Связи для раскрепления рамных конструкций от закручивания
|
Для рамных конструкций одним из наиболее опасных предельных состояний является потеря устойчивости по изгибно-крутильной форме. Наиболее опасными зонами являются места сопряжения ригеля с крайней стойкой; опирание ригеля на средние стойки и места перелома ригеля в пролете (рис. 9). Раскрепление рам от закручивания в этих местах осуществляется при помощи распорок, растяжек, диафрагм жесткости и т.д., устанавливаемых в уровне поясов рамы. Распорки и диафрагмы в обязательном порядке устанавливаются в связевых блоках каркаса и выполняют одновременно две функции: воспринимают усилия, действующие в связевом блоке от внешних нагрузок и усилия, возникающие при закручивании рамы. Распорки и диафрагмы обычно выполняются из профилей замкнутого сечения с монтажными болтовыми соединениями. При установке диафрагм в торцах здания, возможно раскрепление нижнего пояса рамы от закручивания при помощи гибких предварительно напряженных растяжек (см. рис. 6 б, в). Конструктивные решения узлов крепления распорок, диафрагм и растяжек аналогичны решениях узлов общей связевой системы здания.  Для диафрагм могут быть использованы и специальные сплошностенчатые конструкции со стенкой из листовой стали. Такие диафрагмы, раскрепляющие стойки рам, могут быть использованы в качестве технологических площадок, в том числе и для мостовых кранов. В пролетах ригели раскрепляются подкосами, крепящимися к прогонам кровли и противоположному поясу рамы (рис. 10 а). Таким же образом могут раскрепляться от кручения их крайние стойки (рис. 10 б). Подкосы выполняются из листовой стали или уголковых профилей и работают на растяжение. Прогоны к которым крепятся подкосы должны быть рассчитаны на совместное действие вертикальной нагрузки от покрытия, и нагрузки, передающейся с раскрепляемого пояса рамы. При расчете подкосов и прогонов необходимо учитывать особенности определения нагрузок, передающихся на них с раскрепляемой рамы, что обусловлено свободными перемещениями раскрепляемого пояса рамы из-за деформаций прогонов под действием нагрузки от покрытия, наличием зазоров в болтовых соединениях и др. Методы расчета прогонов со связевыми подкосами и определения нагрузок с учетом свободных деформаций пояса раскрепляемой рамы приведены далее. При применении решетчатых прогонов подкосы прикрепляются к их нижнему поясу, как это показано на рис. 10 в. В некоторых случаях подкосы могут крепится к связевым распоркам (рис. 10 г). В случае использования жестких подкосов, воспринимающих сжимающие нагрузки, они могут участвовать в работе кровельных или стеновых прогонов, существенно уменьшая их деформации и действующие усилия (рис. 11 а). При этом следует принимать меры, предотвращающие перемещения точек сопряжения подкосов с прогонами из их плоскости (рис. 11 б).  Наряду со специальными конструкциями, раскрепляющими рамы, в качестве связей могут использоваться пути подвесных и опорных кранов, ходовые мостики, протяженные технологические площадки и, в особой степени, прогоны покрытия. Как было показано ранее настоящей работы, прогоны покрытия, раскрепляя пояс рам, могут работать как на сжатие, так и на растяжение. При этом в работу могут быть включены только те прогоны, которые примыкают к узлам горизонтальных связей, независимо от шага прогонов. Таким образом, пояса рам оказываются не раскрепленными на расстоянии, равном протяженности связевой панели, т.е. 6—9 м и более, в зависимости от шага рам, хотя прогоны расположены с шагом всего 1,5—3 м (рис. 12 а). В соответствии с нормами, при определенных соотношениях между размерами сечения и расстоянием между точками раскрепления элемента связями, расчеты изгибаемых элементов следует выполнять с учетом общей устойчивости по изгибно-крутильной форме. Это часто приводит к необходимости увеличения размеров двутавра, и в итоге, к перерасходу металла. В особой степени это относится к рамам с наиболее распространенными пролетами 15—24 м, работающим при небольших нагрузках. Таким образом, включение всех или большей части прогонов покрытия в работу по раскреплению пояса рамы представляет большой интерес. Во-первых, это позволяет сократить расход стали на рамы за счет повышения их устойчивости. Во-вторых, частое раскрепление пояса повышает критические напряжения до величины расчетного сопротивления стали и выше, практически полностью исключая потерю устойчивости как фактор ограничения несущей способности рамы. Это, в свою очередь, исключает необходимость сложных расчетов на общую устойчивость и возможность ошибок, связанных с этими расчетами.  Для включения большей части или всех прогонов в работу можно предложить следующие способы: 1. Уменьшение длины связевых панелей за счет увеличения числа горизонтальных связей (рис. 12 б). К недостаткам этого способа относится значительное увеличение общего числа связей и распорок, а также неоптимальная геометрия связевого блока; 2. Прикрепление крестовых связей к промежуточным прогонам покрытия (рис. 12 в) В этом случае удается сохранить количество и геометрию связевых блоков, но возникают сложности при монтаже связей и прогонов; 3. Использование локальных поперечных дисков жесткости из профлиста кровли для объединения прогонов, примыкающих к узлам связевых блоков, с остальными прогонами (рис. 12 г). Этот способ позволяет включить прогоны в работу независимо от шага их расстановки, а кроме того разгружает основные горизонтальные связи. Недостатком такого способа является то, что в соответствии с действующими нормами он может быть применен только при послойной сборке кровель из профилированного листа. Данных о возможном использовании современных клееных панелей с плоскими нижними обшивками в качестве локальных дисков жесткости в настоящий момент не имеется. 4. Использование специальных элементов, устанавливаемых между узлами связевого блока и воспринимающих горизонтальные нагрузки с прогонов. В качестве таких элементов могут использоваться балки фахверка с сечением, развитым в горизонтальной плоскости; усиленные пояса рам, входящие в состав связевых блоков; дополнительные элементы, прикрепленные к верхним к поясам балок фахверка (рис. 12 д) или рам (рис. 12 е) и воспринимающие горизонтальную нагрузку с прогонов кровли. 5. При установке в торцах здания рам, имеющих такое же сечение, как и рядовые, их можно использовать для раскрепления кровельных прогонов в горизонтальном направлении (рис. 12 ж). Напряжения от основных нагрузок в этих рамах значительно ниже, чем в рядовых (в 2 раза при разрезных и в 2,66 раза при неразрезных кровельных прогонах) и поэтому они могут воспринимать дополнительные горизонтальные нагрузки, передающиеся от раскрепляемых рам. Прочностные и деформационные параметры локальных дисков жесткости из профилированного листа, усиленных балок фахверка, поясов рам, а также специальных дополнительных элементов, должны назначаться исходя из действующих в них основных усилий, а также нагрузок, передающихся на прогоны с раскрепляемых поясов рам и требований по предельной податливости поперечных связей. Размещение раскрепляющих конструкций предпочтительно следует производить таким образом, чтобы кровельные прогоны работали на растяжение, как это показано ранее. Кроме того, размещение этих конструкций возможно как по всей ширине здания, так и на его отдельных частях, в тех местах, где это требуется по условиям обеспечения устойчивости рам по изгибно-крутильной форме. Во всех случаях, при проектировании связей, раскрепляющих рамы от закручивания, следует учитывать не только ограничения по прочности, но и, что не менее важно, условия требуемой жесткости этих связей. В этих случаях бывает рациональным применение связей, передающих усилия по возможно более короткому пути (например, подкосы к прогонам) по сравнению со связями, имеющими значительную протяженность (распорки, растяжки и т.п.) В последнем случае возможна установка дополнительных диафрагм по длине здания, воспринимающих усилий с этих связей. |
