Особенности обеспечения пространственной жесткости многоэтажных гражданских зданий. Ветровые и сейсмические нагрузки. Расчетные модели диафрагмовых систем. Особенности проектирования надпроёмных перемычек ядер жесткости. Особенности проектирования пространственных несущих систем на основе каменной кладки, страница 6

          Вертикальные несущие конструкции пространственной системы состоят из столбов диафрагм и ядер жесткости, колонн каркаса и связей, соединяющих эти элементы по вертикальным швам. Такими связями являются сварные соединения закладных деталей или выпусков арматуры, выступы плит перекрытия, перемычки или участки перекрытия над проёмами, бетонные шпонки.

         

Рис. 3.1. Пример связей по вертикальным швам (выступ плиты перекрытия).

Эти связи называются связями сдвига, так как они препятствуют свободному сдвигу соединяемых элементов по вертикальным швам при изгибе.

          Условно эти связи сдвига разделены на 3 типа:

          1. Абсолютно жесткие; 2. Шарнирные; 3. Податливые.

          При деформировании вертикальных элементов, соединенных жесткими связями столбы диафрагм воспринимают внешний момент совместно, а связи остаются недеформированными и направляются по радиусу кривизны изогнутого элемента.

                                                                                  

                                                                   

 

                                    

                                                                                          

Рис. 3.2. Схемы деформирования вертикальных элементов при жёстких связях и при

шарнирных связях соответственно

В случае шарнирных связей сдвига столбы деформируются самостоятельно, а связи поворачиваются. В случае податливых связей сдвига внешние изгибающие моменты уравновешиваются внутренними изгибающими моментами в столбах и, и парой сил, возникающих за счет сопротивления связей сдвигу

         

                      

                   N   b   N                                 Nb          M₁+M₂

Рис. 3.3. Схема деформирования вертикальных элементов при податливых связях

Для вариантов рассматриваем соединения, имеющие соотношения

                

          Вертикальные элементы в составе пространственной системы могут иметь 1 ряд связей сдвига или несколько.

          В этих случаях диафрагмы называются односвязными и многосвязными.

          Если диафрагма соединена с элементом рамы связями, то соединение называется рама-диафрагма.

 

односвязная                      двусвязная                односвязная               двусвязная                   двусвязная

Рис. 3.4.  Примеры видов диафрагм и рамо-диафрагм.

Колонны каркаса имеют изгибы и жесткость значительно меньшую, чем столбы диафрагм, поэтому они не могут рассматриваться как самостоятельные элементы

Т.е. в каркасных системах считается, что колонны воспринимают только продольные усилия и местные изгибающие моменты от деформирования связей.

          Диафрагмовые системы принято схематизировать континуальной, дискретной и дискретно-континуальной моделями.

          Дискретная модель сохраняет дискретное расположение элементов и связей сдвига. Причем элементы системы подвергаются более детальной дискретизации на конечных элементах в методе конечных элементов либо производится замена несущей системы стержневой решеткой в методе замены континуума стержневой решеткой.

          Дискретная модель может применяться для расчета простых систем или отдельных диафрагм.

          Континуальная модель представляет собой пространственную несущую систему  в виде сплошной многостенчатой призматической оболочки с вертикальными или горизонтальными осями.

 

Рис. 3.5. Континуальная модель диафрагмовой системы.

          В многоэтажных зданиях наружные стены преимущественно выполняют ограждающие функции, поэтому континуальные модели для таких систем неприменимы. Они используются для расчета ядер жесткости. 

          Дискретно-континуальная модель сохраняет дискретное расположение вертикальных несущих элементов, а дискретные связи сдвига заменяют непрерывным их распределением по высоте несущей системы.

 

Рис. 3.6.  Дискретно континуальная модель диафрагмовой системы.