4. Статический расчет поперечной рамы

Поперечник одноэтажного производственного здания рассматривается как рама, состоящая из стоек, защемленных в уровне верха фундаментов, и шарнирно-связанных с ними ригелей, которые считаются абсолютно жесткими. Расчет такой рамы рекомендуется производить методом перемещений, хотя можно применять и другие методы строительной механики.

При числе пролетов три и более раму можно рассчитывать на все виды нагрузок, кроме ветровой, без учета смещения верха колонн. Расчет при этом сводится к расчету отдельных стоек по формулам приложения 3.

Однопролетные и двухпролетные рамы рассчитывают без учета смещения верха колонн на симметричные нагрузки (от веса покрытия, снега и веса подкрановых балок). При расчете на ветровые и крановые нагрузки необходимо учитывать смещение.

В качестве искомого неизвестного принимаем горизонтальное перемещение верха колонн которое будет при абсолютно жестком ригеле одинаковым для всех стоек. Для каждого вида нагрузки составляют каноническое уравнение

(12)

где – искомое перемещение рамы на уровне верха колонн;

– коэффициент, приближенно учитывающий пространственную работу каркаса здания при крановых нагрузках;

– реакция во введенной связи от единичного смещения:

при = 1;

– реакция от внешней нагрузки:

.

Реакция верха колонн и определяется по формулам приложения 3.

Из канонического уравнения находится величина при каждом виде загружения, после чего определяется значение упругой реакции на уровне верха колонн по формуле

. (13)

Далее прикладываются к i-й стойке нагрузка и упругая реакция, от которых находятся внутренние усилия М, N и Q в сечениях стойки, как в консольной балке.

Если смещение верха колонн можно не учитывать, то ход расчета рамы, приведенный выше, упрощается ( = 0) и сводится фактически к расчету отдельных стоек по формулам приложения.

Для каждого вида нагрузки, действующей на раму, необходимо в пояснительной записке приводить эпюру моментов, полученную в результате расчета.

Статический расчет рамы может быть выполнен на персональном компьютере с использованием любых программ, в частности, по программе, разработанной доцентом кафедры А. В. Сконниковым. Исходные данные для расчета на компьютере приведены в приложении 6.

5. Сочетания нагрузок и соответствующие им усилия в сечениях колонн

В результате статического расчета поперечника определяются усилия от отдельных видов нагрузок в 4-х сечениях колонн (на уровне верха колонны, в сечениях выше и ниже консоли, в сечении на уровне обреза фундамента).

На здание воздействует, как правило, одновременно несколько видов нагрузок, поэтому необходимо выявить усилия в стойках рамы, отвечающие неблагоприятным сочетаниям нагрузок. При составлении сочетаний нагрузок следует руководствоваться указаниями [3].

В зависимости от состава учитываемых нагрузок различаются основные и особые сочетания. Особые сочетания нагрузок, включающие в себя одну из особых нагрузок (сейсмические, взрывные, от неравномерной осадки основания; нагрузки, вызываемые поломкой оборудования, и т. д.), в данном проекте не рассматриваются.

Основные сочетания делятся на две группы.

В сочетание нагрузок I группы включается постоянная нагрузка и одна наиболее значимая кратковременная нагрузка.

Вертикальная и горизонтальная крановая нагрузка считается как одна кратковременная.

В сочетании нагрузок II группы включается постоянная нагрузка и две и более кратковременные нагрузки, суммарные усилия которых умножаются на коэффициент = 0,9.

При этом необходимо помнить следующее: а) нельзя составлять нереальные сочетания; б) нельзя вводить в сочетания усилия от сил поперечного торможения без учета усилий от вертикального давления кранов (наоборот – вместе можно); в) вертикальная и горизонтальная нагрузки от одного или нескольких кранов с учетом коэффициентов сочетаний , определенных выше, считаются за одну кратковременную; г) нельзя забывать о знаках усилий.

Обычно невыгодными для сечений будут сочетания с одной кратковременной нагрузкой или с двумя и более кратковременными нагрузками, в которых получены – сумма положительных моментов (и соответствующие N и Q); – сумма отрицательных моментов (и соответствующие N и Q); (и соответствующие М и Q); (и соответствующие М и Q).