4. Статический расчет рамы, определение расчетных усилий в колоннах
Расчет рамы производится отдельно на нагрузки от собственного веса, снега и ветра. Отдельно для каждого вида нагружения определяют моменты, продольные и поперечные силы, возникающие в стойках.
4.1. Определение усилий в колоннах от собственного веса
В стойках рассматриваемой рамы под воздействием нагрузки от собственного веса покрытия момента не будет, а возникнут только сжимающие продольные силы Nн (рис.4.1).
Рис. 4.1. Эпюра моментов в раме от собственного веса покрытия
Продольная сила в нижних сечениях колонн определяется по формуле:
,
где Fф – опорная реакция стропильной фермы, определяемая по формуле:
,
где q – расчетная линейная нагрузка от собственного веса; q = 9,6кН/м;
L – пролет фермы; L = 30м;
кН;
Рк – вес колонны, принимаемый при шаге колонн В = 6м равным 10…20кН; принимаем Рк = 20кН;
кН.
4.2. Определение усилий в колоннах от снеговой нагрузки
В стойках рассматриваемой рамы под воздействием снеговой нагрузки момента не будет, а возникнут только сжимающие продольные силы Nсн (рис.4.2).
Рис. 4.2. Эпюра моментов в раме от снеговой нагрузки
Продольная сжимающая сила в стержнях колонн от снеговой нагрузки определяется по формуле:
,
где qсн – расчетная линейная нагрузка от собственного веса; qсн = 4,8кН/м;
L – пролет фермы; L = 30м;
кН.
4.3. Определение усилий в колоннах от ветра
В стойках рамы под воздействием ветровой нагрузки возникают моменты, продольные и поперечные силы (рис.4.3). Продольными силами ввиду их малой величины можно пренебречь.
L
= 30м
Рис. 4.3. Эпюра моментов в раме от ветровой нагрузки
Максимальные значения моментов и поперечных сил, возникающих в стойках рамы, определяются по формулам:
,
,
где qв – равномерно распределенная ветровая нагрузка на колонну с наветренной стороны; qв = 2,04кН/м;
q’в – равномерно распределенная ветровая нагрузка на колонну с заветренной стороны; q’в = 1,50кН/м;
Hк
– высота
колонны (стойки) от верха фундамента до
низа покрытия, определяемая по формуле:
,
где Н – отметка низа покрытия; Н = 5,9м;
hфунд – заглубление верха фундамента; hфунд = 0,6м;
м;
W – действующая на колонну сосредоточенная сила, эквивалентная действию ветровой нагрузки на шатер здания с наветренной стороны; W = 7,45кН;
W’– действующая на колонну сосредоточенная сила, эквивалентная действию ветровой нагрузки на шатер здания с заветренной стороны; W = 5,48кН;
кН∙м,
кН.
4.4. Определение расчетных усилий в колоннах
Вычисленные усилия в колонне от всех нагрузок (смотри п. 4.1-4.3) вносим в таблицу 4.1.
Таблица 4.1
|
Номер нагрузки |
Нагрузка |
Коэффициент сочетания |
M, кН∙м |
N, кН |
|
1 |
Постоянная |
1 |
0 |
164 |
|
2 |
Снеговая |
1 |
0 |
72 |
|
2* |
0,9 |
0 |
64,8 | |
|
3 |
Ветровая |
1 |
80,6 |
0 |
|
3* |
0,9 |
19.0 |
0 |
Для определения расчетных усилий от действия всех нагрузок рассматриваются два основных сочетания. В первое основное сочетание включаются усилие от постоянной нагрузки и наибольшее усилие от одной из временных нагрузок (снега или ветра). Во второе основное сочетание включаются усилия от всех нагрузок. При этом усилия от временных нагрузок берутся с учетом коэффициента сочетания, равного 0,9 (табл.4.2).
Для расчета анкерных болтов наиболее неблагоприятно сочетание усилие от собственного веса и ветра. При этом усилия от постоянной нагрузки берутся с коэффициентом 0,9.
Таблица 4.2
|
Сочетания нагрузок |
Комбинация загружения |
Усилия | |
|
M, кН∙м |
N, кН | ||
|
Постоянная нагрузка и одна кратковременная нагрузка |
[1] + [3] |
80,6 |
164 |
|
[1] + [2] |
0 |
236 | |
|
Постоянная нагрузка и все кратковременные нагрузки |
[1] + [2*] + [3*] |
19,0 |
228,8 |
|
Для анкерных болтов: постоянная нагрузка (с коэф. s=0,9) и ветер |
[1]∙0,9 + [3] |
80,6 |
147,6 |