- •Металлические конструкции одноэтажных производственных зданий Компоновка каркаса, статический расчёт поперечной рамы
- •270102 – Промышленное и гражданское строительство,
- •270114 – Проектирование зданий
- •Введение
- •Исходные данные
- •Компоновка конструктивной схемы
- •Выбор типа поперечной рамы
- •Разбивка сетки колонн
- •Разбивка схемы связей жесткости
- •Компоновка фахверка
- •Пример компоновки конструктивной схемы каркаса
- •Пример расчета поперечной рамы каркаса производственного здания в программном комплексе
- •Расчетная схема рамы
- •Нагрузки, действующие на раму
- •Постоянные нагрузки
- •Временные (кратковременные) нагрузки
- •Пример определения нагрузок на раму
- •Подсчет интенсивности нагрузок
- •Сбор нагрузок на раму Постоянные нагрузки
- •Временные (кратковременные) нагрузки
- •Определение предварительных размеров сечений элементов расчетной схемы
- •Определение расчетных сочетаний усилий (рсу) в колоннах рам
- •Усилия в левой колонне рамы с жестким сопряжением ригеля с колонной.
- •Последовательность определения расчетных сочетаний усилий в искомом сечении
- •Определение расчетных сочетаний усилий для сечения 1.
- •Определение расчетных сочетаний усилий для сечения 2.
- •Определение расчетных сочетаний усилий для сечения 3.
- •Определение расчетных сочетаний усилий для сечения 4.
- •Определение расчетных сочетаний усилий для сечения 5.
- •Определение расчетных сочетаний усилий для сечения 6.
- •Пример расчета поперечной рамы каркаса производственного здания методом перемещений Расчетная схема рамы
- •Нагрузки, действующие на раму
- •Определение недостающих исходных данных для статического расчета поперечной рамы.
- •Постоянная нагрузка от шатра
- •Постоянная нагрузка от колонны
- •Моменты в месте изменения сечения
- •Замена распределенной ветровой нагрузки для расчетной схемы рамы
- •Определение моментов инерции различных элементов поперечной рамы
- •Последовательность статического расчета рамы
- •Пример расчета поперечной рамы с жестким сопряжением ригеля с колонной
- •Определение расчетных сочетаний (рсу) усилий в колоннах рам
- •Усилия в левой колонне рамы с жестким сопряжением ригеля с колонной.
- •Приложения
- •Алгоритм расчета поперечной рамы при помощи пвк «scad».
- •Графическое создание расчетной схемы при помощи программы «AutoCad»
- •Запуск программы «scad» для формирования нового проекта
- •Преобразование графической расчетной схемы для мкэ
- •Загружение расчетной схемы для мкэ
- •Выполнение линейного расчета и представление его результатов
- •Список использованной литературы
-
Замена распределенной ветровой нагрузки для расчетной схемы рамы
Для того чтобы действительную эпюру ветровой нагрузки (Рис. 15) упростить применительно к расчетной схеме рамы, необходимо распределенную ветровую нагрузку заменить (Рис. 23)
-
выше нижнего пояса ригеля сосредоточенной нагрузкой ;
-
от нижнего пояса ригеля до уровня земли эквивалентной равномерно распределенной нагрузкой .
Рис. 23. Расчетная схема рамы
Пример замены распределенной ветровой нагрузки для различных схем загружения по Рис. 15.
-
Для схемы №1
;
,
где - коэффициенты внешнего давления (см. выше);
;
.
-
Для схемы №2
;
,
где - коэффициенты внешнего давления (см. выше);
;
;
.
-
Для схемы №3
;
,
где - коэффициенты внешнего давления (см. выше);
;
;
.
Замена распределенной ветровой нагрузки для рассматриваемого примера (Рис. 24).
Рис. 24. Распределение ветровой нагрузки для рассматриваемого примера
Расчетное значение распределенной ветровой нагрузки
-
для наветренной стороны
;
-
для подветренной стороны
.
Сосредоточенная нагрузка, приложенная к ригелю рамы
-
для наветренной стороны
;
-
для подветренной стороны
,
где - коэффициенты внешнего давления.
Эквивалентная распределенная ветровая нагрузка
-
для наветренной стороны
;
-
для подветренной стороны
.
-
Определение моментов инерции различных элементов поперечной рамы
Момент инерции ригеля
,
где - изгибающий момент ригеля, условно определенный, как при шарнирном примыкании ригеля;
- высота фермы (по осям поясных уголков);
- расчетное сопротивление стали марки Ст3пс5 (табл. В.5 [1]);
– коэффициент, учитывающий уклон верхнего пояса и деформативность решетки фермы, при i=1/8…1/10 ; при i=1/15 ; при i=0 .
Момент инерции нижней части колонны,
- по табл. В.5 [1] для стали марки Ст3пс5;
- коэффициент, зависящий от шага колонн (при ).
Соотношение моментов инерции ригеля и нижней частей колонны
.
Соотношение моментов инерции верхней и нижней частей колонны
,
где при жестком сопряжении ригеля с колонной - коэффициент, учитывающий фактическое неравенство площадей и радиусов инерции поперечных сечений верхней и нижней частей колонны.
Последовательность статического расчета рамы
-
По конструктивной схеме выбрать расчетную схему и обосновать ее. Задать жесткости элементов (или их соотношение).
-
Выбрать основную систему.
-
Для основной системы построить эпюры Мi от единичных неизвестных (один раз для всех нагрузок) и эпюры Мр от данной нагрузки. При построении эпюр можно для стоек постоянного сечения и ступенчатых воспользоваться готовыми формулами (табл. 12.3 [4]), таблицами численных значений (табл. 12.4 [4]).
-
Составить канонические уравнения метода перемещений и найти их коэффициенты. Например, при одном неизвестном .
-
Решить каноническое уравнение, найдя неизвестные для плоской отдельной рамы.
-
Учесть пространственную работу каркаса. При использовании метода перемещений коэффициенты вычисляют по формуле , а перемещения ,
где - коэффициенты, принимаемые по табл. 12.2 [4];
- число колес кранов на одной нитке подкрановых балок;
- сумма ординат линии влияния реакции рассматриваемой рамы,
-
Построить эпюры М, Q, N, значения которых S во всех характерных сечениях рамы определяются по формуле ,
где - усилие в сечении основной системы от нагрузки;
- усилие в основной системе от i-го единичного неизвестного;
- i-ое неизвестное, определенное с учетом пространственной работы (для нагрузок, воздействующих на все рамы каркаса, , т.е. неизвестному, определенному для плоской отдельной рамы).
-
Проверить правильность построения эпюр.
При реализации этой последовательности нужно учитывать некоторые особенности расчета при различных воздействия, а именно
-
при расчете рам на нагрузки, приложенные к колоннам, упругие деформации ригеля мало влияют на величины расчетных усилий в колоннах, что позволяет при расчете рам на указанные нагрузки считать ригель бесконечно жестким и рассчитывать рамы методом перемещений, причем неизвестным являются только горизонтальные смещения;
-
при расчете рам на нагрузки, приложенные к ригелю, учитывают конечную жесткость ригеля, расчет выполняют в предположении симметричного расположения нагрузок, что приводит к расчету рамы с несмещающимися узлами с одним неизвестным – углом поворота ригеля;
-
статический расчет рам производится на каждый вид нагрузки раздельно.