3.2 Составление расчётной схемы рамы

Предварительное назначение жесткостей элементов

Рама с жёстким опиранием на фундамент и с шарнирным примыканием ригеля к колоннам статически неопределима, поэтому для расчёта внутренних усилий необходимы соотношения жёсткостей её элементов. Вычислим приближённые значения моментов инерции верхней и нижней частей колонны в плоскости рамы.

Для нижней части колонны:

I_n=(N+2D_max)∙h_n²/(k₂∙R_y),

Где: N–продольная сила в основании свободно стоящей колонны от постоянной и снеговой нагрузок, приложенных к ригелю;

N=P_в+Р_н+S_в=355+285,79+324=968,78 кН

h_n – высота сечения нижней части колонны;

k₂ – коэффициент, зависящий от типа сечения колонны, шага рам и их высоты;

R_y – расчётное сопротивление стали по пределу текучести(R_y=240МПа).

Для ступенчатых колонн k₂=3,6 при шаге рам В=12 м.

I_n=(968,78+2∙3294,84)∙1,25²/(3,6∙240∙10³)=0,01367 м⁴.

Для верхней части колонны:

I_v=I_n∙(h_v/h_n)²/k₁,

где k₁ = 1,93

I_v=0,01367∙(0,6/1,25)²/1,93=0,00163 м⁴.

Отношение моментов инерции нижней части к верхней (приближённое) n=8,39

3.3 Подготовка исходных данных для программы mk2

• Длина колонны Нd=17,25 м.

• Длина верхней части колонны Н_В=6,62 м.

• Эксцентриситет Е_К=0,2 м.

• Эксцентриситет Е₀=0,5 м.

• Отношение моментов инерции n=8,39

• Постоянная нагрузка на верх колонны Р_В=355 кН.

• Постоянная нагрузка на нижнюю часть колонны Р_Н=285,79 кН.

• Снеговая нагрузка на верх колонны S_В=324 кН.

• Вертикальное крановое давление Д_MAX=3294,84 кН

• Вертикальное крановое давление Д_MIN=649,46 кН

• Горизонтальное крановое давлениеТ=128,62 кН.

• Сосредоточенная ветровая на ригель W(активное давление)=16,5 кН.

• Распределенная ветровая на колонну w(активное давление)=4,4 кН/м.

• Сосредоточенная ветровая на ригель W₀(отсос)=10,31 кН.

• Распределенная ветровая на колонну w₀(отсос)=2,75 кН/м.

• Момент на верхнюю часть колонны от постоянной нагрузки М_Р=0 кНм.

• Момент на верхнюю часть колонны от снеговой нагрузки М_S=0 кНм.

• Момент от постоянной нагрузки на уступе колонны М_Н=66,15 кНм.

• Высота подкрановой балки h_П.Б.=1,6 м.

3.4 Определение расчётных сочетаний усилий для колонн

Таблица 5 - Результаты расчета по программе mk-2.

Элемент	Сечение	Значения			Формула
		N, кН	M, кН*м	Q, кН
1	2	3	4	5	6
1	1	-576,71	810,69	-85,20	0.9*L1+L3
		-3897,75	-951,31	192,47	L1+0.9*L2+0.9*L4+0.9*L6+0.9*L7
		-1225,30	-2136,01	195,52	L1+0.9*L4+0.9*L5+0.9*L7
		-3897,75	2398,25	-124,58	L1+0.9*L2+0.9*L3+0.9*L6-0.9*L7
		-3935,63	1860,25	-50,05	L1+L6-L7
		-3606,15	-945,59	195,52	L1+0.9*L4+0.9*L6+0.9*L7
		-1516,90	1207,83	-124,58	L1+0.9*L2+0.9*L3+0.9*L5-0.9*L7
1	3	-3897,75	37,62	179,31	L1+0.9*L2+0.9*L4+0.9*L6+0.9*L7
		-3897,75	1791,52	-103,51	L1+0.9*L2+0.9*L3+0.9*L6-0.9*L7
		-1225,30	-1130,86	182,36	L1+0.9*L4+0.9*L5+0.9*L7
		-3935,63	1593,99	-50,05	L1+L6-L7
		-3606,15	59,56	182,36	L1+0.9*L4+0.9*L6+0.9*L7
		-1516,90	601,10	-103,51	L1+0.9*L2+0.9*L3+0.9*L5-0.9*L7
2	3	-3897,75	811,74	100,00	L1+0.9*L2+0.9*L4+0.9*L6+0.9*L8
		-3935,63	1487,23	23,47	L1+L6-L8
		-1225,30	-197,44	169,21	L1+0.9*L4+0.9*L5+0.9*L7
		-3897,75	1297,69	-82,49	L1+0.9*L2+0.9*L3+0.9*L6-0.9*L7
		-3935,63	1328,23	-50,05	L1+L6-L7
		-3606,15	992,98	169,21	L1+0.9*L4+0.9*L6+0.9*L7
		-1516,90	107,27	-82,49	L1+0.9*L2+0.9*L3+0.9*L5-0.9*L7
5	1	-646,60	-607,77	100,00	L1+0.9*L2+0.9*L4+0.9*L6+0.9*L8
		-355,00	-627,96	103,05	L1+0.9*L4+0.9*L6+0.9*L8
		-643,50	180,41	-41,82	0.9*L1+L2+L3
		-355,00	-484,85	169,21	L1+0.9*L4+0.9*L6+0.9*L7
		-646,60	-121,82	-82,49	L1+0.9*L2+0.9*L3+0.9*L5-0.9*L7
		-679,00	24,23	-3,66	L1+L2
5	3	-646,60	-450,94	-19,72	L1+0.9*L2+0.9*L4+0.9*L6-0.9*L7
		-355,00	-466,25	-16,67	L1+0.9*L4+0.9*L6-0.9*L7
		-643,50	119,13	-34,78	0.9*L1+L2+L3
		-355,00	-217,28	165,25	L1+0.9*L4+0.9*L6+0.9*L7
		-646,60	-248,73	-76,15	L1+0.9*L2+0.9*L3+0.9*L5-0.9*L7
		-679,00	18,37	-3,66	L1+L2
6	3	-679,00	0,00	-3,66	L1+L2
		-355,00	0,00	86,67	L1+0.9*L4+0.9*L6-0.9*L7
		-643,50	0,00	-12,69	0.9*L1+L2+L3

Расчет нижней части колонны при догружении подкрановой ветви выполнять от сочетания:

1) N= -3897,75 кН; M= 2398,25 кН∙м; Q= -124,58 кН

Расчет нижней части колонны при догружении шатровой ветви выполнять от сочетания :

1) N= -3606,15 кН; M= -945,59 кН∙м; Q= 195,52 кН

Расчет анкерных болтов выполнять от следующего сочетания усилий:

1) N= -1225,30 кН; M= -2136,01 кН∙м; Q= 195,52 кН

Расчет верхней части колонны выполнять от трех комбинаций усилий:

1) N= -643,50 кН; M= 180,41 кН∙м; Q= -41,82 кН (+Mmax, Nсоот)

2) N= -355,00 кН; M= -627,96 кН∙м; Q= 103,05 кН (-Mmax, Nсоот)

3) N= -679,00 кН; M= 24,23 кН∙м; Q= -3,66 кН (Nmax, +Mсоот)

4) N= -646,60 кН; M= -607,77 кН∙м; Q= 100,00 кН (Nmax, -Mсоот)

Для симметричного двутаврового сечения часто самым неблагоприятным сочетанием оказывается то, у которого условное усилие в полке колонны получается наибольшим (h = 0,6 м - высота сечения).

N_усл.1 = -622,43 кН;

N_усл.2 = -1224,1 кН;

N_усл.3 = -379,9 кН;

N_усл.4 = -1336,25 кН

Для расчёта верхней части колонны принимаем четвертое сочетание усилий.