Связи в каркасе
При проектировании каркаса важно обеспечить геометрическую неизменяемость системы. Достигается неизменяемость введением связей.
Работу каркасе легко можно проиллюстрировать даже на небольшом макете, собранном из спичек. Склеим поперечные рамы и установим их в пенопластовое основание, между спичечными рамами положим условные спичечные продольные подкрановые балки, которые свяжут наш каркас в единое целое. Перед нами модель каркаса будущего здания. Мы можем прилагать вертикальные усилия в узлах, точечно и в виде распределенной нагрузки, может применять продольные и поперечные усилия и наблюдать как будет реагировать система.
При приложении достаточно большой продольной нагрузки к одной из крайних рам, можно наблюдать, как каркас начнет терять заданные геометрические характеристики, расстояние между поперечными рамами сократится, и вся система может потерять устойчивость. Эта иллюстрация того, насколько важно учитывать системность работы всех элементов и направление работы. Поперечные рамы жесткие и прекрасно обеспечивают неизменяемость в поперечном направлении, но без диска покрытия и достаточного количества продольных связей система геометрически изменяема. На нашем примере небольшое усилие сместило поперечные рамы друг к другу, в реальной жизни такое смещение может вызвать даже ветер.
Но все элементы системы находятся на своих местах, нам не требуются дополнительные колонны, фермы или балки, каждый элемент выполняет свою работу. Чтобы обеспечить неизменяемость мы вводим систему дополнительные элементы, которые называются связи.
Связи нужны для того чтобы:
- обеспечить геометрическую неизменяемость каркаса;
- обеспечить необходимую несущую способность каркаса в продольном направлении;
- воспринимать нагрузки, приходящиеся в торец здания и от торможения моста крана;
- повысить устойчивость колонн.
Рисунок 1. Схема несущих элементов каркаса. Между колоннами выполнена связь. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Связи располагают между колоннами, но не в каждом шаге. Как правило, размещают до трех связей, обеспечивающих жесткость и неизменяемость во всех направлениях.
Портальная связь – это связь, которая имеет решетку в форме портала, что с одной стороны не препятствует ее задачам, а с другой оставляет возможность для перемещения между блоками.
Продольные и поперечные связи
Связи располагаются по всему температурному отсеку здания так, чтобы достичь неизменяемости. Связи представляют собой горизонтальные распорки и решетку, которые крепятся к колоннам. Решетка как правило выполняется в форме креста. Гибкие элементы решетки крепятся шарнирно, оставляя возможность для работы на растяжение. Решетка подбирается такой, чтобы обеспечить удобство монтажа к запроектированным колоннам. Если между колоннами большой шаг, то в нижней части выполняют диск в виде решетчатой рамы, в верхней часты выполняют подстропильную ферму. При выборе места расположения колонн учитывают следующие факторы:
- связи в торцах зданий приводят к возникновению значительных температурных усилий;
- в одном температурном блоке связь ставится в одной панели;
- в двух температурных отсеках расстояние между связами определяется согласно нормативам в зависимости от наличия отопления;
- чтобы обеспечить удобство прохода в среднем ряду колонн связи как правило выполняют портальными.
Предельное расстояние между торцом блока и вертикальной связью в отпяливаемом здании составляет 90 метров, а между осями в одном блоке должно быть не менее 50 метров. В неотапливаемых зданиях и горячих цехах связь устанавливается на расстоянии в 75 метров от торца и на расстоянии 50 метров от другой связи в блоке.
Рисунок 2. Пример размещения связей между колоннами. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
По форме связи бывают трех типов, а именно, треугольные, крестовые, портальные. Как правило, крестовые используются при шаге в 6 метров, а портальные при шаге в 12 метров.
Связевым блоком называется система из двух колонн, соединенная связями. Верхний ярус связевого блока находится выше подкрановых балок, а нижний после них. В диске покрытия также выполняется система связей. Она работает на общую пространственную жесткость каркаса. Связи по покрытию состоят из горизонтальных продольных и поперечных поясов ферм, связей по нижним и верхним поясам ферм, распорок, вертикальных связей по оси колонны и в местах крепления горизонтальных связей. Вертикальные и горизонтальные связи размещают в одних осях.
