Связи между колоннами.

Связи

Система связей. Связи по колоннам. Связи по покрытию

Связи — важные элементы стального каркаса, которые необходимы для выполнения следующих требований:

– обеспечение неизменяемости пространственной системы каркаса и устойчивости его сжатых элементов;

– восприятие и передача на фундаменты некоторых нагрузок (ветровых, горизонтальных от кранов);

– обеспечение совместной работы поперечных рам при местных нагрузках (например, крановых);

– создание жесткости каркаса, необходимой для обеспечения нормальных условий эксплуатации;

– обеспечение условий высококачественного и удобного монтажа.

Связи подразделяются на связи между колоннами и связи между фермами (связи по покрытию).

Система связей между колоннами (9.8) обеспечивает во время эксплуатации и монтажа:

– геометрическую неизменяемость каркаса;

– несущую способность каркаса и его жесткость в продольном направлении;

– восприятие продольных нагрузок от ветра в торец здания и торможения моста крана;

– устойчивость колонн из плоскости поперечных рам.

Связи между колоннами включают:

– жесткие вертикальные диски выше и ниже подкрановых балок;

– продольные элементы, присоединяющие колонны к жестким дискам.

Для выполнения этих функций необходим хотя бы один вертикальный жесткий диск по длине температурного блока и система продольных элементов, прикрепляющих колонны, не входящие в жесткий диск, к последнему. В жесткие диски (рис. 1) включены две колонны, подкрановая балка, горизонтальные распорки и решетка, обеспечивающая при шарнирном соединении всех элементов диска геометрическую неизменяемость.

Рис. 1. Расположение связей между колоннами в зданиях:

а - коротких (или температурных отсеках); б - длинных; 1 - колонны; 2 - распорки; 3 - ось температурного шва; 4 - подкрановые балки; 5 - связевый блок; 6 - температурный блок; 7 - низ ферм; 8 - низ башмака

Решетка проектируется крестовой (рис. 2, а), элементы которой принимаются гибкими [l] = 220 и работают на растяжение при любом направлении сил, передаваемых на диск (сжатый раскос теряет устойчивость) и треугольной (рис. 2, б), элементы которой работают на растяжение и сжатие. Схема решетки выбирается так, чтобы ее элементы было удобно крепить к колоннам (углы между вертикалью и элементами решетки близки к 45°). При больших шагах колонн в нижней части колонны целесообразно устройство диска в виде двухшарнирной решетчатой рамы, а в верхней - использование подстропильной фермы (рис. 2, в). Распорки и решетка при малых высотах сечения колонн (например, в верхней части) располагаются в одной плоскости, а при больших высотах (нижняя часть колонны) - в двух плоскостях.

Рис. 2. Схемы конструкций жестких дисков связей между колоннами:

а - при обеспечении устойчивости нижней части колонн из плоскости рамы; б - при необходимости установки промежуточных распорок; в - при необходимости использования подкранового габарита.

Рис. 3. Схемы температурных перемещений и усилий:

а - при расположении вертикальных связей посередине каркаса; б - то же, в торцах каркаса

При размещении жестких дисков (связевых блоков) вдоль здания нужно учитывать возможность перемещений колонн при температурных деформациях продольных элементов (рис. 3, а). Если поставить диски по торцам здания (рис. 3, б), то во всех продольных элементах (подкрановые конструкции, подстропильные фермы, распорки связей) и в связях возникают значительные температурные усилия.

Поэтому при небольшой длине здания (температурного блока) ставится вертикальная связь в одной панели (рис. 1, а). При большой длине здания вертикальные связи ставятся в двух панелях (рис. 1, б), причем расстояние между их осями должно быть таким, чтобы усилия F_t были невелики. Предельные расстояния между дисками зависят от возможных перепадов температур и установлены нормами (табл. 1).

По торцам здания крайние колонны соединяют между собой гибкими верхними связями (см. рис. 3, а). Вследствие относительно малой жесткости надкрановой части колонны расположение верхних связей в торцевых панелях незначительно сказывается на температурных напряжениях.

Вертикальные связи между колоннами ставят по всем рядам колонн здания; располагать их следует между одними и теми же осями.

Таблица 1. Предельные размеры между вертикальными связями, м

При проектировании связей по средним рядам колонн в подкрановой части следует иметь в виду, что довольно часто по условиям технологии необходимо иметь свободное пространство между колоннами. В этих случаях конструируют портальные связи (см. рис. 2, в).

Связи, устанавливаемые в пределах высоты ригелей в связевом и торцевом блоках, проектируют в виде самостоятельных ферм (монтажного элемента), в остальных местах ставят распорки.

Продольные элементы связей в точках крепления к колоннам обеспечивают несмещаемость этих точек из плоскости поперечной рамы. Эти точки в расчетной схеме колонны могут быть приняты шарнирными опорами. При большой высоте нижней части колонны бывает целесообразна установка дополнительной распорки, которая закрепляет нижнюю часть колонны посередине ее высоты и сокращает расчетную длину колонны.

Рис. 4. Работа связей между колоннами при воздействии:
а - ветровой нагрузки на торец здания; б - мостовых кранов.

Передача нагрузок. В точке А (рис. 4, а) гибкий элемент связей 1 не может воспринимать сжимающую силу, поэтому F_w передается более короткой и достаточно жесткой распоркой 2 в точку Б. Здесь сила по элементу 3 передается в точку В. В этой точке усилие воспринимается подкрановыми балками 4, передающими силу F_w на связевый блок в точку Г. Аналогично работают связи и на силы продольных воздействий кранов F (рис. 4, б).

Элементы связей выполняются из уголков, швеллеров, прямоугольных и круглых труб. При большой длине элементов связи, воспринимающие небольшие усилия, рассчитываются по предельной гибкости, которая для сжатых элементов связей ниже подкрановой балки равна 210-60a (a - отношение фактического усилия в элементе связей к его несущей способности), выше - 200; для растянутых эти значения составляют соответственно 200 и 300.