6 Статический расчет поперечной рамы

Статический расчет выполнен в программном комплексе «SСAD», в основе которого лежит метод конечных элементов.

Для расчета данной рамы принят 2 тип схемы. Для принятой схемы возможны перемещения x, z, uy.

Геометрическая схема с нумерацией конечных элементов приведена на рис. 6.1.

Рисунок 6.1 – Геометрическая схема и нумерация конечных элементов

Для колонн, поясов и опорных раскосов фермы принят 2 тип конечных элементов. Конечные элементы 2 типа имеют по три степени свободы в узле: x, z, uy. Такие элементы можно применять только в плоскости xoz, нагрузки на такие элементы должны быть также в плоскости xoz. Соединение элементов данного типа между собой жесткое, если дополнительно не вводятся шарниры.

Для рядовых элементов решетки фермы: раскосов, стоек и шпренгелей принят 1 тип конечных элементов. Конечные элементы 1 типа имеют по две степени свободы в узле: x, z. Такие элементы можно применять только в плоскости xoz, нагрузки на такие элементы должны быть также в плоскости xoz. Соединение элементов данного типа может быть только шарнирным.

Сопряжение колонны и фундамента, а также сопряжение колонны с фермой – жесткое (запрет перемещений по направлениям опорных узлов - X, Z, UY).

Сопряжение поясов фермы и колонны принимаем шарнирным, сопряжение рядовых элементов решетки фермы с поясами фермы также принимаем шарнирным.

Типы конечных элементов, шарниры и связи приведены на рис. 6.2.

Рисунок 6.2 – Типы конечных элементов, шарниры и связи

Жесткости элементов заданы предварительно по проектам-аналогам. Номера типов жесткостей приведены на рис. 6.3. Характеристики принятых сечений приведены в табл. 6.1.

Рисунок 6.3 – Номера типов жесткостей

Таблица 6.1

Номер типа жесткости	Сечение	Наименование элемента
5		нижний пояс фермы
6		верхняя часть колонны
7		соединительные элементы
8		верхний пояс фермы, опорные раскосы
9		раскосы
10		стойки, шпренгели
11	Двутавр широкополочный по ГОСТ 26020-83 №35Ш1 Швеллер с уклоном полок по ГОСТ 8240-89 №36	левая нижняя часть колонны
12	Двутавр широкополочный по ГОСТ 26020-83 №35Ш1 Швеллер с уклоном полок по ГОСТ 8240-89 №36	правая нижняя часть колонны
13		верхняя часть колонны

На раму предусмотрено десять загружений:

• собственный вес – L1;

• вес покрытия – L2;

• снеговая нагрузка на весь пролёт и на половину – L3, L4;

• ветер слева – L5;

• ветер справа – L6;

• кран слева – L7;

• кран справа – L8;

• торможение слева – L9;

• торможение справа – L10.

Постоянный тип загружений – собственный вес конструкции рамы и нагрузка от веса покрытия.

Кратковременный тип загружений – снеговая нагрузка на весь пролет, снеговая нагрузка на половину пролета, ветер слева, ветер справа.

Крановый тип загружений – вертикальное давление крана – тележка слева, вертикальное давление крана – тележка справа.

Тормозной тип загружений – поперечное торможение слева и поперечное торможение справа.

Знакопеременными нагрузками являются поперечное торможение слева и поперечное торможение справа.

Загружения поперечное торможение слева и поперечное торможение справа не могут существовать без загружений вертикальное давление крана – тележка слева и вертикальное давление крана – тележка справа соответственно (сопутствующие нагрузки).

Взаимоисключающими нагрузками являются снеговая нагрузка на весь пролет и снеговая нагрузка на половину пролета, ветер слева и ветер справа, вертикальное давление крана - тележка слева и вертикальное давление крана - тележка справа, поперечное торможение слева и поперечное торможение справа.

Результаты статического расчета представлены в виде расчетных сочетаний усилий в приложении А.

Результаты статического расчета для фермы приведены в таблице 6.2 по приложению А.

Рисунок 6.4 – Номера элементов фермы

Таблица 6.2 – Максимальные усилия в элементах фермы

наименование элемента	№ элемента	усилие N, кН
верхний пояс	7, 18	394,684
	8, 9, 16, 17	-989,66
	10, 11, 14, 15	-1815,63
	12,13	-2091,07
нижний пояс	1, 6	250,288
	2, 5	1313,307
	3, 4	1864,077
опорные раскосы	20, 22, 38, 39	-1097,94
раскосы	23, 37	898,668
	25,35	-699,42
	26,34	498,75
	28, 32	-300,385
	29	-134,886
	31	254,96
стойки	24, 27, 33, 36	-141,608
	30	-141,17

Результаты статического расчета для верхней части колонны:

N_max=-886,174 кН, M_cor=320,648 кНм

M_max=1239,453 кНм, N_cor=-811,2 кН

Q_max=396,161 кН

Для нижней части колонны:

N_max=-2305,47 кН, M_cor=-1143,95 кНм

+M_max=1763,485 кНм, N_cor=-1283,98 кН

– M_max=-1763,485 кНм, N_cor=-1283,98 кН

Q_max=229,657 кН

Максимальный прогиб фермы будет в середине верхнего пояса. Он получен от наиболее невыгодной комбинации: собственный вес, вес покрытия, снег на всем пролете – f_max = 259,11 мм.