Определение расчётных усилий

Изгибающие моменты, продольные и поперечные силы вычислены в программном комплексе “ЛИРА-САПР 2013 R5”. Расчетные схемы и эпюры приведены в приложении А. Данные расчета приведены в таблице 2.2.

По сводной таблице усилий (Таблица 2.2.) определяем расчетные усилия, которые вносятся в таблицу 2.3. В эту таблицу включаются максимальные значения усилий основных и дополнительных сочетаний.

Для каждого характерного сечения стоек по данным табл. 2.2 необходимо установить, с одной стороны, наибольшее абсолютное значение изгибающего момента M_max и соответствующее ему значение продольной силы N_соотв, а с другой — максимальное значение продольной силы N_max и соответствующее ей возможно большее значение изгибающего момента М_соотв. Кроме того необходимо составить комбинацию усилий с минимальным значением продольной силы N_min и соответствующим ей возможно большим значением изгибающего момента.

Таблица 2.2 – Сводная таблица усилий в стойках рамы (для левой стойки)

Номер нагрузки	Нагрузка	Коэффициент сочетания ѱ	Сечения стойки
1-1	2-2	3-3	4-4
M	N	Q	M	N	Q	M	N	Q	M	N	Q
	Собственный вес		-371.76	-784.48	69.76	491.17	-456.98	69.76	604.41	-456.97	69.79	956.27	-239.18	69.77
0,85	-315.996	-666.808	59.296	417.495	-388.433	59.296	513.749	-388.42	59.322	812.83	-203.30	59.305
	Снеговая		-270.82	-164.74	51.05	360.66	-164.74	51.05	401.16	-164.73	51.06	658.62	-164.73	51.06
0,6	-162.49	-98.84	30.63	216.40	-98.84	30.63	240.70	-98.84	30.64	395.17	-98.84	30.64
	Крановый момент Dmax на левую стойку		161.67	0.366	73.96	1076.6	0.366	73.96	-377.54	0.371	73.96	-4.594	0.371	73.96
0,9	145.50	0.329	66.56	968.94	0.329	66.56	-339.79	0.334	66.56	-4.135	0.334	66.56
	Крановый момент Dmax на правую стойку		-889.42	-0.366	73.96	25.48	-0.366	73.96	-368.74	-0.362	73.96	4.201	-0.362	73.96
0,9	-800.48	-0.329	66.56	22.93	-0.329	66.56	-331.87	-0.326	66.56	3.781	-0.326	66.56
	Сила Т на левую стойку		±527.31	±0.179	±45.31	±33.17	±0.179	±45.31	±32.66	±0.177	±45.31	±2.105	±0.181	±23.90
0,9	±474.58	±0.161	±40.78	±29.85	±0.161	±40.78	±29.39	±0.159	±40.78	±1.895	±0.163	±21.51
	Сила Т на правую стойку		±413.76	±0.179	±23.90	±118.08	±0.179	±23.90	±118.33	±0.178	±23.90	±2.200	±0.178	±23.90
0,9	±372.38	±0.161	±21.51	±106.27	±0.161	±21.51	±106.50	±0.160	±21.51	±1.980	±0.160	±21.51
	Ветровая на левую стойку		1028.1	0.313	-127.8	49.41	0.313	-30.44	49.71	0.311	-30.44	-3.729	0.313	9.244
0,6	616.86	0.188	-76.68	29.65	0.188	-18.26	29.83	0.187	-18.26	-2.237	0.188	5.546
	Ветровая на правую стойку		-924.96	-0.313	97.47	-106.90	-0.313	34.79	-107.25	-0.311	34.79	3.779	-0.312	9.244
0,6	-554.98	-0.188	58.48	-64.14	-0.188	20.87	-64.35	-0.187	20.87	2.267	-0.187	5.546

Таблица 2.3 - Расчётные усилия (для левой стойки)

Сочетания

Сечения стойки

1-1

2-2

3-3

4-4

Комбинация усилий

Комбинация усилий

Комбинация усилий

Комбинация усилий

Основное

Мmax+   865.18

1,3,5,7

Nсоотв   -783.802

Mmax+   1812.43

1,2,3,6,7

Nсоотв   -555.142

Mmax+   874.940

1,2,7

Nсоотв   -555.623

Mmax+   1359.468

1,2,4,6,8

Nсоотв   -338.693

Мmax-   -2364.29

1,2,4,5,8

Nсоотв   -883.998

Mmax-   -

-

Nсоотв   -

Mmax-   -

-

Nсоотв   -

Mmax-   -

-

Nсоотв   -

Nmax+   -

-

Mсоотв   -

Nmax+   -

-

Mсоотв   -

Nmax+   -

-

Mсоотв   -

Nmax+   -

-

Mсоотв   -

Nmax-   -883.998

1,2,4,5,8

Mсоотв   -2364.29

Nmax-   -556.498

1,2,4,6,8

Mсоотв   772.63

Nmax-   -556.483

1,2,4,6,8

Mсоотв   342.390

Nmax-   -338.696

1,2,4,5,8

Mсоотв   1359.383

Дополнительное

Мmax+   1332.184

1,3,5,7

Nсоотв   -666.005

Мmax+   1858.225

1,2,3,6,7

Nсоотв   -486.64

Мmax+   944.739

1,2,7

Nсоотв   -552.963

Мmax+   1479,478

1,2,4,6,8

Nсоотв   -368.703

Мmax-   -2450.196

1,2,4,5,8

Nсоотв   -766.021

Мmax-   -

-

Nсоотв   -

Мmax-   -46.471

1,3,6,8

Nсоотв   -388.058

Мmax-   -

-

Nсоотв   -

Nmax+   -

-

Mсоотв   -

Nmax+   -

-

Mсоотв   -

Nmax+   -

-

Mсоотв   -

Nmax+   -

-

Mсоотв   -

Nmax-   -832.226

1,2,4,5,8

Mсоотв   -2416.86

Nmax-   -553.851

1,2,4,6,8

Mсоотв   843.215

Nmax-   -553.823

1,2,4,6,8

Mсоотв   412.189

Nmax-   -368.706

1,2,4,5,8

Mсоотв   1479.393

Расчет ступенчатой колонны

Расчётные усилия в колонне

По результатам статического расчёта для верхней части колонны из двух расчётных сечений (3-3 и 4-4) выбирается сочетание нагрузок с максимальными абсолютными значениями изгибающего момента и продольной силы. Для нижней части колонны из расчётных сечений (1-1 и 2-2) выбирается два сочетания нагрузок с максимальными абсолютными значениями изгибающего момента и продольной силы , при этом одно сочетание с отрицательным изгибающим моментом (момент догружает подкрановую часть колонны), второе сочетание с положительным изгибающим моментом (момент догружает наружную ветвь колонны).

Расчётные комбинации усилий в колонне:

1. Для верхней части колонны в сечении 4-4:

M = 1479,478 кН·м, N = -368,703 кН, Q = 203,981 кН (1,2,4,6,8);

в сечении 3-3 при том же сочетании нагрузок получим: М = 412,189 кН·м

2. Для нижней части колонны:

M = -2450,196 кН·м, N = -766,021 кН, Q = 267,676 кН (1,2,4,5,8);

M = 1858,225 кН·м, N = -486,64 кН, Q = 169,526 кН (1,2,3,6,7).

В дальнейших расчетах знаки усилий можно опустить.

Расчётные длины колонны

Расчетные длины для нижней и верхней частей колонны в плоскости рамы определяем по формулам:

(3.1)

(3.2)

где ;

Определим моменты инерции верхней и нижней части колонны по формулам:

(3.3)

(3.4)

где - опорная реакция ригеля рамы ( );

- сосредоточенная нагрузка на колонну от снеговой нагрузки

- максимальное давление от действия крана ( );

- высота сечения нижней части колонны ( );

- расчётное сопротивление стали ( );

- высота сечения верхней части колонны ( );

Поставив значения в формулы (3.3) и (3.4) получим:

Соотношение погонных жесткостей верхней и нижней частей колонны равно:

(3.5)

где

(3.6)

где - продольное усилие в нижней части колонны ( );

- продольное усилие в верхней части колонны ( ).

Подставив значения в (3.6) получим:

Подставив значения в (3.5) получим:

Для однопролетной рамы с жестким сопряжением ригеля с колонной (верхний конец колонны закреплен только от поворота) по СНиП II-23-81* (табл.68, стр.105) [8] , тогда:

Так как условие не выполняется, то принимаем .

Таким образом, для нижней части колонны:

Для верхней части колонны:

Расчетные длины из плоскости рамы для нижней и верхней частей колонны равны соответственно: