[3MEi86]

Здравствуйте, коллеги. Столкнулся со следующей задачей. Делаю проект металлического каркаса. В данном примере привожу его упрощенную модель, потому, что каркас немного сложнее, но для более легкого понимания проблемы решил упростить задачу и на рисунках, представленных ниже, изобразил фермы балками. Каркас имеет размеры в плане 36 м х 18 м. Высота около 9 метров. Здание одноэтажное без кранов. Хотел запроектировать "классический" каркас: в плоскости рамы - балки покрытия (фермы) опираются на колонны шарнирно, колонна сопряжена с фундаментом жестко; из плоскости рамы - колонны с фундаментом сопрягаются шарнирно, установлены вертикальные связи; по покрытию система горизонтальных связей. Но главный конструктор настаивает на другом конструктивном решении каркаса. А именно:

1) Колонны всех рам сопрягаются с фундаментом шарнирно как в плоскости, так и из плоскости рамы (рисунки 2 - 4).

2) Балки покрытия (фермы) опираются на колонны - шарнирно (рисунки 3, 4).

3) В крайних торцевых рамах балки покрытия опираются на колонны шарнирно, колонны сопряжены с фундаментом - шарнирно, но в этих крайних рамах предусмотрена система вертикальных связей между колоннами (рисунок 3).

4) Из плоскости рамы предусмотрены 3 блока вертикальных связей (рисунок 2)

5) По покрытию предусмотрена система горизонтальных связей (рисунок 1).

Данный каркас изображен на рисунках 1-4

На вопрос: "Чем обеспечивается геометрическая неизменяемость средних рам в плоскости рам ?", сказал, что колонны внизу опираются шарнирно (в плоскости рамы) а верхушка их раскреплена вторым шарниром - системой горизонтальных связей по покрытию, которая "завязана" с торцевыми связевыми рамами. Таким образом, сказал главный констр., мы имеем в плоскости рамы расчетную длину колонн мю = 1 (в сравнении с "классической" рамой, где коэфф. мю = 2), момент с колонны не передается на обрез фундамента, и , как следствие, меньшие габариты подошвы фундамента (потому, что колонна в плоскости рамы опирается шарнирно), в общем - одни плюсы !!! Не любит наш гл. констр. жесткие узлы баз колонн !!!
После некоторых раздумий сделал вывод, что, теоретически, данное конструктивное решение каркаса, в принципе," жизнеспособно", но увидел некоторые нюансы:

1) Раскрепление верхушки колонн в плоскости рамы будет не жесткая шарнирная опора, а упруго податливая, как в случае 3 таблицы 23 "Пособие по проектированию стальных констр. к СНиП II-23-81*" или случай 3 Приложения И "СП 16.13330.2011". Поэтому, скорее всего, коэфф. расчетной длины колонн средних рам будет больше 1 (мю > 1)

2) Горизонтальные связи покрытия будут воспринимать не только ветровые нагрузки, но и фиктивную поперечную силу от потери устойчивости средних рам. Данная суммарная нарузка (ветер + Qfic) передается полностью на крайние связевые рамы (рисунок 3). Пока не считал, но хотелось бы узнать какие относительные усилия в элементах гор. связей даст данное сочетание нагрузок ? "Много" или "мало" ?

3) Общий вывод: "опасная" конструкция получается. Потому, что, по большому счету, за целостность всего каркаса будут отвечать горизонтальные связи по покрытию и торцевые рамы. Поэтому, с точки зрения безопасности (а это спортзал с массовым пребыванием людей) данная конструкция не надежна !
В то время, как в в "классической" раме горизонтальные связи - вспомогательные элементы и нарушение их целостности не ведет к обрушению всего каркаса.
Хотелось бы услышать мнения коллег и увидеть другие "подводные" камни данной конструкции, которые я , может быть, пока не заметил.

[Vavan Metallist]

Сообщение от Evgeniy_73 Монтировать от связевого блока.

Если все шарниры (в том числе и опирание на фундамент) - стойки надо подпирать при монтаже из плоскости связей. Все это решается при необходимости. Самый простой вариант - сделать базы колон жесткими, мю тогда будет 0.7. Но решение принимать проектировщику.

[Evgeniy_73]

Сообщение от Vavan Metallist Если все шарниры (в том числе и опирание на фундамент) - стойки надо подпирать при монтаже из плоскости связей. Все это решается при необходимости.

Это да. Просто жесткости узла даже при шарнире бывает достаточно, чтобы колонна не упала.

[3MEi86]

Сообщение от ФАХВЕРК надо как-то толерантно и политкорректно уговаривать гл. монстра на более жизнеспособный вариант предложенный участниками выше.

Пытаюсь уговорить. А вариант предложенный участниками выше я озвучивал ему и написал в начале этой темы. Может просто проверить хочет ? А может свою значимость показать, потому, что я там человек новый, работаю там 3-ий месяц.

Сообщение от ФАХВЕРК Для спортзалов часто применяют конструкции рам переменного сечения с жесткими узлами и шарнирным опиранием на фундамент.

Этот вариант не рассматривается. Вопрос в рамках поставленной задачи в содержании темы.

Сообщение от bahil Кстати, в продольнике обычно ставится один связевой блок по центру.

Сообщение от Vavan Metallist Только связей слишком уж много.

Сообщение от palexxvlad но связи расставлены не рационально

Я в курсе. Читайте сообщение №4.

Сообщение от Alex_26 Крайние тогда вместо ферм ставятся балки и колонны из фахверковых превращаются в несущие.

Alex_26, вы в точку попали. Крыша на самом деле не двускатная, а шатровая. И на средних рамах в качестве балок - фермы, а на крайних рамах - балки. И стойки крайних рам не фахверковые, а несущие (на них опираются балки крайних рам).

Vavan Metallist, palexxvlad, меня больше волнует не упоры и прочая "монтажная" лабуда (которая решаема), а именно надежность решения данного каркаса. Я думаю, что не даром используют классические схемы (колонны с фунда жесткие, балки шарнирно опираются на колонны или наоборот), потому, что в "классике" при при аварийной ситуации рамы теряют устойчивость отдельно друг от друга и общая целостность каркаса сохраняется. Если горизонтальные связи по покрытию откажут в работе, то соседние рамы будут стоять. В то время, как, в предложенной связевой конструкции каркаса при отказе только горизонтальных связей покрытия все здание (все рамы кроме крайних связевых) потеряют устойчивость, причем это будет носить лавинообразный характер (что меня больше всего и смущает).
А что думаете насчет вот этих соображений:

Сообщение от 3MEi86 2) Горизонтальные связи покрытия будут воспринимать не только ветровые нагрузки, но и фиктивную поперечную силу от потери устойчивости средних рам. Данная суммарная нарузка (ветер + Qfic) передается полностью на крайние связевые рамы (рисунок 3).

Сообщение от Vavan Metallist Самый простой вариант - сделать базы колон жесткими.

Фактически и я за этот вариант.

Сообщение от Vavan Metallist мю тогда будет 0.7

А может больше.

Сообщение от Vavan Metallist Но решение принимать проектировщику.

В данном случае - главному конструктору. Я (как проектировщик) озвучил свое решение в начале темы. А вот гл. констр. упирается.

[Колян]

С такой схемой была проблема, связи нужно рассчитывать как сжатые и с другими элементами то же нужно быть по осторожней.

[3MEi86]

Сообщение от Колян связи нужно рассчитывать как сжатые

Это и ежу понятно.

Сообщение от Колян и с другими элементами то же нужно быть по осторожней.

А тут подробнее, если можно.

Сообщение от 3MEi86 в "классике" при при аварийной ситуации рамы теряют устойчивость отдельно друг от друга и общая целостность каркаса сохраняется. Если горизонтальные связи по покрытию откажут в работе, то соседние рамы будут стоять.

3MEi86, думается Вы высасываете проблему из пальца. по Вашей "классике", при выключени из работы связевого блока(при этом не важно какого именно: горизонтального или вертикального), никакой целостности каркаса не сохранится. все рамы(или их части) также одновременно потеряют устойчивость из своей плоскости.

Сообщение от 3MEi86 А что думаете насчет вот этих соображений: Цитата: Сообщение от 3MEi86 2) Горизонтальные связи покрытия будут воспринимать не только ветровые нагрузки, но и фиктивную поперечную силу от потери устойчивости средних рам. Данная суммарная нарузка (ветер + Qfic) передается полностью на крайние связевые рамы (рисунок 3).

Qfic не будет оказывать на общие деформации существенного влияния. Связевые рамы не будут обладать значительно меньшей жесткостью по сравнению с суммарной изгибной жесткостью защемленных стоек. В этом нет ничего ужасного. В любом случае, все нужно уточнять расчетом.

[Vavan Metallist]

Сообщение от Колян С такой схемой была проблема, связи нужно рассчитывать как сжатые и с другими элементами то же нужно быть по осторожней.

Проблема не в самой схеме, а в зацикленности конструкторов на стандартных решениях.

[3MEi86]

Сообщение от palexxvlad думается Вы высасываете проблему из пальца.

Возможно. Ум говорит об одном, а опыт о другом, вот и в сомнениях я.

Сообщение от palexxvlad Связевые рамы не будут обладать значительно меньшей жесткостью по сравнению с суммарной изгибной жесткостью защемленных стоек.

Каких защемленных стоек ? Все колонны - шарнирно опертые. То есть верхушку от перемещения держат только связи. Стоит убрать верхнее закрепление и рамы "поедут".

[ФАХВЕРК]

Offtop: Vavan Metallist, приветствую! Правильное замечание про зацикленность, но есть несколько НО : 1) Прохождение экспертизы - эксперт эксперту - рознь 2) Тот же главный конструктор - то же разные люди 3) Сроки - на взвешенное решение нужно время, а его никогда нет. Вот и едем по классике, которую ( ну хотя бы серии и буквари по КМ) коллективы отрабатывали годами а то и десятилетиями.

Сообщение от 3MEi86 Каких защемленных стоек ?

В сравнении с теми, которые по "классике"...

[100k]

Сообщение от 3MEi86 Сообщение от Vavan Metallist мю тогда будет 0.7 А может больше.

сомневаюсь, что мю будет 0.7, за что держится верхушка колонны? за другую колонну такой же жесткости?

[Vavan Metallist]

2 ФАХВЕРК,
Ничего не имею против всех трех пунктов.
Но если надо запроектировать связевую систему - не вижу здесь ничего сверхсложного.
Тут кричат о том, что связи держать весь каркас - но вертикальные связи в классической схеме тоже держат весь каркас. Просто в одном направлении.

Сообщение от 100k за что держится верхушка колонны? за другую колонну такой же жесткости?

За связевый блок. Который, кстати, намного жестче просто защемленной колонны.
Просто при проектировании такого каркаса надо забыть что связь - это такой второстепенный элемент, сечение которого назначается по гибкости, которую если и согнет - то особо ниче не произойдет, и который нужно крепить на "усилие в 5 тонн". А считать связи на ветер, на сейсмику, на фиктивную поперечку (думаю она не будет определяющей).

[KACKADEP]

Рациональное решение для высоких и небольших по длине зданий, аналогично решению с жестким торцевым фахверком

Какая такая фиктивная поперечная сила? ну в двухветвевой колонне ещё можно представить, а в пространственной ферме?

[Pyjama]

Сообщение от 3MEi86 2) Горизонтальные связи покрытия будут воспринимать не только ветровые нагрузки, но и фиктивную поперечную силу от потери устойчивости средних рам. Данная суммарная нарузка (ветер + Qfic) передается полностью на крайние связевые рамы (рисунок 3). Пока не считал, но хотелось бы узнать какие относительные усилия в элементах гор. связей даст данное сочетание нагрузок ? "Много" или "мало" ?

В данном случае при отсутствии раскреплений стоек в пролете фиктивной поперечной силы по ее сути быть не должно.
Вообще давно использую такую схему с дисками в торцах и продольными горизонтальными фермами, к которым крепятся стойки. И всегда задаюсь вопросом - как учесть влияние деформативности горизонтальных ферм при большой длине здания (обусловленной как бОльшими по сравнению с краями их прогибами в середине, так и зазорами в соединениях). Очевидно, что расчетная длина стоек ближе к середине здания будет увеличиваться. Но по моим прикидкам на мю это влияет несущественно...(конечно, при адекватно запроектированной горизонтальной ферме).

[Vavan Metallist]

Сообщение от Pyjama при отсутствии раскреплений стоек в пролете фиктивной поперечной силы по ее сути быть не должно.

Назовем это как хотим, но при схеме

с дисками в торцах и продольными горизонтальными фермами, к которым крепятся стойки.

эти диски на торцах держат от падения все стойки. И это надо учитывать при расчете. Другое дело

думаю она не будет определяющей

для сечений связей. Потому, что чем длиннее каркас - тем больше колонн, больше значит диску удерживать. Но и ветра с большей площади придется на торцевой диск - и определяющими вернее всего станут усилия от ветра.
Насчет расчетной длины стоек, которые опираются на ферму - если они шарнирно к фундаменту закреплены - мю равно 1. Если жестко - от 0.7 до 1.

[3MEi86]

Сообщение от palexxvlad В сравнении с теми, которые по "классике"..

Ок. Понял.

Сообщение от Vavan Metallist Просто при проектировании такого каркаса надо забыть что связь - это такой второстепенный элемент

Совершенно с вами согласен. В таком каркасе гор. связи уже будут уже не конструктивными, а полноценной фермой, только расположенной в горизонтальной плоскости.

Сообщение от Vavan Metallist на фиктивную поперечку (думаю она не будет определяющей).

Определяющей, может, и не будет, но фиктивное усилие всё же надо учесть.

Сообщение от Pyjama В данном случае при отсутствии раскреплений стоек в пролете фиктивной поперечной силы по ее сути быть не должно.

Куда же она денется ? Будет. Даже не сомневайтесь.

Сообщение от Pyjama Очевидно, что расчетная длина стоек ближе к середине здания будет увеличиваться.

Соверженно верно. Податливость диска там больше, потому как от торцевых связевых рам дальше точки закрепления верха колонн.

Сообщение от 100k сомневаюсь, что мю будет 0.7

Сообщение от Vavan Metallist Насчет расчетной длины стоек, которые опираются на ферму - если они шарнирно к фундаменту закреплены - мю равно 1.

Будет мю равно единице при коэффициенте n1 > "пи"^2. А при меньших значениях n1 расчетная длина будет более 1. Скрин прилагаю. Как говорится: "Не нужно слов, подари Рафаэлло".

[Pyjama]

Сообщение от 3MEi86 Определяющей, может, и не будет, но фиктивное усилие всё же надо учесть.

Да не будет ее вообще. Не определяющей, не неопределяющей. Если были бы стойки распорками перебиты - была бы. И учитывать ее по СНиПу нужно только для расчета этих самых распорок. Мыслите по другому? Приведите ссылку на нормы.

Сообщение от Vavan Metallist эти диски на торцах держат от падения все стойки. И это надо учитывать при расчете.

Как? Увеличением жесткости связего блока и завышением сечений (против расчетных)? Где критерий?

В данном случае самое лучшее решение - 4 угловых колонны и структура типа "Кисловодск".

[Vavan Metallist]

Сообщение от 3MEi86 Будет мю равно единице при коэффициенте n1 > "пи"^2. А при меньших значениях n1 расчетная длина будет более 1. Скрин прилагаю. Как говорится: "Не нужно слов, подари Рафаэлло".

Разве вы не помните тему, в которой это обсуждалось? http://forum.dwg.ru/search.php?searchid=8161687.
Мю при шарнирном опирании колонны на фундамент будет равно 1 независимо от горизонтальной жесткости верхней опоры.
Другое дело мю тех элементов, которые эту колонну удерживают. Там все сложнее выглядит.
Если стойка снизу защемлена значение мю будет меняться от 0.7 (при горизонтальной жесткости верхней опоры равной бесконечности) до 2 (при горизонтальной жесткости верхней опоры равной нулю). Но это теория. Мы же говорим о практике (конечно, на основании теории). А на практике - какой смысл принимать мю больше 1? Имхо - никакого. Намного логичнее принять мю 1, но при этом снизу стойку еще и защемить. Этим возможно даже решится проблема монтажа. А если стойка от момента на опоре и "потечет" - то всего-навсего опора станет шарнирной без каких либо последствий для системы в целом.

Сообщение от Pyjama Как? Увеличением жесткости связего блока и завышением сечений (против расчетных)? Где критерий?

С чего вы взяли, что жесткость связевого блока придется увеличивать?
А критерии? Считайте. На форуме есть ссылки на книги (IBZ например туда посылал).