальные деформации стен. Здания могли бы и устоять, если бы к указанному дефекту не добавлялись другие: отсутствие сварки панелей перекрытий со стенами и между собой или отсутствие сварки выпусков арматуры в вертикальных стыках стеновых панелей, или некачественное бетонирование вертикальных стыков и т. д. В итоге происходила потеря устойчивости положения стеновых панелей — их горизонтальное скольжение из плоскости (боковое выдавливание), за которым следовало обрушение.

При качественном монтаже крупнопанельные дома обладают весьма высокой пространственной жесткостью. Это показал не только длительный опыт обычной эксплуатации, но и состояние зданий после чрезвычайных воздействий — землетрясений, взрывов бытового газа и пр.