Что такое диафрагма в строительстве
Диафрагмы жесткости
Диафрагма жесткости — это элемент железобетонного здания либо сооружения, который служит для восприятия и перераспределения горизонтальных нагрузок, а также для связи остальных элементов и блоков в единое целое. Нагрузки передаются диафрагме жесткости посредством перекрытий между этажами.
Характеристики диафрагмы жесткости
Промышленностью выпускаются диафрагмы жесткости с одной и с двумя полками, а также сплошные, с вентканалами либо дверными проемами. Их параметры регламентируются государственным стандартом ТУ 5832-019-03984346-97.
Толщина сплошной диафрагмы жесткости составляет 140 мм, диафрагмы с полками имеют толщину 200 мм, причем полки привариваются в процессе монтажа здания. Помимо того, для монтажа активно используются закладные детали, осуществляющие связь диафрагм жесткости с несущими колоннами и друг с другом.
Для изготовления диафрагм жесткости используется железобетон с морозостойкостью не менее F50 и отпускной прочностью не менее 70% от показателя марки бетона в летнее время и 90% — в зимнее время. Прочность бетона выбирается в зависимости от расчетных нагрузок конструкции.
Виды и маркировка диафрагм жесткости
Диафрагмы жесткости различают по их конфигурации:
В отечественной строительной промышленности принята следующая маркировка для диафрагм жесткости:
После указания конфигурации в маркировке присутствуют два числа, разделенные точкой. Первое число указывает длину диафрагмы (в дециметрах), второе — высоту диафрагмы.
Пример: 2Д 26.20 — двуполочная диафрагма жесткости, имеющая длину 26 дм и высоту 20 дм.
Способы применения диафрагм жесткости
Диафрагмы жесткости незаменимы при строительстве многоэтажных зданий из сборных железобетонных блоков и монолитного железобетона, а также при возведении зданий сборно-монолитным способом. Обычно они предназначаются для эксплуатации в неагрессивной газовой среде (обычный воздух) либо слабоагрессивных средах.
В том случае, когда химическая агрессивность газовой среды может достигать среднего показателя, для изготовления диафрагм жесткости используется бетон с соответствующими добавками, нейтрализующими влияние среды. Это обстоятельство обязательно должно найти отражение в проектной документации здания или сооружения, согласно СНиП II-28-73.
На практике наиболее часто диафрагмами жесткости в проекте являются лестничные клетки, лифтовые шахты и наиболее соответствующие своей несущей роли участки стен. Можно сказать, что эти элементы служат своеобразным позвоночником или опорным столбом здания, придающим конструкции достаточную жесткость для сопротивления ветровым и другим нагрузкам горизонтальной направленности.
Заказ диафрагм жесткости
Обращаем внимание заказчиков, что компания ОтКом является производителем железобетонных изделий, в том числе диафрагм жесткости. Благодаря этому мы имеем возможность поддерживать минимальный уровень цен, так как не должны включать в них маржу посредника. Мы готовы рассматривать заказы любой сложности, в том числе на изделия нестандартных размеров, форм и составов.
Для того, чтобы сделать заказ или уточнить информацию по интересующим параметрам диафрагм жесткости, вам достаточно сделать телефонный звонок нашим менеджерам отдела продаж либо отправить запрос по электронной почте.
Для уточнения цены, наличия товара и действующих акциях, звоните по тел:
+7 (812) 716-10-11
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 воспринимают также непосредственно приложенные к ним вертикальные нагрузки от ригелей, плит перекрытий, лестниц, инженерного оборудования и др.
Диафрагмы жесткости выполняются из сборных железобетонных элементов, монолитных конструкций, образующих ядра жесткости, а также из решетчатых металлических конструкций.
Вертикальные диафрагмы жесткости проектируют на всю высоту здания, начиная от фундамента. Элементы диафрагм обычно имеют поэтажную разрезку.
Панели диафрагм жесткости в основном выполняются одноэтажными толщиной 140, 160 и 180 мм из бетона классов В15 и В25.
Арматура панелей состоит из нижней и верхней сеток. Панели с проемами дополнительно армируют по периметру проемов с учетом концентрации напряжений в угловых зонах.
Стены-диафрагмы монтируют из бетонных панелей высотой в этаж, имеющих одно- или двусторонние консольные полки в верхней зоне для опирания перекрытий (рис. 14).
Стены-диафрагмы устанавливают в пролетах между колоннами и рассчитывают на совместную с ними работу. В плане панели всегда устанавливают по координационным осям, а по вертикали – таким образом, чтобы швы панелей совпадали с отметкой верха перекрытий (рис. 15).
При шаге колонн до 6 м ширина панели диафрагмы соответствует расстоянию между колоннами в свету, при шаге колонн 7,2 и 9 м стены-диафрагмы выполняют составными из двух-, трех изделий, с координационными размерами по ширине 1,2; 3,0 и 5,6 м. Панели-диафрагмы изготавливают глухими или с одним дверным проемом с размерами, приведенными на рис. 15.
Контактные стыки панелей стен-диафрагм выполняют с помощью стальных сварных связей с колоннами со слоем цементно-песчаного раствора. Число сварных связей назначают в зависимости от высоты этажа, но не менее двух на этаж. После сварки вертикальные швы замоноличивают (рис. 16).
Панели диафрагм жесткости подбирают по геометрическим параметрам и соответствующими прочностным характеристикам от действующих усилий. В пролете между двумя колоннами должна быть установлена только одна панель с проемом; дверные проемы по высоте стремятся размещать друг над другом; вертикальные швы панелей не должны перебиваться; смежные по высоте панели должны прикрепляться горизонтальными дисками перекрытий в целях обеспечения поперечной устойчивости диафрагмы.
Шаг диафрагм устанавливается путем расчета и составляет не более 36 м по длине здания.
Рис. 14. Стены жесткости.
Рис.15. Стены жесткости.
Рис.16. Узлы стены жесткости.
6. Перекрытия.
Перекрытия (рис. 17) выполняются из железобетонных настилов многопустотного сечения высотой 220 мм и ребристых сантехнических панелей.
Предусмотрены несколько типов изделий панелей перекрытий :- рядовые распорки внутренние (по внутренним рядам колонн), распорки фасадные, фасадные лестничные и доборные (у стен жёсткости или стен лестничных клеток), распорки сантехнические из ребристых панелей с гладкой плитой по низу, укладываемых в местах пропуска инженерных коммуникаций, а также плит перекрытий лоджий и балконов.
Опирание панелей перекрытий на полки ригелей или стен жёсткости- шарнирное. Для создания целостного жёсткого горизонтального диска на боковых сторонах панелей перекрытий имеются шпоночные углубления, дающие возможность создать бетонные соединительные шпоночные вертикальные швы.
Рис.17. Взаимная компоновка сборных элементов панелей перекрытий:
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!
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.