Устойчивость каркасных и щитовых зданий

Устойчивость каркасного здания при шарнирном опирании стоек на фундаменты и шарнирном примыкании их к элементам кровельного покрытия может быть обеспечена лишь в том случае, если кровельное покрытие представляет собой пластинку, обладающую достаточной прочностью и жесткостью в своей плоскости и связанной с жесткими торцовыми или поперечными стенами (рис. 1). Для этой цели основой под рулонную кровлю может быть использован двойной перекрестный настил. Совокупность прогонов, рабочего настила и косого защитного настила, скрепленных между собой гвоздями, представляет собой пластинку, способную передать ветровые усилия с продольной стены на торцовую (рис. 1).

Неизменяемость и жесткость стен обеспечиваются в их плоскости косыми обшивками или раскосами, образующими вместе со стойками и обвязками вертикальные фермы, способные воспринять ветровые усилия и передать их фундаменту (рис. 1).

Рис. 1. Схема каркасного здания с шарнирным примыканием к элементам кровельного покрытия и шарнирным опиранием стоек на фундаменты

Особенностью такого решения является необходимость временного пространственного крепления всех стоек до завершения монтажа здания. Ограждающая часть здания может способствовать пространственной устойчивости конструкции только для зданий небольших размеров.

Рис. 2. Расчетная схема работы щитов на нагрузку от ветра

Щитовые здания, в отличие от каркасных, собираются из готовых щитов дощато-гвоздевой или клеефанерной конструкции. Перекос щитов при транспортировке, монтаже и в эксплуатации предотвращается устройством внутренних подкосов, использовании диагональной обшивки или оклейкой фанерой. Устойчивость щитового здания может быть обеспечена, как и для каркасного здания, только при наличии жесткой горизонтальной диафрагмы чердачного (или кровельного) перекрытия (рис. 2). Шов примыкания щитов обычно перекрывается нащельниками, пришитыми мелкими гвоздями, работа которых при возможном между щитами сдвиге не учитывается, поскольку такие гвозди способны воспринять весьма небольшие сдвигающие усилия.

По схеме на рис. 2 половина ветровой нагрузки, воспринимаемой стеновыми щитами, передается фундаментам, вторая половина — щитам чердачного перекрытия. Чердачное перекрытие, работая как горизонтальная балка, передает нагрузку на щиты наружных стен, параллельных направлению ветра, которые работают на перекос и на опрокидывание. Устойчивость наружных стен (в их плоскости) принимается равной суммарной устойчивости составляющих щитов.

Расчетное значение горизонтальных сил от ветровой нагрузки которая передается щитами продольных стен и оказывает влияние на поперечную стену, определяется по формуле

∑Q≤nb/H(G₁+G₂/2)/k₃

Здесь n — число щитов в стене;
         b — ширина щита;
         Н — высота стены;
         G₁ — постоянная вертикальная нагрузка от веса перекрытия и кровли, передаетсяся через верхнюю обвязку на один щит;
         G₂ — вес одного щита;
         k₃ — коэффициент запаса на опрокидывание, принимается равным 1,4.