Металлические конструкции. Примеры расчёта элементов конструкций одноэтажных производственных зданий (стр. 17 )

Статический расчёт рамы со ступенчатыми стойками для определения изгибающих моментов, продольных и поперечных сил, необходимых для подбора сечений элементов рамы, расчёта соединений, узлов и других деталей, исключительно трудоёмок. Расчёт такой однопролётной жёсткой рамы выполняют используя метод сил или метод перемещений [8].

Электронно-вычислительные машины ускоряют выполнение расчётов давая надёжные результаты. Для указанных расчётов могут быть использованы программы Лира, Мираж, Скад, Нормкад, Мономах, Каркас и др. программы, позволяющие решать расчётно-конструктивные вопросы на основе метода конечных элементов.

В РГОТУПСе в курсовом проектировании по дисциплине «Металлические конструкции включая сварку» используют программу Rama-pr или вычислительный комплекс Intab (методика статического расчёта рамы с помощью программы Intab-12 подробно с примером расчёта дана в [16]). Пример статического расчёта рамы с использованием программы Rama-pr приводится в приложении II.

Определив в раме с помощью программ Intab-12, Rama-pr или других программ изгибающие моменты и продольные силы от каждой из расчётных нагрузок, заполняют таблицу их сочетаний (см. приложение II, табл.2-вкладыш) и находят неблагоприятные комбинации внутренних усилий при одновременном действии нескольких нагрузок.

Расчётные усилия для подбора сечений колонны выбирают из комбинаций:

1. 2. N,

а для анкерных болтов

1.2.N

Постоянная нагрузка включается в любую из указанных комбинаций.

Комбинации нагрузок должны быть возможными (реальными), т. е. нельзя рассматривать торможение крана без одновременного учёта усилий его вертикального давления; нельзя вводить в комбинацию усилий изгибающие моменты от снеговой нагрузки без одновременного учёта нормальной силы от снега, торможение не может одновременно быть направлено в разные стороны, ветер не давит на раму с противоположных направлений одновременно и т. д.

В соответствии с главой СНиП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия» при составлении возможных комбинаций усилий следует различать два вида основных нагрузок:

- постоянная, временные длительные и одна наиболее неблагоприятная кратковременная нагрузка рассматриваемого знака, принимаемые без снижения, т. е. с коэффициентом сочетаний, равным единице;

- постоянная, временные длительные и две или более кратковременные нагрузки рассматриваемого знака, принимаемые с понижающим коэффициентом сочетаний n = 0.9. Нагрузки противоположного знака, т. е. разгружающие нагрузки, при этом не учитывают.

Снеговая, ветровая, крановые нагрузки отнесены к кратковременным, т. е. длительных нагрузок в рассматриваемом примере не имеется.

За одну кратковременную нагрузку принимают:

снеговую нагрузку;

крановую нагрузку (вертикальную вместе с горизонтальной);

ветровую нагрузку.

Пример рассмотрения неблагоприятных комбинаций внутренних усилий при одновременном действии нескольких нагрузок показан на примере расчёта рамы с помощью программы Rama-pr. Пример приводится в приложении II.

9.  РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ ВНЕЦЕНТРЕННО СЖАТОЙ СТУПЕНЧАТОЙ КОЛОННЫ

9.1.Общие положения конструирования.

Колонна рассматривается как элемент рамы, на которую действуют нагрузки от веса несущих и ограждающих конструкций (постоянная нагрузка), крановые нагрузки вертикальные и горизонтальные, ветровая и снеговая нагрузки и др.

Колонны жестко прикрепляются к фундаменту, а с ригелем имеют либо жесткое, либо шарнирное соединение. При кранах грузоподъемностью 500 кН и более колонна выполняется переменного сечения. Верхнюю часть колонны проектируют сплошного двутаврового сечения, нижнюю экономичнее делать сквозной.

Конструктивный расчет ступенчатой колонны выполняют на устойчивость в соответствии с требованиями норм проектирования стальных конструкций [6, п. п. 5.24 – 5.31].

Расчетные высоты участков колонны определяют по формуле где - коэффициент приведения длины, принимаемый в зависимости от условий закрепления колонн в уровне фундамента и с ригелем. Для одноступенчатых колонн при определении расчетных длин верхней и нижней её частей коэффициент принимают в соответствии с указаниями [6,табл.18]. 81*.

Расчетные длины колонн в направлении вдоль здания (из плоскости рам) принимают равными расстояниям между закрепленными точками (опорами, узлами крепления и т. д.).

Конструктивный расчет ступенчатой колонны содержит подбор сечения верхней и нижней частей колонны.

Подробно методика расчета одноступенчатой колонны изложена в [1, 2,2,4,8,9]. Подобранные сечения верхней сплошностенчатой части колонны предварительно проверяют на устойчивость в плоскости и из плоскости действия момента. Сечение нижней сквозной части колонны подбирают раздельно по ветвям, рассматривая сквозную колонну как ферму с параллельными поясами. Подобранное сечение проверяют на устойчивость в плоскости действия момента как единый стержень. Выполняют также расчет соединительной решетки из одиночных уголков.

Все проверочные расчеты выполняются для расчетных усилий в сечениях, полученных в результате рассмотрения возможных неблагоприятных комбинаций этих усилий в соответствии с указаниями СНиП 2.01.07 – 85. «Нагрузки и воздействия».

Методика определения расчетных усилий и их комбинаций для верхний и нижней частей одноступенчатой колонны изложены в разделе 8. В приложении II приведен пример расчета рамы стального каркаса производственного цеха и определения численных значений комбинаций усилий.

9.2. Пример расчета одноступенчатой колонны

9.2.1. Исходные данные.

Исходные данные для расчета колонны принимаем по примеру расчета рамы (см. приложение II, табл.2-вкладыш и 8.3.1. Основные размеры элементов рамы).

расчетные комбинации усилий: для верхней части колонны:

N=-510 кН; для нижней части колонны:

М1=-1182 кНм, N1=-2505 кН,

М2=2303 кНм, N2=-1732 кН.

Материал колонны - Сталь С235, расчетное сопротивление стали для листовой стали при толщине листа 4-20 мм – 230 МПа, для фасонного проката при толщине 4-20 мм – 240 МПа, при больших толщинах – 220 МПа,

Расчетные длины ступенчатой колонны

В плоскости рамы (в плоскости действия момента) при

и

согласно табл. 18 [6]

из плоскости рамы:

9.2.2. Подбор сечения верхней части колонны.

Эксцентриситет

Требуемая площадь для верхней части колонны при сплошностенчатом сечении в виде двутавра высотой h=hВ=0,5 м.

Примем (прил.1, табл.16) сварной двутавр № 28, для которого А=228,8 см2; rx=22,6 см; ry=12,7 см; Wx=4680 см3; полка 480х20 мм; стенка 460х8 мм.

Проверим принятое сечение на устойчивость из плоскости действия момента (в плоскости рамы).

согласно табл. 73 [6] 5 <m<20 и

по табл. 74 [6] для и