Каркасная несущая система вертикальные элементы – колонны Рамная все узлы жёсткие Связевая все узлы шарнирные Рамно-связевая (комбинированная) жёсткий узел колонны – стойки рамы балки – ригели рамы вертикальные связи за счёт установки системы вертикальных связей в одном направлении как в рамной системе, в другом – как в связевой за счёт жёстких узлов вид системы: способ обеспечения пространственной жёсткости: Поперечная рама каркаса: Поперечная рама каркаса:
Рамно-связевый каркас: Жёсткий диск перекрытия (позволяет размещать связи не в каждой раме) соединение колонны с фундаментом может быть как жёстким, так и шарнирным Варианты связевых блоков: Связи желательно размещать в плане симметрично:
Какие узлы должны здесь быть жёсткими:
Геометрически изменяемая система (все узлы шарнирные) Стеснённые температурные деформации могут стать причиной потери устойчивости продольных элементов Нерациональная установка связей приводит к недопустимому горизонтальному перемещению крайней колонны Образование геометрически неизменяемых систем Геометрически неизменяемая система (установлены связи)
l ef = H /2 H H N N N N l ef = 2 H l ef = H связи распорка сокращает расчётную длину колонн поперечная рама каркаса продольная рама каркаса
В температурном блоке должно быть не менее двух связевых панелей в каждом направлении. Геометрические оси всех связевых панелей в температурном блоке не должны пересекаться в одной точке Расстояние по горизонтали между равнодействующей ветровой нагрузки и центром жёсткости здания должно быть минимальным, чтобы не возникало закручивания. Для предотвращения закручивания здания с протяжённым планом предусматривают два или более ядра жёсткости или установку связей по наружным рядам колонн
Не все стыки замоноличены своевременно Связи жёсткости портального типа
Шарнирный узел со скрытой консолью Диафрагма жёсткости с консолью
1 - подкос, 2 - диафрагма с полкой, заменяющей ригель, 3 - универсальный строп, 4 - переставная струбцина со стойкой
1 - колонна, 2 - панель, 3 - ригель, 4 - разметочные риски, 5 - постель из раствора, 6 - закладные детали для крепления панелей к колонне и между собой, 7 - рейка-отвес, 8 - монтажный столик; M1, М2 - монтажники
Связевая плита - распорка Рядовая плита
Заделка колонны в стакане фундамента (а) и стыки колонн (б, в): б — накладными стержнями, в — сваркой выпусков арматуры; 1 — колонна, 2 — бетон замоноличивания, 3 — оголовок из стальных пластин, 4—центрирующая опорная пластина, 5 — накладные стержни, 6 — выступ бетона, 7 — выпуск арматуры, 8 — хомуты
Пресс-опалубка для замоноличивания стыков колонн: 1 —камера для бетонной смеси, 2 — опалубка, 3 — крышка, 4 — рукоятка, 5—пуансон, 6 — колонна Замоноличивание стыка колонны: I —очистка стыка, II— установка пресс-опалубки, III —загрузка бетонной смеси, IV — запрессовка смеси, V — виброуплотнение, VI — зачистка стыка
F = M / h h F M Жёсткий узел (передаёт изгибающий момент) Шарнирный узел (допускает поворот)
10 20 1 1 1 1 20 20 1 - 1 1 - 1 Монтажные болты Опорное ребро Торец строгать, плиту фрезеровать Рёбра жёсткости в местах передачи опорных реакций Монтажные болты Опорное ребро Вариант 1 (передача реакции через выпуски опорных рёбер) Вариант 2 (передача реакции через рёбра жёсткости на полки колонны) Толщина опорной плиты назначается конструктивно
1 – опорная плита, 2 – вертикальное ребро оголовка, 3 – горизонтальное ребро, 4 – балка Вариант 1а (передача реакции через выпуски опорных рёбер балок на вертикальное ребро оголовка колонны)
1 – балка, 2 – колонна, 3 – стальная прокладка, 4 – монтажные болты Горизонтальное ребро может не устанавливаться
Болты, работающие на растяжение
10-20 мм А А А-А 30-40 мм 30-40 мм 10-16 мм 20-30 мм М Опорный фланец из гибкого листа, рассчитан только на смятие торцевой поверхности Рёбра жёсткости Монтажные болты Сварные швы, рассчитанные на восприятие опорной реакции Жёсткое Шарнирное Примыкание сбоку Опорный столик Торцы строгать Опорный фланец из толстого листа, рассчитанный на изгиб Диаметр отверстия на 3…4 мм больше диаметра болта, чтобы болты не могли воспринимать опорную реакцию и работать на срез в случае неплотного опирания фланца на опорный столик Болты, рассчитанные на растяжение Усилия в болтах
1 – балка, 2 – болты, 5 – опорный столик (планка), 6 – колонна
Это узел жёсткий или шарнирный Зачем нужна монтажная прокладка Какую функцию выполняют болты Из каких соображений назначается диаметр отверстий для болтов Из какого условия назначается высота опорного столика Из какого условия определяется толщина опорного ребра балки
Жёсткое «Рыбка» Опорный столик толщ. 20-30 мм М F = M/h F h Сварные швы, рассчитанные на действие усилия F Монтажные болты min 50 мм Ребро жёсткости Торцы строгать
10-15 мм М А А А-А Сварные швы, рассчитанные на действие усилия F F = M/h F h Жёсткое Шарнирное Монтажный болт, диаметр отверстия на 3…4 мм больше диаметра болта Сварные швы, рассчитанные на восприятие вертикальной опорной реакции Монтажный болт Верхняя «рыбка» Нижняя «рыбка» Опорный столик Жёсткое Работа металла на растяжение в направлении толщины проката может привести к его расслоению
1 – колонна, 2 – траверса, 3 – опорная плита, 4 – анкерные болты, 5 – железобетонный фундамент
1 – колонна, 2 – траверса, 3 – опорная плита, 4 – анкерные болты, 5 – железобетонный фундамент
Кричевский цементный завод Пролет рамы 48 м, высота колонны (до карниза) 10.5 м, полная высота рамы до конька 26.5 м (~9 этажей), масса одной рамы около 18 т. Причина обрушения – ошибки монтажа. Убытки составили около 2 млн.$.
а - план по кровле, б - разрезы; 1 - колонны рам, 2 - стойки фахверка, 3 - ригели рам средние, 4 - ригели рам крайние, 5 - вертикальные связи по колоннам, 6 - торцовые ригели, 7 - вертикальные связи по стойкам фахверка, 8 - прогоны покрытия, 9 - профилированный настил покрытия
Жёсткость каркаса в поперечном направлении обеспечивается … Жёсткость каркаса в продольном направлении обеспечивается …
1 - укрупняемая рама, 2 - монтажный кран, 3 - проектное положение рамы, 4 - инвентарные расчалки, 5 - накладной якорь При укрупнительной сборке рам 1 в монтажных стыках устанавливают (но не затягивают) высокопрочные болты. Выверяют по диагонали контрольные проектные размеры, обеспечивающие геометрическую точность собранной рамы, после чего проводят контрольную затяжку болтов. С помощью крана раму устанавливают в проектное положение 3 и расчаливают двумя парами расчалок 4 из стального каната. Расчалки крепят к накладным якорям 5
Коньковый узел Карнизный узел
а - схема каркаса здания, б - характерные узлы конструкций перекрытия; I - нижнего пояса, II - верхнего пояса, III - опорной капители; 1 - структурная плита, 2 - прогон, 3 - профилированный настил, 4 - подкос капители, 5 - колонна, 6 - узловой элемент (коннектор), 7 - болт, 8 - элемент нижнего пояса, 9 - раскос, 10 - опорная плита, 11 - ограничитель из уголка.
1 - 3 - опоры, 4 - колонна; оси: I - проектного положения блока, II, III - укрупняемого блока
1 - гусеничный кран, 2 - траверса, 3 - строп траверсы, 4 - ручная оттяжка из пенькового каната, 5 - временная металлическая опора, 6 - капитель, 7 - колонна; I и II - последовательность установки блоков Особое внимание обращают на порядок работы кранами. Одновременная работа двух кранов при смещении блока в горизонтальной плоскости не разрешается, каждый кран должен работать поочередно: по окончании незначительного поворота, изменения вылета стрелы и длины грузового полиспаста одним краном те же операции повторяют другим краном.
1 - металлическая балка, 2 - узловой элемент структуры (коннектор), 3 - универсальный строп, 4 - подстропок, 5 - структурная плита Блок стропят так, чтобы нагрузка от него равномерно распределялась на четыре точки на нижних узлах структуры блока. Положение точек указывается в проекте
а - схема каркаса здания, б - конструкция блока покрытия; 1 - колонна, 2 - подкрановая балка, 3 - подстропильная балка, 4 - стропильная ферма, 5 - профилированный настил покрытия, 6 - гравийная защита, 7 - рулонное покрытие кровли, 8, 10 - горизонтальные распорки между фермами, 9 - фонарь
в конструкциях покрытия применены стропильные фермы из эффективных профилей прямоугольного замкнутого сечения. Покрытие выполнено без прогонов и связей по верхним поясам ферм. Профилированный настил покрытия прикрепляют непосредственно к верхним поясам ферм, устанавливаемым с шагом 4 м, образуя таким образом жесткий диск. Благодаря этому в три раза сокращено количество элементов конструкций покрытия по сравнению с покрытиями с фермами из парных уголков и прогонами по ним. Монтажные соединения выполняются только на болтах
Какой здесь пролёт и шаг колонн?
1 - железобетонный контрфорс, 2 - подмости переставные, 3 - ригель-арки, 4 - гусеничный кран для монтажа блоков, 5 - временная опора с маршевой лестницей, 6 – более лёгкий гусеничный кран для монтажа межблочных конструкций, 7 - укрупняемый блок
По статической схеме конструкции подразделяют на арки с затяжками, воспринимающими усилие горизонтального распора, благодаря чему на опоры передаются только вертикальные нагрузки, и двух- и трехшарнирные арки, передающие нагрузки и распор на фундаменты Большая гибкость несущих конструкций арок с затяжками, как правило, не позволяет устанавливать их целиком. Поэтому их монтируют преимущественно блоками (частями), устанавливая на временные опоры. Последовательность установки и затяжки элементов арки и других конструкций разрабатывается в проекте монтажных работ F = M / h h F M
а - при этажном опирании балок, б - в - на опорных уголках, г - с опиранием на планку; 1 - балки, 2 - болты, 3 - опорный уголок, 4 - сварной шов, соединяющий опорный уголок и балку, 5 - опорная планка, 6 - колонна
1 - опорная часть (база) колонны, 2 - основная часть колонны, 3 - стыковая накладка, 4 - надкрановая часть колонны, 5 - опорная стойка, 6 - стропильная ферма, 7 - подкрановая балка, 8 - болты, 9 - опорная плита, 10 - опорное ребро подкрановой балки, 11 - фрезерованные торцы соединяемых частей колонны, 12 - деталь крепления подкрановой балки к колонне
а - верхнего пояса, б - нижнего пояса; 1 - стойка (оголовок) колонны, 2 - стыковая накладка, 3 - отверстия для монтажных болтов, 4 - верхний пояс фермы из спаренных уголков, 5 - монтажные сварные швы, 6 - фасонки опорных узлов фермы, 7 - раскосы фермы, 8 - нижний пояс фермы из спаренных уголков, 9 - опорный монтажный столик
[-] Ширина раскосов и поясов должна быть примерно одинаковой – чтобы избежать продавливания. Требуется повышенная точность изготовления – изменение длины раскоса препятствует сборке.
ГОСТ 27579-88. Фермы стальные стропильные из гнутосварных профилей прямоугольного сечения. Технические условия Марки стали: ВП, НП, Р1, Р2 – 09Г2С Р3-Р10, С – Ст3пс Фланцы нижнего пояса – 14Г2АФ Фланцы верхнего пояса – 09Г2С
