18.Определение расчётных комбинаций внутренних усилий

1. Общие соображения

Поскольку вероятность одновременной реализации наибольших значений у всех нагрузок невелика, и разные нагрузки вызывают усилия противоположных знаков, необходимо провести анализ возможных вариантов одновременного действия различных нагрузок и найти для каждого расчётного сечения (см. рис. 3.2) свою комбинацию (сочетание) нагрузок, которая создаст наиболее неблагоприятные условия работы этого сечения, то есть наибольшие внутренние усилия в нём.

2. Виды сочетаний нагрузок

Рассматриваем два вида основных сочетаний нагрузок:

1. Основное сочетание с одной кратковременной нагрузкой – учитываются все постоянные и одна временная нагрузка, причём кратковременная нагрузка принимается без снижения (коэффициент сочетаний  = 1).

2. Основное сочетание с двумя и более кратковременными нагрузками – учитываются все постоянные и временные нагрузки, при этом временные нагрузки принимаются с коэффициентом сочетаний  = 0,9.

• Вертикальная и горизонтальная составляющие крановой нагрузки учитываются совместно и рассматриваются как одна кратковременная нагрузка.

• Постоянная нагрузка участвует во всех сочетаниях; из временных нагрузок учитываются только те, которые увеличивают значение расчётного усилия.

3. Итоговые расчётные комбинации внутренних усилий

Находим сочетания нагрузок, которые вызывают максимальное значение изгибающего момента в рассматриваемом сечении (положительного +М_max и отрицательного -M_max) и соответствующие этим сочетаниям значения продольных сил N_с, затем сочетания, которые вызывают максимальное значение продольной силы N_max при соответствующем ей положительном (+M_с) и отрицательном (-M_с) изгибающем моменте.

Кроме того, определяем сочетание нагрузок, которое даёт максимальное значение поперечной силы Q_max (в нижнем сечении колонны, 4-4).

Для расчёта анкерных болтов базы колонны определяется сочетание нагрузок для сечения 4-4, при которой в анкерных болтах возникнут наибольшие растягивающие усилия. Это происходит, когда сжимающая продольная сила минимальна (N_min) и сопровождается действием значительных изгибающих моментов (+M_с и –M_с).

Чтобы увеличить расчётные значения усилий в анкерных болтах, величину постоянной нагрузки снижаем, принимая её с коэффициентом надёжности по нагрузке _f = 0,9 (примеч. к табл. 1 СНиП [1]). Ранее постоянная нагрузка была определена при коэффициенте надёжности, усреднённое значение которого можно считать равным _f = 1,1, поэтому теперь величину постоянной нагрузки следует умножить на соотношение k = 0,9/1,1  0,8.

4. Алгоритм составления таблицы сочетаний

Составление таблицы сочетаний производится в программе Excel. Предварительно в верхнюю часть таблицы необходимо вручную внести значения усилий в расчётных сечениях. Программа автоматически умножает эти усилия на коэффициент 0,9 и производит суммирование усилий от постоянной нагрузки с усилиями от одной из временных нагрузок (при коэффициенте сочетаний  = 1) и с усилиями от нескольких временных нагрузок (при коэффициенте сочетаний  = 0,9). Результаты отображаются в соответствующих таблицах (предупреждение: последняя очень большая); из этих результатов автоматически выбираются максимальные и минимальные значения. Далее они вручную переносятся в табл. 3.1, расположенную ниже. Например, узнав наибольший момент в сечении 2-2 (М = 260,95 кНм), отыскиваем комбинацию усилий, при котором он возникает (1+5+8), и соответствующую этой комбинации продольную силу (N = 488,62 кН). Эти три значения записываем в нижнюю часть табл. 3.1 в строке (+М_max ; N_с) при  = 1. Распечатку файла Excel необходимо выполнить на одном листе и приложить к работе.

Таблица расчётных усилий в колонне крайнего ряда

Таблица 3.1

Нагрузка			Расчётные усилия в сечениях
			1-1		2-2		3-3		4-4
			М, кНм	-N, кН	М, кНм	-N, кН	М, кНм	-N, кН	М, кНм	-N, кН	Q, кН
1	Постоянная	1	-80,92	231,19	-86,70	488,62	90,20	488,62	80,70	648,58	1,01
2	Снеговая	1	-67,03	191,52	-35,87	191,52	16,80	191,52	68,01	191,52	-5,42
		0,9	-60,33	172,37	-32,28	172,37	15,12	172,37	61,21	172,37	-4,88
3	Ветровая слева	1	0	0	-87,17	0	-87,17	0	-415,58	0	46,94
		0,9	0	0	-78,45	0	-78,45	0	-374,02	0	42,25
4	Ветровая справа	1	0	0	94,84	0	94,84	0	389,59	0	-40,33
		0,9	0	0	85,36	0	85,36	0	350,63	0	-36,30
5	Крановая вертикальная, max на левую колонну	1	0	0	298,64	0	-685,97	1575,38	-195,14	1575,38	-51,94
		0,9	0	0	268,78	0	-617,37	1417,84	-175,63	1417,84	-46,75
6	Крановая вертикальная, max на правую колонну	1	0	0	171,37	0	-71,34	388,33	210,29	388,33	-29,80
		0,9	0	0	154,23	0	-64,21	349,50	189,26	349,50	-26,82
7	Крановая горизонтальная на левую колонну	1	0	0	28,80	0	28,80	0	349,12	0	39,99
		0,9	0	0	25,92	0	25,92	0	314,21	0	35,99
8	Крановая горизонтальная на правую колонну	1	0	0	49,01	0	49,01	0	129,56	0	8,52
		0,9	0	0	44,11	0	44,11	0	116,60	0	7,67
Расчётные комбинации внутренних усилий
+Мmax ; Nс		1	-		1+5+8		1+4		1+6+7
			-	-	260,95	488,62	185,04	488,62	640,11	1036,91
		0,9	-		1+4+5+8		1+2+4		1+2+4+6+7
			-	-	311,55	488,62	190,68	660,99	996,01	1170,45
-Mmax; Nс		1	1+2		1+3		1+5+8		1+5+7
			-147,95	422,71	-173,87	488,62	-644,78	2064,00	-463,56	2223,96
		0,9	-		1+2+3		1+3+5+8		1+3+5+7
			-	-	-197,43	660,99	-649,73	1906,46	-783,16	2066,42
Nmax ; +Mс		1	-		-		1+2		1+6+7
			-	-	-	-	107,00	680,14	640,11	1036,91
		0,9	-		-		1+2+4+6+8		1+2+4+6+7
			-	-	-	-	170,58	1010,49	996,01	1170,45
Nmax ; -Mс		1	1+2		1+2		1+5+8		1+5+7
			-147,95	422,71	-122,57	680,14	-644,78	2064,00	-463,56	2223,96
		0,9	-		-		1+2+3+5+8		1+2+3+5+7
			-	-	-	-	-634,61	2078,83	-721,95	2238,79
Qmax		0,9	-						1+2+4+5+7		-122,91
Nmin ; +Mс		1	Усилия M, N от постоянной нагрузки приняты с коэффициентом k=0,8 						1+4
									454,15	518,86
Nmin ; -Mс		1							1+3
									-351,02	518,86