Выбор стены сдвига для дерева

Apr 18, 2023

От крепления стен до FTAO — существует множество способов обезопасить стены здания. Узнайте, как оценить, какой метод лучше всего подходит для проекта.

Полностью обшитое нежилое здание демонстрирует прочность и устойчивость стен на сдвиг.

Стены на сдвиг — это стены, специально предназначенные для противодействия боковым нагрузкам, передающие нагрузку от стены выше к стене ниже и, в конечном итоге, через фундамент. Это решающая роль в структурном каркасе здания, поскольку стены, которые не выдерживают должным образом боковые нагрузки, могут испытывать расшатывание, сдвиг основания и опрокидывание.

Каркасная стена сама по себе, без распорок, таких как деревянные конструкционные панели, имеет очень небольшую жесткость. При приложении нагрузки гвоздевые соединения между шпильками и верхней и нижней пластинами действуют как петли, легко сгибаясь. Стену можно сдвинуть с одного конца с минимальными усилиями, но когда прикрепляется изделие панельного типа, способность панели сопротивляться силам передается стене.

Способность панели противостоять нагрузкам зависит от физических свойств панели; чем толще/жестче каждая панель, тем большую прочность приобретает стена. Крепежи, используемые для крепления панелей к каркасу, также влияют на боковое сопротивление стены. Меньшее расстояние между крепежными элементами и больший размер крепежных элементов повысят прочность стены. Обшивка делает шарнирные соединения жесткими и передает боковую нагрузку через панель на нижнюю часть стены.

Инженер рассчитывает боковые нагрузки, которые несет стена, чтобы определить толщину панели, размер гвоздей, расстояние между гвоздями и другие детали.

Объединяя все это, компоненты стены, работающей на сдвиг, представляют собой:

Стены на сдвиг ограничены соотношением сторон 3,5:1. Более высокое соотношение сторон обычно означает большее отклонение стенки при выходе на полную мощность. Прогиб и жесткость идут рука об руку, поэтому это также будет иметь значение для распределения силы.

Первый шаг в проектировании стен на сдвиг для коммерческих сооружений начинается с определения нагрузок, которым необходимо противостоять. Глава 16 Международного строительного кодекса (IBC) регулирует структурное проектирование зданий и отсылает проектировщика к ASCE 7 для получения дополнительных указаний. Когда инженер проектирует деревянную стену, работающую на сдвиг, основной ссылкой являются Специальные положения по проектированию ветровой и сейсмической устойчивости (SDPWS), которые публикуются вместе с Национальными спецификациями проектирования Американского совета по древесине.

Для деревянных конструкционных панелей значения сдвига в SDPWS зависят от размера и расстояния между крепежными элементами, толщины и марки панели, а также удельного веса материала каркаса. В таблице 4.3A SDPWS указаны номинальные единицы прочности на сдвиг для стен на сдвиг с деревянным каркасом, изготовленных из древесных панелей.

В книге представлены три метода проектирования стенок, работающих на сдвиг: сегментный, перфорированный или с передачей силы вокруг проемов (FTAO).

Сегментированный. Это традиционный подход к проектированию, в котором участвуют только сегменты полной высоты; панели над и под проемами игнорируются. Общая высота стены используется для определения чистого соотношения сторон или отношения высоты к ширине. Например, 8-футовая стена с 4-футовой панелью имеет соотношение сторон 2:1. Прижимы обычно необходимы на каждом конце каждого сегмента стены, работающей на сдвиг, чтобы противостоять опрокидывающим силам.

Перфорированный Этот эмпирический метод проектирования основан на процентном соотношении сегментов стены во всю высоту, прилегающих к проемам. Соотношение высоты и ширины снова зависит от общей высоты стены по ширине опоры. Но в отличие от сегментированных стен, работающих на сдвиг, перфорированные стены занимают обшитую площадь над и под проемами.

Стальные анкеры у основания опор во всю высоту должны противостоять как подъему, так и сдвигу, но прижимы необходимы только на каждом конце общей длины стены.

Проектировщику необходимо будет определить коэффициент корректировки способности к сдвигу на основе геометрии стены. Другими словами, процент обшивки по всей высоте и процент проемов по площади стены. Этот фактор снижает устойчивость стенки к сдвигу с учетом воздействия отверстий и увеличивает силы крепления и опрокидывания.