3.2. Составление расчётной схемы рамы

Предварительное назначение жёсткостей элементов.

Рама с жёстким опиранием на фундамент и с шарнирным примыканием ригеля к колоннам статически неопределима, поэтому для расчёта внутренних усилий необходимы соотношения жёсткостей её элементов. Вычислим приближённые значения моментов инерции сечения верхней и нижней частей колонны в плоскости рамы.

Для нижней части колонны: I_n=(N+2D_max)・h²_n/(k₂・R_y),

Где N=P_в+Р_н+S_в=404,3+218,36+518,4=1141,06кН–продольная сила основании свободно стоящей колонны от постоянной и снеговой нагрузок, приложенных к ригелю; h_n – высота сечения нижней части колонны;k_y-коэффициент, зависящий от типа сечения колонны, шага рам и их высоты; R_y- расчётное сопротивление стали по пределу текучести (R_y=240МПа).

Для ступенчатых колонн k₂=3,2…3,8 при шаге рам В=12 м.

Итак, I_n=(1141,06+2・749,53)・1,25²/(3,6・240・10³)=0,0048м⁴.

Для верхней части колонны: I_v=I_n・(h_v/h_n)²/k₁, где k₁ = 1,2…1,6 – меньшее значение принимается при кранах малой грузоподъёмности.

Iv=0,0048・(0,5/1,25)²/1,5=0,000512м4.

Отношение моментов инерции нижней части к верхней (приближённое)

n (в программе «N») =0,0048/0,000512=9,33.

3.3 Подготовка исходных данных для программы «mk2»

Все исходные данные вводятся в программу «mk2»

Длина колонны Н = 23,6м

Длина верхней части колонны Н = 4,72м

Эксцентриситет Ек = ек = 0,55 м

Эксцентриситет Ео = е0 = 0,5м

Отношение моментов инерции N= n = 9,33

Постоянная нагрузка сверху на верхнюю часть колонны Рв = 404,3 кН

Постоянная нагрузка на нижнюю часть колонны Рн = 218,36кН

Снеговая нагрузка на верх колонны Sв1 = 518,4 кН

Вертикальное крановое давление Дmax = 749,53кН

Вертикальное крановое давление Дmin = 435кН

Горизонтальное крановое давление Т = 27,24кН

Сосредоточенная ветровая на ригель W (активное давление) = 32,24кН

Распределенная ветровая на колонну w (активное давление) = 5,69кН/м

Сосредоточенная ветровая на ригель Wо (отсос) = 24,18кН

Распределенная ветровая на колонну wо (отсос) = 4,27кН/м

Момент на верхнюю часть колонны от постоянной нагрузки Мр=17,22кНм

Момент на верхнюю часть колонны от снеговой нагрузки Мs = 25,92кНм

Момент от постоянной нагрузки на уступе колонны Мн = 38,9 кНм

Высота подкрановой балки h _п.б. = h_b = 1,2м

3.4 Определение расчетных сочетаний усилий для колонн

Рис. 3 – Вид расчётной схемы с нумерацией элементов

Данные, полученные в расчетных программах представлены в приложении 1

4 Расчёт стропильной фермы

Исходные данные по ферме приведены в п.п. 1, 2.

4.1 Составление расчётной схемы фермы с нагрузками

Пролёт фермы L = 36 м, высота по наружным граням h_rо = 3150 мм.

При составлении расчётной схемы принимаем расстояние между осями поясов на 50 мм меньше, тогда h_r = 3100 мм. Расчётная схема плоская, составляется из стержней с шарнирными сопряжениями в узлах. Стержни работают только на осевую силу. Схема статически определимая, поэтому жёсткости стержням можно присвоить любые (например одинаковые для всех стержней). Внешние связи накладываем как для однопролётной балки. Левый нижний узел закрепляем от смещения по горизонтали и по вертикали, а правый нижний узел закрепляем от смещения по вертикали. Нагрузку приводим к узловой, суммируя постоянную и временную часть.

Расчётная погонная постоянная нагрузка на ригель по п. 4.1 составляет

q = q₀ ・ B = 1,594 ・ 12 = 19,13 кН/м;

расчётная временная (от снега) – р = S_g ・ B =2,4・12 = 28,8 кН/м.

Шаг узлов верхнего пояса фермы d = 3 м.

Узловая нагрузка Р = (p + q)・d = (19,13 + 28,8)・3=143,79 кН.

Расчётная схема фермы пролётом 36 м с нумерацией элементов

Список элементов: 1-3, 7, 9, 11, 17 – 23, 33.