Конструктивно геометрически неизменяемый диск покрытия образуют путем создания нескольких связевых жестких пространственных блоков и присоединения к ним других стропильных ферм. При этом используют три типа связей: горизонтальные поперечные, горизонтальные продольные и вертикальные. Пространственные блоки формируют из двух смежных ферм, объединенных горизонтальными связями между поясами ферм и вертикальными - между стойками решетки.
Связевые блоки устраивают в торцах здания или температурного отсека, а при длине здания или температурного отсека более 144 м также в промежутке. При конструктивном решении торцов здания без поперечных рам с опиранием конструкций кровли на торцовые стены связевый блок образуют путем объединения ближайших к торцу двух ферм, передавая горизонтальные нагрузки от торца на этот блок специальными распорками.
Связи по верхним поясам ферм включают поперечные связевые фермы и продольные распорки по всей длине температурного отсека. Поперечные фермы (см. рис. 1.19, б) устанавливают в местах формирования связевых блоков. Каждая из поперечных ферм выполняет функцию замыкающей грани, объединенных в единую систему верхних поясов ферм. Распорки закрепляют пояса ферм от смещений, обеспечивая их устойчивость, а поперечные горизонтальные фермы, в свою очередь, закрепляют от смещений эти распорки. Распорки следует устанавливать по коньковым узлам и в обязательном порядке в пределах фонаря, где нет кровельного настила, а также в опорной части стропильных ферм - вдоль колонн. Последние используют также для закрепления стропильных конструкций в процессе монтажа. Расстояние между распорками назначают так, чтобы гибкость верхнего пояса каждой фермы из ее плоскости не превышала предельного значения λlim = 220 в условиях монтажа и λlim = 180 - 60α (см.табл.П9.1 [1]) в условиях эксплуатации. Функции распорок
115
по верхним поясам могут выполнять прогоны или ребра железобетонных панелей, если они приварены к верхним поясам ферм и соединены с жесткими блоками.
Поперечные связевые фермы по верхним поясам можно не предусматривать, если шаг вертикальных связей не превышает 6 м. В этом случае распорки или выполняющие их роль прогоны (ребра плит) должны быть прикреплены к поперечной связевой ферме по нижним поясам стропильных ферм с помощью вертикальных связевых ферм. На рис. 2.26 представлены такие схемы связей при прогонной системе покрытия. Здесь отсутствуют поперечные связевые фермы, роль распорок выполняют прогоны, расположенные в плоскостях вертикальных связей. Пунктирной линией представлена возможная форма потери устойчивости верхнего пояса стропильной фермы. В нулевых точках ферма закреплена от горизонтальных смещений прогонами и далее связями.
При наличии жесткого диска кровли, например в виде жесткого стального настила или при панельном решении покрытия при условии надежных соединений панелей с поясами ферм, в уровне верхних поясов можно использовать лишь инвентарные съемные связи для выверки конструкций и обеспечения их устойчивости в процессе монтажа. В покрытиях зданий и сооружений, эксплуатируемых в климатических районах I1, I2, II2 и II3, следует предусматривать дополнительно вертикальные связи посредине каждого пролета вдоль всего здания.
Связи по нижним поясам ферм включают в свою структуру поперечные и продольные связевые фермы, а также растяжки (рис. 2.26). Поперечные связевые фермы устанавливают в торцах здания, у температурных швов, а при большой длине температурных блоков - в их средних частях с расстояниями между связями 60 м. Развязку связевых блоков с нижними поясами других стропильных ферм осуществляют продольными связевыми фермами, распорками и растяжками. Продольные связевые фермы совместно с поперечными образуют неизменяемый диск в уровне нижних поясов стропильных ферм. Они обеспечивают пространственную работу каркаса при локальных горизонтальных воздействиях, перераспределяя их между поперечными рамами и обеспечивая их совместную работу. В случае жесткого сопряжения ригеля с колоннами продольные связи обеспечивают устойчивость сжатых панелей нижних поясов стропильных ферм из плоскости поперечных рам.
Продольные связевые фермы необходимо устанавливать в зданиях с кранами групп режимов работы 6К-8К; в покрытиях с подстропильными фермами; в одно- и двухпролетных зданиях с мостовыми кранами грузоподъемностью 10 т и более, а при отметке низа стропильных конструкций
116
Рис. 2.26. Связи покрытия:а - при шаге ферм 6 м;
б - при шаге ферм 12 м
свыше 18 м - независимо от грузоподъемности кранов. Такие связи устанавливают также в зданиях с числом пролетов более двух, оборудованных кранами грузоподъемностью 30 т и более, а при отметке низа стропильных конструкций свыше 22 м - независимо от грузоподъемности кранов.
Продольные горизонтальные связевые фермы размещают в одно-, двух- и трехпролетных зданиях вдоль крайних рядов колонн, а в зданиях с числом пролетов более трех - также и вдоль средних рядов колонн с таким
117
расчетом, чтобы связевые фермы были расположены не реже чем через пролет в зданиях с кранами групп режимов работы 6К-8К и через два пролета в прочих зданиях.
Дополнительно к названным связям в плоскости нижних поясов ферм для уменьшения гибкостей элементов поясов из плоскости ферм устанавливают распорки и растяжки. Распорки располагают по рядам колонн, растяжки - по средней части каждого пролета. Обычно при пролетах 24...36 м бывает достаточным одной растяжки, которую следует разместить в плоскости вертикальной связи по середине пролета.
Вертикальные связи служат для устранения сдвиговых деформаций в блоке покрытия вдоль здания. Вертикальные связевые фермы устанавливают в связевых блоках в плоскостях вертикальных стоек стропильных ферм по их торцам, по коньку и под наружными стойками фонарей. При конструировании стропильной фермы из нескольких отправочных элементов вертикальные связи в жестких блоках целесообразно поставить и в местах стыковки отправочных элементов. В зданиях с подвесным крановым оборудованием, особенно при большой его грузоподъемности, вертикальные связи целесообразно располагать в плоскостях подвески крановых путей.
Связи по фонарям выполняют функций, аналогичные связям между стропильными фермами. Схемы связей по верхним поясам фонарей аналогичны схемам по верхним поясам стропильных ферм. В торцах фонаря, а при большой его длине и в промежуточном участке устанавливают поперечные связевые фермы и вертикальные связи вдоль конька (рис. 2.27). Промежуточные поперечные ригели фонаря раскрепляют прогонами или
Рис. 2.27. Связи по фонарям:ГСФ - горизонтальные поперечные связевые фермы;
СВ - связи вертикальные;
П - прогоны-распорки;
ПО - прогоны остекления
118
распорками с поперечными связевыми фермами. Крайние стойки фонаря из плоскости фермы раскрепляют прогонами остекления.
Конструирование и расчет связей покрытия. Связи проектируют из электросварных труб, замкнутых гнутосварных и гнутых открытых профилей, горячекатаных уголков или швеллеров (рис. 2.28 и табл. 2.12). При конструировании связей следует стремиться к их равноустойчивости, т.е. λх = λу.
Конструктивные схемы горизонтальных поперечных и продольных связевых ферм зависят от шага стропильных конструкций. Схемы конструкций связей по нижним поясам ферм приведены на рис. 2.29, а....д. При шаге стропильных ферм 6 м поперечные связевые фермы образуют путем объединения нижних поясов стропильных ферм с помощью крестовой (рис. 2.29, а) или треугольной (рис. 2.29, б) решетки. При шаге стропильных ферм 12 м можно ввести дополнительный пояс, подвешенный к вертикальным связям между фермами, и уменьшить ширину связевой фермы до 6 м (рис. 2.29, в, г).
Рис. 2.28. Типы сечений элементов связей:а - электросварные трубы;
б - гнутосварные коробчатые профили;
в - гнутые открытые профили;
г-е - горячекатаные профили
Таблица 2.12. Рекомендуемые сечения элементов связей
119
Рис. 2.29. Варианты решения связей по нижним поясам ферм
Поперечные торцевые связи в уровне нижних поясов стропильных ферм воспринимают горизонтальную нагрузку от ветра, действующую на торец здания (рис. 2.30, а). Эту нагрузку передают стойки фахверка в виде сосредоточенных сил W, равных опорным реакциям стоек. Для независимой от стоек фахверка работы стропильной фермы в вертикальном направлении предусматривают передачу ветровой нагрузки на связевую ферму через листовые шарниры (рис. 2.30, б).
Связевые (ветровые) фермы с крестовой решеткой возможно рассчитывать упрощенным способом, рассматривая их как статически определимые системы (рис. 2.31) с выключением сжатых раскосов из работы. Связевые фермы с треугольной решеткой рассчитывают по фактической схеме. Ветровую нагрузку W определяют как реакцию стойки фахверка, шарнирно опертой на фундамент и на связевую ферму. Эта стойка загружена
Рис. 2.30. Передача ветровой нагрузки на торцевую связевую ферму:а - схема работы связевой фермы от ветровой нагрузки;
б - узел сопряжения торцевой фахверковой стойки с нижним поясом стропильной фермы (он же пояс торцевой связевой фермы);
Rw - реакция связевой фермы;
ФС - фахверковая стойка;
ПСФ - пояс стропильной фермы;
ЛШ - листовой шарнир
120
Рис. 232. Вертикальные связи между фермами:а - шаг ферм 6 м;
б - шаг ферм 12 м
Рис. 2.31. Расчетная схема поперечной связевой фермы
ветровой нагрузкой, собранной с соответствующей грузовой площади. Так как пояса связевых ферм одновременно являются поясами стропильных ферм, то расчетные усилия в последних определяют как суммарные от вертикальной нагрузки на покрытие, и от горизонтальной ветровой с учетом соответствующих для временных нагрузок коэффициентов сочетаний.
Остальные связи рассчитывают по предельной гибкости, назначая сечение с минимальной площадью по требуемому радиусу инерции. Предельную гибкость связей назначают для растянутых элементов 400, для сжатых - 200. Растяжки между нижними поясами стропильных ферм работают на растяжение.
При конструировании связей необходимо оси элементов связей центрировать на центры узлов несущих конструкций, допуская расцентровку в пределах 200...300 мм, углы наклона осей связевых элементов принимать не менее 30°.
Подобным образом по предельной гибкости проектируют вертикальные связи. Как правило, это самостоятельные фермы. Их возможные конструктивные схемы изображены на рис. 2.32.
Связи крепят к элементам конструкций на болтах нормальной точности. При усилии в связях более 160 кН и в зданиях с мостовыми кранами групп режимов работы 6К-8К связи крепят на высокопрочных болтах либо на болтах нормальной точности с последующей обваркой.
Связи по верхним поясам стропильных ферм не должны выступать за габариты ферм, чтобы не препятствовать размещению прогонов и других конструкций покрытий. Если связь проектируют из уголков (швеллеров), то плоскости их горизонтальных полок (стенок) совмещают с уровнем пояса, а вертикальные полки направляют в пространство между поясами стропильных ферм (рис. 2.33).
121
Рис. 2.33. Узлы крепления связей к поясам ферм:СФ - стропильная ферма;
ВП - верхний пояс;
НП - нижний пояс;
Р - распорка или растяжка;
ГСФ - горизонтальные связевые фермы;
СГП - связи горизонтальные продольные;
СВ - связи вертикальные;
П - прогоны
122
При проектировании связей из замкнутых профилей их крепят к поясу стропильной фермы с использованием вертикальной фасовки (рис. 2.33, б, в), в противном случае связи следует смещать от центра узла на 200...300 мм.
Связи из круглых труб со сплющенными концами крепят к верхним поясам через вертикальные фасовки (рис. 2.33, д, е).
Крепление связей к нижним поясам ферм осуществляют либо непосредственно к поясу, например, при сечении пояса из тавра (рис. 2.33, г, ж), либо через фасонки (рис. 2.33, а, з, и).
123
