Stan konstrukcji układów usztywnionych

Przy sprawdzaniu stanu konstrukcji wyznaczanie sił wywołanych krzywizną terenu nie zawsze jest potrzebne. Potrzeba wyznaczania sił zależy przede wszystkim od długości konstrukcji (segmentów) oraz sposobu usztywnienia układu (program uprawnienia budowlane na komputer).

Stan konstrukcji układów usztywnionych w pełni ścianami wewnętrznymi można sprawdzać pomijając siły od nierównomiernych przemieszczeń podłoża, pod warunkiem że długości segmentów nie przekraczają, dla określonego promienia krzywizny terenu R₀ i modułu odkształcalności podłoża E, wielkości podanych konstrukcja ścian i stropów spełnia warunki (10-6) oraz dodatkowo złącza poprzeczne stropów charakteryzują się zdolnością do przejęcia sił rozciągających nie mniejszą niż 40 kN/m. Jeżeli układ usztywniony jest dodatkowo częścią podziemną z uwagi na skręcanie, nośność na ścinanie złączy poziomych ścian zewnętrznych piwnic ze stropem i przeponą lub ławą nie może być mniejsza od 100 kN/m (program uprawnienia budowlane na ANDROID).

Dla układów usztywnionych częścią podziemną niezbędne jest wyznaczenie sił w konstrukcji. Przy długościach segmentów nie przekraczających wartości można się ograniczyć jedynie do wyznaczenia sił działających w części podziemnej, stanowiących podstawę jej zwymiarowania (uprawnienia budowlane).

W przypadkach, gdy chcemy realizować większe długości segmentów, siły w konstrukcji musimy wyznaczać niezależnie od sposobu usztywnienia układu oraz zdolności poszczególnych elementów konstrukcji do przejęcia występujących w nich sił (program egzamin ustny).

Zewnętrzne ściany piwnic

Charakterystyczna dla realizowanych w Polsce budynków ściennych duża sztywność ścian poprzecznych i stropów na odkształcenie w płaszczyźnie pozwala przyjąć przy ocenie sił od zginania dwa istotne uproszczenia polegające na pominięciu różnic przemieszczeń poziomych u wzdłuż szerokości budynku, pominięciu różnic przemieszczeń pionowych v wzdłuż szerokości budynku. Ponadto przy ocenie sił działających na fundamenty można pominąć siły poziome T i momenty tn_p. Pominięcie ich ze względu na stosunkowo małe przemieszczenia poziome fundamentu u i obroty <p nie prowadzi do istotnych błędów w ocenie sił wewnętrznych.

Przy scharakteryzowanych wyżej uproszczeniach można do obliczeń sił w układach usztywnionych wewnętrznymi ścianami podłużnymi przyjąć schemat ramowy (opinie o programie). W schemacie tym słupy, scharakteryzowane dwoma charakterystykami sztywnościowymi: na zginanie (.EI)_S i siły podłużne (EF)_S} stanowią odwzorowanie fragmentów konstrukcji złożonych ze ścian poprzecznych i przylegających do nich pełnych nie osłabionych otworami odcinków ścian podłużnych.

Natomiast rygle uwzględniają obecność w układzie ścian podłużnych ograniczających odkształcenia postaciowe konstrukcji, jak i stropów ograniczających jej odkształcenia poziome. Stąd też opisane są one również dwoma charakterystykami sztywnościowymi: na zginanie (EI)_r, przy czym sztywność ta wiąże się z odcinkiem w paśmie otworów drzwiowych (na pozostałych odcinkach sztywność giętna rygla jest nieskończenie duża), oraz na siły podłużne (.EF)_r. Dolny rząd słupów ramy mających skończoną sztywność na siły podłużne (EF)_SP i zerową sztywność na zginanie El stanowi odwzorowanie podłoża gruntowego (segregator aktów prawnych).

Obecność w budynku usztywniających ścian zewnętrznych w kondygnacjach nadziemnych można uwzględnić w omawianym schemacie przez odpowiednie zwiększenie sztywności na zginanie rygli (EI)_r. Natomiast uwzględnienie w obliczeniach usztywnienia układu częścią podziemną jest problemem bardziej złożonym.

Zewnętrzne ściany piwnic osłabione w minimalnym stopniu otworami mają bowiem tendencję do odkształceń giętnych w przeciwieństwie do ścian wewnętrznych, w których decydującą formą odkształceń są odkształcenia postaciowe. Mechanizm współpracy tych ścian jest bardzo złożony i daleki od pełnego rozpoznania, co zmusza do przyjmowania uproszczeń w procesie obliczeń (promocja 3 w 1). Przeprowadzone w tym zakresie analizy wykazały, że bezpieczne oszacowanie sił można przeprowadzić odwzorowując w schemacie ramowym zewnętrzne ściany piwnic i współpracujące z nimi odcinki stropów dodatkowym prętem poziomym.