Вертикальні зв'язки у покритті не влаштовують. Стійкість ферм, зв'язок між фермами. Рамно-зв'язкова конструктивна схема каркасних будівель

Від впливу зовнішнього навантаження, прикладеного до вузлів ферми, в її елементах з'являються зусилля, що стискають і розтягують. У цьому випадку верхній пояс працює на стиск, а нижній - на розтяг. Елементи решітки в залежності від характеру та спрямування діючого навантаженняможуть працювати як у стиск, і на розтяг. При цьому стискаючі зусилля створюють небезпеку втрати стійкості конструкції. Втрата стійкості верхнього пояса може відбуватися у двох площинах: у площині ферми та з її площини. У першому випадку втрата стійкості відбувається за рахунок витріщення між вузлами ферми (по довжині панелі). У другому випадку втрата стійкості виникає між точками пояса, закріпленими від усунення в горизонтальному напрямку. Стійкість ферми з її площини є значно меншою порівняно зі стійкістю в її площині, що очевидно через те, що довжина однієї панелі значно менша за довжину стисненого пояса.

Окрема кроквяна ферма є балковою конструкцією, що володіє дуже малою бічною жорсткістю. Для того щоб забезпечити просторову жорсткість споруди з плоских ферм, вони повинні бути розкріплені зв'язками, що утворюють разом з фермами геометрично незмінні просторові системи, зазвичай ґратчасті паралелепіпеди (рис. нижче).

Крім забезпечення просторової незмінності, система зв'язків повинна забезпечувати стійкість стислих поясів у напрямку, перпендикулярному площинам розкріплюваних ферм (з площини ферми), сприймати горизонтальні навантаження і створювати умови для високоякісного і зручного монтажу споруди.

Зв'язки по конструкціях покриття будівлі мають у своєму розпорядженні:

• у площині верхніх поясів ферм - горизонтальні поперечні зв'язкові ферми 1 і поздовжні елементи - розпірки 2 між ними (рис. нижче);
• у площині нижніх поясів ферм - горизонтальні поперечні та поздовжні зв'язкові ферми 3 і розпірки 2 (рис. нижче);
• між фермами – вертикальні зв'язки 4 (рис. нижче).

Зв'язки з покриття

Горизонтальні зв'язки у площині верхніх (стислих) поясів ферм обов'язкові у всіх випадках. Вони складаються з розкосів і сто-ек, що утворюють разом із поясами кроквяних фермгоризонтальні зв'язкові ферми з хрестовими гратами. Горизонтальні зв'язки розташовують між крайніми парами ферм у торцях будівлі (або в торцях температурного відсіку), але не рідше, ніж через 60 м-коду.

Для зв'язку між верхніми поясами проміжних кроквяних ферм ставлять спеціальні розпірки над опорами і біля конькового вузла при прольоті ферм до 30 м; при великих прольотахдодають проміжні розпірки для того, щоб відстань між ними не перевищувала 12 м. Горизонтальні зв'язки по верхніх поясах ферм забезпечують стійкість стислих поясів з площини ферми під час монтажу: в цей період розрахункова довжина таких поясів дорівнює відстані між розпірками. У процесі експлуатації будівлі зсуву верхніх вузлів з площини ферми перешкоджають ребра покрівельних плит або прогони, але тільки при умові, що вони закріплені від поздовжніх зсувів зв'язками, розташованими в площині покрівлі.

Горизонтальні зв'язки нижніх поясів ферм встановлюють у будівлях з крановим обладнанням.

Вони складаються з поперечних і поздовжніх зв'язкових ферм і розпорок. У будинках з кранами легкого і середнього режиму роботи часто обмежуються тільки поперечними зв'язковими фермами, розташованими між нижніми поясами сусідніх ферм по торцях будівлі (або температурного відсіку). Якщо довжина будівлі або відсіку велика, то встановлюють додаткову поперечну зв'язкову ферму, щоб відстань між такими фермами не перевищувала 60 м. Ширину поздовжньої зв'язкової ферми зазвичай приймають рівної опорної панелі нижнього пояса кроквяної ферми.

Горизонтальні зв'язкові ферми сприймають горизонтальні навантаження від вітру та гальмування (поперечного та поздовжнього) кранів.

Кроквяні ферми володіють незначною бічною жорсткістю, тому процес монтажу без їх попереднього взаємного розкріплення неможливий. Цю функцію виконують вертикальні зв'язки між фермами, що розташовуються в площині опорних стійок ферм і в площині середніх стійок (у фермах прольотом до 30 м) або стійок, найближчих до конькового вузла, але не рідше, ніж через 12 м Найчастіше вертикальні зв'язки проектують з хрестовими гратами, але при кроці ферм 12 м може бути застосована і трикутна решітка. Середні стійки кроквяних ферм, до яких прикріплюють вертикальні зв'язки, проектують перетин хреста.

Металевий каркас складається з багатьох несучих елементів (ферма, рама, колони, балки, ригелі), які необхідно «зв'язувати» один з одним для збереження стійкості стиснених елементів, жорсткості та геометричної незмінності конструкції всієї будівлі. Для з'єднання конструктивних елементівкаркасу служать металеві зв'язки. Вони сприймають основні поздовжні та поперечні навантаження та передають їх на фундамент. Металеві зв'язки також рівномірно розподіляють навантаження між фермами та рамами каркасу для збереження загальної стійкості. Важливим призначенням є протидія горизонтальним навантаженням, тобто. вітровим навантаженням.

Саратовський резервуарний завод здійснює зв'язки з гарячекатаних сортових куточків, гнутих куточків, гнутих профільних труб, гарячекатаних профільних труб, круглих труб, гарячекатані та гнутих швелерів та двотавр. Загальна маса металу, що використовується, повинна становити приблизно 10% від загальної маси металоконструкції будівлі.

Основними елементами, що з'єднують зв'язки, є ферми та колони.

Металеві зв'язки колон

Зв'язки колон забезпечують поперечну стійкість металевої конструкціїбудівлі та її просторову незмінність. Зв'язки колон і стійок є вертикальнимиметалоконструкціями і конструктивно є розпірки або диски, які формують систему поздовжніх рам. Призначення жорстких дисків – кріплення колон до фундаменту будівлі. Розпірки з'єднують колони горизонтальній площині. Розпірки є поздовжніми балочними елементами, наприклад, міжповерхові перекриття, підкранові балки.

Усередині зв'язків колон розрізняють зв'язку верхнього ярусу та зв'язку нижнього ярусу колон. Зв'язки верхнього ярусу мають вище підкранових балок, зв'язки нижнього ярусу, відповідно, нижче балок. Основними функціональними призначеннямиНавантаженням двох ярусів є здатність передачі вітрової навантаження на торець будівлі з верхнього ярусу через поперечні зв'язки нижнього ярусу на підкранові балки. Верхні та нижні зв'язки також сприяють утримуванню конструкції від перекидання в процесі монтажу. Зв'язки нижнього ярусу також передають навантаження від поздовжнього гальмування кранів на підкранові балки, що забезпечує стійкість підкранової частини колон. В основному в процесі будівництва металоконструкцій будівлі використовуються зв'язки нижніх ярусів.

Схема вертикальних зв'язків між колонами

Металеві зв'язки ферм

Для надання просторової жорсткості конструкції будівлі чи споруди металеві ферми також з'єднуються зв'язками. Зв'язок ферм є просторовим блоком з прикріпленими до нього суміжними кроквяними фермами. Суміжні ферми по верхнім та нижнім поясам з'єднані горизонтальними зв'язками ферм, а по стійках решітки - вертикальними зв'язками ферм.

Горизонтальні зв'язки ферм по нижнім та верхнім поясам

Горизонтальні зв'язки ферм бувають також поздовжніми та поперечними.

Нижні пояси ферм з'єднуються поперечними та поздовжніми горизонтальними зв'язками: перші фіксують вертикальні зв'язки та розтяжки, за рахунок чого зменшується рівень вібрації поясів ферм; другі є опорами верхніх кінців стійок поздовжнього фахверка і рівномірно розподіляють навантаження на сусідні рами.

Верхні пояси ферм з'єднуються горизонтальними поперечними зв'язками як розпірок чи прогонів задля збереження запроектованого становища ферм. Поперечні зв'язки об'єднують верхні пояси ферми в єдину системуі стають «замикаючою гранню». Розпірки запобігають зсуву ферм, а поперечні горизонтальні ферми/зв'язки запобігають зсуву розпірки.

Вертикальні зв'язки ферм потрібні в процесі будівництва або споруди. Їх якраз і називають найчастіше монтажними зв'язками. Вертикальні зв'язки сприяють збереженню стійкості ферм через зміщення їхнього центру ваги вище опор. Разом із проміжними фермами вони утворюють просторово-жорсткий блок із торців будівлі. Конструктивно вертикальні зв'язки ферм є дисками, що складаються з розпірок і ферм, які розташовуються між стійками кроквяних ферм по всій довжині будівлі.

Вертикальні зв'язки колон та ферм

Конструкції металевих зв'язків сталевого каркасу

За конструкцією металеві зв'язки також бувають:

перехресні зв'язки, коли елементи зв'язків перетинаються та з'єднуються між собою посередині

кутові зв'язки, які розташовуються кількома частинами до ряду; застосовуються в основному для будівництва малопрогонових каркасів

портальні зв'язки для каркасів П-подібного виду (з отворами) мають велику площуповерхні

Основним типом з'єднання металевих зв'язків - це болтове, тому що такий вид кріплення максимально ефективний, надійний та зручний у процесі монтажу.

Фахівці Саратовського резервуарного заводу спроектують та виготовлять металеві зв'язки з будь-якого профілю відповідно до механічними вимогамидо фізико-хімічним властивостямматеріалу залежно від техніко-експлуатаційних умов

Надійність, стійкість та жорсткість металевого каркасуВашої будівлі чи споруди багато в чому залежить від якісного виготовлення металевих зв'язків.

Як замовити виготовлення металевих зв'язків на Саратовському резервуарному заводі?

Для розрахунку вартості металоконструкцій нашого виробництва Ви можете:

• зв'язатися з нами за телефоном 8-800-555-9480
• написати на електронну пошту технічні вимогидо металоконструкцій
• скористатися формою " ", вказати контактну інформацію, і наш фахівець зв'яжеться з Вами

Спеціалісти Заводу пропонують комплексні послуги:

• інженерні дослідження на об'єкті експлуатації
• проектування об'єктів нафтогазового комплексу
• виробництво та монтаж різних металоконструкцій

Зв'язки – це важливі елементисталевого каркаса, які необхідні для:

1.забезпечення незмінності просторової системи каркасу та стійкість його стислих елементів.

2.сприйняття та передачі на фундаменти деяких навантажень (вітрових, горизонтальних від кранів).

3. забезпечення спільної роботи поперечних рам при місцевих навантаженнях (наприклад, кранових).

4. Створення жорсткості каркаса, необхідної для забезпечення нормальних умов експлуатації.

Зв'язки поділяють на зв'язки між колонами та зв'язки між фермами (зв'язки намету).

Система зв'язків між колонами забезпечує під час експлуатації та монтажу геометричну незмінність каркаса та його несучу здатністьу поздовжньому напрямку, а також стійкість колон із площини поперечних рам.

Для виконання цих функцій необхідний хоча б один вертикальний жорсткий диск по довжині температурного блоку та система поздовжніх елементів, що прикріплюють колони, що не входять до жорсткого диска, до останнього. У жорсткі диски включені дві колони, підкранова балка, горизонтальні розпірки та грати, що забезпечує при шарнірному з'єднанні всіх елементів диска геометричну незмінність. Решітка найчастіше проектується хрестовою, елементи якої працюють на розтяг при будь-якому напрямку сил, що передаються на диск, і трикутної, елементи якої працюють на розтяг і стиснення. Схема решітки вибирається те щоб її елементи було зручно кріпити до колонам (кути між вертикаллю і елементів решітки близькі до 45°). При великих кроках колон у нижній частині колони доцільно пристрій диска у вигляді двошарнірної гратчастої рами, а у верхній - використання підкроквяної ферми. Розпірки та грати при малих висотах перерізу колон розташовуються в одній площині, а при великих висотах – у двох площинах. На зв'язкові диски передаються моменти, що крутять, і тому при розташуванні вертикальних зв'язків у двох площинах вони з'єднуються горизонтальними гратчастими зв'язками.

При розміщенні жорстких дисків уздовж будівлі необхідно враховувати можливість переміщення колон при температурних деформаціях поздовжніх елементів (рис.11.6 а). Якщо поставити диски по торцях будівлі (рис 11.6, б), то у всіх поздовжніх елементах (підкранові конструкції, підкроквяні ферми, розпірки зв'язків) виникають надмірні температурні зусилля.

Тому при не великої довжинибудівлі (температурного блоку) ставиться вертикальна зв'язок у одній панелі (рис 11.7, а). При великій довжині будівлі (або блоку) для колон у торцях зростають непружні переміщення за рахунок податливості кріплень поздовжніх елементів колонам. Відстань від торця до диска обмежується для закріплення колон, розташованих близько до торця, від втрати стійкості. У цих умовах вертикальні зв'язки ставлять у двох панелях (рис 11.7 б), причому відстань між осями повинні бути такими, щоб зусилля не були дуже великі.

По торцях будівлі крайні колони іноді з'єднуються між собою гнучкими верхніми зв'язками (рис. 11.7 а). Верхні торцеві зв'язки роблять у вигляді хрестів (рис 11.7, б).

Верхні вертикальні зв'язки слід розміщувати не тільки в торцевих панелях будівлі, а й у панелях, що примикають до температурних швів, оскільки це підвищує поздовжню жорсткість верхньої частини каркасу; крім того, в процесі зведення цеху кожен температурний блок може протягом деякого часу бути самостійним конструктивним комплексом.

Вертикальні зв'язки між колонами ставлять у всіх рядах колон будівлі; розташовувати їх слід між тими самими осями.

Зв'язки, що встановлюються в межах висоти ригелів у зв'язковому блоці та торцевих кроках, проектують у вигляді самостійних ферм, в інших місцях ставлять розпірки.

Поздовжні елементи зв'язків у точках кріплення до колон забезпечують несумісність цих точок з площини поперечної рами (рис 11.8, а). Ці точки в розрахунковій схеміколони (рис 11.8 б) можуть прийняті шарнірними опорами. При великій висоті нижньої частини колони буває доцільною установка додаткової розпірки (рис 11.8, яка закріплює нижню частинуколони посередині її висоти та скорочує розрахункову довжину колони (рис 11.8, г).

При великій довжині елементів зв'язку, що сприймають невеликі зусилля, розраховуються на граничну гнучкість.

Зв'язки з покриття.

Зв'язки між фермами, створюючи загальну просторову жорсткість каркасу забезпечують: стійкість стиснених елементів ригеля із площини ферм; перерозподіл місцевих навантажень, прикладених до однієї з рам; зручність монтажу: задану геометрію каркасу; сприйняття та передачу на колони деяких навантажень.

Система зв'язків покриття складається з горизонтальних та вертикальних зв'язків. Горизонтальні зв'язки розташовуються у площинах нижнього, верхнього поясів ферм та верхнього пояса ліхтаря. Горизонтальні зв'язки складаються з поперечних та поздовжніх (рис.11.10, 11.11)

Елементи верхнього поясу кроквяних ферм стиснуті, тому необхідно забезпечити їх стійкість із площини ферм.

Для закріплення плит і прогонів від поздовжніх зсувів влаштовуються поперечні зв'язки по верхніх поясах ферм, які доцільно розташовувати в торцях цеху для того, щоб вони забезпечували просторову жорсткість покриття. При великій довжині будівлі або температурного блоку (понад 144м) встановлюються додаткові зв'язкові поперечні ферми. Це зменшує поперечні переміщення поясів ферм, що виникають внаслідок податливості зв'язків.

Особливу увагузвертають на зав'язку вузлів ферм у межах ліхтаря, де немає покрівельного настилу. Тут для розкріплення вузлів верхнього пояса ферм з їхньої площини передбачаються розпірки, причому такі розпірки в вузлі конькового ферми обов'язкові. Розпірки прикріплюються до торцевих зв'язків у площині верхніх поясів ферм.

У будинках з мостовими кранами необхідно забезпечити горизонтальну жорсткість каркаса як упоперек, так і вздовж будівлі. При роботі мостових кранів виникають зусилля, що викликають поперечні та поздовжні деформації каркасу цеху. Тому в однопрогонових будинках великої висоти (), у будинках з мостовими кранами і дуже важкого режиму роботи при будь-якій вантажопідйомності обов'язкова система зв'язків по нижнім поясам ферм.

Для скорочення вільної довжини розтягнутої частини нижнього пояса доводиться в деяких випадках передбачати розтяжки, що закріплюють нижній пояс у бічному напрямку. Ці розтяжки сприймають умовну поперечну силу Q.

У довгих будинках, що складаються з декількох температурних блоків, поперечні зв'язкові ферми по верхніх і нижніх поясах ставлять у кожного температурного шва, маючи на увазі, що кожен температурний блок є закінченим просторовим каркасом. Кроквяні ферми мають незначну бічну жорсткість, тому необхідно влаштовувати вертикальні зв'язки між фермами, що розташовуються в площині вертикальних стійок кроквяних ферм (рис 11.10, в).

При опорі нижнього опорного вузла кроквяних на оголовок колони зверху вертикальні зв'язки необхідно розташовувати також по опорних стійках ферм.

У багатопрогонових цехах зв'язку по верхнім поясам ферм і вертикальні ставляться у всіх прольотах, а горизонтальні по нижнім поясам – по контуру будівлі та деяким середнім рядам колон через 60-90м за шириною будівлі (рис 11.13). У будинках, що мають перепади по висоті, поздовжні зв'язкові ферми ставлять і вздовж цих перепадів.

Конструктивна схема зв'язків залежить головним чином кроку кроквяних ферм. Для горизонтальних зв'язків під час кроку ферм 6м зазвичай застосовують хрестові грати, розкоси яких працюють тільки на розтягування (рис 11.14, а), а також можуть застосовуватися ферми з трикутними гратами (рис 11.14, б) – тут розкоси працюю як на стиск, так і на розтягування. При кроці 12м діагональні елементи зв'язків, навіть працюють тільки на розтягування, виходять занадто важкими, тому систему зв'язків проектують так, щоб найдовший елемент був не більше 12м, і ці елементи підтримують діагоналі.

Зв'язки між колонами.

Система зв'язків між колонами забезпечує під час експлуатації та монтажу геометричну незмінність каркаса та його несучу здатність у поздовжньому напрямку, а також стійкість колон з площини поперечних рам. Для виконання цих функцій необхідні хоча б один вертикальний жорсткий диск по довжині температурного блоку та система поздовжніх елементів, що прикріплюють колони, що не входять до жорсткого диска, до останнього. У жорсткі диски включені дві колони, підкранова балка, горизонтальні розпірки та грати, що забезпечує при шарнірному з'єднанні всіх елементів диска геометричну незмінність. Решітка часто проектується хрестовою (елементи її працюють на розтяг при будь-якому напрямку сил) і трикутною (елементи працюють на розтяг, стиск). При великих кроках колон у нижній частині колони доцільно пристрій диска у вигляді двошарнірної гратчастої рами, а у верхній - підкроквяної ферми. Розпірки і грати при малих висотах перерізу колон розташовуються у одній площині, а за високих висотах – у двох площинах. На зв'язкові диски передаються моменти, що крутять, і тому при розташуванні вертикальних зв'язків у двох площинах вони з'єднуються горизонтальними гратчастими зв'язками. При розміщенні жорстких дисків (зв'язкових блоків) вздовж будівлі необхідно враховувати можливість переміщення колон при температурних деформаціях поздовжніх ел-ів. Якщо поставити диски по торцях будівлі, про всі поздовжніх ел-х (підкранові констр., підкроквяні ферм розпірки зв'язків) виникають значні температурні зусилля. Тому при невеликій довжині будівлі ставиться вертикальний зв'язок в одній панелі. При великій довжині будівлі для колон у торцях збільшуються непружні переміщення з допомогою податливості кріплень поздовжніх ел-ов до колон. Відстань від торця до диска обмежується для закріплення колон, розташованих близько до торця, від втрати стійкості. У цих випадках зв'язки ставляться у двох панелях, причому відстань між їх осями має бути такою, щоб зусилля були дуже великі. Граничні відстані між дисками ставляться від можливих перепадів t і встановлені нормами. По торцях будівлі крайні колони іноді з'єднують між собою гнучкими верхніми зв'язками. Роблять їх у вигляді хрестів, що доцільно з погляду монтажних умовта однотипності рішень. Верхні вертикальні зв'язки слід розміщувати у торцевих панелях будівлі, а й у панелях, що примикають до температурних швів, т.к. це підвищує поздовжню жорсткість верхньої частини каркасу. Вертикальні зв'язки встановлюють по всіх рядах колон будівлі, розташовують між одними і тими ж осями. При проектуванні зв'язків по середніх рядах колон у підкрановій частині слід мати на увазі, що іноді потрібно мати вільний простір між колонами, тоді конструюють портальні зв'язки. У гарячих цехах з нерозрізними підкрановими балками або важкими підкраново-підкроквяними фермами доцільно передбачати спеціальні конструктивні заходи: зменшення довжини температурних блоків. Зв'язки, крім умовних поперечних сил, сприймають вітрове навантаження, спрямоване на торець будівлі і поздовжніх впливів мостових кранів. Вітрове навантаженняна торець будівлі сприймається стійками торцевого фахверка та частково передається на зв'язки нижнього поясу ферм. Зв'язки намету передають цю силу до лав колон.

Поперечні елементи - рами сприймають навантаження від стін, покриттів, перекриттів (у багатоповерхових будинках), снігу, кранів, вітру, що діє зовнішні стіни і ліхтарі, і навіть навантаження від навісних стін. Поздовжні елементи каркасу - це підкранові конструкції, підкроквяні ферми, зв'язки між колонами та фермами, покрівельні прогони (або ребра сталевих покрівельних панелей).

Основні елементи каркасу – рами. Вони складаються з колон і несучих конструкцій покриттів - балок або ферм, довгомірних настилів та ін. анкерних болтівта зварювання. Рами збирають із типових елементів заводського виготовлення. Інші елементи каркасу - фундаментні, обв'язувальні та підкранові балки та підкроквяні конструкції. Вони забезпечують стійкість рам та сприймають навантаження від вітру, що діє на стіни будівлі та ліхтарі, а також навантаження від кранів.

Складові елементи каркасу одноповерхових промислових будівель

Як приклад однопрогоновий будинок, обладнаний мостовим краном (рис.1).

До складу каркасу входять такі основні елементи:

1. Колони, розташовані з кроком Ш вздовж будівлі; основне призначення колон підтримувати підкранові балки та покриття.
2. Несучі конструкції покриття (кроквяні балки або ферми), які спираються безпосередньо на колони (якщо їх крок збігається з кроком колон) і утворюють разом з ними поперечні рами каркаса.
3. Якщо крок несучих конструкцій покриття не збігається з кроком колон (наприклад, 6 і 12 м), до складу каркасу вводять розташовані в поздовжніх площинах підкроквяні конструкції (також у вигляді балок або ферм), що підтримують проміжні несучі конструкціїпокриття, розташовані між колонами (рис.1,б).
4. У деяких (рідкісних) випадках до складу каркаса вводяться прогони, що спираються на несучі конструкції покриття і розташовані на відстані 1,5 або 3 м.
5. Підкранові балки, що спираються на колони та несуть шляхи мостових кранів. У будинках з підвісними або підлоговими кранами підкранові балки не потрібні.
6. Фундаментні балки, що спираються на фундаменти колон та підтримують зовнішні стіни будівлі.
7. Обв'язувальні балки, що спираються на колони та підтримують окремі яруси. зовнішньої стіни(якщо вона по всій своїй висоті спирається на фундаментні балки).
8. При відстані між основними колонами каркасу, у площинах зовнішніх стін 12 м і більше, а також у торцях будівлі встановлюють допоміжні колони (фахверк), що полегшують конструкцію стін.

Мал. 1. Каркас одноповерхової однопрогонової будівлі (схема):

а - при однаковому кроці колон та несучих конструкцій покриття; б - при неоднаковому етапі колон і несучих конструкцій покриття; 1 – колони; 2 - несучі конструкції покриття; 3 - підкроквяні конструкції; 4 - прогони; 5 – підкранові балки; 6 – фундаментні балки; 7 – обв'язувальні балки; в - поздовжні зв'язки колон; 9 - поздовжні вертикальні зв'язки покриття; 10 - поперечні горизонтальні зв'язки покриття; 11 - поздовжні горизонтальні зв'язки покриття.

У сталевих каркасах обв'язувальні балки також відносять до фахверку (рис. 2, а). Каркас загалом має надійно та стійко працювати під дією кранових, вітрових та інших навантажень.

Мал. 2 Схеми фахверку

а - фахверк поздовжньої стіни, б - торцевий фахверк, 1 - основні колони, 2 - колони фахверка, 3 - ригель фахверка, 4 - ферма покриття

Вертикальні навантаження Р від мостового крана(рис.3), що передаються через підкранові балки на колони з великим ексцентриситетом, викликають позацентрове стиск тих колон, проти яких розташований Наразіміст крана.

Мал. 3. Схема мостового крана

1 - габарит крана; 2 - візок; 3 - міст крана; 4 - гак; 5 - колесо крана; 6 - кранова рейка; 7 - підкранова балка; 8 - колона

Гальмування візка мостового крана при його русі вздовж кранового моста (поперек прольоту) створює горизонтальні поперечні гальмівні сили Т1, що діють на ті ж колони.

Гальмування мостового крана в цілому при його русі вздовж прольоту створює поздовжні гальмівні сили Т2, що діють уздовж рядів колон. При вантажопідйомності мостових кранів, що досягає 650 т і вище, навантаження, що передаються ними на каркас, бувають дуже великі. Підвісні крани рухаються дорогами, підвішеним до конструкцій покриття, що несуть, і через них передають свої навантаження на колони.

Вітрові навантаження за різних напрямків вітру можуть діяти на каркас як у поперечному, так і в поздовжньому напрямках.

Для забезпечення стійкості окремих елементів каркаса в процесі його монтажу та спільної їх просторової роботи при впливі на каркас різних навантажень до складу каркасу вводять зв'язки.

Основні види зв'язків каркасу одноповерхових будівель

1. Поздовжні зв'язкиколон, що забезпечують їх стійкість та спільну роботуу поздовжньому напрямку при поздовжньому гальмуванні крана та поздовжньому дії вітру, встановлюються в кінці або посередині довжини каркасу.

Стійкість решти колон у поздовжній площині досягається кріпленням їх до зв'язкових колон горизонтальними поздовжніми елементами каркасу (підкрановими балками, обв'язувальними балками або спеціальними розпірками).

Зв'язки цього виду можуть мати різну схемув залежності від вимог, що висуваються до проектованої будівлі. Найпростішими є хрестові зв'язки (рис. 4, а). У тих випадках, коли вони заважають установці обладнання або врізаються в габарит проїзду (рис. 4, б) їх замінюють портальними зв'язками.

У безкранових будинках невеликої висоти такі зв'язки не потрібні. Робота колон у поперечному напрямку у всіх випадках забезпечується великими в цьому напрямку розмірами їх поперечного перерізута жорстким кріпленням їх до фундаментів.

Рис.4. Схема вертикальних зв'язків колонами. 1 - колони, 2 - покриття, 3 - зв'язки, 4 - проїзд

2. Поздовжні вертикальні зв'язки покриття, Що забезпечують стійкість вертикального положення несучих конструкцій (ферм) покриття на колонах, оскільки кріплення їх до колон вважається шарнірним, розташовуються по кінцях каркасу. Стійкість інших ферм досягається кріпленням їх до зв'язкових ферм горизонтальними розпірками.

3. Поперечні горизонтальні зв'язки, що забезпечують стійкість верхнього стисненого поясу ферм проти поздовжнього вигину, розташовуються по кінцях каркаса і утворюються шляхом об'єднання верхніх поясів двох сусідніх ферм в єдину конструкцію, жорстку горизонтальній площині. Стійкість верхніх поясів інших ферм досягається кріпленням їх до зв'язкових ферм у площині верхнього пояса за допомогою розпірок (або огороджувальних елементів покриття).

4. Поздовжні горизонтальні зв'язки покриття, розташовані вздовж зовнішніх стін на рівні нижнього пояса ферм.

Усі три види зв'язків покриття мають на меті об'єднати окремі плоскі несучі елементипокриття, жорсткі тільки у вертикальній площині, в єдину незмінну просторову конструкцію, що сприймає місцеві горизонтальні навантаження від кранів, навантаження від вітру і розподіляє між колонами каркаса.

Каркаси одноповерхових промислових будівель зводять найчастіше з збірного залізобетону, сталеві конструкції допускаються лише за наявності особливо великих навантажень, прольотів чи інших умов, які роблять недоцільним застосування залізобетону. Витрата сталі в залізобетонних конструкціях менша, ніж у сталевих: у колонах - у 2,5-3 рази; у фермах покриття-в 2-2,5 рази. Види будинків в один поверх.

Однак вартість сталевих і залізобетонних конструкцій однакового призначення відрізняється незначною мірою і в даний час каркаси роблять в основному сталеві.

Описаний вище комплекс зв'язків у найбільш повній та чіткій формі зустрічається у сталевих каркасах, окремі елементияких мають особливо малу твердість. Найбільш потужні елементи залізобетонних каркасів мають і більшу жорсткість. Тому в залізобетонних каркасах окремі видизв'язків можуть бути відсутніми. Наприклад, у будівлі без ліхтарів, з конструкціями, що несуть покриття у вигляді балок і настилом з великопанельних плит зв'язку в покритті не роблять.

У монолітних залізобетонних каркасах (які у вітчизняній практиці зустрічаються дуже рідко) жорстке з'єднання елементів каркасу у вузлах і велика масивність елементів роблять усі види зв'язків непотрібними.

Зв'язки найчастіше роблять металеві – із прокатних профілів. У залізобетонних каркасах зустрічаються і залізобетонні зв'язки, переважно у вигляді розпірок.

Каркас багатопрогонової будівлі відрізняється від каркаса однопрогонової будівлі в першу чергу наявністю внутрішніх середніх колон, що підтримують покриття та підкранові балки. Фундаментні балки за внутрішніми рядами колон встановлюють лише для спирання внутрішніх стін, а обв'язувальні - при великій їх висоті. Зв'язки проектуються за тими самими принципами, що й у однопрогонових будинках.

При сезонних коливаннях температури конструкції каркаса зазнають температурних деформацій, які при великій довжині каркасу та значному температурному перепаді можуть бути дуже суттєвими. Наприклад, при довжині каркаса 100 м, коефіцієнт лінійного розширення α = 0,00001 і температурному перепаді 50° (від +20° влітку до -30° взимку), тобто для конструкцій, що знаходяться на відкритому повітрі, Деформація дорівнює 100 0,00001 50 = 0,05 м – 5 см.

Вільним деформаціям горизонтальних елементів каркаса перешкоджають колони жорстко закріплені до фундаментів.

Щоб уникнути появи в конструкціях значних напруг від цієї причини, каркас ділять у надземній частині температурними швамиокремі самостійні блоки.

Відстань між температурними швами каркасу по довжині і ширині будівлі вибирають так, щоб можна було не зважати на зусилля, що виникають в елементах каркасу від кліматичних коливань температури.
Граничні відстані між температурними швами для каркасів із різних матеріалів встановлені СНиПом в межах від 30 м (відкриті монолітні) залізобетонні конструкції) до 150 м (сталевий каркас опалювальних будівель).

Температурний шов, площина якого розташована перпендикулярно до прольотів будівлі, називається поперечним, шов, що розділяє два суміжні прольоти - поздовжнім.

Конструктивне виконання температурних швів буває різним. Поперечні шви завжди здійснюються шляхом встановлення парних колон, поздовжні шви виконуються як шляхом встановлення парних колон (рис. 5, а), так і шляхом влаштування рухомих опор (рис. 5 б), що забезпечують незалежну деформацію, конструкцій покриття сусідніх, температурних блоків. У каркасах, розділених температурними швами деякі блоки, зв'язку встановлюють у кожному блоці, як і самостійному каркасі.

Рис.5. Варіанти поздовжнього температурного шва

а – з двома колонами, б – з рухомою опорою, 1 – балки, 2 – столик, 3 – колона, 4 – ковзанка

До каркаса відносять також несучі конструкції робочих майданчиків, які бувають необхідні всередині основного обсягу будівлі (якщо вони пов'язані з основними конструкціями будівлі).

Конструкції робочих майданчиків складаються з колон і перекриттів, що спираються на них. Залежно від технологічних вимогробочі майданчики можуть розташовуватися одному чи кількох рівнях (рис. 6).

Мал. 6. Багатоярусний робочий майданчик.

Таким чином, при будівництві одноповерхових і багатоповерхових промислових будівель як несучої приймається, як правило, каркасна система. Каркас дозволяє найкращим чиноморганізувати раціональне плануваннявиробничої будівлі (отримати більшпролітні простори, вільні від опор) і найбільш прийнятний для сприйняття значних динамічних і статичних навантажень, яким схильна промислова будівляу процесі експлуатації.

Відео - поетапне складанняметалоконструкцій

Вертикальні зв'язки, як найбільш економічні конструкції, здебільшого надійно забезпечують жорсткість будівель із сталевим каркасом.

1.1. Зі статичної точки зору вони є защемленими в землі консольними балками, що згинаються.

1.2. У вузьких вертикальних зв'язках виникають значні зусилля, а самі стрижні зазнають великих деформацій по довжині, що сприяє великим деформаціям фасаду при малому кроці колон.

1.4. Жорсткість вузьких вітрових зв'язків може бути підвищена поєднанням їх із зовнішніми колонами.

1.5. Таку ж дію має висока горизонтальна балка (наприклад, в технічному поверсівисотної будівлі). Вона зменшує перекіс верхнього ригеля фахверка та відхилення будівлі від вертикалі.

Розташування вертинальних зв'язків у плані

У плані вертикальні зв'язки необхідні у двох напрямках. Суцільні або ґратчасті вертикальні зв'язки всередині будівлі перешкоджають вільному використанню приміщень; їх розташовують усередині стін або перегородок з невеликою кількістю прорізів.

2.1. Вертикальні зв'язки оточують сходову клітку.

2.2. Будівля з трьома поперечними зв'язками та одним поздовжнім зв'язком. При вузькому ядрі жорсткості в високих будинкахзабезпечення жорсткості доцільно за схемами 1.4 чи 1.5.

2.3. Поперечні зв'язки у безвіконних торцевих стінах економні та ефективні; поздовжній зв'язок в одному прольоті між двома внутрішніми колонами.

2.4. Вертикальні зв'язки розташовані у зовнішніх стінах. Таким чином, вид будівлі знаходиться у прямій залежності від конструкцій.

2.5. Висотна будівляз квадратним планом та вертикальними зв'язками між чотирма внутрішніми колонами. Необхідна жорсткість обох напрямках забезпечується застосуванням схем 1.4 чи 1.5.

2.6. У висотних будинках із квадратним або близьким до квадратного плану розташування зв'язків у зовнішніх стінах дозволяє отримати особливо рентабельні будівельні конструкції.

Розташування зв'язків у каркасі

3.1. Усі зв'язки розташовані один над одним.

3.2. Вертикальні зв'язки окремих поверхів не лежать один над одним, а взаємно зміщені. Міжповерхові перекриття передають горизонтальні зусилля від одного вертикального зв'язку до іншого. Жорсткість кожного поверху має бути забезпечена відповідно до розрахунку.

3.3. Гратчасті зв'язки вздовж зовнішніх стін, що у передачі вертикальних і горизонтальних навантажень.

Вплив вертикальних зв'язків на основу

Колони будівлі, зазвичай, є одночасно елементами вертикальних зв'язків. Вони відчувають зусилля від вітру та від навантаження на перекриття. Вітрове навантаження викликає у колонах зусилля розтягування чи стискування. Зусилля в колонах від вертикальних навантажень завжди стискають. Для стійкості будівлі потрібно, щоб у підошві всіх фундаментів переважали зусилля стиснення, однак у деяких випадках зусилля розтягування в колонах можуть бути більшими, ніж зусилля стиснення. В цьому випадку вага фундаментів враховується як баласт.

4.1. Кутові колони сприймають незначні вертикальні навантаження, проте при великому кроцізв'язків зусилля, що у цих колонах від вітру, також незначні, тому штучної навантаження кутових фундаментів зазвичай потрібно.

4.2. Внутрішні колони сприймають великі вертикальні навантаження, а через незначну ширину вітрових зв'язків та великі зусилля від вітру.

4.3. Вітрові зусилля такі самі, як на схемі 4.2, але врівноважуються невеликими вертикальними навантаженнями завдяки зовнішнім колонам. Привантаження фундаментів у цьому випадку необхідне.

4.4. Привантаження фундаментів необов'язкове, якщо зовнішні колони стоять на високій підвальній стіні, яка може врівноважити сили розтягування від дії вітру.

5. Жорсткість будівель у поперечному напрямку забезпечується за допомогою ґратчастих зв'язків у безвіконних торцевих стінах. Зв'язки приховані між зовнішньою стіноюі внутрішнім вогнестійким облицюванням. У поздовжньому напрямку будівля має вертикальні зв'язки в коридорній стіні, але вони розташовані не один над одним, а зміщуються в різних поверхах. - ветеринарно-медичний факультет у Західному Берліні. Архітектори: д-р Люкхардт та Вандельт.

6. Жорсткість каркаса забезпечується у поперечному напрямку гратчастими дисками, які проходять через обидва корпуси будівлі, виходячи назовні у проміжках між будинками. Жорсткість будівлі в поздовжньому напрямку забезпечена зв'язками між внутрішніми рядамиколон. - Висотний будинок "Фенікс-Рейнрор" у Дюссельдорфі. Архітектори: Хентріх та Петчніг.

7. Трипрогоновий будинок з кроком колон у поперечному напрямку 7; 3,5; 7 м. Між чотирма розташованими попарно внутрішніми колонами вузькі поперечні зв'язки між двома внутрішніми колонами одного ряду - поздовжній зв'язок. Внаслідок незначної ширини поперечних зв'язків розрахункові горизонтальні деформації від впливу вітру дуже великі. Тому на другому та п'ятому поверхах у чотирьох зв'язкових площинах встановлені напружені розкоси до зовнішніх колон.

Напружені стрижні виконані у вигляді поставлених на ребро сталевих смуг. Вони попередньо напружуються (напруга контролюється тензометрами) настільки, що при дії вітру напруга розтягнутого розкосу одного напрямку подвоюється, а в іншому напрямку обертається майже в нуль. - Будівля головної адміністрації фірми "Беваг" у Західному Берліні. Архітектор проф. Баумгартен.

8. Будівля має лише зовнішні колони. Балки перекривають проліт 12,5 м, крок зовнішніх колон 7,5 м. У високій частині вітрові зв'язки розташовані на всю ширину будівлі між зовнішніми колонами. Зовнішні колони сприймають великі навантаження, що компенсує зусилля, що розтягують, від вітру. Фронтон високої частини будівлі видається перед колонами на 2,5 м. Розташовані в торцевих стінах зв'язку продовжуються в межах першого прихованого поверху між колонами з передачею горизонтальних зусиль від верхнього до нижнього по горизонтальному зв'язку в нижньому міжповерховому перекритті. Для передачі сумарних опорних зусиль служить суцільна балка із сталевих листів на висоту поверху, розташована в технічному поверсі між передостанньою та останньою колонами. Ця балка утворює консоль до передньої стіни. - Висотна будівля телецентру у Західному Берліні. Архітектор Тепець. Конструктор дипл. інж. Трептів.

9. Забезпечення жорсткості будівлі за допомогою зовнішніх зв'язків, які передають частину вертикальних навантажень проміжним колонам. Деталі - Адміністративна будівляфірми «Алкоа» у Сан-Франциско. Архітектори: Скідмор, Оуінгс, Мерріл.

10. Забезпечення жорсткості будівлі у поперечному напрямку: у нижній частині завдяки важкій залізобетонній стіні, у верхній частині за допомогою розміщених перед фасадом зв'язків, що зміщуються у шаховому порядку. На кожному поверсі по шість зв'язків. Стрижні зв'язків виготовлені із трубчастих профілів. Жорсткість у поздовжньому напрямку забезпечена установкою фахверкових зв'язків у середніх рядах колон. Деталі - Житловий будинок на вулиці Крулебарб в Парижі. Архітектори: Альбер-Буало та Лябурдет.