Крестовые связи на растяжение

Для полноценной реализации такого смысла нужно или иметь очень гибкие (типа тросов, проволоки и т.д.) ветви или, что еще хуже, иметь сложные «выключающие» узлы.
При обычном исполнении жесткие ветви будут работать, согласно законам механики (независимо от Великого смысла), адекватно продольным жесткостям, т.е. например в растянутом будет +5 тонн усилия, а в сжатом -5 тонн. При больших гибкостях распределение сильно изменится в силу большой нелинейности.

Если ветви работают и на сжатие, и на растяжение, то усилия будут в два раза меньше, чем при одной диагонали.
Насчет термина «поддерживает» — не знаю в каком смысле Вы прменили его здесь (что значит поддерживает «растяжение»?), но до Вашего поста и в нормах «поддерживающий» элемент — это ВТОРОЙ элемент в кресте, который поддерживает РАССМАТРИВАЕМЫЙ элемент от потери устойчивости (при сжатии) или изгиба (растяжении). Смотрите расчетные длины для сжатых с поддержкой или без в табл. 12 -они меняются от 0,5 до 1,0.

Как видим, Великий смысл креста реализуется только при сильно гибких ветвях. Еще как допущение, расчет разрешается вести на основе Великого смысла для некоторых случаев при не очень гибких ветвях креста (п.21.21). Поэтому крест, составленный из жестких ветвей, имеет другой не менее Великий смысл (см. выше). Речь в теме как раз о таких крестах.
Насчет термина «гибкий» — в контексте сказуемого желательно уточнять, какая гибкость. Например, гибкость может быть 100, 200 или 600. Элемент даже с гибкостью 600 вполне может работать на сжатие — кривая фи не упирается в ноль, а уходит в бесконечность. А мы здесь в основном говорим гибкостях 200…400 (в основном об уголках).

Зря сомневаетесь — см. табл.20, прим.2:

Можно ссылку на это требование?
Не знаю, из которых конкретно соображений в прим.2 к табл. 20 преднатяг прописан, но думаю в основном из соображений стабильности формы и возможно обеспечения жесткости блока. Если форма (в данном случае прямая) стабильна, то включение не запоздает. Т.е. при полной нагрузке «сжатие»=преднатягу, в итоге усилие 0, и нет расслабления (провиса). Деформативность преднапряженного блока (до определенной величины преднатяга) тоже существенно увеличивается.

Сжимающие усилия в обеих ветвях крестовых связей от обжатия есть, на мой взгляд, ключевой недостатк данной конструкции. Но говорить при этом, что оба элемента будут выключаться я бы не стал. Более того, проектировщик обязан, с моей точки зрения, исключить это явление. Каким образом говорите? Да просто подобрать сечения элементов так, чтобы устойчивость от усилий обжатия была обеспечена при гибкости в пределах 200-400. Рассмотрим пример: есть однопролетное здание во 2-м снеговом районе пролетом 24 метра и высотой 6 метров. Для него стоит задача запроектировать крестовые выключающиеся связи.

Усилия в колонне при таких условиях N~15 (т); полная длина ветви при шаге колонн 6 (м) L=8.48 (м). Принимаем сечение связей из одиночного уголка 125х8 с непрерывностью обеих ветвей. Тогда усилие обжатия при сечении колонн I25Б1 будет 1.54 (т), гибкость Я=341, коэффициент продольного изгиба Y=0.0622, коэффициент условий работы = 0,75, а условное напряжение сжатия G=1258 < 0.75*2450=1837 кг/см2. Здесь все посчитано по не актуализированному СНиПу, уж извиняйте, хотя для примера это не важно. При таких условиях, ветви связи устойчивы при типичных условиях эксплуатации и выключаются только при действии дополнительных горизонтальных нагрузок.

В приведенном примере рассмотрена вертикальная связь по колоннам. Если мы теперь попробуем тот же фокус с горизонтальными связями по покрытию, то усилие обжатия в связевом блоке верхнего пояса при таких же геометрических размерах будет уже N~6,5 (т) — пояс условно принят из двойного уголка L125х8, а усилие в нем N~45 (т). Со всеми, что называется, вытекающими …. В этом случае, не считаю возможным применения данного сечения, так как в отсутствии горизонтальных сил покрытие получается не работоспособным.

Кто Вам это сказал? В июне 2011 года я написал довольно резкое письмо на имя И.И.Ведякова с предложением вести совместную работу по выявлению и устранению ошибок СП, прося в замен оперативную информацию по исправлениям. На удивление, мне ответили и около года я вел переписку с Б.С. Цетлиным. Мои замечания касались, правда, только расчетной части, но по одному прокатному двутавру я задал более 20 вопросов, которые по СП были не ясны или просто ошибочны. И это при том, что в СНиП по этому виду профиля вопросов никогда не возникало.

Последний раз говорил с Борисом Соломоновичем по телефону где-то в феврале этого года. Выяснилась одна любопытная вешь: в начале осени 2014 ЦНИИСК официально передал (вот куда — не помню) на утверждение и внесение в нормы более 100 (ста!) изменений/исправлений/уточнений. В феврале не было «ни ответа, ни привета».

В июле сего года наша организация написала официальный запрос в Минстрой с просьбой пояснить как же поступать в сложившейся ситуации: тупо пользоваться ошибочными формулами из официального документа или же нарушать его, корректируя на свой страх и риск указанные ляпы. Стоит ли говорить, что никакого ответа мы не получили . Хотя тут как раз я этих «ребят» и «понимаю» — сказать то им нечего .

Задавали в ЦНИИСК (правда уже не мы) вопросы и по связям. Обещали корректировку …

Связи между колоннами.

Система связей между колоннами обеспечивает во время эксплуатации и монтажа геометрическую неизменяемость каркаса и его несущую способность в продольном направлении, а также устойчивость колонн из плоскости поперечных рам.

Связи, образующие жесткий диск, располагают посередине здания или температурного отсека, учитывая возможность перемещения колонн при температурных деформациях продольных элементов.

Если поставить связи (жесткие диски) по торцам здания, то во всех продольных элементах (подкрановые конструкции, подстропильные фермы, распорки связей) возникают большие температурные усилия Ft

При длине здания или температурного блока более 120м между колоннами обычно ставят две системы связевых блоков.

Предельные размеры между вертикальными связями в метрах

Размеры в скобках даны для зданий, эксплуатируемых при расчетных температурах наружного воздуха t= –40° ¸ –65 °С.

Наиболее простая схема связей крестовая, она применяется при шаге колонн до 12 м. Рациональный угол наклона связей , поэтому при небольшом шаге, но большой высоте колонн устанавливают две крестовые связи по высоте нижней части колонны.

В таких же случаях иногда проектируют дополнительную развязку колонн из плоскости рамы распорками.

Вертикальные связи ставят по всем рядам здания. При большом шаге колонн средних рядов, а также чтобы не мешать передаче продукции из пролета в пролет проектируют связи портальной и полупортальной схем.

Вертикальные связи между колоннами воспринимают усилия от ветра W1,и W2 действующего на торец здания и продольного торможения кранов Тпр.

Элементы крестовых и портальных связей работают на растяжение. Сжатые стержни вследствие большой гибкости выключаются из работы и в расчете их не учитывают. Гибкость растянутых элементов связей, расположенных ниже уровня подкрановых балок не должна превышать 300 для обычных зданий и 200 для зданий с «особым» режимом работы кранов; для связей выше подкрановых балок – соответственно 400 и 300.

Связи по покрытию.

Связи по конструкциям покрытия (шатра) или связи между фермами создают общую пространственную жесткость каркаса и обеспечивают: устойчивость сжатых поясов ферм из их плоскости, перераспределение местных крановых нагрузок, приложенных к одной из рам, на соседние рамы; удобство монтажа; заданную геометрию каркаса; восприятие и передачу на колонны некоторых нагрузок.

Связи по покрытию располагают:

1) в плоскости верхних поясов стропильных ферм – продольные элементы между ними;

2) в плоскости нижних поясов стропильных ферм – поперечные и продольные связевые фермы, а также иногда и продольные растяжки между поперечными связевыми фермами;

3) вертикальные связи между стропильными фермами;

4) связи по фонарям.

Связи в плоскости верхних поясов ферм.

Элементы верхнего пояса стропильных ферм сжаты, поэтому необходимо обеспечить их устойчивость из плоскости ферм.

Ж/б плиты покрытия и прогоны могут рассматриваться как опоры, препятствующие смещению верхних узлов из плоскости фермы при условии, что они закреплены от продольных перемещений связями, расположенными в плоскости кровли. Такие связи (поперечные связевые фермы) целесообразно располагать в торцах цеха, чтобы они вместе с поперечными связевыми фермами по нижним поясам и вертикальными связями между фермами создавали пространственный блок, обеспечивающий жесткость покрытия.

При большей длине здания или температурного блока устанавливают промежуточные поперечные связевые фермы, расстояние между которыми не должно превышать 60 м.

Для обеспечения устойчивости верхнего пояса фермы из ее плоскости в пределах фонаря, где нет кровельного настила, предусматриваются специальные распорки, в коньковом узле фермы обязательны. В процессе монтажа (до установки плит покрытия или прогонов) гибкость верхнего пояса из плоскости фермы должна быть не более 220. Поэтому, если коньковая распорка не обеспечивает этого условия, между ней и распоркой на опоре фермы (в плоскости колонн) ставят дополнительную распорку.

Связи в плоскости нижних поясов ферм

В зданиях с мостовыми кранами необходимо обеспечить горизонтальную жесткость каркаса как поперек, так и вдоль здания.

При работе мостовых кранов возникают усилия, вызывающие поперечные и продольные деформации каркаса цеха.

Если поперечная жесткость каркаса недостаточна, краны при движении могут заклиниваться и нарушается нормальная эксплуатация. Чрезмерные колебания каркаса создают неблагоприятные условия для работы кранов и сохранности ограждающих конструкций. Поэтому в однопролетных зданиях большой высоты (H>18 м), в зданиях с мостовыми кранами Q>100 кН, с кранами тяжелого и весьма тяжелого режимов работы при любой грузоподъемности обязательна система связей по нижним поясам ферм.

Горизонтальные силы F от мостовых кранов воздействуют в поперечном направлении на одну плоскую раму или две-три смежные.

Продольные связевые фермы обеспечивают совместную работу системы плоских рам, вследствие чего поперечные деформации каркаса от действия сосредоточенной силы значительно уменьшаются.

Стойки торцевого фахверка передают ветровую нагрузку Fвт в узлы поперечной связевой фермы.

Чтобы избежать вибрации нижнего пояса фермы вследствие динамического воздействия мостовых кранов ограничивается гибкость растянутой части нижнего пояса из плоскости рамы: при кранах с числом циклов нагружения 2×106 и более – величиной 250, для прочих зданий – величиной 400. Для сокращения длины растянутой части нижнего пояса в некоторых случаях ставят растяжки, закрепляющие нижний пояс в боковом направлении.

Вертикальные связи между фермами.

Эти связи связывают между собой стропильные фермы и препятствуют их опрокидыванию. Они устанавливаются, как правило, в осях, где установлены связи по нижним и верхним поясам ферм образуя совместно с ними жесткий блок.

В зданиях с подвесным транспортом вертикальные связи способствуют перераспределению между фермами крановой нагрузки приложенной непосредственно к конструкциям покрытия. В этих случаях, а также к стропильным фермам крепят электрические кран – балки значительной грузоподъемности, вертикальные связи между фермами располагают в плоскостях подвески непрерывно по всей длине здания.

Конструктивная схема связей зависит главным образом от шага стропильных ферм.

Связи по верхним поясам стропильных ферм

Связи по нижним поясам стропильных ферм

Для горизонтальных связей при шаге ферм 6м может быть применена крестовая решетка, раскосы которой работают только на растяжение (рис а).

В последнее время в основном применяются связевые фермы с треугольной решеткой (рис б). Здесь раскосы работают как на растяжение, так и на сжатие, поэтому их целесообразно проектировать из труб или гнутых профилей, позволяющих снизить расход металла на 30-40 %.

При шаге стропильных ферм 12 м диагональные элементы связей даже работающие только на растяжение, получаются слишком тяжелыми. Поэтому систему связей проектируют так, чтобы наиболее длинный элемент был не более 12 м, и этим элементом поддерживают диагонали (рис в, г).

Обеспечить крепление продольных связей можно и без решетки связей по верхнему поясу ферм, которая не дает возможности использовать сквозные прогоны. В этом случае в жесткий блок входят элементы покрытия (прогоны, панели), стропильные фермы и часто расположенные вертикальные связи (рис д). Такое решение является в настоящее время типовым. Элементы связи шатра ( покрытия) рассчитываются, как правило, по гибкости. Предельная гибкость для сжатых элементов этих связей – 200, для растянутых – 400, (при кранах с числом циклов 2×106 и более – 300).

Система конструктивных элементов, служащих для поддержания стенового ограждения и восприятия ветровой нагрузки называется фахверком.

Фахверк устраивается для нагруженных стен, а также для внутренних стен и перегородок.

При самонесущих стенах, а также при панельных стенах с длинами панелей, равными шагу колонн, необходимости в конструкциях фахверка нет.

При шаге наружных колонн 12 м и стеновых панелях длиной 6м устанавливаются промежуточные фахверковые стойки.

Фахверк, устанавливаемый в плоскости продольных стен здания, называется продольным фахверком. Фахверк, устанавливаемый в плоскости стен торца здания, называется торцевым фахверком.

Торцовый фахверк состоит из вертикальных стоек, которые устанавливаются через 6 или 12 м. Верхние концы стоек в горизонтальном направлении опирают на поперечную связевую ферму в уровне нижних поясов стропильных ферм.

Чтобы не препятствовать прогибу стропильных ферм от временных нагрузок, опирание стоек фахверка осуществляется с помощью листовых шарниров, представляющих собой тонкий лист t=(8 10мм) шириной 150 200мм, который в вертикальном направлении легко изгибается, не препятствуя прогибу фермы; в горизонтальном направлении он передает усилие. К стойкам фахверка крепят ригели для оконных проемов; при большой высоте стоек в плоскости торцевой стены ставят распорки, уменьшающие их свободную длину.

Стены из кирпича или бетонных блоков устраивают самонесущими, т.е. воспринимающими весь свой вес, и только боковая нагрузка от ветра передается стеной на колонну или стойку фахверка.

Стены из крупнопанельных ж/б плит устанавливаются (навешиваются) на столики колонн или фахверковых стоек (один столик через 3 – 5 плит по высоте). В этом случае фахверковая стойка работает на внецентренное сжатие.