4.2 Моменты инерции элементов рамы

Для определения усилий в элементах рам необходимо задаться отношениями их моментов инерции. Опыт проектирования позволил установить значения данных отношений [2,7,8,9,10]:

I_р/I_в= 10-60; I_н /I_в=5-10

где: I_н - момент инерции нижней части колонны;

I_в - момент инерции верхней части колонны;

I_р - момент инерции ригеля.

После подбора сечений элементов каркаса необходимо определить фактические отношения I_н/I_в и I_р/I_в и сравнить с принятыми в расчете рамы. Отличие не более чем на 30% практически не сказывается на величине расчетных усилий в элементах рамы. При большем отличии необходимо провести статический расчет рамы вновь, принимая фактические I_н/I_в и I_р/I_в. По вновь полученным значениям расчетных усилий необходимо подобрать поперечные сечения элементов рамы.

При расчете рамы можно использовать абсолютные значения моментов инерции элементов [2,7,8,9,10,11].

Для нижней части колонны:

( N + 2Д_max)*H²_н

I _н = ------------------------ ( в м ⁴ )

10*К* R _y

где: N - нормальная сила в основании колонны от постоянной и снеговой нагрузок на каркас здания, кН;

Д _max - максимальное давление на колонну от кранов, кН;

К - коэффициент, зависящий от типа сечения колонны, шага рам и их высоты.

Для ступенчатых колонн К=3,2 -3,8 при шаге рам 12 м; К=2,5 -3 при шаге рам 6 м. Для колонны постоянного сечения К=2,2-2,5. Большие значения К следует принимать при кранах режима работы 1К - 4К.

Для верхней части колонны:

I_в=(I_н/К₁)*(Н_в/Н_н)² (в м⁴)

где: К₁ = 1,8 - 2,3 , большее значение принимается при кранах меньшей грузоподъемности.

Для ригеля:

I _p = К2*(А_в*Z ²_в + А _н*Z ²_н ) (в м ⁴)

где: А_в ; А _н - площади сечения брутто верхнего и нижнего поясов ригеля по середине пролета;

Z _в ; Z _н - расстояние от центра тяжести поясов до нейтральной оси ригеля в сечении его по середине пролета;

К₂ - коэффициент, учитывающий наклон верхнего пояса ригеля: К₂= 0,7 при i=1/8; К₂ = 0,8 при i=1/10; К₂ = 0,9 при i=0.

4.3 Особенности расчета рамы на эвм

Определение жесткостей элементов рамы - последний этап подготовки исходных данных для расчета рамы на ЭВМ по программе «Лира». Состав исходных данных и их размещение в документах приведены в [13].

Для учета пространственной работы каркаса от действия локальных (крановые) нагрузок при расчете рамы на ЭВМ по программе «Лира» необходимо:

1. Определить _пр [1];

2. Определить смещение верхних узлов рамы от действия крановой нагрузки отдельно при действии сил D (_Dи Т (_T);

3. Определить с учетом пространственной работы каркаса

_Dпр= _пр*_D ; _Tпр= _пр*_T;

4. Определить разности горизонтальных смещений верхних узлов рамы

_Dпр1_D-_Dпр; _Тпр1=_Т-_Тпр;

5. Загрузить раму горизонтальным усилием Р=1 и определить величину горизонтального смещения верхних узлов (_г);

6. Определить усилие отпора R при действии сил D и Т

R_D=P*_Dпр1/_г; R_T=P_Тпр1/_г;

7. Построить эпюры внутренних усилий в элементах рамы от сил R_D и R_T, учитывая, что направление последних противоположно смещению узлов рамы от действия локальной нагрузки. Полученные эпюры алгеброически сложить с эпюрами от действия сил D и T.

Порядок данного расчета приведен на рис.6.

Студенты заочного отделения могут выполнить расчет без применения ЭВМ, используя справочные пособия.