Статический расчет. Определение расчетных сочетаний усилий

Статический расчет необходимо выполнять по соответствующим программным комплексам с использованием электронно-вычислительной техники (расчет рам производится по плоскостной схеме). Для упрощения расчетов рекомендуется использовать симметрию систем.

Цель статического расчета – найти усилия в каждом элементе и в узловых сопряжениях от всех видов нагрузок, а также и от расчетных сочетаний, необходимых как для подбора сечений элементов, так и для расчета сопряжений (в том числе и сопряжений с фундаментом).

Важную роль при выполнении статического расчета на ПЭВМ играет правильное выполнение формальных процедур по составлению исходной информации. Наиболее простым программным комплексом для расчета является программа «INTAB».

При использовании программы «INTAB» предварительно необходимо подготовить, а затем ввести (операция «ВВОД») следующие данные о рассчитываемой раме:

1) обозначить цифрами характерные узлы рамы (см. РГР №1);

2) определить координаты каждого узла, задавшись системой координат (например, ось «x» - от узла 1 вправо по горизонтали; ось «y» - от узла 1 вертикально вверх). Необходимо помнить, что ввод всех размеров, координат и геометрических характеристик осуществляется в одинаковых единицах измерения (например, в [см] или [м]).

3) предварительно необходимо задаться площадью сечения элементов и их моментами инерции. В РГР №1 объясняется, как это сделать.

Перед вводом данных целесообразно сначала установить «Масштаб». Для этого пользователь вызывает меню (F 2) и выбирает позицию «Экран/Все обновить» для установки нужных масштаба и сеток. Например, x_min = - 3.00; x_max = 40.00; y_min = 6.00.

Затем осуществляется ввод узлов. В четвертой графе таблицы «Узлы» необходимо указать тип опоры. Если принято жесткое сопряжение, надо нажать клавишу «7»; если шарнирно неподвижная опора – клавишу «3».

В пятой графе этой же таблицы указывается есть или нет в узле шарнир. Если шарнира нет, то надо нажать клавишу «0» (шарнира нет); если есть – клавишу «1» (шарнир есть).

При вводе стержней в таблицу «Стержни» необходимо указать в последней графе «Сечение» тип (номер) сечения (см. РГР №1 – тип сечения обозначен цифрой в прямоугольнике).

Если ригель примыкает к колонне шарнирно (например, малоэлементная ферма и из ГСП), то в таблице «Стержни» в девятой графе при вводе соответствующего стержня (начало – конец) надо нажать клавишу «1» (шарнир есть).

В таблице «Сечения» указывается значение модуля упругости для сталит Е = 2,1∙ 10⁸ кН/м² (если координаты узлов введены в метрах, а нагрузки будут введены в килоньютонах) для всех номеров (типов) сечений, а затем соответственно значения площадей F и моментов инерции J для каждого типа сечения (см. РГР №1).

Значения нагрузок вводятся либо в таблицу «Узловые силы»), либо – «Распределенные силы» в зависимости от характера приложения той или иной нагрузки. Каждая из нагрузок рассматривается как отдельное загружение.

Постоянная и снеговая нагрузки в примере рассматриваются как распределенные по ригелю; крановые – как узловые силы. Ветровую нагрузку, рассматривая как одно загружение, необходимо ввести в таблицу «Распределенные силы» q_э и q_э^*, а W и W^* - в таблицу «Узловые силы».

В графе «Направление» необходимо указать, как направлены нагрузки по отношению к координатным осям (вертикально – клавиша «2», горизонтально – клавиша «1»). А в графе «Значение силы» указать величину нагрузок со знаком «минус», если они направлены сверху вниз или справа налево, со знаком «плюс», если они направлены слева направо или снизу вверх (то есть в соответствии с направлением координатных осей).

После заполнения всех пяти таблиц производится расчет поперечной рамы. Результаты расчета в программе «INTAB» можно получить в табличной форме, а также в виде эпюр M, N и Q от каждого загружения в отдельности. Эпюры M, N и Q можно построить самостоятельно, используя полученные в табличной форме значения этих усилий (рекомендуется для контроля правильности проведенного расчета).

Определив в раме усилия от каждой из расчетных нагрузок, далее определяются их наиболее невыгодные сочетания, которые не одинаковы для разных сечений элементов рамы.

После определения внутренних усилий (изгибающие моменты М, продольные и поперечные силы N и Q) в поперечной раме каркаса от каждой нагрузки в отдельности необходимо выявить их неблагоприятные сочетания, которые определят расчетные (наибольшие) усилия в характерных сечениях рамы.

В зависимости от учитываемого состава нагрузок в соответствии со СНиП [1] различают:

· Основные сочетания нагрузок, состоящие из постоянных, длительных и кратковременных;

· Особые сочетания нагрузок, состоящие из постоянных, длительных, кратковременных и одной из особых нагрузок (сейсмических, взрывных и др.).

Для рам производственных зданий, находящихся в обычных условиях, составляются комбинации нагрузок основных сочетаний (постоянные, снеговые, крановые и ветровые нагрузки).

Для каждого элемента (сечения) конструкции определяют наиболее опасное сочетание нагрузок. При этом анализируют следующие варианты:

· Основные сочетания постоянных с одной временной (длительной или кратковременной) нагрузкой. В таких сочетаниях учитывают расчетные значения нагрузок F_i = F_in∙ γ_fi с коэффициентом сочетаний ψ = 1.

· Основные сочетания постоянных с двумя и более временными нагрузками. При рассмотрении таких сочетаний расчетные значения временных нагрузок или соответствующие им усилия следует умножать на коэффициенты сочетаний, равные для длительных нагрузок ψ ₁ = 0,95; для кратковременных - ψ ₂ = 0,9.

Итак, расчеты элементов каркаса здания должны выполняться с учетом наиболее неблагоприятных сочетаний нагрузок и соответствующих им усилий. Эти сочетания устанавливают на основе анализа возможных вариантов одновременного действия различных нагрузок. Для этого, как уже отмечалось, статический расчет рамы производят отдельно на каждую нагрузку. Пользуясь данными такого расчета, находят для каждого характерного (расчетного) сечения рамы свою комбинацию нагрузок (усилий), которая создает наиболее неблагоприятные условия работы этого сечения.

Для расчета колонны расчетные усилия определяют для всех характерных сечений элементов рамы (места сопряжений элементов друг с другом и с фундаментом, места изменения сечения и др.), в которых ожидаются наибольшие усилия. В каждом таком сечении вначале определяют комбинацию нагрузок, которая дает наибольший положительный изгибающий момент М_max и соответствующую этой комбинации нормальную силу N_sootv. При этом анализируют все возможные варианты загружений с соответствующими им коэффициентами сочетаний. Затем определяют наибольший по величине отрицательный момент M_min при соответствующей нормальной силе. И, наконец, - наибольшую нормальную силу при соответствующих (положительном или отрицательном) изгибающих моментах. Таким образом, для каждого расчетного сечения получают следующие группы усилий:

+ M_max, N_sootv; - M_min, N_sootv; /N/_max, + M_sootv; /N/_max, - M_sootv [2].

Анализируя все возможные комбинации, для дальнейших расчетов выбирается наиболее неблагоприятное сочетание усилий, по которому затем подбирается сечение рассматриваемого элемента конструкции, а на все остальные проверяют это сечение.

Для расчета анкерных болтов в нижнем сечении колонны (узел сопряжения базы колонны с фундаментом) составляют дополнительную комбинацию усилий: N_min и M_sootv. Если постоянная нагрузка разгружает анкерные болты, то ее следует принимать с коэффициентом γ_f = 0,9.

Для расчета стропильных ферм при ее жестком сопряжении с колонной следует найти наибольший опорный момент в верхнем сечении колонны. Определив такой момент на одной стороне фермы, необходимо определить величину опорного момента на другой ее стороне при этой же комбинации нагрузок.

Для нижнего участка колонны, кроме усилий М и N, определяют значение поперечной силы Q_max, которое необходимо для расчета решетки сквозных колонн и фундаментов.

Не надо забывать о том, что нагрузки от вертикального давления и поперечного торможения двух кранов рассматриваются как одна кратковременная нагрузка.

Для удобства расчетов все выше указанное оформляется в виде сводной таблицы усилий в характерных сечениях рамы.

ЧТО И КАК ПИСАЛИ О МОДЕ В ЖУРНАЛАХ НАЧАЛА XX ВЕКА Первый номер журнала «Аполлон» за 1909 г. начинался, по сути, с программного заявления редакции журнала...

Что будет с Землей, если ось ее сместится на 6666 км? Что будет с Землей? - задался я вопросом...

Система охраняемых территорий в США Изучение особо охраняемых природных территорий(ООПТ) США представляет особый интерес по многим причинам...

Конфликты в семейной жизни. Как это изменить? Редкий брак и взаимоотношения существуют без конфликтов и напряженности. Через это проходят все...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: