3.2 С колонной постоянного сечения

Выполняем с помощью программного комплекса «SCAD». Тип схемы – плоская рама (имеет три степени свободы по x, z, uy). Сопряжение колонны с фундаментом жесткое (запрещаем перемещения x, z, uy).

В расчетной схеме используются 2 типа конечных элементов :

1 – стержень плоской фермы (x, y), принят для элементов решетки фермы;

2 – стержень плоской рамы (x, z, uy), принят для колонн.

Рисунок 10 – Нумерация конечных элементов

Жесткости заданы предварительно по проектам-аналогам. Жесткостные характеристики элементов (рис.16):

- верхний пояс и опорные раскосы – 140x10 (1);

- рядовые раскосы и стойки – 90x8 (4);

- шпренгели – 50x5 (3);

- нижний пояс – 125x8 (7) (такому сечению задаем эквивалентное параметрическое сечение вида рис.12а);

- надкрановая часть колонны – сварной двутавр(5) (рис.12б) ;

- подкрановая часть колонны(9) – составное сечение: шатровая ветвь – 40 и подкрановая ветвь – 40. С помощью конструктора сечений находим эквивалентное сечение (рис.13в).

Рисунок 11 – Номера типов жесткостей.

Статический расчет выполнен для следующих загружений:

1 – вес покрытия;

2 – снеговая нагрузка на полный пролет;

3 – снеговая нагрузка на половину пролета;

4 – ветровая нагрузка при напоре слева;

5 – ветровая нагрузка при напоре справа;

6 – ветровая нагрузка с торца;

7 – вертикальное давление крана – тележка слева;

8 – вертикальное давление крана – тележка справа;

9 – поперечное торможение слева;

10 – поперечное торможение справа;

11 – собственный вес рамы.

К постоянному типу загружений относятся собственный вес рамы и нагрузка от веса покрытия; к кратковременному – снеговая нагрузка на полный пролет, снеговая нагрузка на половину пролета, ветер слева, ветер справа; к крановому – вертикальное давление крана (тележка слева), вертикальное давление крана (тележка справа); к тормозному – поперечное торможение слева и поперечное торможение справа.

Знакопеременными нагрузками являются поперечное торможение слева и поперечное торможение справа.

Сопутствующими нагрузками являются поперечное торможение слева и вертикальное давление крана (тележка слева), поперечное торможение справа и вертикальное давление крана (тележка справа).

Взаимоисключающими нагрузками являются снеговая нагрузка на весь пролет и снеговая нагрузка на половину пролета; ветер слева, ветер справа и ветер на торец; вертикальное давление крана (тележка слева) и вертикальное давление крана (тележка справа), поперечное торможение слева и поперечное торможение справа.

Максимальные усилия в колоннах.
Верхняя часть колонны:
Нижняя часть колонны:

4 Подбор сечений элементов фермы

После получения РСУ в элементах рамы, требуется проверочный расчет стержней фермы и окончательно определить сечения её элементов. Проверочный расчет сведен в таблицу.

По расчетной температуры воздуха подбираем сталь. Элементы фермы относятся ко 2-ой группе конструкций (Приложение В[1]). Здание отапливаемое. Сталь выбираем по таблице В.1 [1]. Принимаем сталь С245, R_y=240 МПа. Проверка сечений производится по гибкости, прочности и устойчивости. При этом сечения элементов фермы принимаются не менее, принимаемых исходя из конструктива. Для поясов это пара уголков 63х5, для решетки – 50х5.

Расчетные длины элементов берется в соответствии с табл. 24[1]. Предельные гибкости растянутых элементов принимаются по табл. 33[1], сжатых элементов – по табл. 32[1].

Расчет на прочность проводится по пункту 7.1.1[1]:

где γ_с – коэффициент надежности по ответственности.

Расчет на устойчивость проводится по пункту 7.1.3[1]:

где φ – коэффициент устойчивости при центральном сжатии, значение которого при :

Значение коэффициента δ следует вычислять по формуле:

где - условная гибкость стержня

α и β – коэффициенты, определяемые по табл. 7[1] в зависимости от типов сечений.

Таблица. Подбор сечений для фермы

Наименование элемента	№ КЭ	N, кН	Сечение	A, см2	Расчетные длины			Моменты инерции			Радиусы инерции, см			Гибкости			λmax		[λ]		Проверка N/(A∙Ry∙Υc)≤1		%
					lx	ly	Ix		Iy	ix		iy	λx		λy
Верхний пояс	15,41	140,8	2 ∟63x5	12,26	275	575	46,2		108	1,94		2,96	141,66		194,00	194,00		400,00		0,499326193		50,07
		-24,4	2 ∟63x5	12,26	275	575	46,2		108	1,94		2,96	141,66		194,00	194,00		152,35		0,460828167		53,92
	13,14,39,40	-591,4	2 ∟140х8	54,66	300	600	1024		2044	4,33		6,12	69,31		98,12	98,12		124,98		0,917010064		8,30
	11,12,37,38	-995,8	2 ∟160х12	74,78	300	600	1826		3614	4,94		6,95	60,71		86,31	86,31		120,42		0,992981833		0,70
	10,36	-1129,4	2 ∟180х12	84,38	300	600	2633		5085	5,59		7,76	53,71		77,29	77,29		125,33		0,91116545		8,88
Нижний пояс	8,35	290,3	2 ∟63x6	14,56	600	600	54,1		130	1,93		2,99	311,21		200,95	311,2		400,00		0,866877688		13,31
		-25,9	2 ∟63x6	14,56	600	600	54,1		130	1,93		2,99	311,21		200,95	311,2		122,02		0,966372876		3,36
	7,34	793,3	2 ∟120х8	37,6	600	600	519		1048	3,72		5,28	161,50		113,65	161,5		400,00		0,917321924		8,27
	6,33	1049,3	2 ∟140х9	49,44	600	600	931		1837	4,34		6,10	138,27		98,43	138,3		400,00		0,922769804		7,72
Опорные раскосы	16,42	-542,4	2 ∟125х8	39,38	220	440	589		1175	3,87		5,46	56,89		80,55	80,55		121,91		0,968239121		3,18
Рядовые раскосы	17,43	437,2	2 ∟90х6	21,22	345	431	164		346	2,78		4,04	124,03		106,74	124,03		400,00		0,895791501		10,42
	18,44	-345,1	2 ∟100х12	45,6	351	439	418		948	3,03		4,56	116,00		96,28	116,00		151,09		0,981819057		1,82
	21	57,1	2 ∟50х5	9,6	345	431	22,4		57,8	1,53		2,45	225,72		175,67	225,72		400,00		0,258605072		74,14
		-64,5	2 ∟80х10	30,28	345	431	167		413	2,35		3,69	146,82		116,70	146,82		156,67		0,388913032		61,11
	19,45	242,8	2 ∟60х5	11,66	345	431	39,6		94	1,84		2,84	187,15		151,81	187,15		400,00		0,90536207		9,46
	20,46	-149,2	2 ∟90х12	40,66	351	439	299		708	2,71		4,17	129,51		105,20	129,51		146,72		0,554591		44,54
	47	121,2	2 ∟50х5	9,6	345	431	22,4		57,8	1,53		2,45	225,72		175,65	225,72		400,00		0,548913043		45,11
Стойки	22,23,49,48	-69,5	2 ∟60х5	11,66	252	315	39,6		94	1,84		2,84	136,74		110,94	136,74		121,44		0,975972602		2,40
	9	-24,3	2 ∟63х5	12,26	252	315	46,2		108	1,94		2,97	129,81		106,13	129,81		161,96		0,300584898		69,94