3. Статический расчет рамы

3.1.Общие указания к расчёту

Статический расчет рамы (колонн) от различных нагрузок в курсовом проекте выполняется с помощью таблиц, имеющихся в справочнике проектировщика [11], книге И.И.Улицкого [15] и других справочных изданиях. В Приложении Д приведены выкопировки части этих таблиц.

Расчетная схема рамы и схема действующих на нее нагрузок показаны на рисунке 12. При этом определение усилий в колоннах на постоянную, снеговую и крановые (вертикальные и горизонтальные) нагрузки производится без учета смещения верха колонн, т.е. по схеме балки, шарнирно - неподвижно опертой вверху и защемленной в фундаменте на отметке – 0,20м. Эта статическая схема справедлива для одноэтажных многопролетных зданий независимо от наличия фонарей, а для однопролетных – только при отсутствии последних.

Принятие такой расчётной схемы колонны при равных пролетах здания объясняется двумя факторами: 1) для постоянной и симметрично приложенной снеговой нагрузки смещения верха колонн вообще не будет; 2) для несимметричной снеговой и крановой нагрузки (вертикальной и горизонтальной) это смещение будет очень мало (им можно пренебречь) за счет наличия жесткого диска покрытия, благодаря которому вместе с загруженной рамой включаются в работу соседние поперечные рамы.

На ветровую нагрузку слева и справа колонны рассчитываются как стойки рамы (поперечника) с учетом горизонтального смещения верха, так как ветер действует одновременно на всю продольную стену здания и все поперечные рамы смещаются одинаково.

Для расчета продольной арматуры ступенчатых колонн определяют усилия – изгибающие моменты и продольные силы обычно в пяти характерных сечениях. Однако в курсовом проекте допускается выполнять расчет только двух сечений: у низа колонны – в месте заделки ее в фундаменте (I-I) и в уровне верха консоли – низа надкрановой части (II-II). Для сечения I-I определяют еще и поперечные силы, необходимые для расчета фундамента.

3.2 Геометрические характеристики колонн

Крайняя колонна (по оси А):

1) момент инерции сечения надкрановой части:

2) то же для подкрановой части:

3) отношение этих моментов инерции:

Рисунок 12. Расчётная схема рамы и схема действующих нагрузок

4) отношение высоты надкрановой части колонны к полной расчетной её высоте:

5) смещение геометрических осей сечений надкрановой и подкрановой частей колонны:

3.3. Определение усилий в колоннах.

Определяем расчетные усилия в колоннах от отдельных видов нагрузок (рис. 12) с помощью упомянутых выше таблиц, приведенных в Приложении Д.

Крайняя колонна (по оси А)

1.Постоянная нагрузка от покрытия

Определяем величину горизонтальной реакции _,

Где: ; и – по табл. 1 Приложения Д

при ;и

Усилия в сечениях колонны:

1. изгибающие моменты:

2. продольные силы:

3. поперечная сила:

2.Снеговая нагрузка

Ординаты эпюры моментов и величину поперечной силы от снеговой нагрузки определяем путем умножения соответствующих величин М иQ от постоянной нагрузки на переходный коэффициент:

Усилия в сечениях колонн:

а) изгибающие моменты:

;

;

б) продольные силы:

в) поперечная сила:

3. Нагрузка от веса крайней колонны

и

Усилия M и Q от получаем умножением соответствующих значений усилийM и Q от на переходной коэффициент:

Усилия в сечениях колонн:

а) изгибающие моменты:

б) продольные силы:

в) поперечная сила:

4.Вертикальная крановая нагрузка

Величина горизонтальной реакции:

где: ;–по табл. 2 Приложения Д при n = 0,33; λ = 0,318

и у_н = 1,0 Н_н

Усилия в сечениях колонны:

а) изгибающие моменты:

б) продольные силы

в) поперечная сила:

5.Вертикальная крановая нагрузка

Усилия M и Q в колонне от получаем умножением соответствующих значений усилий отна переходный коэффициент:

Усилия в сечениях колонны:

а) изгибающие моменты:

;

;

б) продольные силы

в) поперечная сила:

6.Нагрузка от подкрановой балки с рельсом

Переходный коэффициент:

Усилия в сечениях колонны:

а) изгибающие моменты:

;

;

б) продольные силы

в) поперечная сила:

7. Горизонтальная крановая нагрузка

7.1. Слева направо

Величина горизонтальной реакции при торможении слева направо определяется по формуле

где: = 0,636 по табл. 3 Приложения Д

при n = 0,33; λ = 0,318 и y_в = Н_в = 0,729 Н_в ≈ 0,73 Н_в.

Усилия в сечениях колонны:

а) изгибающие моменты:

в сечении приложения силы Т:

б) продольные силы:

в) поперечная сила:

7.2. Справа налево

При действии усилия торможения Т справа налево значения M и Q в колонне изменяют только знак, а величины их будут те же.

8. Ветровая нагрузка

8.1 Слева направо

Определяем горизонтальные реакции в загруженных крайних колоннах от распределённой нагрузки. По табл. 4 Приложения Д приn = 0,33 и λ = 0,318 определяем = 0,3647.

Горизонтальная реакция в крайней колонне по оси А:

.

То же в крайней колонне по оси В:

.

Усилие в дополнительной связи:

.

Распределяем это усилие между колоннами рамы.

По табл. 5 Приложения VII для крайних колонн по осям А и В при n = 0,33 и λ = 0,318 находим , то же для средней колонны (по оси Б) приn = 1,0 и λ = 0,318 имеем .

Горизонтальные силы, приходящиеся на крайние колонны:

.

Горизонтальная сила на среднюю колонну:

.

Определяем усилия в расчетных сечениях колонн.