Тема: Обеспечение пространственной жёсткости. Вертикальные и горизонтальные связи.
Несущей основой промышленных зданий является каркас, состоящий из поперечных и продольных рам. Элементы каркаса, соединяющие между собой поперечные рамы, называют связями. Они воспринимают нагрузки от торможения кранов и ветра, обеспечивая пространственную жесткость каркаса.
По характеру расположения связи бывают горизонтальные, установленные в плоскости верхнего и нижнего пояса ферм, и вертикальные, установленные между колоннами или фермами в вертикальной плоскости.
Конструктивное решение связей зависит от высоты здания, величины пролета, шага колонн, наличия кранов и их грузоподъемности.
Горизонтальные связи в уровне нижнего пояса балок и ферм в виде крестов в зданиях с мостовыми кранами грузоподъёмностью более 30 тонн. Так же горизонтальные связи устраиваются в уровне верхнего пояса ферм в торцах здания значительной высоты, плиты покрытий так же являются горизонтальными связями (Рис 16,а).
Устойчивость стропильных балок и ферм (в торцах фонарных проемов) обеспечивается горизонтальными крестовыми связями, установленными в уровне верхнего пояса. В последующих пролетах (под фонарями) устанавливают стальные распорки.
Ветровые фермы (рис. 16,6) в виде системы горизонтальных связей устанавливают в торцовых стенах зданий значительной высоты. Такие фермы располагаются на уровне подкрановых балок или нижнего пояса ферм.
Вертикальные связи между фермами могут быть крестовые и портальные.
Крестовые связи — при шаге колон 6м.
Портальные связи- при шаге колон 12м.
Горизонтальные крестовые связи в уровне нижнего пояса балок и ферм имеют здания с мостовыми кранами грузоподъемностью более 30 т.
Вертикальные связи между колоннами продольных рядов (рис. 16,в, г) устанавливают в середине температурного блока. При шаге колонн 6 м (рис. 38,д) ставят крестовые связи, при шаге 12 м (рис. 38,е) портальные. Связи приваривают к закладным деталям колонн. Они воспринимают все горизонтальные нагрузки с покрытия и продольных рам каркаса и передают их на фундамент.
Рисунок 16. Обеспечение пространственной жесткости каркаса
а — размещение горизонтальных связей в покрытии; б — усиление торцовых стен ветровыми фермами;
в — размещение вертикальных связей в зданиях с плоскими покрытиями (без подстропильных конструкций);
г — вертикальные связи в зданиях с подстропильными конструкциями; д — вертикальные крестовые связи;
е — вертикальные портальные связи; 1 — колонны; 2 — стропильные фермы; 3 — плиты покрытия;
4 — фонарь; 5— ветровая ферма; 6 — горизонтальная крестовая связь (в торцах фонарного проема);
7 — стальные распорки (в уровне верхнего пояса ферм); 8 — подкрановые балки;
9 — металлические связевые фермы между опорами стропильных ферм;
10 — вертикальные крестовые связи (в продольном ряду колонн); 11— подстропильные фермы;
12— вертикальные портальные связи (в продольном ряду колонн)
Система связей одноэтажного промышленного здания
Назначение связей – обеспечить жесткость здания в целом, устойчивость сжатых поясов ригелей поперечных рам (стропильных балок и ферм) и восприятие горизонтальных ветровых и тормозных крановых нагрузок.
Вертикальные связи
– связи между стропильными балками или фермами для включения кровельного диска из плит покрытия в совместную работу с поперечными рамами;
– стальные распорки, устанавливаемые в остальных ячейках в той же плоскости в уровне верха колонндля передачи горизонтальных нагрузок на все колонны в продольном направлении;
– вертикальные крестовые или портальные связи из стальных прокатных профилей, устанавливаемые для увеличения общей продольной устойчивости здания в каждом продольном ряду между двумя смежными колоннами в середине температурных блоков;
Горизонтальные связи по верхнему поясу ригелей.
В беспрогонных покрытиях бесфонарных зданий железобетонные плиты укладываются непосредственно на стропильные балки или фермы и привариваются в трех углах с соблюдением размеров опирания плит на стропильные конструкции. Образуется жесткий диск и необходимость в дополнительных горизонтальных связях в плоскости покрытия отпадает. При этом должна быть обеспечена сварка по всей длине или ширине опирания закладной детали панели на закладную деталь фермы или балки. Следовательно, жесткий диск покрытия обеспечивает пространственную работу каркаса здания, если в плоскости диска поперечная горизонтальная сила, приходящаяся на одну плиту, не превышает 15 кН
При наличии фонарей расчетная длина сжатого пояса ригеля из плоскости равна ширине фонаря.
Горизонтальные связи по нижнему поясу ригелей.
Ветровая нагрузка, действующая на торец здания, вызывает изгиб колонн торцевой стены. Для уменьшения расчетного пролета этих колонн покрытие используют горизонтальную опору. В зданиях большой высоты и со значительными пролетами рационально создать создать горизонтальную опору для торцевой стены и в уровне нижнего пояса ригеля устройством горизонтальной связевой фермы. Такая дополнительная опора возможна также в виде горизонтальной фермы в уровне верха подкрановых балок. Горизонтаьные связи по нижнему поясу выполняют из стальных уголков, образующих вместе с нижним поясом крайнего ригеля связевую ферму с крестовой решеткой. Опорное давление горизонтальной связевой фермы передается через вертиальные связи на все колонны температурного блока и дальше на фундаменты и грунты основания.
Связи по фонарям.
Фонарные фермы объединяют в жесткий пространственный блок устройством системы стальных связей: вертикальных – в плоскости остекления и горизонтальных – в плоскости покрытия фонаря.
4. Конструкции железобетонных арок
При пролете свыше 30 м железобетонные арки становятся экономичнее ферм. Наиболее распространенные арки
— двухшарнирные — выполняют пологими со стрелой подъема f=1/6…1/8l. Распор арки обычно воспринимают затяжкой. Затяжки выполняют стальными или железобетонными. В конструктивном отношении выгодно очертание оси арки, близкое к кривой давления. Для типизации конструкции и упрощения производства работ очертание оси пологих двухшарнирных арок обычно принимают по окружности.
Конструирование арок выполняют по общим правилам, как для сжатых элементов. Сечение арок может быть прямоугольным и двутавровым, чаще с симметричным двойным армированием, так как возможны знакопеременные изгибающие моменты. Затяжку выполняют предварительно напряженной. Для уменьшения провисания затяжки через 5—6 м устраивают железобетонные или стальные подвески. Арку собирают из шести блоков. Затяжку изготовляют в виде целого элемента с опорными блоками, что повышает надежность работы распорной конструкции. В качестве напрягаемой арматуры затяжки применяют канаты, натягиваемые на упоры. Соединение блоков на монтаже возможно на сварке выпусков арматуры или на сварке закладных деталей. Стыковые швы замоноличивают.
Большепролетные высокие арки имеют более сложное очертание оси, их обычно выполняют трехшарнирными. Распор арки передают на фундаменты н грунты основания. При слабых грунтах распор арки воспринимают затяжкой, расположенной ниже уровня пола. Арку собирают из шести блоков. Затяжку изготовляют в виде целого элемента с опорными блоками, что повышает надежность работы распорной конструкции. В качестве напрягаемой арматуры затяжки применяют канаты, натягиваемые на упоры. Соединение блоков на монтаже возможно на сварке выпусков арматуры или на сварке закладных деталей. Стыковые швы замоноличивают. Поперечные силы в арках незначительны, поперечные стержни ставят по расчету и конструктивным соображениям. Арматуру затяжки подбирают как для растянутого элемента по условиям прочности и трещиностойкости.
горизонтальные связи покрытия
Помогите разобраться зачем нужны вертикальные связи по всему контуру здания. Помогите пожалуйста разобраться на что посчитать конструкцию, что бы принять правильное решение.
Просмотров: 14494
Регистрация: 18.08.2005
Сообщений: 22
добрый день.
Связи на схеме поставлены по класической схеме, конструктивно. По расчету (если мостовых кранов нет) они не нужны. Если проект согласовываете в Москве то без них практически не обойтись. В аналогичном здании мне пришлось получать заключение ЦНИИСК что бы от них избавится.
По самой схеме:
либо жесткое сопряжение с фундаментами и шарнирное между ригелями и балками.
либо жесткое между ригелями и балками и шарнирное с фундаментом.
Регистрация: 31.08.2005
Сообщений: 55
Спасибо, Максим.
Не могу понять зачем они нужны (горизонт связи), если есть прогоны и по прогибу покрытие проходит без учета работы сэндвич панелей. из какого расчета их ставят.
Регистрация: 10.04.2004
Сообщений: 1,135
Наталья
Как правило, в обеспечении устойчивости каркаса здания (Вашего типа) в основном, принимается конструкция —— несущие элементы каркаса здания, развязанные системой связей и распорок—-. Ни какие ограждающие конструкции стен и крыши в несущей способности каркаса не участвуют. Это принято по многим причинам, начиная с того, что возможна замена огр. кон. на более легкие но слабые, с вариантом — часть из них, вообще убирается при необходимости, и кончая точками крепления, их количеством и возможностью, пирогом этих конструкции вообще передать надлежащее напряжения.
Силовая схема работы самого каркаса, только недавно, на сайте была рассмотрена. Но я Вам её повторю. Обязательно нужно обеспечить жесткость диска покрытия, это достигается путём постановки горизонтальных связей по периметру ( как Вам рекомендовано на рисунке) но мне кажется, что изображенный блок на картинке, совершенно, недопустимо длинный. Возьмите нормы и назначьте нормальный температурный блок. Шаг узлов горизонтальных связей покрытия в торце, должен соответствовать шагу фахверковых колонн воспринимающих давление от ветра. Усилие от давления ветра, колонны, передают на эту горизонтальную связь, а она в свою очередь, на распорки( в Вашем случае, при определённой проработке узлов и конструкций, роль распорки, могут играть продольные связи), которые уже направляют силу на вертикальную связь между колоннами, передающими полученное напряжение на фундамент. Это в продольном направлении
Поперечная жесткость, каркаса должна обеспечиваться или жесткостью рам , или связями по торцам. На которые, как и в продольном направлении, усилия передают горизонтальные связи покрытия.
Восемнадцати метровый пролёт уж больно солидный для балки Вы не указали сечения элементов поперечника. Разберитесь в раме и выберите вариант. Тяжи , это не та конструкция ,которая должна участвовать в обеспечении устойчивости такого здания.
Регистрация: 31.08.2005
Сообщений: 55
Спасибо, информации много. попробую переварить и разобраться. Еще раз большое человеческое СПАСИБО.
Регистрация: 08.06.2005
Сообщений: 686
Я извеняюсь. У Вас ошибка на чертеже в простановке размеров наклонного ригеля.
Интересно, по каким соображениям приняты размеры между осями — 17 875?
Регистрация: 31.08.2005
Сообщений: 55
Такие были АР.
Климатический район береться по районированию снегового покрова, то 75м допустимо.
Регистрация: 10.04.2004
Сообщений: 1,135
Наталья
Мы с Вами поговорили о схеме принятой для обеспечения устойчивости каркаса. Теперь Вам надо точно собрать все исходные данные – климатический район, СНиП нагрузки и воздействия. Определить нагрузки, По СНиП стальные конструкции, проверить принятые параметры. Просмотреть и обеспечить все жесткие узлы. Нарисовать поперечник приложить нагрузки и рассчитать. Только тогда, можно сказать, пройдёт, не пройдёт. Такая схема связей покрытия вполне возможна, при условии, что диагональный стержень продольных связей — сжато растянутый. Количество вертикальных связей по колоннам, необходимо подтвердить расчётом.
Регистрация: 06.06.2005
Сообщений: 26
— длина блока 143,4м — для подмосковья достаточно (см. табл.42 СНиП);
— горизонтальные связи вдоль здания при жестких рамах не нужны совсем (т.к. кранов нет, см.п.13.19 СНиП);
— поперечные горизонтальные связи ставятся в торцах для восприятия
ветра и обеспечения устойчивости рам из плоскости;
— промежуточные поперечные гор. связи ставятся при длине блока более 144м (см.п.13.18 СНиП) , т.е. Вам они не нужны;
— кол-во вертикальных связей по колоннам см. табл. 42 , Вам хватит одного блока;
— климатический район строительства определяется по
СНиП 2.01.01-82 Строительная климатология и геофизика;
Регистрация: 31.08.2005
Сообщений: 55
Специалисты со стороны заказчика объявили наличае горизонтальных связей по переиметру здания обязательным условием здачи объекта.
Как проверить жесткость диска покрытия?
Регистрация: 31.08.2005
Сообщений: 55
фото объекта
[img]http://img373.**********us/img373/8578/resizeofr00129271ib.th.jpg[/img]
Регистрация: 10.04.2004
Сообщений: 1,135
Calmar
>Я усомнился на память в длине температурного блока и предложил проверить по СНиПу, допускаемую длину блока, прошло, значит хорошо.
>Указания п3.19 СНиП никакого отношения к обеспечению работы диска покрытия не имеет. Равно как к жесткости или гибкости образующих каркас рам. Здесь вопрос о постановке горизонтальных связей по нижним поясам ферм. По простой причине –при работе кранов в тяжелом режиме работы, может создаться опасность потери устойчивости нижнего пояса и опорного раскоса ферм в сопряжении с колонной, по этому их рекомендуется развязать. Там речь об этом. В данном же случае, постановка продольных связей обязательна, при поперечном ветре, надо обеспечить минимальную жесткость диску, а соответственно и устойчивость рам. Не надеяться же на прогоны из плоскости, на которых привинчены сэндвичи, где и как?
>Указания пункта п3.18 СНиП относятся к покрытиям выполненным из стропильных ферм.
В подобных схемах, торцовые пролёты, с двух сторон, развязанные горизонтальными и вертикальными связями по фермам организуют объёмные жесткие блоки, которые постановкой распорок, обеспечивают устойчивость покрытия здания. Здесь же этого и в помине нет.
Здесь плоские гибкие рамы, и устойчивость верхних нагруженных поясов, пролётом в 36.0м ( из плоскости) обеспечивают торцовые горизонтальные связи, которые сами по себе, без вертикальных связей по колоннам, ничего сделать не могут они ложатся — опускаются. Расстояние же, между торцовыми связями, здесь 132.0 метра и все эти рамы, развязаны по верхним поясам ригелей прогонами. Если себе представить загруженные прогоны и ветер с торца, то будет ясно, то, что необходимо перебить это расстояние пополам поперечной горизонтальной связью, которая в купе с вертикальными связями по колоннам и создаст блок жесткости в средине здания. Что, собственно, там и предусмотрено.
>Указание таблицы 42 СНиП касается только регламента, вопроса постановки связей ,когда не требуется расчёт на температурные воздействия.
Постановка продольных связей в одноэтажных, особенно, в промышленных зданиях, диктуется в основном соображениями экономии и простоты выполнения. Дешевле и проще поставить одну или две вертикальные продольные связи, которые обеспечат устойчивость здания, чем делать жесткие базы колонн в этом направлении и устраивать продольные ригели с жесткими узлами. По сему, расчёт надо выполнить, исходя из того, какие крепления элементов приняты вдоль осей. Что я и рекомендовал выполнить. Таблица 42 здесь, ни о чём не говорит.
Для чего нужны связи в металлических каркасах
Большинство промышленных и складских зданий возводятся по каркасной схеме на основе стальных колонн, ферм, прогонов. Обывателям в целом понятно, для чего нужны эти элементы. У собственников и строителей крайне редко возникает желание убрать колонну или ферму, на которых держатся крыша и стены, в то время как со связи всё не столь очевидно. Примечательно, что даже малоопытные проектировщики частенько не придают представленному элементу должного значения, забывая разместить его во всех необходимых местах.
Назначение и типы связей в металлокаркасах
Расстановка связей в каркасных зданиях и сооружениях, например технологических обслуживающих площадках, обеспечивает геометрическую неизменяемость, а также устойчивость конструкций, подвергнутых сжатию. Позволяет снизить долю более требовательных к исполнению жестких узлов, избавить от крутящих моментов на опорах.
Стандартные связи выглядят как перекрестия между колоннами, верхними и нижними поясами ферм. Для их изготовление идут трубы прямоугольного и круглого сечения, уголки, швеллеры и стальные пластины разной толщины. Сечения деталей, длины и катеты сварных швов определяются по расчёту, исходя из эксплуатационных нагрузок, погодно-климатических условий. При необходимости могут быть спроектированы связи арочного (портального) типа.
Классификация связей по виду размещения:
- вертикальные между колоннами;
- вертикальные в пределах высоты ригелей в торцевых блоках;
- горизонтальные по нижнему поясу ферм покрытия;
- горизонтальные по верхнему поясу ферм покрытия.
Связи воспринимают продольные нагрузки в складских и производственных здания, такие как:
- нагрузки от торможения мостовых кранов;
- давление ветра на торцевые стены.
Другие конструкции из металла со связями
Вертикальные и горизонтальные связи устанавливаются не только в основном несущем каркасе зданий, но и в других местах. Так, без связей не обходятся решетчатые стеллажи, внешние маршевые лестницы, обслуживающие площадки для подвесного оборудования, металлические мостики и переходы снаружи и внутри производственных корпусов. В перечисленных примерах места постановки связей, материал, размеры сечения и способы закрепления обычно заранее определены производителем изделия или выбраны по из сообщений максимального удобства монтажа и дальнейшей эксплуатации.
Вопрос создания несущего каркаса и подготовки рабочей документации является сложной инженерной задачей, которую не может выполнить непрофессионал. Лучшим вариантом при возведении объектов любого класса является сотрудничество с проектными и строительно-монтажными организациями, а также производствами, располагающими собственными инженерными отделами. Использование актуальных технических решений, грамотно проведенные вычисления и подробные чертежи помогают сохранить финансовые средства, избегая проблем с разрушением и деформацией элементов здания и встроенных металлоконструкций в период эксплуатации.