что такое диафрагма жесткости в монолитном здании
Диафрагмы жесткости
Определение «диафрагма жесткости» введено для каркасных железобетонных зданий, где оно означает конкретную железобетонную конструкцию, работающую на обеспечение пространственной жесткости всего здания.
Подобные конструкции встречаются практически в любом здании, но не имеют такого точного названия, поэтому я буду применять это определение относительно всех зданий. На первый взгляд рассматривание конструкций диафрагм жесткости не имеет отношения к крышам, но это не так. Крыши могут воздействовать на стены распором от стропильных ног или передавать на них боковую нагрузку от давления ветра, поэтому конструкции зданий должны быть достаточно жесткими и не менять своих геометрических размеров.
В первую очередь внимание нужно уделять длинным наружным стенам не имеющим внутренней связки из поперечных стен. Например, сруб не рекомендуется делать без диафрагмы жесткости с длиной стен более 8 м. Их нужно связывать внутренней стеной. Такая конструкция сруба носит название пятистенок — четыре наружных стены и одна внутренняя (диафрагма жесткости). Внутренняя стена удерживает бревна наружных стен от кручения во время высыхания, от выдавливания при распоре от стропил и от разрушения при ураганном ветре. Внутренняя стена в конструкции здания из любого материала — это первый вид диафрагмы жесткости. Примеров можно привести предостаточно. Внутренние стены фундаментов удерживают внешние стены от выдавливания их грунтом. Кирпичные, гипсовые и пр. перегородки нельзя делать длинными без боковой поддержки. Длина свободно стоящих стен из различных материалов определяется строительными нормами и зависит от вида материала и от вида его скрепления, а также от наличия в нем армирования.
Второй тип диафрагмы жесткости — балки, заделанные в стены. Для примера возьмем тот же сруб, его стены связывают врубкой половых и потолочных балок. В зданиях из легкобетонных блоков должен обязательно устраиваться монолитный железобетонный пояс по всему периметру стен и если эти стены длинные, то должна быть внутренняя связь удерживающие внешние балки пояса.
Третий тип диафрагмы жесткости — перекрытие. Стены по нижней и верхней части можно удерживать от выпучивания или сдавливания устройством монолитного или закрепленного сборного перекрытия. Понятно, что монолитное железобетонное перекрытие будет сохранять свою геометрию и удерживать от смещения стены. В сборном железобетонном перекрытии этого добиваются скручиванием плит между собой, занкериванием их в стены и бетонированием швов. Приклеивание досок пола к деревянным балкам перекрытия и/или использование шпунтованных досок создает жесткий диск, который не только уменьшает прогиб балок, но и увеличивает жесткость перекрытия.
Четвертая диафрагма жесткости — продольные и диагональные (вертикальные и горизонтальные) связи. Такой тип конструкций был показан на двух предыдущих страницах сайта. Так же диагональные связи устанавливаются в стенах каркасных зданий.
Рис. 117. Диафрагма жесткости из диагональных связей
Крис Миндчаман в своей книге рекомендует устанавливать диагональные связи по балкам перекрытия в деревянных каркасных сооружениях со свободной длиной стен от 8 м (рис. 117), но с оговоркой, что это его рекомендация и в Британском строительном коде она не прописана. Его (Криса) решение — один из способов создать диафрагму жесткости. Можно найти и другие решения.
И еще одно замечание. Диафрагмы жесткости должны удерживать геометрию здания, как от растягивания, так и от перекоса и сдавливания. Поэтому при проектировании и строительстве не следует забывать о назначении этих важных конструкций, например, если диафрагма это внутренняя стена, то она не должна разрезаться проемами от низа до верха. Нужно оставлять связки и вверху, и внизу.
Маркировка диафрагм жесткости в строительстве жилых и промышленных зданий
Диафрагму жесткости устанавливают на ленточные фундаменты. Панели для диафрагм жесткости выготавливают в формах, которые горизонтально расположены.
Диафрагма жесткости
Вертикально установленные между колоннами на всю высоту здания внутренние стеновые панели, у которых вверху могут быть полки для опирания плит перекрытия.
Она связывает между собой и друг с другом панели и колонны, обеспечивая пространственную жесткость здания. Их расставляют в здании в обоих направлениях так, чтобы пересекались и образовывали в плане «Г» или «Т». Их крепят с колоннами не менее чем в трех точках по высоте сваркой закладных деталей.
Диафрагму жесткости устанавливают на ленточные фундаменты (чаще монолитные).
Типы диафрагм жесткости
Панели для диафрагм жесткости выготавливают в формах, которые горизонтально расположены. При этом обычно применяется бетон класса М300 для нижних этажей зданий, а для самых последних этажей марки М200.
Прочность бетона, при его отпуске в летний период, должна быть более 70% от проектной, а в зимний сезон — достигать всех 100%. Арматура сборных железобетонных панелей конструируется из верхних и нижних сеток, а также арматурного блока, который укрупнен.
При условии, что высота каркаса не более 3 метров и конструкция панели не будет иметь дверных или других проемов, выполняется легкий каркас. В качестве примера можно взять панель марки В(Н) Ж-26-30.
Те панели, которые должны иметь в своей конструкции проемы для дополнительно армируются по всему периметру таких проемов. Особо учитывается концентрация напряжений в угловых зонах.
Главная задача проектировщиков и конструкторов при работе с диафрагмами жесткости — сбор пилонов жесткости. При этом производятся расчеты геометрических характеристики и проверяется соответствие прочностным характеристикам. Особому анализу подвергаются действующие усилия возникающие в конструкциях.
Без исключения при любой компоновке панели диафрагм рассчитываются на центральное сжатие, внецентренное, на сдвигающие усилия как от вертикальных нагрузок так и от горизонтальных.
При наличии любых проемов элементы дополнительно проверяются на совместное воздействие горизонтальных напряжений в верхней части стен и сдвигающих усилий при их смежной работе в горизонтальных дисках перекрытий.
По результатам всех необходимых испытаний составляется соответствующая таблица в составе указаний по предварительному проектированию несущих конструкций надземной зоны каркасных зданий из изделий.
Маркировка диафрагм жесткости в строительстве
2 — двухполочная;
Д — диафрагма жесткости;
30 — длина, дм.;
36 — высота этажа, дм.
Бетон имеет большое количество свойств, но его основным параметром, который определяет несущую способность диафрагм жесткости, является прочность. Во время строительства бетон практически всегда дополнительно упрочняют при помощи армированных стальных стержней, которые крепятся у противоположных граней. Таким образом любая конструкция из бетона становится еще прочнее и, соответственно, еще надежнее. Например, в сооружениях, которые не имеют каркаса, для армирования бетона используются только вертикальные каркасы.
Плоский каркас, размещенный горизонтально, всегда устанавливается на верхнем и нижнем крае конструкции. Если в диафрагме присутствуют отверстия, то вертикально расположенные каркасы монтируются по их краям. Кроме того, для дополнительной надежности в такие конструкции обязательно добавляют особо прочные перемычки из армированной стали.
Диафрагмы, которые изготавливаются из железобетона, имеют высокую прочность за счет выигрышного сочетания бетонной смеси и стальной арматуры. Именно поэтому их армируют при помощи вертикальных каркасов. Однако нужно помнить, что расстояние между этими каркасами никогда не должно быть больше, чем 400 мм. Кроме того, необходимо точно запомнить, что шаг для горизонтальных стержней, которые соединяют конструкцию, не должен быть больше, чем 500 мм.
Существует два типа каркасных диафрагм, которые чаще всего используются во время строительства: серии 1.020-1 и ИИ-04. Они сильно отличаются друг от друга из-за использования разных принципов армирования во время их изготовления. Также диафрагмы серии 1.020-1 и ИИ-04 имеют различное оформление конструкции.
Диафрагма серии ИИ-04 имеет в верхних углах специальные подрезки, на которых впоследствии будут размещаться консоли колонн. Кроме того, в углу такой диафрагмы всегда есть выпуски стальных стержней. Для укрепления диафрагм этой серии используется замкнутый контурный каркас из прочных стальных стержней с диаметром от 12 до 28 мм. Эти стержни во время строительства всегда привариваются к деталям колонн, что обеспечивает дополнительную прочность конструкции.
Что касается серии 1.020-1, то у этих диафрагм нет этих угловых подрезок. Данная серия армируется при помощи специальных вертикальных каркасов, а также по всему периметру конструкции прикрепляется стальная сетка со стержнями диаметром от 5 до 12 мм. Ячейки в этой сетке имеют размер 200 мм. Диафрагмы серии 1.020-1 всегда монтируются параллельно к ригелям, а потом полностью замещают эти строительные элементы.
Диафрагмы, размещенные перпендикулярно к ригелям, не обладают дополнительными консолями. На вертикальных гранях ИИ-04 остаются места, с помощью которых конструктивные каркасы бетонной конструкции будут соединяться с колоннами. В диафрагмах серии 1.020-1 для этого используются закладные детали.
Дата публикации статьи: 11 декабря 2017 в 08:23
Последнее обновление: 29 сентября 2021 в 11:45
Диафрагмы жесткости
Диафрагмы жесткости представляют собой вертикальные элементы несущей системы, выполняющие функции по восприятию горизонтальных нагрузок и передаче их фундаментам.
Диафрагмы жесткости — что это, для чего нужны
Надежность и долговечность строительных конструкций — основная задача для строителей высотных зданий. Важнейшую роль в этом деле играют диафрагмы жесткости. Они представляют собой вертикальные элементы для несущей системы. Выполняют функции, связанные с правильным восприятием серьезных горизонтальных нагрузок. беспечивают передачу их фундаментам.
Как итог, предлагаем купить диафрагмы жесткости в Нефтекамске, получив высокое гарантированное качество конструкций. Мы обеспечим своевременную доставку потребителю. Произведем квалифицированные разгрузочно-погрузочные работы. Готовы сотрудничать на выгодных условиях.
Преимущества использования диафрагмы жесткости
Диафрагмы жесткости изготавливают из одного из самых тяжелых видов бетона. В результате, их всегда предназначали для последующего применения в строительстве многоэтажных зданий. Нужны они, и когда возводились производственные или же вспомогательные зданий промышленных предприятий. Обладают высоким уровнем сейсмо- и ветроустойчивости. Имеют значительную прочность. Это позволило без проблем эффективно воспринимать и в дальнейшем равномерно реализовывать перераспределение высоких горизонтальных нагрузок.
Диафрагмы жесткости всегда производили согласно агрегатно-поточной технологии процесса производства.
Приготавливают качественную бетонную смесь на БСЦ. Для этого использовали смесители принудительного типа перемещения. Подача готовой бетонной смеси производится при помощи специальной раздаточной тележки. Разумеется, транспортировка происходит в находящийся рядом бункер для бетоноукладчика. Таким образом, тепловая обработка железобетонных изделий происходит в специальных пропарочных камерах ямного типа.
Использование диафрагм жесткости позволило максимально повышать эффективность строительства. Данные строительные элементы требуется устанавливать на прочный ленточный фундамент. При возведении каркасных домов, подобные ядра жесткости укомплектованы колоннами. Они последовательно соединялись между собой двумя крепкими стеновыми панелями. Это гарантировало высокий уровень пространственной жесткости и устойчивости.
Как мы видим, в процессе строительства монолитных домов, потребовалось применение этой технологии, чтобы повысить уровень жесткости. Это нужно сделать с учетом отсутствия каркасов, при наличии многоэтажной конструкции здания. Следовательно, среди важных положительных сторон элементов блочного фундамента отмечаем:
Какие требования выдвигаются к диафрагмам жесткости?
Среди важнейших требований, которые выдвинули к ЖБИ-конструкциям, выделяем:
Какие виды ЖБИ востребованы в строительстве?
Прежде всего, широко востребованы в процессе современного строительства следующие формы диафрагм жесткости:
ЖБИ-диафрагмы жесткости изготавливают с проемами или же без них. Среди них различают как плоские железобетонные изделия, так и диафрагмы жесткости, обладающие специальными приставками. Они предназначаются для возведения перекрытий.
Разумеется, что в зависимости от толщины конструкций, которые опираются непосредственно на железобетонные диафрагмы жесткости плит, ЖБИ можно подразделять на следующие виды:
Купить диафрагмы жесткости в Нефтекамске
Как итог, мы предлагаем купить фундаментные блоки под блочный фундамент в Нефтекамске со следующими опциями:
Мы ждем ваших обращений. Готовы к постоянному деловому сотрудничеству!
Что такое диафрагма жесткости?
Диафрагма (или ядро) жесткости — один из основных элементов зданий и сооружений, обеспечивающий их безопасную эксплуатацию.
Основной задачей диафрагмы жесткости является восприятие горизонтальных нагрузок, таких как ветровые, сейсмические и нагрузки от действующего оборудования в здании.
Нагрузка, передаётся на диафрагму от наружных стен через «диск» перекрытий. Как правило ядра жесткости высотных зданий устанавливаются на массивный монолитный плитный фундамент.
В подавляющем большинстве случаев диафрагмой жесткости в здании являются такие элементы как лестничная клетка, лифтовая шахта или отдельные участки стен. В некоторых случаях для обеспечения жесткости устанавливаются портальные связи из стальных конструкций или железобетонные диафрагмы.
Следует отметить, что при проектировании каркасных (в особенности монолитных) зданий, колонны или наружные стены в отдельных случаях рассчитываются только на восприятие вертикальных нагрузок. Делается исходя из предпосылок о передаче вертикальных нагрузок на диафрагму через перекрытия.
Таким образом, можно сделать вывод о том, что диафрагма жесткости является своеобразным позвоночником здания. На диафрагму, «нанизаны» этажи, без неё, здания бы падали от малейших порывов ветра.
Очень хорошим примером работы диафрагмы жесткости является стержень в детской игрушке «приамидка».
Этажи зданий, подобно кольцам в этой игрушке надеты на центральный стержень, сместить каждый из этих «этажей» невозможно без смещения всей конструкции.
Тест на эрудицию
Оцените насколько разносторонне вы развиты, пройдите
тест на эрудицию!
Wiki ЖБК
Материалы для проектирования железобетонных конструкций
Инструменты пользователя
Инструменты сайта
Боковая панель
Проектное бюро Фордевинд:
Сайты схожей тематики:
Содержание
Конструктивная схема здания
Ханджи В.В. Расчет многоэтажных зданий со связевым каркасом. 1977 г. Глава 4 «Общая устойчивость зданий и влияние деформаций на усилия в пилонах»
Рамный каркас
В рамном каркасе основные несущие функции выполняет система колонн и ригелей, расположенных в двух направлениях. Ригели жестко соединены с колоннами и образуют пространственную систему, состоящую из плоских рам.
Рамы 1) воспринимают всю совокупность действующих на здание вертикальных и горизонтальных нагрузок и передают их фундаментам.
Усилия в плоскости дисков перекрытий возникают только при необходимости перераспределения горизонтальных нагрузок между разножесткими рамами. В нормально закомпонованных зданиях усилия невелики и свободно воспринимаются дисками перекрытий.
В монолитных 2) железобетонных конструкциях жесткое соединение ригелей с колоннами дает некую экономию материалов.
Связевый каркас
В связевом каркасе основные несущие конструкции образуются системой колонн, горизонтальных дисков – перекрытий и вертикальных элементов – диафрагм (пилонов).
Роль перекрытий в системе несущих конструкций значительно возрастает. Помимо основной работы на вертикальные нагрузки перекрытия воспринимают действующие на здание горизонтальные силы и передают их диафрагмам, перераспределяют усилия между диафрагмами в зонах изменения их схемы и соотношения жесткостей, участвуют в совместной работе надземной части здания с фундаментами. При больших расстояниях между диафрагмами или между крайними диафрагмами и торцами здания усилия в плоскости перекрытий могут быть довольно большими.
Характерная особенность связевого каркаса – узлы соединения ригелей с колоннами. С точки зрения статической схемы эти узлы могли бы быть шарнирными.
Диафрагмы
Диафрагмы воспринимают часть вертикальных и все горизонтальные нагрузки, действующие на здание, и передают их фундаментам. Обеспечивают общую устойчивость здания, а их жесткость определяет значение перемещений несущих конструкций и здания в целом.
Смешанный каркас
Смешанной называют схему, основанную на использовании рамных конструкций в одном направлении (обычно поперечном) и передаче горизонтальных нагрузок другого направления на связи. Эта схема распространена в промышленном строительстве (к монолиту не применима).
Рамно-связевый каркас
Рамно-связевая система каркаса основана на сочетании рамных конструкций с диафрагмами.
Опыт проектирования зданий такой системы показывает, что системы диафрагм воспринимают 85-95% горизонтальных нагрузок и при небольшом усилении могут принять на себя все горизонтальные силы.
Применение рамно-связанных систем наиболее целесообразно при использования в несущих конструкциях стали и монолитного железобетона, и как следствие образования жестких узлов без дополнительных затрат труда.
Примечание: Предлагаемый в книге Ханджи метод расчета ориентирован на многоэтажные здания со связевым каркасом. Несмотря на это он может быть использован и при расчете рамно-связевых систем. для этого следует либо в запас прочности не учитывать работу рам и все горизонтальные нагрузки воспринимать пилонами, либо имитировать рамы пилонами эквивалентной жесткости.
Компоновка каркаса здания
Размещение диафрагм
Выбор решения возникающих при этом противоречий (с архитектурными решениями) обусловлен высотой проектируемого здания.
Низкие каркасные здания – высота до 30…40 м
Положение диафрагм может быть подчинено оптимальному архитектурно-планировочному решению. Совокупность диафрагм должна обеспечить прочность, жесткость и общую устойчивость здания, однако схема их размещения может быть произвольной.
Допустимо перемещение диафрагм по высоте с одних осей на другие при обеспечении конструктивных мероприятий по передаче возникающих при этом усилий.
Усложнение конструкции и увеличение расхода материалов, вызванное произвольным размещением диафрагм, в невысоких зданиях полностью окупается улучшением планировки.
Средние каркасные здания – высота 35…75 м
В этой группе зданий следует стремиться к оптимальному размещению диафрагм, однако здесь возможно некоторое небольшое отступление, если это существенно улучшает планировку.
Высокие каркасные здания – высота более 70-80 м (высотные здания)
Положение диафрагм должно соответствовать излагаемым ниже требованиям (правилам) к их размерам и размещению в плане и должно быть оптимальным.
Отступления 4) от этих требований значительно усложняют конструкции и ухудшают их работу. В связи с этим при компоновке высотных зданий первенство должно быть отдано размещению диафрагм, даже если при этом архитектурно-планировочному решению наносится некоторый ущерб.
Правила компоновки системы диафрагм
Система пилонов и архитектурно-планировочное решение здания должны быть максимально взаимоувязаны. В процессе увязки приоритет определяется в зависимости от высоты здания.
При компоновке высоких (более 70-80 м) и средних зданий (35-75 м) по высоте зданий следует стремиться к минимальному числу диафрагм. Необходимая прочность и жесткость здания легче достигается увеличением размера диафрагм, а не их числа. Увеличивать количество пилонов по сравнению с минимально необходимым целесообразно только в зданиях с протяженным планом, когда лимитирующим параметром оказываются расстояния между пилонами.
Минимально необходимой и достаточной для обеспечения геометрической неизменяемости здания (согласно правила прикрепления твердых тел и систем) является система диафрагм, в состав которой входит не менее трех стен, плоскости которых не пересекаются на одной прямой и не параллельны.
Геометрически неизменяемая система
Мгновенно изменяемая система
(могут возникать усилия теоретически бесконечно большие или неопределенные)
Оптимальна такая компоновка здания, при которой центр массы и центр изгиба здания совпадают в плане и через эту же точку проходят равнодействующие ветровых нагрузок. Следует стремиться к тому, чтобы расстояние между центром массы и центром изгиба было минимальным.
Размеры поперечных сечений пилонов, не имеющих развитых фибр, следует назначать не менее 1/6…1/8 высоты надземной части здания.
В зданиях с протяженным планом расстояния между параллельными стенами пилонов следует принимать не более 30 м, расстояние от стены крайнего пилона до крайней оси – не более 12 м. При этом увеличивается количество диафрагм – лимитирующим является параметр расстояния между диафрагмами.