Введение. К настоящему времени в отечественной и зарубежной научной литературе накоплен обширный экспериментальный материал по исследованию перемещений и деформаций железобетонных стен при совместном действии горизонтальной Q и вертикальной N нагрузок. Однако отсутствуют обобщающие работы, систематизирующие полученные данные с целью их использования в качестве эмпирического базиса для построения более точных деформационных моделей и инженерных методик расчёта стен, позволяющих дифференцированно оценивать перемещения изгиба ∆𝑓𝑙𝑒𝑥𝑢𝑟𝑒 и сдвига ∆𝑠ℎ𝑒𝑎𝑟. Данная статья направлена на решение этой проблемы.

Материалы и методы. Объект исследований — железобетонные стены зданий и сооружений при совместном действии горизонтальной Q и вертикальной N нагрузок. Предмет исследований — перемещения и деформации стен. Материалы — научные статьи зарубежных авторов, посвящённые исследуемому вопросу. Методы — формальная логика (анализ, синтез, индукция, дедукция), графический метод построения схем деформирования, аналитические методы нелинейной строительной механики.

Результаты исследования. При соотношении сторон стены 1,5 < H/B < 2,0 преобладают изгибные перемещения ∆𝑓𝑙𝑒𝑥𝑢𝑟𝑒 в структуре общих перемещений ∆, а перемещения горизонтального скольжения ∆𝑠𝑙𝑖𝑑 составляют порядка 1 % от ∆, и ими можно пренебречь. Доля перемещений от изгиба ∆𝑓𝑙𝑒𝑥𝑢𝑟𝑒 составляет приблизительно 98 % от ∆ на начальных этапах. С увеличением горизонтальной нагрузки Q вклад перемещений ∆𝑓𝑙𝑒𝑥𝑢𝑟𝑒 постепенно снижается: до 90 % — в момент появления трещин, до 85 % — при текучести вертикальной арматуры и до 80 % — в стадии разрушения (при выкрашивании сжатого бетона).

При соотношении сторон стены 1,0 < H/B < 1,5 перемещение ∆𝑠ℎ𝑒𝑎𝑟 оказывает значительное влияние на общее перемещение ∆: доля ∆𝑠ℎ𝑒𝑎𝑟 на начальных этапах нагружения составляет около 22 %, в момент отслоения защитного слоя бетона — 46 %, и достигает 64 % в момент разрушения.

По графикам относительных перемещений стены при соотношении сторон 1,5 < H/B < 2,0 нами выявлено, что в стадии разрушения доля перемещений при изгибе и сдвиге составляет соответственно 88 % и 12 % от общих. Аналогичные графики получены для стен с соотношением сторон 1,0 < H/B < 1,5 и установлено, что перемещение ∆𝑠ℎ𝑒𝑎𝑟 оказывает значительное влияние на общее перемещение ∆. Доля ∆𝑠ℎ𝑒𝑎𝑟 на начальных этапах нагружения составляет около 22 %, в момент отслоения защитного слоя бетона — 46 % и достигает 64 % в момент разрушения.

Обсуждение и заключение. Метод «Х-диагоналей», реализованный в плоской расчётной схеме, позволяет с высокой точностью выделить из общих перемещений составляющие, вызванные деформациями изгиба и сдвига. Благодаря этому преимуществу, данная схема является перспективным инструментом для дальнейших экспериментальных и теоретических исследований. Причём, на наш взгляд, высота фрагмента стены, в границах которого строятся диагонали, должна быть произвольной — Hi, что позволит сделать данный метод более универсальным. 

Помимо плоской расчётной схемы возможно использование и стержневой. Стержневую расчётную схему стены при известных закономерностях об изменениях жесткостных параметров стержня на концевых участках (в местах образования пластических шарниров) удобно применять в инженерных расчётах каркасных зданий и сооружений на основе метода конечных элементов в том или ином вычислительном комплексе.