Частично закрепленные системы и комбинированные перфорированные стены (укосина, гипсокартон)

Результаты испытания укосин приведены в таблице 8. Конфигурации с 8 по 12 были протестированы для установления влияния частичного ограничения на  производительность системы. Производительность оценивалась в несколько уровней фиксации. Подробная информация о граничных условиях на каждом уровне приведены в Таблице 6. Среднее базовое значение при полной фиксации составляет 3832 кг от в конфигурации 4. При минимальном сдерживании система работала на 54% от своей полной мощности. При 20% фиксации устойчивость развилась до 76% от полной мощности. При 30 % и 60 % от полной фиксации система развивала 87 % и 93% от полной мощности соответственно. Эти результаты показывают, что укосины имеют значительную производительность даже при минимальном ограничении опрокидывания, и их производительность значительно улучшается при частичном ограничении от опрокидывания, которое присутствует в полной конструкции. На изображениях 15-18 показаны типичные разрушения частично зафиксированных стен.

Конфигурации 13 и 14 были протестированы для измерения влияния укосин на реакцию в перфорированных стенах с гипсокартоном. Пиковые нагрузки для этих конфигураций составляли 2540 и 1632 кг соответственно. На изображениях 19-22 показаны типичные режимы отказов системы. В конфигурации 13 с оконными проемами, основной вид разрушения был связан с разрушением гипса на углах окон из-за концентрации напряжения при растяжении или сжатии.

По результатам испытаний в конфигурациях 3 и 4 вклад гипса в полностью зафиксированную 6-метровую стену составляет 337 кг/м. Эта единица распора также в целом согласуется с номинальной единицей сдвига производительностью 295 кг/м для незафиксированных стен с гипсокартоном, закрепленным с помощью гвоздей шагом 150 мм по центру. Применение метода перфорированных распорных стен (Сугияма и Мацумото,1994) в конфигурации 13, исходя из 337 кг/м, прогнозируемая производительность стены, состоящей только из гипсокартона, составляет 1667 кг. Включая укосину при сжатии в 1134 кг приводит к общей прогнозируемой нагрузке. 2800 кг это на 9% выше, чем измеренная пиковая нагрузка 2550 кг. Разница отчасти может быть объяснена различием в мощности прижима (анкерных уголков) для укосины, расположенной в средней части стены. Этот вывод также подтверждается наблюдаемым откликом стены, который включал заметную деформацию при отрыве участка стены, расположенного между окнами (Рисунок 21). Для достижения соответствия между прогнозируемой и испытанной производительностью для Конфигурация 13, сопротивление сжатию укосины должно быть уменьшено с 1134 кг до882 кг — меньше на 22% (т. е. коэффициент 0,78).

Применяя метод перфорированнойраспорной стены в конфигурации 14, прогнозируемая производительность стены с гипсокартоном составила 695 кг. Усилие в 1134 кг на сжатие примененное к укосине, общая прогнозируемая нагрузка составляет 1830 кг, что на 11% выше, чем измеренная пиковая нагрузка в 1631 кг. Чтобы достигнуть соответствия между прогнозируемой и протестированной производительностью для Конфигурации 14, сопротивление сжатию укосины должно быть уменьшено с 1134 до 936 кг – меньше  на 17,4%. (т. е. Коеффициент 0,826).

Таким образом, испытания укосин в перфорированных распорных стенах с гипсокартоном продемонстрировали, что там, где укосина расположена вдали от угла стены, требуется корректировка частичной фиксации этого сегмента, для того, чтобы обеспечить наложение двух методов крепления. Анализ результатов показывает, что в среднем коэффициент 0,80 обеспечивает хорошее совпадение с тестовыми данными.

Влияние граничных условий на изолированную панель жесткости

Цель этого тестирования состояла в том, чтобы измерить влияние различных граничных условий на производительность изолированной распорной стеновой панели шириной 48 дюймов (1200 мм). Сегмент шириной 1200 мм был обшит деревянной конструкционной панелью с одной стороны и гипсокартоном с другой стороны. Каркас был расширен на 1200 мм влево и вправо от зафиксированной панели, чтобы обеспечить непрерывность верхней и нижней обвязки. Для всех испытаний обеспечивалась фиксация от опрокидывания только за счет крепления нижней обвязки. Анкерные прижимы установлены не были, а нагрузка была приложена на растяжение. Результаты испытаний   приведены в таблице 9.

Конфигурация 15 (изображение. 23) была испытана для определения базиса нагрузки изолированной распорной панели.

Конфигурации 16, 17 и 18 были испытаны для измерения степени воздействия различных соседних конфигурации каркаса на реакцию изолированной распорной панели. По результатам испытаний Конфигурации 16, добавление двух гипсовых панелей на внутреннюю поверхность стены увеличивает пиковую мощность распора в 2,3 раза. На изображении. 24 показана реакция системы на отказ противостоять перевороту.

Конфигурация 17 с оконными проемами, расположенными в непосредственной близости слева и справа от распорной панели развивала пиковую нагрузку в 1,7 раза выше базовой. Опрокидывание было менее выраженным по сравнению с Конфигурацией 16. Вместо этого оконные сегменты служили скорее граничными элементами основного сегмента распорной стены. На гипсокартоне появились трещины по углам окон (изображение. 25 и 26).

Для дальнейшего измерения влияния отделочных материалов Конфигурация 18 была протестирована с установленными в проемы окнами. Пиковая нагрузка увеличилась в 2,2 раза по сравнению с базовым уровнем (Конфигурация 15) или коэффициентом 1,3 относительно конфигурации без окон (Конфигурация 17). На изображениях 27 и 28 показаны наблюдаемые режимы отказов системы.

Результаты испытаний конфигураций с 15 по 18 показали, что отделочные материалы влияют на реакцию основной распорной панели. Это воздействие является результатом сопротивления материалов отделки значительным силам сдвига, которые также выступают в качестве граничных элементов, обеспечивающих ограничение от опрокидывания для основной распорной панели.

РЕЗЮМЕ И ВЫВОДЫ

Эта программа испытаний была разработана для измерения эффективности обычных распорных систем, включая деревянную укосину, гипсокартон и деревянные конструкционные панели. Результаты исследования дают представление о том, как различные методы распора работают в качестве части системы, а также в сочетании друг с другом. Ниже приводится сводка выводов:

1. Испытание укосин на сжатие и растяжение по отдельности и в комбинации указывает на то, что их производительность суммируется.
   
2. Производительность систем из двух укосин (на растяжение и сжатие) без гипсокартона с внутренней стороны колеблется от 1737 до 2034 кг. Индивидуально, укосина с уклоном в 45-градусов обеспечить сопротивление сдвигу примерно в 544-181 кг (на растяжение) и 1088-1451 кг (на сжатие).
   
3. Средняя пиковая нагрузка системы с двумя укосинами (растяжение и сжатие с гипсокартоном с внутренней стороны составила 3832 кг.
   
4. Пиковая нагрузка снизилась на 35% для укосин, установленных под углом 60 градусов в системе с гипсокартоном.
   
5. Снижение пиковой нагрузки на 25% наблюдалось там, где швы гипсокартона были зашпаклеваны по всему периметру образца стены.
   
6. Там где гипсокартон был установлен на обеих сторонах стены, так что он прилегал к укосине с одной стороны, наблюдалось пиковая нагрузка увеличилась на 16%.
   
7. Испытания укосин в составе перфорированных стен с гипсокартоном показывают, что там, где укосина устанавливается рядом с проемом, производительность укосины должна быть уменьшена на 20%, чтобы обеспечить наложение обоих методов устройства распора.
   
8. Результаты испытаний изолированных распорных панелей при различных условиях прилегающего каркаса указывают на то, что отделочные материалы влияют на реакцию основной распорной панели. Это воздействие является результатом того, что отделочные материалы сопротивляются силам сдвига и также действуют как граничные элементы, которые обеспечивают защиту от опрокидывания для  распорной панели.

ИСПОЛЬЗОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА

Американская ассоциация лесной и бумажной промышленности. 2005. Национальная спецификация проекта для деревянного строительства. Американский совет по дереву, Вашингтон, округ Колумбия.

АСТМ Интернэшнл. Стандарт ASTM E 564-06 «Стандартная практика испытаний статической нагрузки на сопротивление сдвигу каркасных стен зданий».

АСТМ Интернэшнл. Стандарт ASTM E 72-05 «Стандартные методы испытаний панелей для строительства на прочность».

Международный совет по кодексам (ICC). 2006. Международный жилищный кодекс для домов для одной и двух семей. ICC, Country Club Hills, Иллинойс.

NAHB Research Foundation, Inc. 1971. Стеллажная прочность и жесткость внешних и
внутренних каркасных стен. Исследовательский фонд NAHB, Роквилл, Мэриленд.

Сугияма, Х., и Мацумото, Т. 1994. Эмпирические уравнения для оценки стеллажной прочности стен с проемами, обшитыми кострукционными панелями. Краткое изложение технических документов,
Ежегодные собрания, пер. А.И.Дж. Япония.

Туоми, Роджер Л., и Громала, Дэвид С. Министерство сельского хозяйства США, Лесная служба, Лаборатория лесного хозяйства. 1977. Стеллажная прочность стен: Укосины, листовые материалы,
и влияние нагрузки. Общество лесных товаров, Мэдисон, Висконсин.

ЗАЯВЛЕНИЯ И ОТКАЗ ОТ ОТВЕТСТВЕННОСТИ

Это фактический отчет о результатах, полученных в результате лабораторных испытаний протестированных образцов. NAHB Research аккредитована Международной службой аккредитации (TL-205) в качестве испытательной лаборатории.
Отчет может быть воспроизведен и распространен по усмотрению клиента при условии его воспроизведения в целом. Любое частичное воспроизведение должно быть получено с предварительного письменного разрешения исследовательского центра NAHB. Этот отчет об испытаниях не является одобрением к использованию со стороны Исследовательского центра NAHB или любого из его аккредитационных агентств.

Вернуться к первой части статьи