Приложение 3 Статический расчет поперечной рамы

1 Выбор метода расчета

Расчет поперечной рамы следует выполнять вычислительным комплексом ЛИРА-ПК. Расчетная схема рамы, которая рассчитывается в ЛИРЕ-ПК, является ее идеализированная модель, приспособленная для использования метода перемещений в виде конечного набора деформируемых стержневых элементов, присоединенных в узлах системы.

Общие сведения о вычислительном комплексе ЛИРА-ПК и порядок расчета стальных рам с использованием этой программного комплекса приведены в [8].

2 Выбор расчетной схемы рамы и подготовка ее к кодированию

В соответствии с принятой методикой статического расчета рамы принимается расчетная схема, в которой колонны и ригель заменяются идеальными конечными элементами (стержнями, тип КЭ 2- стержень плоской фермы), а реальные узловые сопряжения – идеализированными (под идеализированным узлом понимается материальная точка, не имеющая линейных размеров).

Работа по назначению схемы задачи и подготовки ее к кодированию включает в себя следующие этапы:

1. Оси идеальных стержней, заменяющих колонны, проводят через центры тяжести поперечных сечений колонн, предполагая, что центры тяжести сечений совпадают с серединами их высот (рис. П3.1).

2. Расстояние между осями идеальных продольных стержней (горизонтальный участок) определяют по формуле (рис. П3.1)

3. Идеальный стержень, заменяющий ригель, совмещают с осью нижнего пояса фермы (рис. П3.1).

4. Идеальный стержень, заменяющий одноступенчатую траверсу, совмещают с верхним ее обрезом (рис. П3.1).

5. Наносят глобальную систему координат. Для этого совмещают ось OZ с осью идеального стержня, заменяющего подкрановую часть левой колонны, а ось OX проводят на уровне заделки идеальных стальных стержней, заменяющих подкрановые части колонны, в фундаментах (рис. П3.1).

6. Производят нумерацию узлов системы целыми десятичными числами, начиная с 1, и нумерация упругих элементов (обведенные числа) и заполняются таблицы исходных данных.

7. Назначают опорные закрепления рамы, запрещающие перемещения в направлении глобальных осей системы X и Y и поворот вокруг оси Y для нижних концов стоек рамы (узлы 1 и 2 рис. П3.1).

8. Задают численное значение момента инерции сечения подкрановой части колонны (из практики проектирования) и определяются размеры эквивалентного, прямоугольного сечения:

; ;

9. Определяют момент инерции, и эквивалентные размеры подкрановой части колонны:

;

10. Вычисляют момент инерции и эквивалентные размеры ригеля:

;

11. Момент инерции сечения уступа (траверсы) колонны и его эквивалентные размеры приближенно принимают равные соответствующим геометрическим характеристикам ригеля.

3 Правило заполнения исходных данных

Для подготовки исходных данных разработаны специальные бланки, правило заполнения которых подробно приводятся в инструкции по использованию ПК-«Лира». Для выполнения статического расчета рамы на вычислительном центре кафедры ПГС ЗФЮУрГУ студентам достаточно заполнить документ 3 «Жесткостные характеристики», документ 4 «Координаты» и документ 7 «Величины нагрузок».

Документ 3. «Жесткостные характеристики»

Тип жесткости	Жесткостные характеристики
	1	2	3	4	5	6
1 2 3	SO SO SO	2,1E7 2,1E7 2,1E7	10 10 10	117 153 71

В первой графе документа 3 указывается номер типа жесткости, соответсвующий подкрановой (нижней) части колонны (1), ригелю (2), надкрановой (верхней) части колонны (3); во второй - (S0) – идентификатор прямоуголного сечения; в третьей – модуль деформаций; в четвертой и пятой – геометрические размеры (в см) эквивалентного сечения элемента рамы.

Документ 4. «Координаты»

№ п/п	X	Y	Z
1 2 3 4 5 6 7 8 9	0,3 35,4 0,3 35,4 0 36,0 0 0 36,0	0 0 0 0 0 0 0 0 0	0 0 11,28 11,28 11,28 11,28 13,28 16,8 16,8

Каждая строка документа 4 соответствует информации об одном узле расчетной схемы (см. рис. П3.1)

Документ 7. «Величины нагрузок»

№ нагрузки	Величины нагрузки
	1	2	3	4	5
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13	1.95 9.92 12.48 2.4 214 73.65 285.3 98.2 10.02 0.264 0.2 2.08 1.56

Примечание: нагрузки задаются в тс, тсм, тс/м.

1 - расчетная равномерно распределенная постоянная нагрузка на ригель, q = 1.95 тс/м, п.3.1;

2 – продольная постоянная нагрузка, приложенная в верхней части колонны, F₁ = 9.92 тс, п.3.1;

3 – продольная постоянная нагрузка на уровне верхнего обреза фундамента, F₂= 14.48 тс, п.3.1;

4 - расчетная равномерно распределенная нагрузка на ригель от снега, s =2.4 тс/м, п.3.2;

5 – сосредоточенный момент, M_max = 214 тсм, п.3.3;

6 - сосредоточенный момент, M_min = 73.65 тсм, п.3.3;

7 – расчетное давление на колонну, D_max = 285.3 тс, п.3.3;

8 - расчетное давление на колонну, D_min = 92.3 тс, п.3.3;

9 – наибольшее горизонтальное давление от двух сближенных кранов на поперечную раму, вызванное торможение тележки, T = 10.02 тс, п.3.3;

10 – эквивалентная равномерно распределенная нагрузка на раму с наветренной стороны, q_э = 0.264 тс/м, п.3.4;

11 – то же, подветренной стороны, q_э^ = 0.2 тс/м, п.3.4;

12 – ветровая нагрузка с наветренной стороны, действующая на участке от низа стропильной фермы до конька фонаря, W = 2.08 тс, п.3.4;

13 – то же, с подветренной стороны, W^ = 1.56 тс, п.3.4;

e=300

e=300

e=300

h_н/2=750

b_э=100

h_н.э=1200

h_в.э=700

b_э=100

h_в/2=450

x

z

б)

a)

900

500

1000

1500

L=36000

2

4

6

9

8

3

5

1

0

Рис. П3.1. Конструктивная и расчетная схемы рамы

L=36000

7

h_в/2=450

1

1

1

1

4

5

6

8

3

Б

А