X. Особливості розрахунку поперечних рам
10.1. Фактична робота стальних каркасів
Просторова багатостержнева конструкція каркасу при заміні її розрахунковими схемами розчленовується на плоскі системи (поперечні рами і поздовжні конструкції). Це призводить до деяких неточностей у визначенні зусиль, оскільки в загальному каркас працює як просторова система. Ці неточності частково компенсуються, якщо каркас розраховувати з врахуванням просторової роботи.
Дійсні зусилля в елементах каркасу завжди відрізняються від тих, які визначені навіть за самою точною розрахунковою схемою. Деякі причини відмінностей наведені нижче.
1. В будівельній механіці прийнятий розрахунок за недеформованою схемою. Наприклад, якщо в колоні діє поздовжня сила N, то при визначенні зусиль не враховується додатковий момент, який виникає при невеликому зміщенні верхнього вузла рами (рис.9.32), тобто M = N e – не враховується.
Рис. 9.32. Деформована схема рами
Рис. 9.33. Зміна епюри згинаючих моментів при піддатливості карнизного вузла
3. Можливий поворот фундаментів, який зменшує згинаючі моменти в нижній частині колони і збільшує у верхній частині колони (рис.9.34).
Рис. 9.34. Зміна епюри згинаючих моментів при можливому повороті фундаментів
При розрахунку рам всі обставини дійсної роботи враховуються введенням коефіцієнтів умов роботи та специфікою визначення зусиль.
10.2. Розрахункова схема однопролітної поперечної рами
Скомпонувавши раму, тобто визначивши основні габаритні розміри її елементів, необхідно конструктивну схему привести до розрахункової. Розрахункова схема повинна відповідати конструктивній. При складанні розрахункової схеми всі елементи зображають осьовими лініями, наскрізний ригель як правило замінюють еквівалентним за жорсткістю суцільним (хоча можливий розрахунок і без такої заміни). Геометричні осі колон повинні збігатися з лініями центрів ваги їх перерізів. Але оскільки перерізи зарання невідомі, то за осі колон приймають середини висот перерізів (рис.9.35). Вісь ригеля суміщають: для наскрізних ригелів - з віссю нижнього поясу ферми, для суцільних – з серединою висоти перерізу.
Для спрощення розрахунків можна знехтувати зміщенням вертикальних осей колон і прийняти проліт рами L, тобто перейти до спрощеної розрахункової схеми рами. Цю обставину необхідно враховувати при подальших розрахунках. Спрощена розрахункова схема наведена на рис.9.36.
Для статичного розрахунку рами як статично невизначеної системи необхідно знати співвідношення моментів інерції елементів рами, а не їх абсолютні значення. Попередньо ці співвідношення приймають, або виходячи зі спрощених розрахунків, або виходячи з досвіду проектування аналогічних будівель. З досвіду рекомендується:
Якщо в результаті розрахунку і підбору перерізів елементів рами фактичне співвідношення жорсткостей буде відрізнятися від прийнятого не більше ніж на 30%, то повторний розрахунок не потрібний.
однопролітної поперечної рами
Рис. 9.36. Спрощена розрахункова схема одно пролітної поперечної рами