Б) Расчет рамы в системе пространственного блока

При гибкой кровле

Беспрогонное решение покрытия с применением крупноразмерных железобетонных плит является экономичным и менее трудоемким при возведении по сравнению с покрытием, кровля которого состоит из мелкоразмерных железобетонных плит, укладываемых по прогонам. Однако кровля, в которой применены крупноразмерные железобетонные плиты, весьма тяжела. Вес ее колеблется от до , что утяжеляет несущие стальные конструкции. С этим обстоятельством особенно приходится считаться при проектировании металлических конструкций больших пролетов.

Поэтому вполне закономерна наметившаяся в последние годы тенденция перехода на легкие кровли с эффективными утеплителями, в которых в качестве несущей основы применяются крупноразмерные алюминиевые щиты или различные настилы, укладываемые по прогонам.

Пространственная жесткость каркаса при такой кровле обеспечивается продольными связями по нижним поясам стропильных ферм.

Поясами продольных связевых ферм являются распорки, сечение; которых в соответствии со СНиП подбирается по предельной гибкости. Ввиду малой площади сечения поясов этих ферм и податливости узловых соединений, осуществляемых в большинстве случаев на болтах нормальной точности, в работу по восприятию местных нагрузок, как: показали исследования, практически вовлекаются 5÷7 рам.

Продольные связевые фермы рассматриваются как неразрезные балки на упругих опорах. Эффективность перераспределения местных нагрузок (крановых моментов и сил поперечного торможения) связевыми фермами зависит прежде всего от их суммарной жесткости, а также от шага основных рам и высоты здания.

Теоретические основы методики пространственного расчета каркаса, одноэтажного промышленного здания при нежесткой кровле изложены в [1]. Ниже излагается рабочая методика, основанная на исследованиях и выводах, приведенных в [1]. Так же, как и в методике пространственного расчета каркаса при жесткой кровле, расчет сводится к определению коэффициента пространственной жесткости каркаса .

Для учета пространственной работы каркаса при нежесткой кровле необходимо определить коэффициенты упругого отпора трех нагруженных рам: α₁—рассчитываемой рамы и α₂ —двух соседних.

Коэффициенты отпора в соответствии с [1] определяются в зависимости от параметра С, равного для одноступенчатых жестко соединенных с ригелем колонн:

и шарнирно соединенных

,

где — шаг рам;

— расчетная высота стоек рамы;

— сумма моментов инерции нижней части ступенчатых стоек, входящих в рассчитываемую раму;

— сумма моментов инерции продольных связевых ферм;

и — коэффициенты приведения моментов инерции нижней части ступенчатых стоек к эквивалентному постоянному моменту инерции.

Моменты инерции и при статическом расчете рамы еще неизвестны, и поэтому приходится ими или их отношением задаваться. Для одно-, двухпролетного цеха с двумя — тремя продольными связевыми фермами можно принять .

Коэффициенты приведения моментов инерции вычисляются по формулам

и ,

где — коэффициент, определяемый по табл. 22, б приложения;

(здесь ); .

Для определения коэффициента пространственной жесткости при вовлечении в работу пяти смежных рам спомощью продольных связей предлагается следующая формула:

, (2.26)

где — число колес двух кранов на одной подкрановой балке (на одной стороне кранов);

— сумма ординат линии влияния, полученная при определении ;

и — коэффициенты упругого отпора, определяемые по табл. 2.9.

Продолжаем решение примера 3.

Определив по формуле (2.17) смещение плоской рамы и по формуле (2.24) коэффициент пространственной жесткости [при нежесткой кровле по формуле (2.26)] получим по формуле (2.25) смещение верхних узлов рамы в системе пространственного блока:

и затем значения изгибающих моментов в стойках от полного смещения рамы. Расчетные величины изгибающих моментов для загружения рамы крановыми моментами получим, просуммировав моменты в основной системе и от смещения верхних узлов на (табл. 2.10).

Таблица 2.9