6. Статический расчета поперечной рамы одноэтажного промышленного здания
Поперечные рамы промышленных зданий рассчитываются как плоские статически неопределимые системы и их расчет бывает достаточно трудоемок. Поэтому при расчете рам обычно вводят ряд допущений, которые упрощают расчет, не влияя сильно на конечные результаты. Основные упрощения сводятся к следующему1.
При расчете рамы на все нагрузки, кроме вертикальных, приложенных к ригелю рамы, ригель принимается бесконечно жестким. Это допущение позволяет вести расчет рам по методу деформаций, причем неизвестными являются только горизонтальные смещения.
Пользуясь имеющимися в справочниках готовыми таблицами, составленными для колонн переменного сечения, защемленных в фундаменте и в ригеле (на уровне нижнего пояса), можно легко производить расчет рам одноэтажных цехов.
Расчет рам на вертикальные нагрузки, приложенные к ригелю, производится по общим правилам строительной механики с учетом конечной жесткости ригеля. При этом решетчатый ригель условно заменяют сплошным, совмещая ось последнего с нижним поясом ригеля. Момент инерции такого ригеля определяется приближенно по формуле
где Fв и Fн — (площади сечений верхнего и нижнего поясов фермы; zв и zн — расстояния от центра тяжести (оси) фермы до поясов в середине пролета; k — коэффициент, учитывающий переменную высоту фермы, а также деформации элементов решетки; этот коэффициент для ферм с уклоном верхнего пояса 1:12 может приниматься равным 0,75.
Соотношение моментов инерции элементов рамы
Соотношения моментов инерции отдельных частей колонн и ригеля принимаются на основании аналогичных проектов.
Обычно эти соотношения находятся в пределах: J2/J1 = 5/12; J4/J3 = 8/15; J4/J2 = 12/4; J4/J2 = 4/12 (при двойном шаге колонн по средним рядам); меньшие цифры здесь соответствуют легким цехам, большие — тяжелым. Изменение соотношений моментов инерции в некоторых пределах (около 30%) мало отражается на величине расчетных моментов.
При расчете плоских рам на крановые нагрузки можно исходить из пространственной работы каркаса, учитывая вовлечение в работу соседних рам через горизонтальные продольные связи по нижним поясам ферм (фигураПоперечная деформация каркаса).
В этом случае, при одинаковом шаге колонн по всем рядам, рассматривается блок из пяти-семи рам, соединенных между собой продольными связями.
Жесткость этих связей определяется их моментом инерции, найденным по формуле (10.IX); при этом принимается: для связей, приваренных к нижнему поясу, коэффициент k = 0,7, а при болтовом креплении связей, k = 0,3. Расчет такого блока сводится к расчету неразрезной балки на упруго оседающих опорах.
В зданиях с беспрогонным покрытием из крупнопанельных железобетонных плит, надежно приваренных кстропильным фермам, жесткий кровельный диск обеспечивает пространственную работу каркаса аналогично продольным связям. Исследованием этого вопроса занимаются наши научно-исследовательские организации.
В случае, если по среднему ряду шаг колонн вдвое больше, чем по крайним рядам, то расчет можно вести для условной рамы, у которой моменты) инерции сечений колонн крайних рядов равны сумме моментов инерции двух колонн, т. е. в расчет вводится блок конструкций, заштрихованный на фигуре.