5 Статичний розрахунок рами та визначення розрахункових зусиль
5.1 Статичний розрахунок рами овб
Отримані параметри геометричних розмірів поперечної рами ОВБ (п. 3) та діючих на неї навантажень (п. 4) зводимо до загальної таблиці вихідних даних (див. додаток Д), яка використовується для подальшого розрахунку програмою «DIANA2».
Результати статичного розрахунку однопролітної рами каркаса ОВБ
Рис. 8. Опис таблиці результатів статичного розрахунку однопролітної рами каркаса ОВБ за програмою «DIANA» – розрахункові зусилля від кожного навантаження (наведено варіант для багатоколісних кранів)
Результати статичного розрахунку однопролітної рами каркаса ОВБ за програмою «DIANA2» – таблиця розрахункових зусиль, які виникають в характерних перерізах лівої колони рами ОВБ від кожного навантаження наведена в таблиці 9 (результати розрахунку для варіанту багатоколісних кранів та опис таблиці розрахункових зусиль наведено на рисунку 8). Зусилля в колоні рами визначають для перерізів, де зусилля різко змінює свій характер, а також в місцях, де переріз колони різко змінює свої геометричні характеристики (див. рис. 9).
5.2 Сполучення навантажень на раму овб
За даними таблиці 9 студенту необхідно заповнити таблицю 10 – таблицю розрахункових комбінацій зусиль при сполученні навантажень.
Конструкції ОВБ одночасно зазнають упливу не одного, а кількох навантажень. При цьому одночасна реалізація максимальних значень навантажень є подією малоймовірною: коли одне з навантажень досягає максимуму, інші навантаження, зазвичай, приймають значення, що відрізняються від максимальних. Таким чином, сумарне розрахункове зусилля в конструкції від дії декількох навантажень завжди менше від суми зусиль від розрахункових значень діючих навантажень. У нормах [2] фактор сумісної дії випадкових навантажень ураховується шляхом уведення коефіцієнта сполучення . За даними розрахунків на ПЕОМ визначають найбільш невигідне сполучення навантажень на елементи рами. Нормами проектування для ОВБ передбачено два основних сполучення навантажень:
1. Постійне навантаження, плюс змінні довготривалі навантаження, плюс одне змінне короткотривале навантаження, взяте із коефіцієнтом сполучення = 1.
2. Постійне навантаження, плюс змінні довготривалі навантаження, плюс не менше двох змінних короткотривалих навантажень, узятих із коефіцієнтом сполучення = 0,9.
Навантаження від снігу, вітру та мостових кранів відносять до змінних короткотривалих навантажень. При цьому вертикальний та горизонтальний вплив мостових кранів на раму в розрахунках приймається як одне змінне навантаження. Для розрахунку анкерних болтів складають спеціальну комбінацію розрахункових зусиль на рівні низу колони. Як правило, вона включає в себе найменшу поздовжню силу із найбільш можливим моментом. При цьому, поздовжня сила від постійного навантаження враховується із коефіцієнтом перевантаження 0,9, так як вона розвантажує анкерні болти. Усі комбінації навантажень повинні бути реальними, тобто вплив горизонтального кранового навантаження без вертикального не розглядається; бічні зусилля від мостового крана враховуються почергово для однієї із можливих схем завантаження; постійне навантаження враховується завжди. За результатами розрахунків за методикою чинних норм проектування виконуємо підбір та перевірку елементів каркаса промислової будівлі.
Таблиця 9
Результати статичного розрахунку однопролітної рами – розрахункові зусилля від кожного навантаження
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
| Полтавський НТУ СТАТИЧНИЙ РОЗРАХУНОК ОДНОПРОЛІТНОЇ РАМИ ПРОМИСЛОВОЇ БУДІВЛІ Термін здачі: 14.02.10 |
| Кафедра КМДП |
| Програма DIANA 2 Група 401БП Студент Іванов Викладач |
|---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| Геометричні розміри | Навантаження |
| Прольот Висоти Перерізи Балка | Пост Сніг В і т е р К р а н и |
| L hв hн bв bн hпб | qп qс qак qпас W Dmax Dmin Hk Hcмах Hcмін SumY1|
| (м) (м) (м) (м) (м) (м) | (кН/м) (кН/м) (кН/м) (кН/м) (кН) (кН) (кН) (кН) (кН) (кН) |
| 24.00 4.60 13.20 0.50 1.00 1.00 | 22.80 8.24 1.62 1.20 13.05 871.1 245.0 69.70 51.70 12.40 1.12 |
|---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| Жорсткість JB/JH=1/ 6.0 | Переріз 1 | Переріз 2 | Переріз 3 | Переріз 4 |
| | M N | M N Q | M N | M N Q |
| Навантаження | (кН/м) (кН) | (кН/м) (кН) (кН) | (кН/м) (кН) | (кН/м) (кН) (кН) |
|---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 1 Постійне | 68.4 -273.6 | 58.6 -273.6 -2.1 | -9.8 -273.6 | -37.8 -273.6 -2.1 |
| 2 Снігове | 24.7 -98.9 | 21.2 -98.9 -0.8 | -3.5 -98.9 | -13.7 -98.9 -0.8 |
| 3 Вітер зліва | 0.0 0.0 | 41.1 0.0 -45.4 | 41.1 0.0 | 349.3 0.0 -23.6 |
| 4 Вітер справа | 0.0 0.0 | -48.8 0.0 -41.8 | -48.8 0.0 | -329.7 0.0 13.5 |
| | | | | |
| 5 Dмах зліва | 0.0 0.0 | -15.6 0.0 -20.2 | 420.0 -871.1 | 76.0 -871.1 -20.2 |
| 6 Бічна сила схема А1 | | 133.1 -16.6 | 133.1 | 1566.0 -16.6 |
| 7 Бічна сила схема А2 | | 75.4 61.9 | 75.4 | -759.1 61.9 |
| 8 Бічна сила схема А3 | | 55.4 -42.5 | 55.4 | 1473.9 -42.5 |
| 9 Бічна сила схема А4 | | 13.7 -51.6 | 13.7 | 1312.4 -51.6 |
| 10 Бічна сила схема В1 | | -133.1 16.6 | -133.1 | -1566.0 16.6 |
| 11 Бічна сила схема В2 | | -75.4 -61.9 | -75.4 | 759.1 -61.9 |
| 12 Бічна сила схема В3 | | -55.4 42.5 | -55.4 | -1473.9 42.5 |
| 13 Бічна сила схема В4 | | -13.7 51.6 | -13.7 | -1312.4 51.6 |
| 14 Бічна сила схема Б1 | | 43.3 -50.2 | 43.3 | 1543.7 -50.2 |
| 15 Бічна сила схема Б2 | | -0.2 -49.5 | -0.2 | 1141.8 -49.5 |
| 16 Бічна сила схема Б3 | | -72.0 -62.9 | -72.0 | 813.1 -62.9 |
| 17 Бічна сила схема Б4 | | -127.9 5.8 | -127.9 | -1271.6 5.8 |
| 18 Бічна сила схема Г1 | | -43.3 50.2 | -43.3 | -1543.7 50.2 |
| 19 Бічна сила схема Г2 | | 0.2 49.5 | 0.2 | -1141.8 49.5 |
| 20 Бічна сила схема Г3 | | 72.0 62.9 | 72.0 | -813.1 62.9 |
| 21 Бічна сила схема Г4 | | 127.9 -5.8 | 127.9 | 1271.6 -5.8 |
| | | | | |
| 22 Dміn зліва | 0.0 0.0 | -15.6 0.0 -20.2 | 106.9 -245.0 | -237.1 -245.0 -20.2 |
| 23 Бічна сила схема А1 | | 111.2 13.2 | 111.2 | 682.2 13.2 |
| 24 Бічна сила схема А2 | | 97.3 32.1 | 97.3 | 124.6 32.1 |
| 25 Бічна сила схема А3 | | 121.5 -28.1 | 121.5 | 1729.8 -28.1 |
| 26 Бічна сила схема А4 | | -52.4 -65.9 | -52.4 | 1056.5 -65.9 |
| 27 Бічна сила схема В1 | | -111.2 -13.2 | -111.2 | -682.2 -13.2 |
| 28 Бічна сила схема В2 | | -97.3 -32.1 | -97.3 | -124.6 -32.1 |
| 29 Бічна сила схема В3 | | -121.5 28.1 | -121.5 | -1729.8 28.1 |
| 30 Бічна сила схема В4 | | 52.4 65.9 | 52.4 | -1056.5 65.9 |
| 31 Бічна сила схема Б1 | | 99.6 -34.1 | 99.6 | 1672.9 -34.1 |
| 32 Бічна сила схема Б2 | | -56.6 -65.6 | -56.6 | 1012.5 -65.6 |
| 33 Бічна сила схема Б3 | | -84.1 -34.8 | -84.1 | 56.0 -34.8 |
| 34 Бічна сила схема Б4 | | -115.7 -22.3 | -115.7 | -514.5 -22.3 |
| 35 Бічна сила схема Г1 | | -99.6 34.1 | -99.6 | -1672.9 34.1 |
| 36 Бічна сила схема Г2 | | 56.6 65.6 | 56.6 | -1012.5 65.6 |
| 37 Бічна сила схема Г3 | | 84.1 34.8 | 84.1 | -56.0 34.8 |
| 38 Бічна сила схема Г4 | | 115.7 22.3 | 115.7 | 514.5 22.3 |
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Таблиця 10
Розрахункові зусилля при сполученні навантажень (за даними таблиці 9)
-
Елемент
колони
Критерій вибору
Кількість коротко-тривалих навантажень
Порядковий номер навантаження та вид зусилля
Переріз 1-1
Переріз 2-2
Переріз 3-3
Переріз 4-4
М
N
М
N
Q
М
N
М
N
Q
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
Гілки
колони
+Ммаx
Nвідповідне
Одне (1,0)
№ навант.
1,2
1,5,6
1,5,6
1,5,6
Зусилля
93,1
-372,5
176,1
-273,6
543,3
-1144,7
1604,2
-1144,7
Два та більше (0,9)
№ навант.
1,2,3,5,6
1,3,5,6
1,3,5,6
Зусилля
220,4
-362,6
525,0
-1057,6
1754,4
-1057,6
–Ммаx
Nвідповідне
Одне (1,0)
№ навант.
1,5,10
1,4
1,22,29
Зусилля
-90,1
-273,6
-58,6
-273,6
-2004,7
-518,6
Два та більше (0,9)
№ навант.
1,4,5,10
1,2,4,22,29
1,2,4,22,29
Зусилля
-119,2
-273,6
-70,0
-583,1
-2117,1
-583,1
Nмаx
+Мвідповідне
Одне (1,0)
№ навант.
1,2
1,2
1,5,6
1,5,6
Зусилля
93,1
-372,5
79,8
-372,5
543,3
-1144,7
1604,2
-1144,7
Два та більше (0,9)
№ навант.
1,2,3,5,6
1,3,5,6
1,3,5,6
Зусилля
220,4
-362,6
525,0
-1057,6
1754,4
-1057,6
Nмаx
–Мвідповідне
Одне (1,0)
№ навант.
1,5,10
1,22,29
1,5,10
Зусилля
-90,1
-273,6
-24,4
-518,6
-1527,8
-1144,7
Два та більше (0,9)
№ навант.
1,4,5,10
1,2,4,22,29
1,2,4,5,10
Зусилля
-119,2
-273,6
-70,0
-583,1
-1687,9
-1146,6
Анкерні
болти
Nмin
+Мвідповідне
Одне (1,0)
№ навант.
1,22,25
Зусилля
1454,9
-518,6
Два та більше (0,9)
№ навант.
1,3,22,25
Зусилля
1620,0
-494,1
Nмin
–Мвідповідне
Одне (1,0)
№ навант.
1,22,29
Зусилля
-2004,7
-518,6
Два та більше (0,9)
№ навант.
1,4,22,29
Зусилля
-2104,7
-494,1
Решітка
колони
Qmax
Одне (1,0)
№ навант.
1,22,26
Зусилля
-88,2
Два та більше (0,9)
№ навант.
1,2,3,22,26
Зусилля
-101,6
Розглянемо приклад визначення найбільш невигідного сполучення навантажень для розрахунку колони (див. стовпчик 7, 8 табл. 10). Елемент – надкранова частина колони; критерій вибору зусиль – максимальний момент (Мmax) зі знаком «+» та відповідне йому значення осьової сили (N).
Записуємо перше основне сполучення навантажень – беремо постійне навантаження (навантаження №1) та одне змінне короткотривале навантаження, яке дає максимальне позитивне значення моменту (це навантаження №6 – бічна кранова сила по схемі А1, яка не може існувати без вертикальної складової кранового навантаження, тому додаємо ще навантаження №5). В першу строчку записуємо номера навантажень: «1, 5, 6». Визначаємо числові значення зусиль, які записуємо в другу строчку (при цьому значення короткотривалих навантажень множимо на коефіцієнт сполучення = 1,0):
Мmax = 58,6 + 1,0(–15,6 + 133,1) = 176,1 кНм;
Nвідповідне = – 273,6 + 1,0(0 + 0) = – 273,6 кН.
Записуємо друге основне сполучення навантажень – беремо постійне навантаження (навантаження №1) та всі змінні короткотривалі навантаження, які дають максимальне позитивне значення моменту (це навантаження №2, 3 та 5, 6). В третю строчку записуємо номера навантажень: «1, 2, 3, 5, 6». При визначенні числових значень зусиль, значення короткочасних навантажень множимо на коефіцієнт сполучення = 0,9):
Мmax = 58,6 + 0,9 (21,2 + 41,1 – 15,6 + 133,1) = 220,4 кНм;
Nвідповідне = – 273,6 + 0,9(–98,9 + 0 + 0 + 0) = – 362,6 кН.
Ці значення записуємо в четверту строчку стовпчиків 7 та 8 таблиці 10.
Аналогічним образом заповнюємо всі строчки та стовпчики таблиці, звертаючи увагу на критерії вибору навантажень.