Диски покрытий и перекрытий

Термин диски используется для обозначения горизонтальных несущих элементов (перекрытий и покрытий), которые передают горизонтальные нагрузки на их воспринимающие вертикальные элементы (вертикальные диафрагмы или каркасы). Работа перекрытия подобна работе горизонтальной балки: само перекрытие работает как стенка балки, а его краевые элементы - как полки балки (рис. 3.4.1). Часто в элементах перекрытия или покрытия приходится предусматривать конструктивные отверстия для прокладки коммуникаций, установки лестничных клеток и лифтовых шахт, фонарей дневного света и других архитектурных элементов. Размер и проектное положение таких отверстий оказывают большое влияние на эффективность работы покрытий и перекрытий. Если сравнивать работу диска перекрытия и балки, то ясно, что отверстия в растянутой полке балки значительно ухудшают ее несущие способности (рис. 3.4.2). При вертикальной схеме нагружения отверстия могут находиться в растянутой или в сжатой зонах; в случае приложения горизонтальных нагрузок они будут про ходить через обе зоны - сжатия и растяжения, поскольку воздействующая нагрузка изменяет направление.

Рис. 3.4.1. Аналогия работы горизонтальной диафрагмы и балки

Рис. 3.4.2. Вырезы в диафрагмах

Если конструкция перекрытия входит в систему здания, воспринимающую сейсмические нагрузки, то его работа может соответствовать как жесткой, так и гибкой схеме, что часто зависит от расстояния между несущими ограждающими элементами или между связями жесткости, а так же от типа используемого строительного материала. Гибкость перекрытий по отношению к вертикальным диафрагмам, работающим на восприятие горизонтальных нагрузок, также оказывает существенное влияние на характер и величину этих нагрузок. Гибкие диафрагмы обычно выполняются из дерева, металлического профилированного настила (без бетона) или листа по балкам. Длинные узкие диафрагмы из любого материала также работают по гибкой схеме. Центральная стена воспринимает двойную нагрузку с каждого торца (даже если торцевые стены имеют большую жесткость). Диафрагма является более гибкой конструкцией, чем вертикальные элементы, и работает как балка на неподвижных опорах. Стеновые элементы воспринимают нагрузки пропорционально массам (или пропорционально площадям сечений при равномерно распределенной массе). Диафрагмы не воспринимают крутящие моменты. Жесткие диафрагмы (диски) обычно выполняются в железобетоне. Стены воспринимают нагрузку пропорционально жесткости. При одинаковой жесткости всех трех стен с равными расчетными значениями деформаций прилагаемые нагрузки и возникающие напряжения должны также быть равны. Если одна стена имеет жесткость в два раза большую, чем жесткость других, то и нагрузка на нее должна быть в два раза больше. (Относительные жесткости и, соответственно, распределение нагрузки, могут измениться, если пластические деформации в одной стене появятся раньше, чем в других.) Считается, что вертикальные элементы являются более гибкими, чем горизонтальные диафрагмы (диски), которые работают подобно неискривленной пластине (хотя в других случаях, на пример при определении наклона кирпичной стены, принимается, что перекрытие, подкрепляющее стену, может прогибаться). Опоры для бесконечно жесткой балки имеют одинаковый прогиб (до начала появления кручения) (рис. 3.4.3).

На участке, где отсутствует опирание перекрытия на вертикальные несущие элементы стены или колонны, монтируются связевые элементы, которые передают усилия от горизонтальных нагрузок на каркас здания.

	Рис. 3.4.3. Горизонтальные несущие элементы а - гибкие диафрагмы; б - жесткие диафрагмы
	Рис. 3.4.4. Связевые балки 1 – связевая балка; 2 – несущие стены

При перемещении перекрытия в северном (или южном) направлении панели 1, 2 и 3 воспринимают возникающую горизонтальную силу через горизонтальное сопряжение (рис. 3.4.4). По каждой стороне диска перекрытия возникают дополнительные горизонтальные усилия. Для рассматриваемого случая связевый элемент находится в растянутом состоянии, и через анкерное соединение "тянет" за собой панель 2. Для случая, когда перекрытие стремится к перемещению в южном направлении (при движении грунта в северном направлении), связевый элемент будет сжат и передаст давление на панель 2.

Рис. 3.4.5. Система связевых балок	Рис. 3.4.6. Отверстия в связевых балках: аналогия с вертикальным нагружением

Подобное явление наблюдается и по другой оси, где включается в работу связевый элемент западно-восточного направления (рис. 3.5.5). При расположении конструктивного отверстия (ствола жесткости, фонаря верхнего света и др.) в месте примыкания свободных сторон перекрытия нарушается система передачи нагрузки через связевый элемент (рис. 3.4.6), поэтому такого планировочного решения следует по возможности избегать.

Дата добавления: 2015-07-13