За счет замены стен колоннами удается создать открытое пространство, уменьшить материалоемкость объекта. Но в отличие от стен, колонны обладают большей гибкостью в плоскости и из плоскости, поэтому важно, чтобы такой каркас был запроектирован согласно своду правил.
Виды каркасов
Каркас представляет собой систему, образованную элементами, расположенными в трех направлениях, - это вертикальные колонны, поперечные фермы или балки и продольные балки. По типу опоры могут быть шарнирно-подвижные, шарнирно-неподвижные и защемляющие. Опора является также пространственной конструкцией, выступающей частью системы.
По типу соединения этих элементов каркасы делятся на следующие виды:
- рамный. Жесткое соединение конструктивных узлов создает устойчивую пространственную систему, которая может противостоять любым нагрузкам;
- рамно-связевый. Этот каркас также имеет жесткие узлы, но помимо прочего геометрическая неизменяемость обеспечивается и диагональными связями, на которые передается часть усилий. В таком каркасе перемещения ограничены;
- связевый. Сопряжение вертикально и горизонтально ориентированных элементов может быть и жестким, и шарнирным. Все усилия передаются на жесткую диафрагму.
У каждого типа каркасов есть свои возможности и ограничения. В связевых каркасах связи располагаются на расстоянии, не превышающем 48 метров для сборного железобетона и 54 для монолита. Такую систему мы часто видим в общественных зданиях и высотных зданиях. Если объект имеет высоту боле 250 метров, то применяется система типа труба в трубе, где центральная труба работает как несущий ствол. Помимо перечисленных систем может использоваться и их комбинация.
Жесткое защемление – это тип крепления элемента в опоре, при котором исключены любые угловые перемещения. По типу заделка может быть жесткой, скользящей и бискользящей.
Рисунок 1. Вертикальные связи между колоннами в каркасе промышленного здания. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Вертикальные связи между фермами и колоннами
Связи в каркасе объединяют плоские элементы в единую системы, которая способна воспринимать воздействия с любого направления.
В силу того, что стержни системы имеют относительно большие длины при небольших сечениях, сложно обеспечить требуемую гибкость, существует риск потери устойчивости. С помощью связей мы уменьшаем расчетную длину элемента.
Вертикальны связи между фермами также называют монтажными, потому что из задачей является удержание ферм в проектном положении под воздействием нагрузок. Эти связи располагают цепочкой распорок вдоль здания. С целью экономии для соединения применяют верхние и нижние распорки. Решетка таких ферм может быть выбрана произвольно, как правило она собирается из уголков или труб. Располагают вертикальные связи между фермам каждые 15 метров.
У связей между колоннами два яруса:
- связи, расположенные на верхнем ярусе передают ветровые усилия, а также обеспечивают устойчивость колонны из плоскости, уменьшая расчетную длину колонны;
- связи, расположенные в нижнем ярусе, передают усилия от ветра от верхнего яруса, служат в качестве монтажных при возведении и установке колонн.
На нижнем ярусе связи не крепят к подкрановым балкам, поскольку это может привести в сжатию раскосов из-за движения оборудования. В верхнем ярусе связи могут быть прикреплены к тормозным ригелям с помощью болтов.
При конструировании узла крепления связей верхний ярус обычно ориентирован по оси колонны, нижние связи делают двойными, они расположены как у наружной, так и во внутренней ветви. Относительно температурного блока связи лучше разместить в центре, избегая крайних шагов. Таким образом обеспечивается свободное деформирование при температурных колебания.
При выполнении расчетов достаточно сложно точно вычислить величину усилий, которые будут воспринимать связи. Поэтому руководствуются предельной гибкостью элементов. При сжатии задаются гибкостью 200.
По усилиям выполняют расчет связей между колонн, поперечных связей в нижнем поясе, продольных горизонтальных связей.
Связи, так же как и остальные элементы каркаса проектируются в программно-расчетных комплексах тип Лира, Компас и т. п. После задания начальных условий система сама подбирает сечение элемента, который будет отвечать предъявляемым требованиям, что в разы быстрее ручных вычислений.
