Приближенные методы определения усилий в несущих конструкциях зданий стеновой конструктивной системы
3.19. Усилия в конструкциях разрешается определять, используя следующие допущения:
принцип независимости действия сил;
линейную зависимость между напряжениями и вызываемыми ими деформациями (или между усилиями и перемещениями);
линейный характер изменения деформации по длине глухих участков панелей (гипотеза плоских сечений).
3.20. Принцип независимости действия сил при расчете стен на изгиб в их плоскости предполагает расчет по недеформированной схеме. Для зданий, масса которых не изменяется по высоте, расчет на совместное действие вертикальных и горизонтальных нагрузок разрешается выполнять по недеформированной схеме, если выполняется условие
f £ 0,1 М/(рН), (7)
где f - прогиб верха здания от горизонтальной нагрузки, определенный без учета совместного влияния вертикальных и горизонтальных нагрузок; М - изгибающий момент в основании здания от горизонтальной нагрузки; р - распределенная по высоте здания нагрузка от собственного веса конструкций; H - высота здания.
Для зданий перекрестно-стеновой системы высотой 17 и менее этажей условие (7) допускается не проверять; расчет таких зданий разрешается выполнять по недеформированной схеме.
3.21. Усилия, действующие в плоскости стен и перекрытий, и усилия, вызывающие изгиб панелей из плоскости, допускается определять независимо. При этом усилия, действующие в плоскости конструкций, разрешается определять из рассмотрения плоского напряженного состояния, считая, что изгиб из плоскости отсутствует. Усилия, вызывающие изгиб стен из плоскости, определяют, считая стены и перекрытия недеформируемыми в собственной плоскости.
3.22. Усилия в статически неопределяемой системе здания, найденные исходя из линейной зависимости между напряжениями и вызываемыми ими деформациями, допускается корректировать путем введения самоуравновешенных внутренних сил, учитывающих частичное перераспределение усилий за счет нелинейной работы конструкций. При этом необходимо, чтобы поперечные силы в расчетных сечениях стен изменялись не более чем на 30 %.
При выполнении расчетов с учетом перераспределения усилий следует конструктивно предотвращать возможность хрупкого разрушения конструкций. С этой целью следует:
перемычки, работающие как связи сдвига между вертикальными несущими элементами, проектировать так, чтобы прочность наклонных сечений превышала прочность нормальных сечений не менее чем в 1,2 раза;
вертикальные стыки сборных элементов стены выполнять в виде железобетонных шпоночных соединений;
не допускать разрушения стены по наклонным сечениям.
3.23. Для определения усилий от вертикальных нагрузок и неодинаковых температурных и усадочных деформаций сопрягаемых стен допускается диафрагмы жесткости рассчитывать независимо, при этом для симметричных в плане зданий принимать, что горизонтальные перемещения в уровне перекрытий равны нулю.
3.24. Усилия в конструкциях здания от постоянных вертикальных нагрузок рекомендуется определять с учетом изменения расчетной схемы здания в процессе его возведения, поэтажного загружения конструкций и перераспределения вертикальных нагрузок вследствие неодинаковой усадки бетона сопрягаемых стен.
Для бескаркасных полносборных зданий разрешается определять усилия от постоянных вертикальных нагрузок исходя из двух расчетных случаев.
В первом случае (зимний монтаж) принимается, что до окончания возведения здания деформации усадки материала стен не возникают, а перераспределение вертикальных нагрузок возможно только между столбами, которые соединены перемычками, являющимися составными частями сборных элементов, или сваркой закладных деталей. Если обеспечено нарастание прочности бетона (раствора) в вертикальных стыках (например, за счет прогрева стыков), то допускается учитывать также сопротивление сдвигу шпоночных соединений сборных элементов.
Усилия в стенах, найденные исходя из указанных допущений, используются для проверки прочности стен в стадии возведения здания, в том числе для проверки прочности стен на момент оттаивания раствора, уложенного в горизонтальные стыки при отрицательных температурах наружного воздуха.
Во втором расчетном случае (летний монтаж) условно принимается, что деформации усадки бетона стен полностью проявляются за время монтажа здания. Усилия в конструкциях определяются с учетом стадийности возведения здания исходя из проектных характеристик бетона (раствора), которым заполнены стыки. При этом рекомендуется считать, что связи сдвига в виде перемычек, являющихся составной частью сборного элемента, включаются одновременно с возведением очередного этажа, а связи сдвига в виде замоноличиваемых бетоном шпоночных соединений включаются с отставанием на два этажа. Время включения связей сдвига в виде сварных соединений закладных деталей следует принимать в зависимости от принятой технологии возведения здания.
Для эксплуатационного (послемонтажного) периода необходимо определять возможное дополнительное перераспределение усилий, вызванное в случае зимнего монтажа влиянием неодинаковой усадки и ползучести материала столбов, а в случае летнего монтажа - только из-за неодинаковой ползучести материала столбов.
Расчетные усилия в столбах принимаются по наибольшим значениям усилий первого и второго расчетных случаев. Указанные усилия суммируются с учетом знаков с усилиями от временных вертикальных и горизонтальных нагрузок, температурных воздействий и неравномерных деформаций основания.
3.25. Расчет конструкций здания на климатические температурные воздействия выполняют с целью определения усилий:
а) в продольных стенах и перекрытиях, возникающих из-за стеснения их температурных деформаций основанием;
б) в наружных и внутренних стенах и их стыках, возникающих из-за неодинаковых температурных деформаций этих стен;
в) в наружных стенах и связях с внутренними конструкциями, возникающих из-за перепада температур по толщине наружных стен.
Усилия, указанные в п. 3.25, а, определяются только для строительного периода; остальные усилия - для эксплуатационного периода.
Усилия от температурных воздействий для периода возведения здания определяются как для неотапливаемого здания. При этом допускается не учитывать перепады температур по толщине ограждающих конструкций.
Расчет на температурные воздействия для эксплуатационного периода производится как для отапливаемого здания.
3.26. При расчете конструкций крупнопанельных зданий рекомендуется учитывать, что при отсутствии вертикальных связей между стеновыми панелями смежных этажей горизонтальные стыки не сопротивляются растягивающим усилиям. В отапливаемом здании при отрицательных температурах наружного воздуха вследствие неодинаковых температурных деформаций наружных и внутренних стен в верхних этажах могут раскрываться горизонтальные стыки, а панели наружных стен полностью передавать нагрузку от собственного веса через вертикальные стыки на внутренние конструкции («зависать» на них). Раскрытие горизонтальных стыков и «зависание» части наружных стеновых панелей на внутренних конструкциях приводит к изменению расчетной схемы.
При расчете здания на температурные воздействия с учетом раскрытия горизонтальных стыков принимается, что по мере увеличения разности средних температур наружных и внутренних стен первоначально раскрываются стыки в верхнем этаже, затем в предшествующем и т. д.
Перераспределение усилий в конструкциях здания вследствие температурного укорочения наружных стен при эксплуатации здания зимой рекомендуется определять в следующей последовательности:
а) от расчетной разности средних температур наружных и внутренних стен Dt определяются усилия в составной системе высотой п этажей; если во всех этажах горизонтальные стыки наружных стен сжаты с учетом усилий от вертикальных нагрузок и температурных воздействий, то найденные усилия являются расчетными; если в верхнем или в нескольких верхних этажах горизонтальные стыки наружной стены оказываются растянутыми, то необходимо вычислить разность относительных температур наружных и внутренних стен Dt1, при которой растягивающие усилия в горизонтальном стыке равны нулю и определить усилия в конструкциях при этой разности температур;
б) количество этажей в расчетной схеме уменьшается на единицу; нагрузка от веса конструкций одного этажа наружной стены прикладывается к внутренним стенам, с которыми наружная стена соединена связями сдвига для новой расчетной схемы (с уменьшенным числом этажей) определяются дополнительные усилия от разности температур (Dt - Dt1); если во всех этажах, кроме верхнего, горизонтальные стыки сжаты, то полученные усилия суммируются с подсчитанными на предыдущем этапе расчета и используются для проверки прочности конструкций; если снова имеются растянутые горизонтальные стыки, то расчет повторяется.
3.27. Для составной системы из двух столбов (с одним рядом продольных связей сдвига) усилия рекомендуется определять по формулам:
Усилия от веса конструкций здания. Продольная сила Тk, перераспределяемая между столбами в уровне перекрытия над этажом i £ h‑n0 при возведении этажа h £ n
, (8)
где g - параметр, вычисляемый по формуле (3); п - количество этажей здания; n0 - количество этажей, в которых связи считаются незамкнутыми в момент приложения нагрузки от очередного монтируемого этажа (см. п. 3.24); ej - разность относительных деформаций столбов в основной систем (без связей сдвига) от вертикальной нагрузки, прикладываемой на этапе j (в промежутке времени между замыканием связей на этажах j ‑ 1 и j); для регулярной по высоте составной системе при j < n
; (9)
при j = n
; (10)
G1, G2 - вертикальные нагрузки соответственно на первый и второй столб от веса конструкций одного этажа; 
, 
-то же, от веса конструкций крыши;
; (11)
m - вычисляется по формуле (2).
Продольные сжимающие силы в уровне перекрытия над i-м этажом, соответственно в первом и втором столбах на момент окончания монтажа здания
; (12)
; (13)
Сдвигающая сила в связях i-го этажа определяется по формулам:
при i < n ‑ n0 Vi = Ti ‑ Ti+1; (14)
при i = n ‑ n0 Vi = Ti.
Усилия от временной нагрузки на перекрытия и кровлю. Продольная сила, перераспределяемая между столбами в уровне перекрытия над i-м этажом
(15)
где e = P1/ (E1A1) ‑ P2/ (E2A2); (16)
, (17)
P1, Р2 - временная нагрузка соответственно на первый и второй столб от междуэтажного перекрытия; 
, 
- то же, от крыши.
Продольные сжимающие силы в уровне i-го этажа соответственно в первом и втором столбах
; (18)
; (19)
где сила Тi вычисляется по формуле (15).
Сдвигающие усилия в связях i-го этажа определяют по формулам (12) и (13), принимая h = n, по = 0.
Усилия от неодинаковой усадки стен и температурных воздействий.
Продольная сила, перераспределяемая между стенами в уровне перекрытия над i-м этажом
, (20)
где e1, e2 - деформации усадки бетона соответственно первого и второго столбов, g, r - величины, вычисляемые соответственно по формулам (5) и (11) для случая длительных нагрузок.