И устойчивости зданий

В деревянных зданиях и сооружениях чаще всего используются плоскостные конструкции в виде балок, арок, рам и ферм. Поэтому для обеспечения геометрической неизменяемости сооружения необходимо использовать связи жесткости, которые соединяют элементы ограждающих и несущих конструкций (пояса, балок, арок, ферм, панелей покрытия, колонн и стен) в общую жесткую пространственную конструкцию.

Связевая система должна воспринимать горизонтальные нагрузки, действующие вдоль здания (ветровые нагрузки, технологические). Горизонтальные нагрузки, действующие перпендикулярно продольным стенам здания, воспринимаются этими стенами (колоннами), а при несущих конструкциях в виде арок или рам, закрепленных в фундаментах, самими несущими конструкциями.

Связевая система конструкций покрытия состоит из связевых ферм, располагаемых поперек здания (поперечные связевые фермы), продольных (вертикальных или наклонных) связей, располагаемых перпендикулярно к несущим конструкциям (рис. 8.1).

Поперечные связевые горизонтальные фермы устанавливаются в торцовых частях здания в плоскости покрытия и по его длине на расстояниях не более 25-30 м друг от друга. В этих же частях здания рекомендуется устанавливать и связи между колоннами в виде распорок или раскосов. Если здание имеет самонесущие стены, то системы упомянутых связей по покрытию устанавливаются между вторыми и третьими несущими конструкциями от торцов сооружения.

В качестве поясов связевых ферм используются пояса или все сечение пролетных несущих конструкций.

При шаге несущих конструкций до 3 м обычно конструируют связи деревянными (из брусьев или досок), при большем шаге – из клееных деревянных или стальных элементов.

Продольные вертикальные или наклонные связи – распорки, располагаемые нормально к рабочей плоскости несущих конструкций устраиваются:

- в арочных, рамных и тому подобных конструкций для предотвращения выхода сжатой кромки из рабочей плоскости, если устойчивость не обеспечивается без промежуточного раскрепления;

- в системах шпренгельного типа, а также в фермах, имеющих пониженное по отношению линий опор очертание нижнего пояса, при прямолинейном верхнем поясе, расположенном на линии опор;

- при наличии усилий, действующих на нижний пояс конструкций перпендикулярно их плоскости (например, тормозная сила, при подвеске к фермам тельфера и т.п.).

Пример установки вертикальных связей представлен на рис. 8.2.

Рис. 8.1. Схемы поперечных и продольных связей. а – план поперечных связевых ферм в плоскости покрытия; б – план поперечных связевых ферм по нижнем поясу несущих конструкций; 1 – поперечные связевые фермы; 2 – вертикальные продольные связи; 3 – наклонные продольные связи; 4 – прогоны или панели покрытия; 5 – прогоны, соединяющие узлы поперечных связей ферм; 6 – стены

Ширина панелей поперечных связевых ферм принимается равной шагу несущих конструкций. Шаг вертикальных или наклонных связей, устанавливаемых для раскрепления сжатой кромки арок или рам, определяется из условия обеспечения устойчивости внецентренно - сжатого элемента.

Расчет связевой системы производится на горизонтальные нагрузки, действующие вдоль здания на всем пролете. Они складываются из внешних силовых воздействий (ветра, тормозных усилий кранов и т.д.) и внутренних усилий в несущих конструкциях, возникающих в них под воздействием вертикальных нагрузок вследствие отклонения от вертикали при монтаже и погнутости из рабочей плоскости.

Рис. 8.2. Узлы крепления связей к аркам:

а – крепление вертикальной связевой фермы СФ-1 из уголков;

б – крепление деревянных распорок

Суммарная расчетная нагрузка на каждую поперечную связевую форму определяется по формуле

где - внешняя горизонтальная нагрузка в продольном направлении, вызываемая ветровым напором, торможением кранов и т.п.; - расчетная вертикальная равномерно распределенная нагрузка на 1 м горизонтальной проекции покрытия (нагрузки другого вида приводятся к эквивалентной равнораспределенной нагрузке по всему пролету конструкции); - коэффициент, зависящий от вида и геометрических параметров несущих конструкций ( =0.01…0.03); - общее число несущих конструкций в данном пролете здания; –общее число поперечных связевых ферм, включая торцевые стены.

Расчет связевой фермы ведется на узловые нагрузки, определяемых по формуле

где - горизонтальная проекция длины панели поперечной связевой фермы или расстояние между точками крепления связей – распорок к несущим конструкциям.

Расчет продольных вертикальных связей – распорок, раскрепляющих внутреннюю сжатую кромку рам или арок, производится на усилия, определяемые по выражению

где – горизонтальная проекция расстояния между продольными распорками.

Рис. 8.3. Схема расположения связей по покрытию в зданиях

с металлодеревянными фермами

Конструктивный расчет элементов связевых ферм и вертикальных связей-распорок ведется по формулам расчета сжатых и растянутых элементов. Во многих случаях сечения элементов связей выбираются из конструктивных соображений, исходя из предельной гибкости элементов, которая должна быть не более 200.

Один из примеров расположения связей по покрытию в зданиях с металлодеревянными фермами представлен на рис. 8.3.

Контрольные вопросы к главе 8:

8.1. Методы обеспечения пространственной жёсткости зданий.

8.2. Основные типы связей в деревянных зданиях и сооружениях.

8.3. Вертикальные связи между колоннами. Обеспечение устойчивости колонн каркаса.

8.4. Конструкции опорных закреплений колонн каркаса деревянного зданий.

8.5. Связи по покрытию здания.

8.6. Схема установки связи в зданиях с прогонами.

8.7. Особенности установки связей в зданиях с беспрогонными покрытиями.

8.8. Особенности расчёта связей.