Билет № 9
1 Связевая система конструкций, схемы и основные функции связей по колоннам при монтаже и эксплуатации.
Связи – это важные элементы стального каркаса, которые необходимы для:
1.обеспечения неизменяемости пространственной системы каркаса и устойчивость его сжатых элементов.
2.восприятия и передачи на фундаменты некоторых нагрузок (ветровых, горизонтальных от кранов).
3.обеспечения совместной работы поперечных рам при местных нагрузках (например, крановых).
4.создания жесткости каркаса, необходимой для обеспечения нормальных условий эксплуатации.
Связи подразделяют на связи между колоннами и связи между фермами (связи шатра).
Система связей между колоннами обеспечивает о время эксплуатации и монтажа геометрическую неизменяемость каркаса и его несущую способность в продольном направлении, а также устойчивость колонн из плоскости поперечных рам.
Для выполнения этих функций необходим хотя бы один вертикальный жесткий диск по длине температурного блока и система продольных элементов, прикрепляющих колонны, не входящие в жесткий диск, к последнему. В жесткие диски включены две колонны, подкрановая балка, горизонтальные распорки и решетка, обеспечивающая при шарнирном соединении всех элементов диска геометрическую неизменяемость. Решетка чаще всего проектируется крестовой, элементы которой работают на растяжение при любом направлении сил, передаваемых на диск, и треугольной, элементы которой работают на растяжение и сжатие. Схема решетки выбирается так, чтобы её элементы было удобно крепить к колоннам (углы между вертикалью и элементов решетки близки к 45°). При больших шагах колонн в нижней части колонны целесообразно устройство диска в виде двухшарнирной решетчатой рамы, а в верхней – использования подстропильной фермы. Распорки и решетка при малых высотах сечения колонн располагаются в одной плоскости, а при больших высотах – в двух плоскостях. На связевые диски передаются крутящие моменты, и поэтому при расположении вертикальных связей в двух плоскостях они соединяются горизонтальными решетчатыми связями.
При
размещении жестких дисков вдоль здания
нужно учитывать возможность перемещения
колонн при температурных деформациях
продольных элементов (рис.11.6, а). Если
поставить диски по торцам здания (рис
11.6, б), то во всех продольных элементах
(подкрановые конструкции, подстропильные
фермы, распорки связей) возникают
чрезмерные температурные усилия
.
Поэтому при небольшой длине здания (температурного блока) ставится вертикальная связь в одной панели (рис 11.7, а). При большой длине здания (или блока) для колонн в торцах возрастают неупругие перемещения за счет податливости креплений продольных элементов к колоннам. Расстояние от торца до диска ограничивается с целью закрепления колонн, расположенных близко к торцу, от потери устойчивости. В этих условиях вертикальные связи ставят в двух панелях (рис 11.7, б), причем расстояние между осями должны быть такими, чтобы усилие не были очень велики.
По торцам здания крайние колонны иногда соединяются между собой гибкими верхними связями (рис 11.7, а). Верхние торцевые связи также делают в виде крестов (рис 11.7, б).
Верхние вертикальные связи следует размещать не только в торцевых панелях здания, но и в панелях, примыкающих к температурным швам, так как это повышает продольную жесткость верхней части каркаса; кроме того, в процессе возведения цеха каждый температурный блок может в течение некоторого времени представлять собой самостоятельный конструктивный комплекс.
Вертикальные связи между колоннами ставят по всем рядам колонн здания; располагать их следует между одними и теми же осями.
Связи, устанавливаемые в пределах высоты ригелей в связевом блоке и торцевых шагах, проектируют в виде самостоятельных ферм, в остальных местах ставят распорки.
Продольные элементы связей в точках крепления к колоннам обеспечивают несмещаемость этих точек из плоскости поперечной рамы (рис 11.8, а). Эти точки в расчетной схеме колонны (рис 11.8, б) могут приняты шарнирными опорами. При большой высоте нижней части колонны бывает целесообразна установка дополнительной распорки (рис 11.8, в, которая закрепляет нижнюю часть колонны посередине ее высоты и сокращает расчетную длину колонны (рис 11.8, г).
При большой длине элементов связи, воспринимающие неольшие усилия, рассчитываются по предельной гибкости.
2. Сплошные подкрановые балки: особенности конструирования (опорные узлы, узлы крепления крановых рельсов).
В узлах опирания подкрановых балок на колонны происходит передача больших вертикальных и горизонтальных усилий. Вертикальное давление разрезных подкрановых балок передается на колонну обычно через выступающий фрезерованный торец опорного ребра (рис. 15.17, а).
Для восприятия горизонтальных поперечных воздействий кранов устанавливают дополнительные элементы крепления балок к колоннам (рис. 15.18, а). Эти элементы рассчитывают на горизонтальное усилие
Конструкция крепления балок к колоннам в горизонтальном направлении должна обеспечивать передачу горизонтальных поперечных сил, допуская при этом свободу поворота и продольного смешения опорных сечений.
Для
того чтобы обеспечить свободу продольных
и вертикальных перемещений элементов
крепления, применяют два типа узлов. В
узлах 1-го типа поперечные горизонтальные
воздействия передаются через плотно
пригнанные к полкам колонны элементы
(упорные планки), допускающие за счет
проскальзывания свободу перемещений
опорных сечений (рис. 15.19, а). Поскольку
со временем контактные поверхности
обминаются и в соединении образуется
люфт, упорные элементы целесообразно
крепить (для возможности их замены) на
высокопрочных болтах. В узлах 2-го типа
балки крепятся к колоннам с помощью
гибких элементов. При малой жесткости
этих элементов дополнительные
усилия, возникающие в них от перемещений
,
невелики. В качестве гибких креплений
используются листовые элементы или
круглые стержни.
В узле, показанном на рис. 15.19,б, горизонтальные поперечные силы воспринимаются гибкими круглыми стержнями. При больших горизонтальных нагрузках каждая балка может крепиться двумя или тремя болтами, расположенными один над другим. Достоинством такого крепления являются возможность рихтовки балок и простота его замены.
3. Расчет внецентренно нагруженных фундаментов: расчет на продавливание.
При расчете фундамента на продавливание определяется минимальная высота плитной части h и назначаются число и размеры ее ступеней или проверяется несущая способность плитной части при заданной ее конфигурации. При расчете на продавливание от верха плитной части принимается, что продавливание фундамента при центральном нагружении происходит по боковым поверхностям пирамиды, стороны которой наклонены под углом 45° к горизонтали
Квадратный фундамент рассчитывается на продавливание из условия
F ≤ kRbtbah0
где F — расчетная продавливающая сила; k — коэффициент, принимаемый равным 1; Rbt — расчетное сопротивление бетона на растяжение; ba — среднее арифметическое значение периметров верхнего и нижнего оснований пирамиды продавливания, образующейся в пределах рабочей высоты сечения h0, (расстояния от верха плитной части до середины арматуры).
Схема образования пирамиды продавливания при внецентренной нагрузке
Величины F и ba определяются по формулам:
ba = 2(lc + bc + 2h0);
F = A0p,
где р — давление на грунт без учета веса фундамента и грунта на его уступах;
A0 = A – Ap;
здесь A — площадь подошвы фундамента; Ap — площадь нижнего основания пирамиды продавливания.
Для центрально нагруженных прямоугольных и внецентренно нагруженных квадратных фундаментов принимают схему, в которой рассматривается условие прочности одной грани, параллельной меньшей стороне основания фундамента.
Расчет производится на действие вертикальной силы N, приложенной по обрезу фундамента, и момента на уровне подошвы М. В этом случае сила и размер стороны пирамиды продавливания будут:
F = A0p; F = A0pmax,
где
A0 = 0,5b(l – lc – 2h0) – 0,25(b – bc – 2h0)2;
bp = bc + h0;
р, рmax — среднее или наибольшее краевое давление на грунт от расчетных нагрузок:
– при внецентренном нагружении
pmax = N/A + M/W,
здесь W — момент сопротивления подошвы фундамента.
Если
b – bc < 2h0,
то
bp = 0,5(b – bc),
тогда
A0 = 0,5b(l – lc – 2h0).