9.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	-102,84	231,19	-91,83	488,62	85,07	488,62	103,16	648,58	-1,91
2	Снеговая	1	-102,23	191,52	-44,12	191,52	8,55	191,52	104,05	191,52	-10,11
		0,9	-113,58	172,37	-39,71	172,37	7,70	172,37	93,65	172,37	-9,10
3	Ветровая слева	1	75,95	0	-7,90	0	-7,90	0	-330,86	0	46,36
		0,9	68,36	0	-7,11	0	-7,11	0	-297,77	0	41,72
4	Ветровая справа	1	-84,61	0	13,54	0	13,54	0	313,75	0	-40,91
		0,9	-76,15	0	12,19	0	12,19	0	282,37	0	-36,82
5	Крановая вертикальная, max на левую колонну	1	-142,65	0	309,65	0	-674,96	1575,38	-68,40	1575,38	-78,66
		0,9	-128,38	0	278,69	0	-607,46	1417,84	-61,56	1417,84	-70,79
6	Крановая вертикальная, max на правую колонну	1	-118,28	0	99,24	0	-143,47	388,33	214,01	388,33	-37,83
		0,9	-106,45	0	89,32	0	-129,12	349,50	192,61	349,50	-34,05
7	Крановая горизонтальная на левую колонну	1	62,52	0	98,16	0	98,16	0	226,98	0	34,41
		0,9	56,27	0	88,34	0	88,34	0	204,28	0	30,97
8	Крановая горизонтальная на правую колонну	1	33,45	0	9,22	0	9,22	0	79,35	0	7,42
		0,9	30,11	0	8,30	0	8,30	0	71,41	0	6,68
Расчётные комбинации внутренних усилий
+Мmax ; Nс		1	-		1+5+7		1+4		1+6+7
			-	-	315,98	488,62	98,61	488,62	544,15	1036,91
		0,9	-		1+4+5+7		1+2+4		1+2+4+6+7
			-	-	287,39	488,62	104,95	660,99	876,07	1170,45
-Mmax; Nс		1	1+5+7		1+2		1+5+(-7)		1+3
			-308,01	231,19	-135,95	680,14	-688,05	2064,00	-227,70	648,58
		0,9	1+2+4+5+(-7)		1+2+3		1+3+5+(-7)		1+3+5+(-7)
			-455,65	403,56	-138,65	660,99	-617,85	1906,46	-460,46	2066,42
Nmax ; +Mс		1	-		-		1+4		1+5+7
			-	-	-	-	98,61	488,62	261,74	2223,96
		0,9	-		-		1+2+4+6+8		1+2+4+5+7
			-	-	-	-	170,58	2078,83	621,90	2238,79
Nmax ; -Mс		1	1+2		1+2		-		1+5+(-7)
			-205,07	422,71	-135,95	680,14	-	-	-192,22	2223,96
		0,9	-		-		-		1+2+3+5+(-7)
			-	-	-	-	-	-	-460,46	2066,42
Qmax		0,9	-						1+2+4+5+(-7)		-149,59
Nmin ; +Mс		1	Усилия M, N от постоянной нагрузки приняты с коэффициентом k=0,8 						1+4
									396,28	518,86
Nmin ; -Mс		1							1+3
									-248,33	518,86