Исследования действительной работы поперечных рам показали, что такое приближение приводит к очень небольшим погрешностям в величине нормальных сил, действующих в элементах. Расчетная схема рамы приведена на рисунке А.1 приложения А.

2.2.5 Статический расчет

Статический расчет рамы выполнен на ПЭВМ с использованием вычислительного комплекса STARK_ES_S версии 2.2. Вычислительный комплекс основан на применении метода конечных элементов по стандарту метода перемещений.

ПЭВМ автоматически выдает расчетные усилия в стержнях с учетом требуемых сочетаний нагрузок. В соответствии с классификацией сочетаний нагрузок усилия определены отдельно для каждого вида сочетаний, несущая способность стержней проверяется по окончательному расчетному наибольшему усилию.

Усилия в элементах рамы при статическом расчете на первое и второе сочетания приведены в таблицах А1 и А2 приложения А соответственно.

Номера стержней рамы приведены на рисунках А.2, А.3, А.4, А.5, А.6, А.7 приложения А.

Эпюра М в элементах рамы приведена на рисунках А.8, А.9, А.10, А.11 приложения А.

Эпюра Q в элементах рамы приведена на рисунках А.12, А.13, А.14, А.15 приложения А.

Эпюра N в элементах рамы приведена на рисунках А.16, А.17, А.18, А.19.

2.2.6 Подбор сечений стержней рамы

2.2.6.1 Подбор сечений сжатых стержней

Подбор сечений сжатых стержней начинается с определения требуемой площади по формуле:

, (41)

где – коэффициент условий работы, принимаемый согласно таблице 6* СНиП II-23-81*;

N – расчетное усилие;

Ry – расчетное сопротивление стали сжатию по пределу текучести;

j - коэффициент продольного изгиба.

Коэффициент продольного изгиба является функцией гибкости ,

где l0 – расчетная длина стержня;

- радиус инерции сечения.

При предварительном подборе сечения элемента задаемся гибкостью, по которой определим соответствующую величину j и площадь А по формуле (41).

Задавшись гибкостью l, определим также требуемые радиусы инерции сечения по формулам:

, (42)

где - расчетная длина стержня в плоскости рамы;

, (43)

где - расчетная длина стержня из плоскости рамы.

В соответствие с требуемыми радиусами инерции и площадью сечения по сортаменту подбирается подходящий калибр профиля.

Подбор сечения сжатого раскоса производится по максимальному расчетному усилию в элементе №38 второго сочетания N = 481,81кН.

Расчетные длины стержня определены в соответствии с п. 6.1 СНиП 2-23-81* и составляют: м; м. Материал – сталь С255; Ry = 250 МПа. Коэффициент условий работы =1.

Принятое сечение – два равнополочных уголка. Задаемся гибкостью l = 100 и, следовательно, согласно таблице 72 СНиП II-23-81* j = 0,542.

Требуемая площадь сечения:

см2.

Требуемые радиусы инерции:

см;

см.

По ГОСТ 8509-93 принимаем сечение из двух стальных горячекатаных равнополочных уголков 80х7:

А = 21,7см2;

iX = 2,45 см.

Наибольшая гибкость стержня относительно оси х-х:

= 39 и по наибольшей гибкости находим j = 0,894.

Напряжение кН/см2 < кН/см2.

Оставляем принятое сечение из двух равнополочных уголков 80х7.

2.2.6.2 Подбор сечений растянутых стержней

Для растянутых раскосов также используем сечение из двух равнополочных уголков 80х7.

Проверка сечения растянутого раскоса производится по максимальному расчетному усилию в элементе №50 второго сочетания N = 106,93кН.

Согласно СНиП II-23-81* расчет на прочность элементов, подверженных центральному растяжению силой N, следует выполнять по формуле:

, (44)

кН/см2 < кН/см2.

2.2.6.3 Подбор сечений стержней при действии продольной силы и момента (внецентренное сжатие)

Согласно СНиП II-23-81* расчетные значения продольной силы N и изгибающего момента М в стержнях следует принимать для одного и того же сочетания нагрузок, причем изгибающий момент принимается равным наибольшему моменту в пределах средней трети длины панели пояса.

Предварительный подбор сечения производится как для центрально сжатого стержня с использованием формулы проверки устойчивости в плоскости изгиба:

, (45)

где jе – коэффициент понижения несущей способности стержня при внецентренном сжатии, определяемый для сплошностенчатых стержней в зависимости от условной гибкости l и приведенного эксцентриситета ;

, (46)

где h – коэффициент влияния формы сечения, определяемый по таблице 73 СНиП II-23-81*;

Относительный эксцентриситет:

, (47)

где – эксцентриситет;

Wc – момент сопротивления сечения для наиболее сжатого волокна;

rх – расстояние о горизонтальной оси до края ядра сечения.

Подбор сечения сжато-изгибаемого стержня пояса ригеля производится по максимальному расчетному усилию в элементе № 77 второго сочетания N = 391,25кН, М = =1,01 кН·м.

Расчетные длины стержня составляют: м; м. Материал – сталь С345; Ry = 335 МПа. Коэффициент условий работы =1.

Принятое сечение – два равнополочных уголка. Задаемся гибкостью lХ = =60, тогда:

см

Требуемая высота сечения:

см (48)

см (49)