1.4.3. Определение расчетных усилий в колонне рамы
Одноступенчатые колонны рамы состоят из двух частей: надкрановой и подкрановой. Так как наибольшие усилия MиNот различных загружений рамы возникают по концам указанных частей колонн (см. эпюры на рис. 1.13), определение расчетных усилий производят:
- для подкрановой части колонны:
|
|
сечение 1-1 |
– на уровне сопряжения колонны с фундаментом; |
|
|
сечение 2-2 |
– на уровне опирания подкрановой балки; |
- для надкрановой части колонны:
|
|
сечение 3-3 |
–на уровне сопряжения надкрановой и подкрановой частей колонны; |
|
|
сечение 4-4 |
– на уровне нижнего пояса фермы. |
Определять расчетные усилия в сечениях колонн удобнее в табличной форме (см. табл. 1.9 и 1.10, 1.11). Для этого из эпюр усилий (рис. 1.13), полученных из статического расчета, выписываем в таблицу 1.9 значения усилий MиNпо указанным четырем сечениям для одной из колонн рамы.
Для примера таблица 1.9 усилий в левойколонне рамы заполнена данными статического расчета, приведенного на эпюрах рис. 1.13.
Все усилия в таблице
1.9 записываются с двумя коэффициентами
сочетаний нагрузок:
и
,
которые
используются при определении суммарных
усилий от различных сочетаний нагрузок
на раму (правая часть таблицы 1.9).
В загружениях рамы (табл. 1.9 и табл. 1.10, 1.11) боковой силой Нкранов в каждом виде загружения возможны два варианта действия силыН,– слева направо или справа налево. Это обстоятельство отражено в таблице 1.9 знаками «±» при значениях усилия. Таким образом, мы получаем вместо восьми – десять видов загружения рамы, которые и следует рассматривать при составлении правой части таблицы 1.10, 1.11 – определении возможных наиболее невыгодных сочетаний силовых воздействий на раму и возникающих при этом суммарных усилийMиN в сечениях колонны.
Рассматриваются два варианта основных сочетаний нагрузок на раму:
1. Постоянная
нагрузка всегда с коэффициентом сочетаний
от собственного веса конструкций и одна
из переменных нагрузок, та нагрузка,
которая даёт наибольшие суммарные
усилия в рассматриваемых сечениях
колонны.
2. Постоянная
нагрузка и две или более переменные
нагрузки. Переменные нагрузки при этом
принимаются с коэффициентом сочетаний
,
который учитывает вероятность
одновременного их действия при
максимальных значениях.
В каждом сочетании нагрузок на раму рассматривается по четыре комбинации суммарных усилий в сечениях колонны:
а) наибольшая сумма
положительныхизгибающих
моментов и сумма соответствующих им
продольных усилий:
и
.
б) наибольшая сумма
отрицательныхизгибающих
моментов и сумма соответствующих им
продольных усилий:
и
.
в) наибольшая сумма
продольных усилий и соответствующая
им сумма положительных изгибающих
моментов:
и
.
г) наибольшая сумма
продольных усилий и соответствующая
им сумма отрицательных изгибающих
моментов:
и
.
При определении суммарных усилий в сечениях колонны при различных сочетаниях нагрузок (заполнении правой части табл. 1.9) следует руководствоваться следующими правилами:
Усилия в раме от постоянных нагрузокдолжны учитыватьсявсегданезависимо от знака плюс или минус.
Усилия от боковой силы Н кранов, которые для каждого сечения могут иметь значение со знаком «+» или со знаком «-» (табл. 1.9, загружения № 5 и № 6), должны приниматься толькопри одновременном учете одного из усилий вертикального давленияD кранов (
и
)
(табл. 1.9, загружение № 3 или № 4), так как
при отсутствии вертикального давления
кранов не может быть и боковой силы и
наоборот.Для удобства вычислений и контроля правильности определения суммы усилий для каждой расчетной комбинации и для каждого сечения колонны рекомендуется в таблицу 1.9 (правая часть) вписывать все суммируемые значения усилий и указывать при них номера принятых загружений (как показано в примере заполнения таблицы 1.9).
В результате заполнения правой части таблицы 1.9 для каждого сечения колонны получаем по шесть или восемь комбинаций усилий MиN. Так как подбор сечений колонны производится раздельно для ее надкрановой и подкрановой частей, то для этих частей колонны необходимо определить невыгодные (наибольшие) значения сочетаний усилийMиN, которые и будутрасчетнымидля подбора необходимого сечения колонны для надкрановой и подкрановой ее частей.
Расчетной комбинацией усилий является такая, которая вызывает наибольшее усилие в ветви (поясе) колонны – внутренней или наружной.
Обычным сравнением величин MиN довольно трудно установить, какая из шестнадцати комбинаций усилий для каждой части колонны является самой невыгодной. Поэтому рекомендуется прием, основанный на разложении суммарных усилий –MиN (из табл. 1.9) по ветвям колонны делением продольной силы пополам (N/2), в предположении, что центр тяжести сечения находится посередине, а момента – на расстояние между ветвями колонны, т.е. на высоту сечения колонны (M/h).
Просуммировав найденные таким путем усилия в ветвяхколонны от продольных сил и изгибающих моментов, легко установить, какая комбинация усилий дает наибольшее суммарное усилие в ветвях (поясах) колонны, а следовательно, и является расчетной для подбора необходимого сечения колонны. Эти вычисления рекомендуется производить в табличной форме по примеру таблиц 1.10, 1.11.
При разложении усилий MиN по ветвям колонны необходимо правильно ориентировать направлении пары сил от изгибающих моментов. Следует учитывать, чтоположительные изгибающие моментывызывают сжатие в наружной ветви колонны и растяжение в подкрановой ветви, аотрицательные изгибающие моментынаоборот: сжатие в подкрановой и растяжение в наружной.Продольные силы– вызывают сжатие в обеих ветвях колонны.
Расчетные усилия для подбора сечений верхней и нижней части колонны для примера, приведенного в таблицах 1.9 и 1.10, 1.11 следующие:
для верхней части
колонны: 
(сечение
4-4)
для нижней части колонны:
наружная ветвь: 
,
подкрановая
ветвь:
,
|
УСИЛИЯ В ВЕТВЯХ ЛЕВОЙ КОЛОННЫ Таблица 1.10 (hн = 1,0 м) | |||||||||||
|
Сечение |
СОЧЕТАНИЯ НАГРУЗОК | ||||||||||
|
Постоянная и одна переменная |
Постоянная и две или более переменных | ||||||||||
|
КОМБИНАЦИИ УСИЛИЙ |
|
|
Приведенные
усилия в ветвях, кН;
|
КОМБИНАЦИИ УСИЛИЙ |
|
|
Приведенные
усилия в ветвях, кН; | ||||
|
Наружной |
Подкрановой |
Наружной |
Подкрановой | ||||||||
|
2-2 |
|
-238,05 |
±29,8 |
-267,85 |
-208,25 |
|
-238,05 |
±29,8 |
-267,85 |
-208,25 | |
|
|
-783,05 |
±522,2 |
-260,85 |
-1305,25 |
|
-780,14 |
±513,74 |
-266,4 |
-1293,88 | ||
|
|
-783,05 |
±522,2 |
-260,85 |
-1305,25 |
|
-780,14 |
±513,74 |
-266,4 |
-1293,88 | ||
|
1-1 |
|
-247,9 |
±1741,6 |
-1989,5 |
+1493,7 |
|
-473,19 |
±2272,59 |
-2745,78 |
+1799,4 | |
|
|
-223,1 |
±1154,9 |
+931,8 |
-1378,0 |
|
-723,75 |
±1416,6 |
+692,85 |
-2140,35 | ||
|
|
-792,9 |
±661,5 |
-1454,4 |
-131,4 |
|
-812,31 |
±2006,46 |
-2818,77 |
+1194,15 | ||
|
|
-790,4 |
±129,5 |
-660,9 |
-919,9 |
|
-723,75 |
±1416,6 |
+692,85 |
-2140,35 | ||
|
УСИЛИЯ В ВЕТВЯХ ЛЕВОЙ КОЛОННЫ Таблица 1.11 (hв= 0,45 м) | |||||||||||
|
Сечение |
СОЧЕТАНИЯ НАГРУЗОК | ||||||||||
|
Постоянная и одна переменная |
Постоянная и две или более переменных | ||||||||||
|
КОМБИНАЦИИ УСИЛИЙ |
|
|
Приведенные
усилия в поясах, кН;
|
КОМБИНАЦИИ УСИЛИЙ |
|
|
Приведенные
усилия в поясах, кН;
| ||||
|
Наружном |
Внутреннем |
Наружном |
Внутреннем | ||||||||
|
4-4 |
|
-187,4 |
±83,3 |
-270,7 |
-104,1 |
|
-187,4 |
±83,3 |
-270,7 |
-104,1 | |
|
|
-212,2 |
±1570 |
+1357,8 |
-1782,2 |
|
-277,29 |
±2078,2 |
+1800,91 |
-2355,49 | ||
|
|
-270,9 |
±971,1 |
+700,2 |
-1242 |
|
-277,29 |
±2078,2 |
+1800,91 |
-2355,49 | ||
|
3-3 |
|
-201,45 |
±267,6 |
-469,05 |
+66,15 |
|
-212,87 |
±324,3 |
-537,17 |
+111,43 | |
|
|
-275,15 |
±413,1 |
+137,95 |
-688,25 |
|
-259,22 |
±518,9 |
+259,68 |
-778,12 | ||
|
|
-275,15 |
±413,1 |
+137,95 |
-688,25 |
|
-259,22 |
±518,9 |
+259,68 |
-778,12 | ||
