СТАТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ РАМЫ

STATIC FRAME CALCULATION

 

Статический расчёт рамы выполнен методом подбора сечений элементов с применением пакета прикладных программ «SCADOffice». В качестве модели принята пространственная модель, учитывающая геометрические параметры и характер распределения нагрузок (собственный вес, вес покрытия, снеговая нагрузка).

Тип схемы: плоская рама (имеет три степени свободы по х, z, uy). В расчетной схеме для всех элементов используется 2 тип КЭ - стержень плоской рамы ( х, z, uy).

Крепления стержней между собой обеспечивается шарнирным соединением ( поворот относительно UY).

Конечно-элементная модель представлена на рисунке 1.

Рисунок 1 – Конечно – элементная модель рамы

 

Статический расчет выполнен для следующих загружений:

1.            Собственный вес;

2.            Вес покрытия;

3.            Вес перекрытия;

4.            Вес перегородок;

5.            Полезная нагрузка;

6.            Снег на весь пролёт;

7.            Ветер справа;

8.            Ветер в торец

9.            Ветер слева.;

Расчет выполняется по I и II группам ПС.

Результаты расчета оцениваем по сочетаниям усилий:

Таблица 1 - Расчетные сочетания усилий

(L1)*1,2+(L2)*1,4+(L5)*1,3+(L6)*1,2+(L8)*1,05

(L1)*1,2+(L2)*1,4+(L3)*1,4+(L5)*1,3+(L6)*1,2+(L8)*1,05

(L1)*1,2+(L2)*1,4+(L4)*1,4+(L5)*1,3+(L6)*1,2+(L8)*1,05

(L1)*1,2+(L2)*1,4+(L5)*1,3+(L6)*1,2+(L7)*1,4+(L8)*1,05

 

Коэффициенты при сочетаниях нагрузок принимаются согласно СП [1].

По результатам статического расчета в программном комплексе «SCADOffice» получены значения приведенных напряжений и отклонения системы в виде перемещений.

Расчёт элементов выполняется согласно СП [2]. Сечения подбираются исходя из полученных усилий при центральном сжатии и при действии продольной силы с изгибом.

Расчёт на устойчивость элементов сплошного сечения при центральном сжатии силой N и удовлетворяющих требованиям 7.1 [2], следует выполнять по формуле:

,                                                     (1)

где: N – усилие в элементе, кН;

γс =1- коэффициент условий работы, принимается согласно [2];

- коэффициент устойчивости при центральном сжатии, значение которого при следует определять по формуле:

,                                   (2)

Значение коэффициента в формуле (Г.2) следует вычислять по формуле:

 ,                                     (3)

где: - условная гибкость стержня;

=20600 кН/см2;

α и β - коэффициенты, определяемые по таблице 7 [2] в зависимости от типов сечений, α=0,04 и β=0,09.

При значениях для всех типов сечений допускается принимать φ=1,0.

 А – площадь поперечного сечения стержня;

 - расчётное сопротивление стали; так как данная конструкция относится к 2 группе стальных конструкций, то для нее применима сталь С255 по ГОСТ 27772. Согласно приложении В[2] при температуре < -45 С0 расчетное сопротивление стали С255 равно=24 кН/см2 (по таблице В.5 для стали толщиной от 2 до 20 мм);

Расчёт на устойчивость стержней следует выполнять с учетом требований 7.3.2. При определении гибкости стержней радиус инерции сечения и расчетную длину следует принимать согласно требованиям 10.3.1 и 10.3.3[2]. 

Расчёт прочность элементов сплошного сечения при действии продольной силы с изгибом. следует выполнять по формуле:

                                               (4)

где - абсолютные значения изгибающего момента при наиболее неблагоприятном сочетании, кНм;

- момент сопротивления сечения относительно оси х;

Составляющие в формуле 4 аналогичны составляющим в формуле 1.

Все расчёты сводятся в таблицу 2.


Наимено­вание элемента

N, кН

М, кНм

Н, см

t, см

В, см

s, см

A, см2

, кН/см2

φ

Ix, см4

Wx,см3

Отправочная марка 1

-132,4

271,7

 

29,6

 

1,35

 

30

 

0,9

108,0

22,8

0,51

18110

1223

Отправочная марка 2

-634,7

-249,3

 

30,4

 

1,75

 

30

 

1,15

138,7

22,8

0,49

23910

1573

Отправочная марка 3

-488,5

-331,7

 

29,6

 

1,35

 

30

 

0,9

108,0

22,8

0,51

18110

1223

Отправочная марка 4

-37,7

-271,7

 

49,2

 

1,2

 

20

 

0,88

92,38

22,8

1

37160

1511

Отправочная марка 5

-37,7

-357,2

 

49,2

 

1,2

 

20

 

0,88

92,38

22,8

1

37160

1511

Отправочная марка 6

-94,5

-309,6

 

49,2

 

1,2

 

20

 

0,88

92,38

22,8

1

37160

1511

Отправочная марка 7

3,6

684,6

 

69,1

 

1,55

 

26

 

1,2

164,7

22,8

 

125930

3645

Таблица 2 – Подбор сечений рамы


При расчёте строительных конструкций должно быть выполнено условие согласно [1]:

f£fu,                                                               (5)

где: f - прогиб (выгиб) и перемещение элемента конструкции (или конструкции в целом), определяемые с учетом факторов, влияющих на их значения, максимальные фактические перемещения получены в ППП «SCADOffice» и представлены на рисунке 2

fu - предельный прогиб (выгиб) или перемещение, устанавливаемые настоящими нормами,  в соответствии с приложением Г [1], согласно п.2 таблицы Г.1 при пролёте покрытия 18 м максимальный прогиб будет составлять:

l/233=18000/233=87 мм.

Перемещения рамы  получены от расчетных значений нагрузок.

 

Рисунок  2 – Значения перемещений (мм) от расчетных нагрузок.

 

Значения перемещений от расчетных нагрузок не превышают предельного значения 87 мм, следовательно, перемещения от нормативных нагрузок также не превышают предельного значения, а принятые сечения элементов удовлетворяют условиям второго предельного состояния.

 

Литература.

1.            СП 20.13330.2016. Нагрузки и воздействия. М.: Минрегион России, 2011;

2.            СП 16.13330.2017. Стальные конструкции. Актуализированная редакция СНиП 2.01.07-85*:свод правил: утв. Минрегион России 27.12.10: дата введ. 25.05.11.-М. :Минрегион Росиии, 2011.-81 с. 2011;

3.            ГОСТ 25129-82.  Грунтовка ГФ-021. Технические условия. М: Издательство стандартов 1982;

4.            ГОСТ926-82. Эмаль ПФ-133. Технические условия. М: Издательство стандартов 1982;

5.            Катюшин В. В. Здания с каркасами из стальных рам переменного сечения (расчет, проектирование, строительство).-М.: ОАО «Издательство Стройиздат», 2005.-656 е.:ил.

6.            ГОСТ Р 53295-2009 Средства огнезащиты для стальных конструкций. Общие требования. Метод определения огнезащитной эффективности ( с изменением №1).