8.3.3. Связи по колоннам

Связи между колоннами имеют следующее назначение:

- обеспечивают геометрическую неизменяемость системы элементов каркаса (невозможность превращения системы в механизм) и устойчивость колонн из плоскости рамы;

- воспринимают и передают на фундаменты ветровые нагрузки, действующие в торец здания;

- ограничивают перемещения элементов каркаса из плоскости рамы;

- удерживают колонны в проектном положении при монтаже.

Связи между колоннами включают вертикальные жесткие диски, размещаемые в середине температурного блока или здания, и систему распорок, прикрепляющих колонны, не входящие в жесткий диск, к последнему (рис. 8.11). В состав вертикального блока входят две колонны, горизонтальные распорки и решетка, обеспечивающая при шарнирном соединении всех элементов блока геометрическую неизменяемость. Распорки устанавливают на уровне верха колонны (оголовка). Постановкой дополнительных распорок по высоте колонны в случае необходимости можно сократить расчётную длину колонн из плоскости рамы (см. пп.4.4.2).

Рис. 8.11. Схема расположения системы связей между колоннами

Размещение вертикальных связей в среднем шаге по длине здания не препятствует перемещениям колонн при температурных деформациях продольных элементов, что позволяет избежать возникновения дополнительных напряжений. Вертикальные связи располагают по всем рядам колонн, между одними и теми же осями.

Различные варианты решётки вертикальных связей показаны на рис. 8.12.

Рис. 8.12. Схемы вертикальных связей по колоннам:

а, б, в – крестовые; г – полураскосные; д – портальные; е – раскосные

В курсовом проекте рекомендуется использовать самую распространённую крестовую схему (рис. 8.12 а, б, в). Количество панелей по высоте подбирают таким образом, чтобы угол наклона осей связевых раскосов к горизонтали составлял α = 30° - 60°, оптимальным является угол α = 45°.

8.3.4. Подбор сечений связевых элементов

Наиболее характерные типы сечений связевых элементов приведены на рис. 8.13.

Рис. 8.13. Типы сечений связевых элементов

Учитывая, что статический расчёт зачастую производят только для плоской рамы, внутренние усилия, возникающие в элементах связей, не известны. Обычно значения этих усилий невелики и расчёт связевых элементов производят по предельной гибкости. Предельная гибкость сжатых связевых элементов составляет 200, растянутых – 400.

Элементы связей с крестовой решёткой подбирают, учитывая работу только растянутого стержня. Элементы связей с другими типами решеток рассчитывают как центрально-сжатые стержни.

Зная расчетную длину стержня и предельную гибкость, находят требуемые радиусы инерции сечения:

(8.11)

где l_{ef x} – расчётная длина, равная геометрической (μ = 1), в плоскости связи;

l_{ef y} – расчётная длина, равная геометрической (μ = 1), из плоскости связи;

[ λ ] – предельное значение гибкости связевых элементов (200 – для сжатых, 400 – для растянутых).

По i_req в сортаменте подбирают сечение с наименьшей площадью. Затем выполняют проверку подобранного сечения:

(8.12)

где i_x и i_y – радиусы инерции подобранного профиля из сортамента металлопроката.

Если сечение связи не имеет осей симметрии, а радиусов инерции больше чем два, то сечение подбирают по минимальному радиусу инерции.

Связевые элементы к элементам каркаса примыкают шарнирно. Крепление связевых элементов к узловым фасонкам выполняют на болтах (не менее М16) или на сварке, предварительно фиксируя элементы в проектном положении болтами.