4. Статический расчет поперечной рамы

4.1. Расчетная схема поперечной рамы

Статический расчет поперечной рамы выполняют с целью определения внутренних усилий и от расчетных нагрузок в характерных сечениях элементов каркаса, необходимых для дальнейшего подбора сечений элементов рамы и расчета узлов их сопряжения.

Каркас главного корпуса электростанции представляет собой пространственную, много раз статически неопределимую систему. Для статического расчета таких систем используют программы компьютерного расчета рам «Lira», «Scad» и пр. Однако с достаточной для практики степенью точности можно расчленить указанную систему на ряд отдельных плоских рам и рассчитывать каждую составляющую часть каркаса отдельно от остальных. Расчет выполняют методами строительной механики. Подробно методы расчета рам вручную рассмотрены в работах [4,6].

а

б

Рис. 4.1. Расчетная схема

поперечной рамы машзала

а) расчётная схема;

б) схема расчётных сечений

колонны

Для приближенного расчета машзала его расчетную схему принимают в виде Г–образной рамы с жесткой заделкой колонн в фундаменте и с шарнирным прикреплением ригеля к колонне (рис.4.1,а).

Свободным концом ригель опирается на жесткую деаэраторную этажерку, обеспечивающую поперечную жесткость рамы, следовательно опора по ряду Б принята не смещаемой.

Для оперативной работы над проектом была специально разработана программа для компьютерного расчета Г– образной рамы программа – «Zal».

При расчетах по программе «Zal» Г–образную раму рассматривают как два независимых элемента: – стойку (колонну) и ригель (ферму).

Ригель машзала является статически определимым и расчет его будет рассмотрен ниже.

Приступая к расчету рамы необходимо задаться соотношением жесткостей верхней и нижней частей колонны. Моменты инерции сечений верхней и нижней частей колонны неизвестны. Их принимают на основе инженерного опыта. Момент инерции сечения верхней части колонны принимают =1; момент инерции сечения нижней части колонны =8÷12. Момент инерции ригеля значения не имеет, так как ригель прикрепляется к колоннам шарнирно.

При расчете по программе «Zal» внутренние усилия в колонне определяют отдельно от каждого загружения в следующих сечениях (рис. 4.1,б):

1-1 – в верхней части колонны;

2-2 – по низу верхней части колонны;

3-3 – по верху нижней части

4-4 – в заделке.

Внутренние усилия в сечениях колонны, полученные в результате расчета, приводятся в распечатке.

4.2.Ввод исходных данных

Для компьютерного расчета рамы по программе «Zal» необходимо ввести исходные данные, определенные выше при компоновке рамы и определении нагрузок. Ниже приведен вариант оформления исходных данных для ввода в компьютер (табл. 4.1).

Таблица.4.1

Исходные данные для компьютерного расчета рамы

№ п/п	Наименование исходных данных	Значения
1	2	3
1	Отметки конструкций машзала сверху вниз
	– верх парапета – верх колонны – уступ колонны – низ колонны	……..(м) ……..(м) ……..(м) ……..(м)

Продолжение табл. 4.1.

1	2	3
2	Размеры конструкций машзала.
	– ширина верхней части колонны – ширина нижней части колонны – расстояние от наружной грани колонны до точки приложения опорной реакции стропильной фермы – высота подкрановой балки – моменты инерции сечения колонны: – в верхней части – в нижней части	..….(мм) ..….(мм) ..….(мм) ..….(мм) ..….(мм) ……… ………
3	Расчетные нагрузки на колонну ряда А
3.1	Постоянные нагрузки
	– реакция стропильной фермы – вес верхней части колонны – вес нижней части колонны – вес подкрановой балки – линейная нагрузка от веса стены	..….(кН) ..….(кН) ..….(кН) ..….(кН) ….(кН/м)
3.2	Снеговая нагрузка
	– реакция стропильной фермы	….(кН)
3.3	Ветровая нагрузка
	– тип местности – (А; В; С;) – линейная нагрузка на колонну на отметке 5 м при ветре со стороны ряда А….(кН/м); – реакция стропильной фермы при ветре со стороны ряда А; – реакция стропильной фермы при ветре со стороны ряда Б….(кН).	……. ….(кН/м) ..….(кН) ..….(кН)
3.4	Крановые нагрузки
	– максимальная вертикальная – минимальная вертикальная – горизонтальная	..….(кН) ..….(кН) ..….(кН)

Однако в курсовом проекте допускается любая форма оформления исходных данных.

Каждой из указанных выше нагрузок присваивают свой номер:

№ 1 – постоянная нагрузка;

№ 2 – снеговая нагрузка;

№ 3 – ветер слева (положительное давление ветра);

№ 4 – ветер справа (отсос);

№ 5 – максимальное вертикальное давление кранов на колонну;

№ 6 – минимальное вертикальное давление кранов на колонну;

№ 7 – горизонтальная крановая нагрузка, действующая слева направо;

№ 8 – горизонтальная крановая нагрузка, действующая справа налево.

Результаты расчета по программе «Zal» выводятся в виде двух распечаток. На первой представлены вводимые исходные данные для компьютерного расчета. На другой – таблица значений моментов , нормальных и поперечных сил в каждом из рассматриваемых сечений, а также реакции верхнего конца колонны от всех нагрузок (табл. 4.2). Там же указаны правила вила знаков моментов, продольных и поперечных сил.

Прежде чем продолжить работу над проектом следует проверить правильность ввода исходных данных.

В качестве примера в табл. 4.2 приведены значения моментов, нормальных и поперечных сил от отдельных нагрузок^*) взятые из курсового проекта, выполненного студентом факультета ТЭС. Последующие таблицы составлены на основании табл. 4.2.

По данным компьютерного расчета строят эпюры моментов, нормальных и поперечных сил от каждой нагрузки в рассматриваемых сечениях колонны. Примерные эпюры M,N, и Q, показаны в табл. 4.3. Построение эпюр в форме таблиц не обязательно.

Затем определяют расчетные сочетания усилий в сечениях колонны

^*) в примере не учтено отрывающее воздействие ветровой нагрузки на ригель рамы.

4-4	3-3	2-2	1-1	№ сечения колонны				Таблица 4.2 Усилия в колонне ряда А от отдельных нагрузок
M,кНм N, кН Q, кН	M,кНм N, кН Q, кН	M,кНм N, кН Q, кН	M,кНм N, кН Q, кН V, кН	Обозначение усилий,
-82,4 -1070,7 21,4	166,8 -673,5 21,4	-126,8 -600,0 21,4	24,4 -477,8 21,4 21,4	1	Постоянная нагрузка
-156,8 -795,6 20,6	315,9 -795,6 20,6	-141,6 -795,6 20,6	19,9 -795,6 20,6 20,6	2	Снеговая нагрузка
-369,5 0,0 43,7	157,8 0,0 -12,7	157,8 0,0 89,7 -12,7	-2,2 0,0 -38,5 -54,5	3	Слева	Ветровая нагрузка
304,9 0,0 -36,4	-93,3 0,0 5,9	-93,3 0,0 5,9	-1,8 0,0 25,2 37,3	4	Справа
493,2 -2800,5 -82,3	-1394,7 -2800,5 -82,3	565,6 0,0 -82,3	0,0 0,0 -82,3 -82,3	5	Max	Вертикальная	Крановая нагрузка
214,8 -1219,6 -35,9	-607,4 -1219,6 -35,9	246,3 0,0 -35,9	0,0 0,0 -35,9 -35,9	6	Min
464,7 0,0 -32,4	-277,7 0,0 -32,4	-277,7 0,0 -32,4	0,0 0,0 62,5 62,5	7	Влево	Горизонтальная
-464,7 0,0 32,4	277,7 0,0 32,4	277,7 0,0 32,4	0,0 0,0 -62,5 -62,5	8	Вправо

Таблица 4.3.