Poziome siły ścinające

Na złącza poziome oprócz sił podłużnych działają również poziome siły ścinające, których rozkłady mogą być zbliżone do parabolicznych gdy schematem zespołu jest pręt jednolity, lub o innych postaciach gdy proporcje zespołu zbliżają się do tarczowych (np. w niższych budynkach) lub gdy wskutek podatności złączy pionowych następują zmniejszenia naprężeń stycznych w strefach przy złączach pionowych (program uprawnienia budowlane na komputer). Ściślejsze analizy wykazują, że wpływ odkształceń złączy poziomych pod działaniem sił ścinających nie jest istotny, dopóki nie następuje poślizg pewnego fragmentu zespołu wzdłuż złącza poziomego. Poślizg taki w przypadkach proporcji obciążeń poziomych do pionowych zdarzających się najczęściej w praktyce nie jest możliwy. Nawet, gdy wzdłuż całego przekroju poprzecznego nie występują żadne pręty pomiędzy dolnymi a górnymi prefabrykatami (lub w złączach pionowych), siły tarcia w złączach poziomych są większe od poziomych sił poprzecznych.

Zgodnie z powyższymi założeniami skomplikowany model pracy zespołu prefabrykowanego można przedstawić jako bardziej uproszczony w postaci zespołu pasm zespolonych w jedną całość przez złącza pionowe (program uprawnienia budowlane na ANDROID).

Bardzo istotny dla pracy zespołu jest efekt zespolenia pasm poprzez odpowiednio wykonstruowane złącza pionowe. Efekt ten, albo odwrotnie formułując wpływ podatności złączy pionowych, analizowany może być w najbardziej ogólny sposób metodą elementów skończonych (MES), która pozwala badać pracę zespołu również z uwzględnieniem nieliniowych zależności T-d dla złączy pionowych, w tym i dużych odkształceń plastycznych złączy (istotnych np. w analizach pracy konstrukcji przy obciążeniach sejsmicznych).

Zastosowania MES należy traktować jednak przede wszystkim jako weryfikację ujęć przybliżonych, wśród których najbardziej przydatna jest metoda pasmowa. Porównania wyników obliczeń za pomocą MES i metody pasmowej wykazują dostateczną dla obliczeń dokładność tej metody.

W zależności od efektywności złączy pionowych różne są rozkłady i wielkości sił ścinających wzdłuż złączy, a od tych sił zależą rozkłady naprężeń normalnych w przekrojach poprzecznych, kształty linii ugięcia ściany oraz wartości ugięć, na podstawie których ustalana jest zastępcza sztywność zespołu wg wzorów.

Rzeczywiste ustroje usztywniające budynków

Rzeczywiste ustroje usztywniające budynków odbiegają z reguły do rozpatrzonego tu schematu, a współpraca pasm poprzez szeregi nadproży zmienia tak rozkłady i wartości sił wewnętrznych, że schematu tego do obliczeń budynków stosować nie można. Rozwiązanie zintegrowanego schematu pasmowego budynku, w którym uwzględniana jest współpraca pasm poprzez wszystkie występujące w budynku szeregi nadproży. Przeprowadzanie obliczeń na jego podstawie wymaga jednak, z wyjątkiem szczególnych przypadków budynków szkieletowych, stosowania ETO i korzystania z odpowiednich programów.

W praktyce projektowej, zdając sobie sprawę z przybliżonego ich charakteru, obliczenia projektowe opiera się na rozdzielonych schematach ustroju usztywniającego budynku. W obliczeniach tych wykorzystuje się wzory, ale obliczeniowy schemat budynku ulega zmianie.

Pierwszy, stosowany najczęściej, polega na podziale ustroju usztywniającego budynku na wydzielone zespoły usztywniające, które po wyznaczeniu ich zastępczych sztywności traktuje się jak pasma ścienne. Zasady tworzenia obliczeniowych zespołów usztywniających i sposób wyznaczania zastępczych sztywności.

Na podstawie tego rozwiązania opracowany został drugi, szacunkowy sposób wyznaczania sił wewnętrznych, w którym ustrój usztywniający uproszczony jest do ścian płaskich równoległych do kierunku działania obciążenia. Zastępcze sztywności ścian osłabionych szeregami otworów określa się tu w sposób szacunkowy na podstawie szerokości ściany, liczby szeregów otworów i geometrii nadproży. Jest to sposób najbardziej przybliżony, ale dający bezpieczne oszacowanie sił wewnętrznych przy niewielkim nakładzie pracy.