13. Связи в каркасе производственного здания. Пространственная работа каркаса на ветровую нагрузку.

Вариант 1. Связи и пространственная работа каркаса на ветровую нагрузку.

Ветровое давление, передающееся на деревянную торцевую стену каркасной конструкции небольшой высоты, распределяется между фундаментом и верхним покрытием с помощью работающих на изгиб вертикальных стоек каркаса. Конструкция покрытия в этом случае должна передавать ветровое давление через верхнюю обвязку продольным стенам, которые в свою очередь, должны иметь в своей плоскости связи, рассчитанные на передачу этих усилий фундаментам. При устройстве в качестве основы под рубероидную кровлю щитового перекрестного настила покрытие превращается в неизменяемую и жесткую диафрагму. Указанное решение покрытия обеспечивает хорошее закрепление плоских деревянных конструкций в проектном положении.

Жесткость покрытий с одинарным настилом или с обрешеткой без диагональных элементов недостаточна для восприятия ветровой нагрузки и закрепления плоскостных деревянных конструкций в проектном положении. В этом случае при наличии деревянных каркасных стен необходимо устройство в плоскости верхних поясов несущих конструкций горизонтальных связей, располагаемых в торцевых частях здания и по его длине на расстоянии не более 20 м. Для покрытия выполненного из разрезных кровельных панелей, жестких и неизменяемых в своей плоскости, требуется установка монтажных связей, которые прикрепляют непосредственно к основной несущей конструкции.

Горизонтальные связи, воспринимающие ветровую нагрузку, образуют в плоскости верхних поясов двух соседних несущих конструкций решетчатую ферму, которая передает действующие в ее плоскости усилия на продольные стены.

1.Связи воспринимают ветровые нагрузки с торцов здания. Обеспечивают вертикальное положение колонн, иногда изменяют расчетные длины из плоскости.

2.Поперечные горизонтальные связи фермы в плоскости верхних поясов S2

С вязи S2 обеспечивают расчетные длины сжатых поясов ферм или верхних поясов балки.

3. Связи S3 обеспечивают вертикальные положения ферм на опорах и воспринимают ветровую нагрузку с торца.

4. Основным типом поперечных вертикальных связей являются связи, соединяющие попарно вдоль здания соседние конструкции S4. Связи S₄ связывают фермы попарно в пространственные блоки.

Вертикальные связи не стоит делать непрерывными по всей длине здания, так как при обрушении по какой-либо причине одной из несущих конструкций она перегрузит через связи соседние конструкции, что может привести к последовательному обрушению всего покрытия.В случае пожара отрывается только часть здания (в результате взрыва), остальная часть здания продолжает работать

Учет пространственной работы каркаса

Состав пространственного каркаса:

1. Плоские поперечной рамы;

2. Горизонтальный продольный диск;

3. Рамы торцов.

Расчет плоской рамы производится методом перемещений.

Заменим диск балкой эквивалентной жесткости. Заменим r₆₆ , разделим единичную реакцию r₆₆ на шаг рам, получим коэффициент постели упругого основания К_n=r₆₆/L_рамы

,(1/кН)

β – коэффициент упругого основания;

ЕI_g – изгибная жесткость диска;

K_n – коэффициент постели упругого основания;

β*L_блока – безразмерный параметр пространственной работы каркаса.

1. Если βL ≤ 1 . Идеальнее условия (идеальный случай) для пространственной работы.

2. 1,0 ≤ βL ≤ 2,0 – имеет место пространственная работа каркаса.

3. βL = 3.

Рама у середины блока не связана с торцом. Нет пространственной работы.

4. Если βL = 5

Нет пространственной работы.

Горизонтальным продольным диском могут быть – связи первого типа в стальных каркасах промзданий.

Развитая система связей, когда жесткость продольного диска увеличивается в 5-10 раз, применяется для очень высоких зданий (40-50 м) или в зданиях с большими боковыми силами от кранов.

Роль горизонтальных продольных дисков могут выполнять металлические щиты, железобетонные плиты, деревянный настил(перекрестный,двойной дощатый настил).

Профилированный настил не является диском.

Связи торца могут быть выполнены:

Роль плоских рам могут выполнять обычные рамы и арки.

Приступая к проектированию каркаса желательно приближенно вычислить параметр βL , который дает качественную характеристику работы каркаса.