3.5. Статический расчет поперечной рамы
3.5.1. Выбор метода расчета
Расчет поперечной рамы следует выполнять вычислительным комплексом ЛИРА-ПК. Расчетная схема рамы, которая рассчитывается в ЛИРЕ-ПК, является ее идеализированная модель, приспособленная для использования метода перемещений в виде конечного набора деформируемых стержневых элементов, присоединенных в узлах системы.
Общие сведения о вычислительном комплексе ЛИРА-ПК и порядок расчета стальных рам с использованием этой программного комплекса приведены в [8].
3.5.2. Выбор расчетной схемы рамы и подготовка ее к кодированию
В соответствии с принятой методикой статического расчета рамы принимается расчетная схема, в которой колонны и ригель заменяются идеальными конечными элементами (стержнями, тип КЭ 2- стержень плоской фермы), а реальные узловые сопряжения – идеализированными (под идеализированным узлом понимается материальная точка, не имеющая линейных размеров).
Работа по назначению схемы задачи и подготовки ее к кодированию включает в себя следующие этапы:
1. Оси идеальных стержней, заменяющих колонны, проводят через центры тяжести поперечных сечений колонн, предполагая, что центры тяжести сечений совпадают с серединами их высот (рис. 13).
2. Расстояние между осями идеальных продольных стержней (горизонтальный участок) определяют по формуле (рис. 13)
3. Идеальный стержень, заменяющий ригель, совмещают с осью нижнего пояса фермы (рис. 13).
4. Идеальный стержень, заменяющий одноступенчатую траверсу, совмещают с верхним ее обрезом (рис. 13).
5. Наносят глобальную систему координат. Для этого совмещают ось OZс осью идеального стержня, заменяющего подкрановую часть левой колонны, а осьOXпроводят на уровне заделки идеальных стальных стержней, заменяющих подкрановые части колонны, в фундаментах (рис. 13).
6. Производят нумерацию узлов системы целыми десятичными числами, начиная с 1, и нумерация упругих элементов (обведенные числа) и заполняются таблицы исходных данных.
7. Назначают опорные закрепления рамы, запрещающие перемещения в направлении глобальных осей системы XиYи поворот вокруг осиYдля нижних концов стоек рамы (узлы 1 и 2, см. рис. 13).
8. Задают численное значение момента инерции сечения подкрановой части колонны (из практики проектирования) и определяются размеры эквивалентного, прямоугольного сечения
;
;
9. Определяют момент инерции, и эквивалентные размеры подкрановой части колонны
;
10. Вычисляют момент инерции и эквивалентные размеры ригеля
;
11. Момент инерции сечения уступа (траверсы) колонны и его эквивалентные размеры приближенно принимают равные соответствующим геометрическим характеристикам ригеля.
3.5.3. Правило заполнения исходных данных
Для подготовки исходных данных разработаны специальные бланки, правило заполнения которых подробно приводятся в инструкции по использованию ПК-«Лира». Для выполнения статического расчета рамы на вычислительном центре кафедры ПГС ЗФЮУрГУ студентам достаточно заполнить документ 3 «Жесткостные характеристики», документ 4 «Координаты» и документ 7 «Величины нагрузок».
Документ 3. «Жесткостные характеристики»
|
Тип жесткости |
Жесткостные характеристики | |||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 | |
|
1 2 3 |
SO SO SO |
2,1E7 2,1E7 2,1E7 |
10 10 10 |
117 153 71 |
|
|
В первой графе документа 3 указывается номер типа жесткости, соответсвующий подкрановой (нижней) части колонны (1), ригелю (2), надкрановой (верхней) части колонны (3); во второй - (S0) – идентификатор прямоуголного сечения; в третьей – модуль деформаций; в четвертой и пятой – геометрические размеры (в см.) эквивалентного сечения элемента рамы.
Документ 4. «Координаты»
|
№ п/п |
X |
Y |
Z |
|
1 2 3 4 5 6 7 8 9 |
0,3 35,4 0,3 35,4 0 36,0 0 0 36,0 |
0 0 0 0 0 0 0 0 0 |
0 0 11,28 11,28 11,28 11,28 13,28 16,8 16,8 |
Каждая строка документа 4 соответствует информации об одном узле расчетной схемы (см. рис.13)
Документ 7. «Величины нагрузок»
|
№ нагрузки |
Величины нагрузки | ||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 | |
|
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
|
1.95 9.92 12.48 2.4 214 73.65 285.3 98.2 10.02 0.264 0.2 2.08 1.56
|
|
|
|
|
Примечание: нагрузки задаются в тс, тсм, тс/м.
1 - расчетная равномерно распределенная постоянная нагрузка на ригель, q =1.95тс/м, п.3.1;
2 – продольная постоянная нагрузка, приложенная в верхней части колонны, F1= 9.92тс, п.3.1;
3 – продольная постоянная нагрузка на уровне верхнего обреза фундамента, F2=14.48тс, п.3.1;
4 - расчетная равномерно распределенная нагрузка на ригель от снега, s =2.4тс/м, п.3.2;
5 – сосредоточенный момент, Mmax= 214тсм, п.3.3;
6 - сосредоточенный момент, Mmin= 73.65тсм, п.3.3;
7 – расчетное давление на колонну, Dmax = 285.3тс, п.3.3;
8 - расчетное давление на колонну, Dmin = 92.3тс, п.3.3;
9 – наибольшее горизонтальное давление от двух сближенных кранов на поперечную раму, вызванное торможение тележки, T = 10.02тс, п.3.3;
10 – эквивалентная равномерно распределенная нагрузка на раму с наветренной стороны, qэ = 0.264тс/м, п.3.4;
11 – то же, подветренной стороны, qэ = 0.2тс/м, п.3.4;
12 – ветровая нагрузка с наветренной стороны, действующая на участке от низа стропильной фермы до конька фонаря, W = 2.08 тс, п.3.4;
13 – то же, с подветренной стороны, W = 1.56тс, п.3.4;
e=300 e=300 e=300 hн/2=750 bэ=100 hн.э=1200 hв.э=700 bэ=100 hв/2=450 x z б) a) 900 500 1000 1500 L=36000 2 4 6 9 8 3 5 1 0 Рис. 13.
Конструктивная (а) и расчетная (б) схемы
рамы L=36000 7 hв/2=450 1 1 1 1 4 5 6 8 3 Б А
