что такое вертикальные связи

Связи по колоннам в промышленных зданиях

Для повышения устойчивости зданий в продольном направлении, кроме того предусматривают систему вертикальных связей между колоннами и в покрытии.

В зданиях без мостовых кранов и с подвесным транспортом межколонные связи ставят только при высоте помещений более 9,6 м.

В целях снижения усилий в элементах каркаса от температурных и других воздействий вертикальные связи располагают в середине температурных блоков в каждом ряду колонн.

Пришаге колонн 6 м применяют крестовые связи, а при шаге 12 и 18 м – портальные.

Рядовые колонны соединяют со связевыми колоннами распорками, размещаемыми по верху колонн, а в зданиях с мостовыми кранами – подкрановыми балками.

Связи выполняют из уголков или швеллеров и крепят к колоннам с помощью косынок на сварке.

Связи по стальным колоннам

Продольную устойчивость каркаса обеспечивают связи :

— надкрановые, распологаемые в крайних шагах температурного отсека;

— подкрановые, располагаемые в среднем шаге температурного отсека.

Для надкрановых связей применяются два типа схем : V – образные и в виде связевых фермочек с параллельными поясами. Последние устанавливаются по средним рядам колонн при крановом габарите до 3,7 м.

При отсутствии проходов надкрановые связи одноплоскостные, расположенные в плоскости продольных осей здания; при наличии проходов двухплоскостные, расположенные в плоскостях полок двутавра – шейки колонны и соединённые решёткой.

Основная схема подкрановых связей – крестовая. По крайним рядам колонн с шагом 6 м при высоте более 8,5 м крестовина сдваивается.

По средним рядам могут применяться портальные связи при необходимости устройства проходов или установки оборудования между колоннами..

Подкрановые связи по двухветвевым колоннам располагаются в плоскости катков крана.

Следовательно, по крайним рядам они одноплоскостные, по средним – двухплоскостные с соединительной решёткой из прокатных уголков.

Подкрановые связи по колоннам постоянного сечения с высотой стенки менее 900 мм одноплоскостные, расположенные в плоскости продольных осей здания.

При высоте стенки двутавра 900 мм связи двухплоскостные, расположенные в плоскостях полок двутавра и соединённые решёткой.

Стальные связи железобетонного каркаса

Межколонные стальные связи располагаются в среднем шаге температурного отсека в бескрановых зданиях при высоте помещений от 10,8 м в пределах надземной высоты колонн; в зданиях с опорными кранами – при любой высоте помещений в пределах высоты подкрановой части колонн.

Стальные связи при шаге крайних колонн 6 метров

Стальные связи при шаге крайних колонн 12 метров

Крестовые связи устанавливают в вытянутых по вертикали прямоугольниках, характерных для шага 6 м.; портальные – в вытянутых по горизантали прямоугольников, характерных для шага 12 м.

Рядовые колонны соединяются со связевыми колонными распорками, проходящими по их верху в бескрановых зданиях, или подкрановыми балками – в зданиях с опорными кранами.

Источник

Что такое вертикальные связи

Вертикальная связь представляет собой соединение различных деталей, дополняющих друг друга. Различают некоторые виды связей:

Обеспечение стойкости здания в поперечном направлении

Чтобы здание с железобетонным каркасом было довольно устойчивое в поперечном направлении, необходимо обеспечить надежные вертикальные связи. Это происходит путем защемления нижних колонн в фундаменте. При этом с помощью сварки стропильных конструкций и деталей панелей образуется жесткий диск, на который действуют горизонтальные силы, тем самым идет давление на колонны, лежащие поперек.

Обеспечение стойкости здания в продольном направлении

В этом случае используют связи вертикального вида, расположенные между колоннами и покрытием. На каркас могут оказывать давление температурные и другие условия. Чтобы снизить силу их действия, вертикальные связи размещают во всех рядах колонн и именно в центре температурных блоков.

Соединение колонн

Для обеспечения хорошей продольной устойчивости каркаса необходимы вертикальные связи по стальным колоннам, которые должны быть расположены в каждом продольном ряде колонн.

Связи делятся на два вида:

Основныесвязи находятся в середине здания или в центре температурного блока и подразделяются в зависимости от шага колонн на два вида:

Верхние связи предусмотрены не в середине, а по краям температурных отсеков. Еще располагаются в фермах покрытия, где находятся поперечные горизонтальные и вертикальные конструкции связей. Специальные подкосы служат средством для выполнения верхних связей.

Материалы, обеспечивающие устойчивость и прочность зданий

Для изготовления связей используют специальные уголки, которые прикрепляются к колоннам с помощью черных болтов. А если режим работы в зданиях происходит с помощью кранов, которые имеют большую мощность при подъеме грузов, то здесь связи крепятся при помощи сварочных работ и чистых болтов.

В многоэтажных зданиях присутствуют сборные железобетонные каркасы, поэтому в поперечном виде устойчивость и хорошую прочность создают специальные рамы. Они представляют собой жесткую конструкцию, в которой соединены между собой колонны и ригеля. Если продольное направление, то прочность и устойчивость каркаса обеспечивается при помощи установления связей или однопролетных рам в продольном виде.

Вертикальные связи можно ставить двумя способами:

Существуют не только вертикальные связи, но и горизонтальные, которые проводятся на верхних балках. Такие виды связей устанавливают с основными элементами каркаса, чем обеспечивается жесткость, устойчивость, ровность здания.

Источник

Что такое вертикальные связи

д.т.н., профессор Кирсанов Н.М.

ВВЕДЕНИЕ

Во-вторых, связи служат, чтобы обеспечивать устойчивость сжатых и сжато-изогнутых стержней верхних поясов ферм, колонн и др. Опасность потери устойчивости таких элементов объясняется тем, что стержни металлического каркаса имеют большие длины и относительно небольшие компактные поперечные размеры. Связи раскрепляют сжатые элементы в промежуточных точках, уменьшая расчетные длины элементов в направлении этих раскреплений.

Различают следующие основные виды связей, применяемых в металлическом каркасе промышленного здания

I. ПОПЕРЕЧНЫЕ СВЯЗИ МЕЖДУ ВЕРХНИМИ ПОЯСАМИ ФЕРМ

1.1. Верхний пояс фермы, как любой сжатый стержень, может потерять устойчивость, если усилие в нем достигнет критического значения. Потеря устойчивости в таком случае произойдет в одной из двух плоскостей:

Рис.2. Расчетная длина верхнего пояса в плоскости фермы, (пунктир)

Обратим внимание на ошибку, которая может быть допущена при определении расчетной длины верхнего пояса из плоскости фермы. На рис.3в прогон пересекает диагональ связей в точке «f». Создается впечатление, что прогон прикреплен к диагонали связей, и расчетную длину верхнего пояса из плоскости фермы казалось бы, можно брать равной панели. Однако это неверно: прогоны и связи расположены в разных уровнях, между ними «f» имеется зазор (рис. 7)

1.2. В зданиях с фонарем (рис.4) верхний пояс не раскреплен из плоскости ферма на большом участке, т.к. под фонарем нет прогонов. Если считать, что конструкций стенового ограждения фонаря вместе с прогоном фиксируют точку «Б», то расчётная длина верхнего пояса из плоскости «Б

В качестве распорки используется верхний пояс вертикальных связей (раздел 2), но могут быть применены специально предназначенные для этой,цели парные уголки или другие профили,

1.3. В последнее время с целью экономии металла принято функции связей по верхним поясам возлагать на кровельный настил, который при его надежном прикреплении к фермам может обеспечивать устойчивость верхних поясов из плоскости ферм.

Так в беспрогонных покрытиях с железобетонным настилом устойчивость верхних поясов из плоскости ферм обеспечивается приваркой закладных частей настила к верхним поясам. В таком случае расчетная длина верхнего пояса из. плоскости фермы может быть принята равной длине одной панели фермы. 0 приварке настила к поясам ферм должна быть сделаны указания, в примечании на чертеже.

Во время возведения здания эти прикрепления плит к поясам должны контролироваться. При этом требуется составлять акт на скрытые работы. Профилированный настил также может выполнять роль связей по верхним поясам, если его прикрепить е помощью дюбелей к прогонам.

При экономических преимуществах замены связей настилом, прикрепленным к поясам, покрытия оказываются лишенными одной немаловажной функции, выполняемой связями. Связи по верхним поясам кроме того, что обеспечивают устойчивость ферм, являются также фиксаторами правильного взаимного положения ферм во время монтажа. Поэтому при монтаже покрытия без связей рекомендуется предусматривать использование временных (съемных) инвентарных связей, т.е. монтажных кондукторов.

При наличии фонарей в покрытиях, где настил служит в качества связей по верхнему поясу, под фонарем для обеспечения устойчивости пояса устраиваются связи в виде диагоналей при шаге ферм 6 м или в виде неполных диагоналей при шаге ферм 12 м (рис.6). При этом расчетная длина верхнего пояса ферм при проверке устойчивости из плоскости принимается равной двум панелям.

Рис.6. Обеспечение устойчивости верхних поясов ферм под фонарями в покрытиях, где функции связей выполняет ; настил t а) шаг ферм б м, б) шаг ферм 12 м

1.4. В покрытиях с шагом ферм 12 м и с прогонами пролетом 12 м связевая ферма принимается шириной 6 м. В этом случае вводится дополнительный промежуточный пояс из соответствующих профилей (рис.4, в) и конструируются связи так же, как, если бы шаг ферм был 6 м.

1.5. Расстояние по длина здания между стержневыми связями по верхнему поясу ферм не должно превышать 144 м. Поэтому в длинных зданиях связи ставятся не только в крайних панелях блока каркаса но и в середине или третях длины блока (рис. I).

Эти требования объясняются тем, что устойчивость ферм, рай-положенных далеко о,т связей, не всегда может быть надежно обеспечена, т.к, прогоны или распорки, прикрепляющие фермы к связевым блокам, допускают в узлах известную смещаемость вследствие разности диаметров болтов и отверстий. С увеличением числа узлов, т.е. с удаленнем связей, эта смешаемость суммируется и увеличивается, что уменьшает надежность обеспечения устойчивости ферм, расположенных далеко от связей.

Конструкции некоторых узлов связей, выполненных из уголковых и гнутосварных профилей, и их прикрепление к фермам показано на рис, 7, 8.

Итак, связи, расположенные в плоскости верхних поясов ферм, имеют следующее основное назначение: при загружении покрытия предотвращают потерю устойчивости этих поясов из плоскости ферм, то есть уменьшают расчетную длину верхних поясов при проверке устойчивости их из плоскости ферм.

2. ВЕРТИКАЛЬНЫЕ СВЯЗИ МЕЖДУ ФЕРМАМИ

Вертикальные связи в виде цепочки распорок и ферм ставят по длине здания между стойками стропильных ферм. Связевые фермы для экономии металла соединяют между собой верхними и нижними распорками (рис.10). Таким образом, фермы вертикальных связей являются дисками, а прикрепленные к ним стержни-распорки обеспечивают промежуточные стропильные фермы или ригели рам от опрокидывания (рис.9б). Решетка связевых ферм, как правило, может быть произвольной (рис.9в) и выполняется из одиночных уголков или из прямоугольных гнуто-сварных труб. В покрытиях с шагом ферм 12 м, со шпренгельными прогонами или с настилом, усиленным шпренгелями, верхний пояс фермы вертикальных связей может иметь вид, показанный на рис.9г.

Вертикальные связи по ширине пролета располагаются на опорах (между колоннами) и в пролете между стойками.ферм не реже, чем через 15 м, т.е. при пролете здания 36 м они будут расположены в плоскостях двух стоек.

Рис.7. Прикрепление связей к верхним поясам ферм

Рис.8. Узлы покрытия и связей при шаге ферм 12 м (см. рис. 6);
а) Прикрепление связей, выполненных из замкнутых профилей к фермам с поясами из широкополочных двутавров
б) Узел Б

Рис.9. Вертикальные связи между фермами:
а) положение центра тяжести,
б) фермы-диски и распорки,
в) схемы решеток ферм,
г) связи в покрытиях с шагом ферм 12 м и со шпренгельыми прогонами

Связи могут прикрепляться также к специальныо предусмотренным для этогй цели вертикальным фасонкам [2, с.234]. В составе блока при крупноблочном монтаже вертикальные связи являются необходимыми элементами, обеспечивающими неизменяемость блока.

Рис.10. Узел прикрепления верхнего пояса фермы вертикальных связей к стойке стропильной фермы. Аналогично выполняется нижний узел

ПРОДОЛЬНЫЕ ГОРИЗОНТАЛЬНЫЕ СВЯЗИ ПО НИЖНИМ ПОЯСАМ РИГЕЛЕЙ

Контур связей, расположенных в плоскости нижних сквозных ригелей, можно расчленить на продольные и поперечные связи (рис.11). Назначение продольных связей сводится к следующему:

3.1. Продольные связи воспринимают поперечные горизонтальные крановые воздействия, т.е воспринимают внецентренное приложение вертикального давления крана на колонну, вызывающее горизонтальное смещение рамы, а также поперечное торможение крана, приложенное к одной раме (рис.12а) и передает эти воздействия на соседние рамы, менее нагруженные (рис.12б). Таким образом обеспечивается пространственность каркаса при работе его на местные нагрузки, вызывающие горизонтальные смещения ригеля рамы.

Рис.11. Связи по нижним поясам ригелей рам

Рис.12. Схема воспринятая поперечных горизонтальных нагрузок продольными связями по нижним поясам :
а) смешение рам от вертикального внецентренного приложения крановой нагрузки и от торможения;
б) передача поперечных нагрузок на связи

3.2. Отметим, что боковая нагрузка от ветра передается одинаково на все рамы, вызывая одинаковое смешение их. Поперечных сил между рамами в этом случае не возникает и поэтому в каркасах с шагом рам 6 м продольные связи не воспринимают ветровой нагрузки,

При шаге колонн 12 м и более в каркасах, имеющих стойки фахверка (стенового каркаса), продольные связи работают на эту нагрузи; Они являются верхними горизонтальными опорами стоек фахверка. Таким образом, в этом случае продольные связи передают усилия от ветровых нагрузок со стоек фахверка на соседние рамы (рис.13) и связи нагружены усилиями от ветровой нагрузки по длине шага рам.

Рис.13. Передача ветровой нагрузки со стоек фахверка на продольные связи

3.3. В крайних, панелях ригеля вследствие того, что жестко защемленный ригель на опоре испытывает изгибающие моменты противоположного знака по отношению к знаку момента в пролете, дается сжатие нижнего пояса (рис.14).

Рис.14. Сжатие в нижнем поясе ригеля вблизи опор

Закрепить нижний пояс от потери устойчивости из плоскости ригеля здесь можно лишь с помощью продольных связей (точка «f» рис.14). Устойчивость нижнего пояса в плоскости ригеля обеспечивается либо развитием момента инерции сечения пояса (в этой панели он может быть принят из двух неравнобоких уголков, составленных большими полками), либо введением дополнительной подвески.

3.4. В многопролетных зданиях с кранами тяжелого режима работы (7К, 8К) продольные связи в виде горизонтальных ферм ставятся друг от друга на расстояние не более двух пролетов (рис.15)

Рис.15. Связи по нижним поясам ригелей в многопролетном каркасе с кранами тяжелого режима работы (7К, 8К)

4. ПОПЕРЕЧНЫЕ СВЯЗИ В ПЛОСКОСТИ НИЖНИХ ПОЯСОВ РИГЕЛЕЙ

4.1. Эти связи служат для передачи усилий от ветровых нагрузок, направленных в торец здания, со стоек торцевого фахверка на вертикальные связи между колоннами (рис.17) (передача давления показана стрелками).
Рис.17. Схема передачи ветровых нагрузок с торца здания на связи

4.2. Вместе с продольными связями они образуют замкнутый контур, увеличивающий общую жесткость каркаса здания.

Поперечные связи, как правило, ставятся под связями по верхним поясам, создавая с ними пространственные поперечные блоки, к которым с помощью прогонов, распорок вертикальных связей и продольных связей крепятся промежуточные фермы (ригели).

На рис.18, 19 показаны узлы крепления горизонтальных связей, выполненных из уголков и прямоугольных гнуто-сварных труб к поясам ферм. Следует отметить, что в каркасах с тяжелым режимом работы кранов 7К, 8К и при больших крановых нагрузках связи прикрепляются к фермам с помощью сварки (т.е. болтовые узлы должны быть обварены) либо с помощью высокопрочных болтов.

Рис.18. Конструкции уголковых связей по нижним пояс

5. ВЕРТИКАЛЬНЫЕ СВЯЗИ МЕЖДУ КОЛОННАМИ

Различают верхний ярус вертикальных связей между колоннами (связи, расположенные выше подкрановых балок) и нижний я ниже балок (рис.20).

Рис.19. Узел связей по нижнему поясу из прямоугольных гнуто-сварных профилей
Рис.20. Схема вертикальных связей между колоннами

5.2. Вертикальные связи нижнего яруса
На связи нижнего яруса возлагается функции:
а) передавать ветровые усилия от связей верхнего яруса и от продольного торможения кранов (рис.20);
б) обеспечивать устойчивость подкрановой части колонии из плоскости рамы;

Схемы вертикальных связей могут быть различными в зависимости от шага колонн, от необходимости использования проема между колоннами и т.п. (рис.21б).

Рис.21. Схемы вертикальных связей нижнего яруса:
а) дополнительная распорка для уменьшения расчетной длины колонны из плоскости рамы;
б) варианты связей между колоннами

6. РАСЧЕТ СВЯЗЕЙ

В большинстве видов связей затруднительно точно определить величины усилий, которые будут ими восприниматься. Поэтому сечения элементов связей, как правило, подбираются по предельной гибкости [1]. Для элементов, о которых заранее известно, что они будут испытывать сжатие, рекомендуется принимать предельную гибкость 200.

По известным усилиям рассчитывается вертикальные, связи между колоннами, а также поперечные связи по нижнему поясу ригеля и продольные горизонтальные связи (в случае учета пространственной работы каркаса).

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