3. Расчет поперечной рамы

Для определения усилий в элементах рамы устанавливается расчетная схема рамы, собираются действующие на нее нагрузки, назначаются жесткости элементов рамы, выполняется статический расчет рамы и выявляется комбинации нагрузок, дающие наибольшие усилия для расчета каждого элемента рамы.

3.1. Расчетная схема рамы

В расчетной схеме рамы (рис. 3.1) колонны переменного ступенчатого сечения заменяются ломаными стержнями, проходящими через центры тяжести сечений с расстояниями между осями верхнего и нижнего участков

e₁ ≈ (0,45–0,55)h_н – 0,5h_в.

Рис. 3.1. Расчетная схема рамы

Предварительно, принимая центр тяжести нижнего участка колонны по середине сечения, находим:

e₁ = 0,5(h_н – h_в) = 0,5 (1250 – 700) = 275 мм.

Расстояние между осями нижних участков колонны

L_o = L – 2e₁ = 30000 – 2 · 275 = 29450 мм.

Стропильная ферма при малоуклонном верхнем поясе заменяется экви-

валентным по жесткости прямолинейным стержнем. При восходящем опорном раскосе стержень проходит на уровне нижнего пояса фермы, при нисходящем – по оси верхнего пояса.

Колонны жестко защемлены в фундаменте. Сопряжение колоны с ригелем при грузоподъемности мостовых кранов 100 т независимо от режима их работы принимается жестким.

При шарнирном сопряжении ригеля с колонной учитывается внецентренное опирание фермы на колонну. При примыкании стропильной фермы к колонне сбоку эксцентриситет опирания фермы по отношению к геометрической оси верхней части колонны принимают e_р = h_в/2 = 700 / 2 = 350 мм.

Поперечная рама здания – статически неопределимая система. Для ее расчета методами строительной механики необходимо в качестве исходных данных иметь жесткости всех элементов рамы или их соотношения. Вначале размеры сечений стержней неизвестны, поэтому жесткостями предварительно следует задаться по проектным аналогам, либо определить их, используя эмпирические зависимости.

3.2. Нагрузки, действующие на поперечную раму

Место строительства – г. Иркутск. Расчетная температура в районе строительства t = –40^оС (согласно СНиП 23-01 за расчетную температуру следует принимать температуру наружного воздуха наиболее холодных суток обеспеченностью 0,98).

Здание отапливаемое (утеплитель из пенобетонных плит t = 110 мм принят условно без теплотехнического расчета). Пролет здания 30 м; шаг колонн 12 м. Покрытие прогонное, шаг прогонов а_пр = 3 м, уклон кровли i = 0,025.

Выбор стали для конструкций производится согласно табл. 3.1.

В пределах каждой группы конструкций в зависимости от температуры эксплуатации к сталям предъявляются требования по ударной вязкости при разных температурах. Стали С345 и С375 в зависимости от температуры эксплуатации конструкций и степени опасности хрупкого разрушения поставляют по четырем категориям (табл. 3.2).

В зависимости от степени ответственности конструкций зданий и сооружений, а также от условий их эксплуатации все конструкции разделяются

на четыре группы.

Для конструкций, возводимых в климатическом районе строительства при расчетной температуре t ≥ –45^оС и работающих при статической нагрузке, принята сталь: для сварных колонн и их элементов, относящихся к третьей группе и работающих преимущественно на сжатие, С245; для элементов фермы, относящейся ко второй группе, С255. Расчетные сопротивления сталей принимаются согласно табл. 3.3: для классов С245 и С255 при толщине проката до 20 мм включительно R_y = 24 кН/см², свыше 20 мм R_y = 23 кН/см².

Таблица 3.1