Для чего вертикальные связи

Связи в покрытиях промышленных зданиях

Система связей покрытия предназначена для обеспечения пространственной работы и продольной неизменяемости каркасов, восприятия горизонтальных нагрузок (от ветра, кранового оборудования и пр.) придания устойчивости конструкциям в период их монтажа.

Ветровые и сейсмические силы, воздействующие на покрытие и верхнюю часть торцовых стен и направленные вдоль пролётов здания, передают системой связей покрытия на систему продольных и вертикальных связей по колоннам.

Система связей также обеспечивает развязку сжатых поясов «из плоскости» стропильных ферм.

Те же силы, направленные поперёк пролётов здания при одинаковом шаге крайних и средних колонн, воспринимаются непосредственно поперечными рамами каркаса.

В ином случае с промежуточных колонн крайнего ряда они передаются на поперечные рамы продольными горизонтальными связями в уровне нижних поясов стропильных ферм.

Если здание состоит из нескольких температурных блоков, то каждый из них должен иметь самостоятельную систему связей.

В зданиях с применением железобетонных плит связи по верхним поясам стропильных ферм состоят из распорок и растяжек.

Горизонтальные связи предусматриваются только в зданиях с фонарями и располагаются в подфонарном пространстве.

В покрытиях при шаге колонн крайних и средних рядов 12 м предусматривают горизонтальные связевые фермы, размещая их в уровне нижнего пояса стропильных ферм по торцам температурных блоков в каждом пролете.

Горизонтальные связи при железобетонном каркасе

Связи в покрытии со стальными фермами по нижним поясам стропильных ферм

Горизонтальные связи в плоскости нижних поясов стропильных ферм могут быть двух типов.

Связи первого типоразмера состоят из поперечных горизонтальных связевых ферм, располагаемых в торцах температурного отсека здания.

При длине температурного отсека более 96 м в пределах отсека должны быть установлены промежуточные связевые фермы с шагом 42-60 м.

Кроме того, не обходимы продольные горизонтальные связевые фермы, которые в одно-, двух- и трехпролетных зданиях располагают вдоль крайних рядов колонн, а при числе пролетов более трех также и вдоль средних рядов колонн таким образом, чтобы расстояние между связевыми фермами не превышало трех пролетов в зданиях с обычным режимом работы и двух пролетов в зданиях с тяжелым режимом работы.

Связи первого типа предусматривают также установку распорок и растяжек.

Связи первого типа обязательны в зданиях с тяжелым режимом работы и в зданиях с подстропильными фермами независимо от режима работы кранов.

В зданиях с обычным режимом работы при отсутствии подстропильных ферм связи первого типа устанавливают :

— в однопролетных и двухпролетных зданиях оборудованных мостовыми кранами грузоподъемностью 10 т и более;

— в зданиях с числом пролетов три и более при наличии кранов общего назначения грузоподъемностью 30 т и более.

В остальных случаях предусматривается второй тип связей.

Связи второго типа состоят из поперечных горизонтальных связевых ферм, расположенных так же, как и в связях первого типа, по торцам температурного блока и в случае необходимости дополнительно по промежуточным рядам колонн.

Продольные связевые фермы по крайним рядам колонн устанавливают только при шаге стропильных ферм 12 м и наличии стоек продольного фахверка. Связи второго типа включают также распорки и растяжки.

Связевые стальные стропильные фермы соединяются : плоскости нижних поясов – распорками и раскосами, образующими горизонтальные фермы, и растяжками с интервалом 6 м по всей длине здания; в плоскости верхних поясов – распорками и раскосами в середине пролёта только в подфонарном пространстве.

Связи в покрытиях со стальными фермами по верхним поясам стропильных ферм

По средним рядам колонн крайние подстропильные фермы в каждом температурном блоке связывают с верхними поясами стропильных ферм горизонтальными распорками.

Горизонтальные связи в покрытиях при железобетонном каркасе

Вертикальные связи располагаются вдоль пролетов в местах размещения поперечных горизонтальных связевых ферм через 6 м.

Вертикальные связи в покрытиях при железобетонном каркасе

Вертикальные связи, распорки, растяжки и раскосы могут быть спроектированы из круглых электросварных труб, замкнутых гнутосварных профилей, гнутых и горячекатаных профилей. Их сочетание зависит от шага стропильных ферм.

В качестве основного варианта принят сортамент связей из круглых электросварных труб.

Связи по верхним поясам ферм крепят на болтах М20 нормальной точности; связи по нижним поясам стропильных ферм в зданиях с обычным режимом работы – на болтах М20, в зданиях с тяжелым режимом работы – на сварке.

Элементы связей, расположенные в плоскости колонн и воспринимающие ветровые нагрузки, крепятся на болтах или сварке в зависимости от усилий, действующих в этих элементах.

Система связей в покрытиях состоит из горизонтальных связей в плоскости верхних и нижних поясов стропильных ферм и вертикальных связей между фермами.

В зависимости от применения железобетонных плит или стального профилированного настила система связей отличается только в плоскости верхних поясов стропильных ферм.

Источник

Связи

В связи с изменениями производственной программы Саратовского резервуарного завода выпуск данного оборудования завершен.
Актуальный список товаров доступен в разделе «Продукция».

Металлический каркас состоит из многих несущих элементов (ферма, рама, колонны, балки, ригели), которые необходимо «связывать» друг с другом для сохранения устойчивости сжатых элементов, жесткости и геометрической неизменяемости конструкции всего здания. Для соединения конструктивных элементов каркаса служат металлические связи. Они воспринимают основные продольные и поперечные нагрузки и передают их на фундамент. Металлические связи также равномерно распределяют нагрузки между фермами и рамами каркаса для сохранения общей устойчивости. Важным их назначением является противодействие горизонтальным нагрузкам, т.е. ветровым нагрузкам.

Саратовский резервуарный завод производит связи из горячекатаных сортовых уголков, гнутых уголков, гнутых профильных труб, горячекатаных профильных труб, круглых труб, горячекатаные и гнутых швеллеров и двутавр. Общая масса используемого металла должна составлять приблизительно 10% от общей массы металлоконструкции здания.

Основными элементами, которые соединяют связи, являются фермы и колонны.

Металлические связи колонн

Связи колонн обеспечивают поперечную устойчивость металлической конструкции здания и его пространственную неизменяемость. Связи колонн и стоек являются вертикальными металлоконструкциями и конструктивно представляют собой распорки или диски, которые формируют систему продольных рам. Назначение жестких дисков – крепление колонн к фундаменту здания. Распорки соединяют колонны в горизонтальной плоскости. Распорки представляют собой продольные балочные элементы, например, межэтажные перекрытия, подкрановые балки.

Внутри связей колонн различают связи верхнего яруса и связи нижнего яруса колонн. Связи верхнего яруса располагают выше подкрановых балок, связи нижнего яруса, соответственно, ниже балок. Основными функциональными назначениями нагрузок двух ярусов являются способность передачи ветровой нагрузка на торец здания с верхнего яруса через поперечные связи нижнего яруса на подкрановые балки. Верхние и нижние связи также способствуют удерживанию конструкции от опрокидывания в процессе монтажа. Связи нижнего яруса к тому же передают нагрузки от продольного торможения кранов на подкрановые балки, что обеспечивает устойчивость подкрановой части колонн. В основном в процессе возведения металлоконструкций здания используются связи нижних ярусов.

Схема вертикальных связей между колоннами

Металлические связи ферм

Для придания пространственной жесткости конструкции здания или сооружения металлические фермы также соединяются связями. Связь ферм представляет собой пространственный блок с прикрепленными к нему смежными стропильными фермами. Смежные фермы по верхним и нижним поясам соединены горизонтальными связями ферм, а по стойкам решетки – вертикальными связями ферм.

Горизонтальные связи ферм по нижним и верхним поясам

Горизонтальные связи ферм бывают также продольными и поперечными.

Нижние пояса ферм соединяются поперечными и продольными горизонтальными связями: первые фиксируют вертикальные связи и растяжки, за счет чего уменьшается уровень вибрации поясов ферм; вторые служат опорами верхних концов стоек продольного фахверка и равномерно распределяют нагрузки на соседние рамы.

Верхние пояса ферм соединяются горизонтальными поперечными связями в виде распорок или прогонов для сохранения запроектированного положения ферм. Поперечные связи объединяют верхние пояса фермы в единую систему и становятся «замыкающей гранью». Распорки как раз предотвращают смещение ферм, а поперечные горизонтальные фермы/связи предотвращают от смещения распорки.

Вертикальные связи ферм необходимы в процессе возведения здания или сооружения. Их как раз и называют зачастую монтажными связями. Вертикальные связи способствуют сохранению устойчивости ферм из-за смещения их центра тяжести выше опор. Вместе с промежуточными фермами они образуют пространственно-жесткий блок с торцов здания. Конструктивно вертикальные связи ферм представляют собой диски, состоящие из распорок и ферм, которые располагаются между стойками стропильных ферм по всей длине здания.

Вертикальные связи колонн и ферм

Конструкции металлических связей стального каркаса

По конструкции металлические связи также бывают:

перекрестные связи, когда элементы связей пересекаются и соединяются между собой посередине

угловые связи, которые располагаются несколькими частями в ряд; применяются в основном для строительства малопролетных каркасов

портальные связи для каркасов П-образного вида (с проемами) имеют большую площадь поверхности

Основным типом соединения металлических связей – это болтовое, так как такой вид крепления максимально эффективен, надежен и удобен в процессе монтажа.

Специалисты Саратовского резервуарного завода спроектируют и изготовят металлические связи из любого профиля в соответствии с механическими требованиями к физико-химическим свойствам материала в зависимости от технико-эксплуатационных условий.

Надежность, устойчивость и жесткость металлического каркаса Вашего здания или сооружения во много зависит от качественного изготовления металлических связей.

Как заказать изготовление металлических связей на Саратовском резервуарном заводе?

Для расчета стоимости металлоконструкций нашего производства, Вы можете:

Специалисты Завода предлагают комплексные услуги:

Источник

Вертикальные связи между колоннами. А можно ли «выключать» сжатую ветвь?

размещено: 13 Ноября 2015
обновлено: 15 Ноября 2015

В самом начале своей трудовой деятельности у меня не было ни опытных наставников, ни друзей и знакомых, трудящихся в крупных проектных конторах, которые смогли бы мне разжевать возникающие у меня вопросы по металлическим конструкциям. Так как я до сих пор считаю себя начинающим инженером, то не претендую на то, что моя запись будет авторитетным источником. Я готов внести правки в свою статью по итогам обсуждения.

На написание статьи меня сподвигло то, что я не смог в свое время найти подробное пошаговое описание СНиПовской методики подбора связей, а то, что изложено в самом СНиПе, мне было не понятно.

Итак, имеем связевую панель между колоннами, шаг колонн 6 м, высота колонн 8 м, крана нет. Задача: подобрать сечение элементов крестовой связи и выбрать узел пересечения ветвей связи.

В подавляющем большинстве «сарайчиков» сечения вертикальных связей между колоннами достаточно подобрать по критерию не превышения предельной гибкости.

п. 15.4.12 СП 16 нам говорит:

При применении крестовой решетки связей покрытий, за исключением
зданий и сооружений I уровня ответственности, допускается расчет по условной схеме
в предположении, что раскосы воспринимают только растягивающие усилия.

Что как бы намекает: «В вертикальных связях между колоннами так не делайте (сжатую ветвь из расчета не выключайте), потому что про вертикальные связи между колоннами ничего подобного не написано»

Как известно, фактическая гибкость элемента «λ» прямо пропорциональна расчетной длине элемента «L_ef» и обратно пропорциональна радиусу инерции поперечного сечения элемента «i». λ = L_ef / i

Далее переходим к п. 10.1.3, в котором приведена интересующая нас табличка. Попробуем ее подробно разобрать.

В качестве исходных данных для наших вертикальных связей между колоннами, зададимся сечением из замкнутой прямоугольной трубы.

2. Вторая строчка первый столбец. Рассматриваемый сжатый элемент не прерывается, поддерживающий элемент растянут и прерывается. Этот случай вполне нам подходит. L_ef = 0,7 * l₁ = 0,7 * 10000 = 7000 (мм). Поддерживающий растянутый элемент не так «хорош», как в п.1. но все же хорош, поэтому сокращает расчетную длину рассматриваемого элемента по сравнению с геометрической длиной на 30%.

3. Третья строчка первый столбец. Из-за того, что поддерживающий элемент растянут, сжатый даже не заметил, что прервался в точке пересечения раскосов. Расчетная длина такая же, как и в п. 2.

4. Первая строчка второй столбец. Такая ситуация возможна, например, при удалении из схемы распорки по верху колонн. Поддерживающий элемент на 30% уменьшает расчетную длину рассматриваемого сжатого элемента.

5. Вторая строчка второй столбец. Рассматриваемый сжатый элемент поддерживается неработающим прерывающимся элементом. В этом случае поддерживающий элемент ничего и не поддерживает (никак не влияет на рассматриваемый), поэтому расчетная длина рассматриваемого сжатого элемента равна геометрической длине между точками крепления к колоннам.

8. Вторая строчка третий столбец. Такая ситуация возможна в тех же случаях, что и в п.7. Но здесь уже поддерживающая прерывающаяся ветвь связи ухудшает работу рассматриваемого элемента. Обжатие в наших «сарайчиках» мы не учитываем, поэтому расчетная длина рассматриваемого растянутого элемента L_ef = 10000 * 1,4 = 14000 (в 2 раза больше, чем в п 2.). Предельная гибкость, также как и в п. 7. в 2 раза больше λ_u = 400.

9. Третья строчка третий столбец. Таблица 25, как и в п.6, не желает давать разъяснения для данного случая.

По п. 2 L_ef = 7000 (мм), λ_u = 200 (рассматриваемый элемент сжат), λ = L_ef / i, примем λ = λ_u и выразим отсюда радиус инерции (требуемый радиус инерции, который будет обеспечивать гибкость не выше предельной)

i = L_ef / λ = 7000 / 200 = 35 (мм)

по п. 8 L_ef = 14000 (мм), λ_u = 400 (рассматриваемый элемент растянут)

i= L_ef / λ = 14000 / 400 = 35(мм)

А теперь давайте вернемся к нашей исходной схеме и попробуем просто выключить сжатую ветвь из расчета, просто предположим, что работает только растянутая ветвь связи.

i = L_ef / λ = 10000 / 400 = 25 (мм)

Источник

Вертикальные связи по колоннам

Для обеспечения пространственной жесткости и геометрической неизменяемости всего здания в целом, а также для обеспечения устойчивости колонн из плоскости поперечных рам, устанавливают вертикальные связи между колоннами.

Вертикальные связи между колоннами имеют наиболее существенное значение для создания пространственной жесткости каркаса машзала. Они предназначены для:

– создания продольной жесткости каркаса, необходимой для его нормальной эксплуатации и монтажа;

– обеспечения устойчивости колонн из плоскости поперечных рам;

– восприятия ветровой нагрузки, действующей на торец здания, и сил продольного торможения мостовых кранов и передачи их на фундаменты.

Связи по колоннам размещают в подкрановой части колонн (связи по нижним частям колонн) и в надкрановой части колонн (связи по верхним частям колонн) (рис. 2.4,а).

Рис. 2.4. Размещение связей каркаса машзала:

а) вертикальные связи; б) горизонтальные связи по верхним поясам ферм; в) горизонтальные связи по нижним поясам ферм

В обеспечении пространственной жесткости каркаса главную роль играют вертикальные связи по нижним частям колонн. Они создают вместе с колоннами, связями по верхним частям колонн, подкрановыми балками и фундаментами так называемый жесткий брус. Жесткий пространственный брус – геометрически неизменяем и неподвижен в продольном направлении. К нему как бы шарнирно прикреплены все остальные рамы температурного отсека (рис. 2.5,б).

Рис. 2.5. Размещение вертикальных связей по колоннам:

а) связей нет; б) правильное расположение связей;

в); г) неправильное размещение связей

Для обеспечения свободы развития температурных деформаций продольных элементов каркаса (подкрановых балок, прогонов, распорок) жесткий пространственный брус ставят в середине здания или температурного блока (рис. 2.5,б). Если жесткие связевые брусья будут поставлены по краям блока (рис. 2.5,в), то при перепаде температур (лето-зима) будет происходить стесненное развитие температурных деформаций продольных элементов каркаса. Стеснённые температурные деформации вызовут дополнительные напряжения в продольных элементах каркаса, которые должны быть учтены в расчетах.

Если пространственный брус установить только с одного края здания или температурного блока (рис. 2.5,г), то горизонтальное перемещение торцевой колонны на противоположном конце здания будет очень велико и может привести к повреждениям узлов сопряжения элементов. Расстояние от торца здания до оси ближайшей вертикальной связи (жесткого диска), а также между осями вертикальных связей в одном температурном отсеке, не должно превышать величин, указанных в табл. 42 СНиП[1].

Машинные залы электростанций обычно имеют значительную длину. В этом случае жесткий пространственный брус ставят по длине машзала в двух панелях. При принятых в курсовом проекте длинах машзалов жесткий пространственный брус можно расположить в одной панели в середине здания. Расстояние от него до торца здания не должно превышать 60 м.

Вертикальные связи в верхних частях колонн обладают небольшой жесткостью и незначительно препятствуют температурным деформациям каркаса. Поэтому вертикальные связи в верхних частях колонн размещают у торцов здания, у температурных швов и в средней части здания или температурного отсека, там, где располагают связи по нижним частям колонн (рис. 2.4).

Вертикальные связи в верхних частях колонн предназначены:

– для обеспечения удобства монтажа сооружения, который обычно начинается с краёв. Первая и вторая рамы и связи между ними образуют устойчивый элемент, к которому как бы прикрепляют остальные рамы;

– для восприятия ветровой нагрузки, действующей на торец здания. Благодаря этим связям нагрузка передается на подкрановые балки, затем на нижние связи между колоннами и далее на фундамент;

– для создания вместе со связями по нижним частям колонн жесткого пространственного бруса.

Связи по фермам

Связи по фермам предназначены для:

– создания (совестно со связями по колоннам) общей пространственной жесткости и геометрической неизменяемости каркаса;

– обеспечения устойчивости сжатых элементов ферм из плоскости ригеля путём сокращения их расчетной длины;

– восприятия горизонтальных нагрузок на отдельные рамы (поперечного торможения крановых тележек) и перераспределения их на всю систему плоских рам каркаса;

– восприятия и (совестно со связями по колоннам) передачи на фундаменты некоторых горизонтальных нагрузок на конструкции машзала (ветровых, действующих на торец здания);

– обеспечения удобства монтажа ферм.

Связи по фермам подразделяют на горизонтальные и вертикальные. Горизонтальные связи располагают в плоскости верхних и нижних поясов ферм (рис. 2.4,б,в). Горизонтальные связи, расположенные поперёк здания называют поперечными, а вдоль – продольными.

Вертикальные связи располагают между фермами (рис. 2.4,а). Их выполняют в виде самостоятельных монтажных элементов (ферм) и устанавливают совместно с поперечными связями по верхним и нижним поясам ферм. По ширине пролета ставят 3 и более вертикальные связевые фермы. Две, из которых располагают по опорным узлам ферм, а остальные в плоскости вертикальных стоек ферм. Расстояние между вертикальными связями по фермам от 6 до 15 м. Вертикальные связи между фермами служат для устранения деформаций сдвига элементов покрытия в продольном направлении. Поперечные горизонтальные связи в плоскости верхних и нижних поясов ферм (рис. 2.4,б, в) совместно с вертикальными связями между фермами устанавливают по торцам здания и в средней его части, там, где размещены вертикальные связи по колоннам. Они создают жесткие пространственные брусья у торцов здания и в средней его части. Пространственные брусья у торцов здания служат для восприятия ветровой нагрузки, действующей на торцевой фахверк и передачи ее на связи по колоннам, подкрановые балки и далее на фундамент.

Элементы верхнего пояса стропильных ферм сжаты и могут потерять устойчивость из плоскости ферм. Поперечные связи по верхним поясам ферм вместе с распорками закрепляют узлы ферм от перемещения в направлении продольной оси здания и обеспечивают устойчивость верхнего пояса из плоскости ферм. Продольные связевые элементы (распорки) снижают расчетную длину верхнего пояса ферм, если они сами закреплены от смещения жестким пространственным связевым брусом. В беспрогонных покрытиях ребра панелей закрепляют узлы ферм от смещения. В покрытиях по прогонам узлы ферм от смещения закрепляют сами прогоны, если они закреплены в горизонтальной связевой ферме.

Во время монтажа верхние пояса ферм закрепляют распорками в трёх или более точках. Это зависит от гибкости фермы в процессе монтажа. Если гибкость элементов верхнего пояса фермы не превышает 220, распорки ставят по краям и в середине пролёта (рис. 2.4,б). Если 220, то распорки ставят чаще. В беспрогонном покрытии это закрепление производят с помощью дополнительных распорок, а в покрытиях с прогонами распорками являются сами прогоны.

Рис. 2.6. Поперечное смещение рамы от действия

а) при отсутствии продольных связей по нижним поясам ферм;

б) при наличии продольных связей по нижним поясам ферм

Продольные горизонтальные связи по нижним поясам ферм (рис. 2.4,в и рис.2.6.) предназначены для перераспределения горизонтальной поперечной крановой нагрузки от торможения тележки крана. Эта нагрузка действует на отдельную раму и при отсутствии связей вызывает её значительные перемещения (рис. 2.6,а).

Продольные горизонтальные связи вовлекают в пространственную работу соседние рамы, вследствие чего поперечное смещение каркаса значительно уменьшается (рис. 2.6,6).

Продольные связи по нижним поясам ферм размещают в крайних панелях ферм вдоль всего здания. В машинных залах электростанций продольные связи размещают только в первых панелях нижних поясов ферм, прилегающих к колоннам крайнего ряда. С противоположной стороны фермы продольные связи не ставят, т.к. силу поперечного торможения крана воспринимает жесткая деаэраторная этажерка.

В зданиях пролётом 30 м для закрепления нижнего пояса от продольных перемещений устанавливают распорки в средней части пролета. Эти распорки уменьшают расчетную длину, а, следовательно, и гибкость нижнего пояса ферм.

Источник