9.8. В’язі стальних каркасів

В’язі - обов’язкові елементи каркасів. Вони необхідні для забезпечення геометричної незмінності просторової системи каркасу та стійкості стиснутих елементів; сприйняття вітрових навантажень та гальмівних сил кранів; створення жорсткості, необхідної для нормальної експлуатації будівлі; забезпечення умов надійного та зручного монтажу. В’язі забезпечують роботу каркаса як єдиної просторової системи.

В’язі, які сприймають силові дії (вітер, гальмування кранів), повинні передавати зусилля на фундаменти найкоротшими шляхами.

Система в’язів складається з двох комплексів: 1) в’язів колон; 2) в’язів покриття (шатра).

9.8.1. В’язі колон

Призначення в’язів колон:

1) забезпечення геометричної незмінності каркасу в поздовжньому напрямку під час монтажу та експлуатації;

2) сприйняття тиску вітру на торець будівлі і поздовжніх гальмівних сил кранів;

3) забезпечення поздовжньої жорсткості будівлі;

4) забезпечення стійкості колон з площини поперечних рам.

В кожному температурному відсіку будівлі передбачається самостійна система в’язів.

Для виконання перелічених функцій необхідно влаштувати хоча б один вертикальний жорсткий диск по довжині температурного блоку та систему поздовжніх елементів, які прикріплюють інші колони до цього диску. Жорсткі диски по колонам та по фермам влаштовуються між одними і тими ж осями.

В’язі по колонам влаштовують в два яруси: нижній ярус – нижче підкранових балок, верхній ярус – вище підкранових балок.

Нижній ярус, як правило, хрестової системи. Розміщують ці в’язі в середині температурного блоку. В наскрізних колонах в’язі розміщують в площині кожної з віток і з’єднують їх між собою з’єднувальною решіткою (рис.9.17).

Рис. 9.17. Система в’язів між колонами

Якщо довжина будівлі невелика (до 120 м) – встановлюють один жорсткий диск, якщо блок довгий – два, розміщуючи їх біля середини (рис.9.18).

Рис. 9.18. Розміщення жорстких дисків між колонами

при великій довжині будівлі

В’язі ставлять біля середини, щоб не заважати температурним деформаціям (рис.9.19).

Рис. 9.19. Можливі температурні деформації:

 - температурні деформації

Якщо жорсткі диски поставити по торцям будівлі, то в усіх поздовжніх елементах виникатимуть значні додаткові температурні зусилля F_t внаслідок неможливості вільних температурних деформацій (рис.9.20). Це недопустимо.

Рис. 9.20. Додаткові температурні зусилля в поздовжніх елементах

Ці ж в’язі сприймають сили поздовжнього гальмування кранів і тиск вітру на торці будівлі (рис.9.21).

Рис. 9.21. Схема роботи в’язів нижнього ярусу на сприйняття поздовжнього гальмування кранів і тиску вітру на торці будівлі

В’язі верхнього ярусу розміщують між тими ж колонами, що і нижнього (біля середини), а також біля торців температурного блоку. Ці в’язі сприймають вітрове навантаження, що діє на торцеві стіни, і передають на жорсткі підкранові балки (рис.9.22).

Рис. 9.22. Робота в’язів між колонами

Оскільки верхня частина колони достатньо гнучка, то додаткові температурні напруження при наявності цих в’язів невеликі.

Найбільш проста схема в’язів – хрестова. Кут нахилу діагоналей – 35…55° (45°). Можуть бути напіврозкісні схеми.

Якщо колони високі (Н_н > 9 м), то в’язі виконують у вигляді двох хрестів (рис.9.23,а). Якщо з умов технології необхідний проріз (прохід, проїзд) або крок колон 12 м, то в’язі проектують у вигляді порталів (портальні в’язі, рис.9.23,б).

б)

а)

Рис. 9.23. До проектування в’язів між колонами

Для зменшення розрахункової довжини нижньої частини колони з площини рами встановлюються розпірки між усіма колонами вздовж будівлі. Розпірки в точках кріплення до колон забезпечують незміщення цих точок в напрямку з площини рам (рис.9.24).

Рис. 9.24. Розпірки між колонами для зменшення розрахункової довжини

При монтажі в’язі забезпечують поздовжню жорсткість каркасу. Монтаж колон починають з жорстких дисків, до яких прив’язують інші колони.

Перерізи в’язів – кутики, швелери, прямокутні труби.

Довгі елементи в’язів, які сприймають невеликі зусилля, розраховуються за граничною гнучкістю. Для стиснути в’язів _u = 210 – 60α (нижній ярус); _u = 200 (верхній ярус). Для розтягнутих відповідно _u = 300; _u = 400.