г. Новосибирск +7 (383) 233 71 71
28 Мар

Связи металлоконструкций

Здания, в основе которых заложен каркас из металлических балок, ферм и колонн, - сложные конструкции. После завершающего этапа сборки основных элементов весь массив нуждается в дополнительном укреплении. Для этого и служат связи металлоконструкций, которые бывают вертикальными, горизонтальными продольными и поперечными. Они позволяют сделать каркас строения геометрически неизменным, надежным, а потому безопасным.

Что такое связи металлоконструкций?

Это функциональные элементы зданий, которые соединяют детали каркаса в единую устойчивую и прочную систему для восприятия горизонтальных нагрузок:

  • Ветер;
  • Сила воздействия от движения и торможения кранов;
  • Прочие природные и антропогенные нагрузки.

Сила прилагается к какому-то одному элементу, и поскольку воздействие велико, необходимо перенести весь этот весь на максимально большее число несущих частей. Правильно выстроенная схема вертикальных и горизонтальных связей позволяет снять это высокое давление и перераспределить его по соседним сегментам. Связи в зданиях из металлоконструкций могут иметь форму распорок, пространственных коробов, порталов и пр.

Чем объясняется необходимость связей?

Производство и монтаж изделий из металла, которые будут служить закрепляющими звеньями всего каркаса – это дополнительные затраты времени и финансов. Кроме того, с увеличением числа компонентов возрастает и масса всего здания. Поэтому точные размеры связей металлоконструкций, их расположение и количество рассчитываются на этапе проектирования. Определяется толщина и тип металлоизделий, которые будут закреплены в качестве связей.

Если рассматривать связи с точки зрения необходимости, то следует немного углубиться в особенности сооружений из металлоконструкций. Каркас промышленного здания составляется из ряда условно плоских элементов (рамы стен, фермы). Они жесткие и воспринимают нагрузки в своей плоскости, однако при приложении на них силы в перпендикулярном направлении проявляют гибкость. Этим можно объяснить необходимость производства и монтажа дополнительных деталей.

  1. Задача горизонтальных и вертикальных связей – объединить эти плоские сегменты в одну пространственную систему, которая будет воспринимать нагрузки, действующие в любом из направлений.
  2. Связи также придают большую устойчивость сжатым и сжато-изогнутым стержням, использованным при изготовлении колонн и верхних поясов ферм. Главная «слабость» этих элементов в том, что они имеют большую длину и относительно небольшие размеры сечения поперек. Смонтированные связи делят сжатые звенья в нескольких точках, уменьшая расчетную длину и, соответственно, снижая риски разрушения.

Вся система связей работаем вкупе с остальными элементами металлоконструкций. Она при этом является важной для сооружения, так как обеспечивает:

  • Жесткость всего здания в целом, необходимую для успешной и безопасной эксплуатации;
  • Устойчивость сжатым поясам ригелей поперечных рам;
  • Восприятие и равномерную передачу на фундаменты ветровых нагрузок, действующих на торец здания, и тормозных усилий мостовых кранов в промышленных зданиях;
  • Неизменность геометрии каркаса и его пространственного положения;
  • Совместную работу поперечных рам при местных нагрузках;
  • Условия для высококачественного и удобного монтажа.

Виды связей металлоконструкций и решаемые задачи

Различают несколько типов связей, используемых в строительстве промышленных зданий, ангаров и т.д.:

  1. Поперечные связи между верхними поясами ферм,
  2. Вертикальные связи между фермами,
  3. Продольные и поперечные горизонтальные связи, расположенные в плоскости нижних поясов ферм,
  4. Вертикальные связи между колоннами.

Вертикальные связи колонн

Основное предназначение:

  1. Обеспечение устойчивости колонн из плоскости поперечных рам здания;
  2. Восприятие нагрузок от мостового крана и торцевого ветра;
  3. Создание продольной жесткости каркаса из металлоконструкций.

Связи колонн могут располагаться в верхнем ярусе (над линией крановых путей) и в нижнем ярусе (под этими балками).

Вертикальные связи верхнего яруса:

  • Принимают усилия ветра, дующего в боковую стенку строения, и передают их с торцевых поперечных связей себя, а затем на подкрановые балки;
  • Усиливают устойчивость колонн в плоскости поперечных рам;
  • При монтаже удерживают колонны, закрепленные анкерными болтами, от падения.

Вертикальные связи нижнего яруса:

  • Передают ветровые усилия и нагрузки от продольного торможения кранов от верхнего яруса связей к фундаменту;
  • Придают дополнительный баланс подкрановому сегменту колонны;
  • Служат в качестве добавочных монтажных связей на этапе установки опор.

В роли вертикальных связей колонн выступают диски и распорки. Первые закрепляют колонны к фундаменту. Распорки соединяют колонны между собой в горизонтальной плоскости. Чаще всего это балочные элементы, межэтажные перекрытия, дополнительные металлические элементы, собранные из разных типов металлопроката. Например, это могут быть связи из сдвоенного уголка.

Схема вертикальных связей между колоннами

Связи металлоконструкций

Горизонтальные связи перекрытий (связи по фермам)

Предназначение:

  1. Обеспечить жесткость сжатых элементов ферм из плоскости ригеля методом сокращения их расчетной длины;
  2. Воспринимать и перераспределять горизонтальные нагрузки на рамки поперечного торможения крановых тележек;
  3. Горизонтальные и вертикальные связи совместно формируют каркас здания из металлоконструкций и придают ему надежность;
  4. Принимать и передавать на фундаменты продольные нагрузки от ветра, воздействующего на торец здания;
  5. Сделать монтаж ферм более технологичным.

Вертикальные связи ферм по своей форме представляют пространственный блок (короб). Они крепятся к смежным фермам. Горизонтальные связи ферм могут быть поперечными по нижним поясам и по верхним, а также продольными.

Поперечные горизонтальные связи по верхним поясам ферм

Стропильные несущие конструкции состоят из нескольких элементов. Линия, которая придает очертания кровле, называется верхним поясом. В фермах плоского типа она выполняется из одного стержня и сжата, поэтому существует риск потери ее устойчивости. В этом случае прогиб может произойти в одной из двух плоскостей:

  • Так, что деформация не будет заметна при взгляде сверху. То есть без дополнительных связей металлоконструкция прогнется в плоскости самой фермы.
  • С выходом из плоскости фермы, то есть несущие стержни деформируются, а прогоны, которые обычно крепятся к верхнему поясу фермы шарнирным способом не будут препятствовать потере устойчивости.

Если установить поперечные горизонтальные связи, то этого можно избежать. Связи могут быть крестовыми (состоят из двух перекрестных стержней) и с одной диагональю (формирующими треугольник). В этом случае сжатые элементы выключатся из работы, а растянутые исключат искажению получившихся прямоугольников. Это значит, что в узлах крепления связей пояс фермы сохранит свою форму.

В последнее время роль поперечных горизонтальных связей выполняет кровля. Надежное крепление профильного настила к стропильной ферме позволяет добиться высокой стабильности каркаса. Его при этом необходимо укрепить дюбелями к прогонам кровли, и в этом случае наилучшим конструктивным вариантом исполнения будет монтаж прогонов и верхнего пояса фермы в одной плоскости.

Продольные связи по нижним поясам ферм

Предназначение:

  • Воспринять приложение вертикального давления крана на колонну вне центра тяжести, которое вызывает горизонтальное смещение рамы;
  • Стабилизировать каркас под воздействием поперечного торможения крана.

С помощью этого типа связей обеспечивается пространственность каркаса здания из металлоконструкций и его надежность при работе с местными приложенными нагрузками. Если в строении шаг несущих колонн более 12 м и оно имеет стойки фахверка, то продольные связи по нижним поясам ригелей служат также скрепляющими сегментами для этих опор.

Поперечные связи в нижних поясах ригелей

Необходимы для передачи ветровой нагрузки со стоек торцевого фахверка на вертикальные связи между колоннами. Поперечные и продольные сегменты каркаса образуют целостную систему, поддерживающую устойчивость здания. Она имеет форму замкнутого контура. Выполнять поперечные связи можно из уголков, гнуто-сварных труб и т.д.

Вертикальные (монтажные) связи ферм

Центр тяжести стропильного сегмента находится выше уровня опор. Поэтому ферма может просто опрокинуться от собственного веса. Чтобы этого не случилось, на этапе установки и закрепления этих элементов по всей длине здания устанавливают вертикальные связи. Они соединяются с крайними стойками ферм, обычно представляют собой решетку с перекрестными распорками. Такие металлоконструкции называют дисковыми.

В некоторых случаях по центральной линии стропильной системы устанавливают коньковые связи для дополнительной фиксации. При монтаже могут использоваться болты и фасонные элементы – пластины из металла, к которым присоединяют распорки и рамы.

Виды связей по конструкции

  1. Портальные. Их монтируют в том случае, если в конструкции именно в этом месте предусмотрены ворота для въезда техники. Портальные связи металлоконструкций имеют П-образную форму и значительную площадь поверхности.
  2. Угловые. Располагаются несколькими сегментами в один ряд.
  3. Перекрестные. 2 стержня пересекаются и дополнительно закрепляются в середине.

Методы сборки связей металлоконструкций

Во время строительства зданий могут использоваться следующие способы обработки и присоединения заготовок:

  • Сварка (в этом случае для крепления связей обязательно применяют фасонные элементы, вырезанные по размеру узла);
  • Сборка болтами и винтами (наиболее популярный вид работ);
  • Клепание;
  • Комбинация всех методов.

Производство связей металлоконструкций

Для изготовления элементов поддерживающей системы используют разные виды профильного металлопроката. Все изделия должны выполняться из стали особо прочных марок. Толщина и размеры сечений определяются на этапе просчета конструкций. При этом учитываются вертикальные, горизонтальные поперечные и продольные нагрузки.

Составные элементы системы связей можно поделить на 2 типа:

  • Жесткие диски. Являются основанием практически всех металлоконструкций. С их использованием также присоединяют несущие сегменты к фундаменту.
  • Распорки. Это стержни, которые крепятся для придания устойчивости колоннам, опорам, стойкам.

Проектирование и расчет вертикальных и горизонтальных связей

Сложность проведения подсчетов заключается в том, что не всегда можно с точностью определить степень воздействия на тот или иной сегмент каркаса. Поэтому для выбора сечения элементов связи применяют понятие предельной гибкости. Это максимально возможное усилие, которое выдерживает конкретно взятое звено. При этом пользуются соответствующими нормами строительства:

  • СНиП II-23-81. Стальные конструкции
  • СНиП 2.01.07-85. Нагрузки и воздействия и др.

Оставьте заявку и мы свяжемся с вами в ближайшее время

Мы свяжемся с вами в ближайшее время

Оставьте нам сообщение и мы свяжемся с вами в ближайшее время

Мы свяжемся с вами в ближайшее время

Оставьте заявку и мы свяжемся с вами в ближайшее время

Мы свяжемся с вами в ближайшее время

Оставьте заявку и мы свяжемся с вами в ближайшее время

Мы свяжемся с вами в ближайшее время

Оставьте заявку и мы свяжемся с вами в ближайшее время

Мы свяжемся с вами в ближайшее время