2.4. Статический расчет поперечной рамы

Определение усилий в элементах рамы является задачей строительной механики, поэтому подробный расчет в примере не производится. Тем не менее, следует отметить, что он может быть выполнен различными способами – аналитически или при помощи персонального компьютера. Известно большое количество всевозможных программ статического расчета рам. В рамках настоящего учебного пособия остановимся подробнее на программе RAMA, разработанной на кафедре металлических, деревянных и пластмассовых конструкций Ростовского ГСУ. Указанная программа дает возможность не только выполнить расчет рамы на отдельные загружения, но и получить сочетания усилий, возникающих в колонне поперечной рамы от различных нагрузок. Результаты работы программы выдаются в виде таблиц, из которых впоследствии самостоятельно производится выбор расчетных сочетаний усилий. Для работы с программой предварительно необходимо подготовить 18 исходных данных (единицы измерения – кН и м). Ниже эти данные приводятся для рассматриваемого примера:

1. Фамилия студента и номер группы	ИвановА. П-445
2. Пролет рамы	24
3. Высота надкрановой части колонны	5,57
4. Высота подкрановой части колонны	11,63
5. Расстояние между центрами тяжести сечений верхней и нижней частей колонны (е)	0,275
6. Расстояние от оси подкрановой балки до центра тяжести нижней части колонны (ек)	0,625
7. Предполагаемое соотношение моментов инерции сечений нижней и верхней частей колонны	10
8. Интенсивность постоянной нагрузки на ригель	12,0
9. Интенсивность снеговой нагрузки на ригель	4,47
10. Активное ветровое давление на колонну	4,387
11. Пассивное ветровое давление на колонну	2,738
12. Активное ветровое давление на шатер	17,082
13. Пассивное ветровое давление на шатер	10,672
14. Максимальное давление крана на колонну	1443
15. Минимальное давление крана на колонну	431,6
16. Сосредоточенная сила от торможения крана	117,5
17. Коэффициент пространственной жесткости каркаса	0,440
18. Высота сечения нижней части колонны	1,25

Среди представленных выше данных имеются две величины, требующие пояснения. Очевидно, что жесткости верхней и нижней частей ступенчатой колонны будут различными. Их фактическое соотношение оказывает влияние на распределение усилий, возникающих в колонне. Поэтому для получения реальных результатов необходимо ввести предполагаемое соотношение моментов инерции сечений нижней и верхней частей колонны. Обычно оно принимается в пределах 6 – 10. В реальном проектировании после подбора сечения колонны определяется фактическое соотношение жесткостей, и при необходимости расчет повторяется.

При действии крановых нагрузок в работу включается не только рассматриваемая рама, но и соседние. Это приводит к тому, что фактические величины крановых нагрузок оказываются меньше расчетных. Степень влияния соседних рам учитывается введением коэффициента пространственной жесткости каркаса, который зависит от продольного шага колонн, грузоподъемности кранов и количества поперечных рам в здании. В Приложении приводится таблица П.2, при помощи которой возможно отыскать величину коэффициента пространственной жесткости.

Распечатка результатов статического расчета поперечной рамы имеется в Приложении. Она состоит из трех страниц, на которых соответственно приводятся расчетная схема колонны, таблицы с результатами расчета рамы на отдельные загружения и сочетаний нагрузок. Из последней таблицы и выбираются расчетные сочетания усилий.

При определении расчетной комбинации усилий М и N для подбора симметричного сечения сплошной верхней части колонны необходимо из вариантов комбинаций усилий от отдельных сочетаний нагрузок в сечении «СВ» колонны выбрать наиболее неблагоприятное.

В процессе отыскания расчетной комбинации усилий М и N для подбора сечения подкрановой ветви необходимо из вариантов комбинаций усилий от различных сочетаний нагрузок в сечениях «СА» и «А» колонны выбрать наихудшую комбинацию с отрицательным моментом (-М), а для шатровой ветви – с положительным (+М).

Если при выборе наихудшей неблагоприятной комбинации усилий из возможных вариантов возникает затруднение, то в курсовом проекте допускается принимать вариант с наибольшим значением N_усл.:

- для верхней части колонны ;

- для нижней части - (для –М и +М)

Результаты расчетных комбинаций усилий для расчета колонны целесообразно оформить в виде таблицы 2.3.

Дальнейший расчет поперечной рамы может вестись параллельно по двум направлениям – проектирование стропильной фермы и расчет колонны. Студент самостоятельно должен выбрать порядок следования указанных разделов в пояснительной записке. Наиболее удобным представляется вариант, когда первым все-таки идет расчет фермы, поскольку он начинается с определения усилий в ее элементах, и, таким образом, статические расчеты как бы объединяются в единую часть. При работе над настоящим учебным пособием авторы придерживались именно такого варианта.

Таблица 2.3

Верхняя надкрановая часть	Нижняя подкрановая часть
	Подкрановая ветвь (-М)	Шатровая ветвь (+М)
Nв max = 201,4 кН (сечение СВ)
	Qн = 170,9кН Nн max (сечение СА) = 1587кН
Примечание: Выбор расчетных комбинаций усилий желательно согласовать с руководителем проекта во избежание последующих грубых ошибок.