Определение расчетных сочетаний усилий

Расчет конструкций по предельным состояниям первой и второй групп выполняют с учетом неблагоприятных сочетаний нагрузок или соответствующих им усилий.

В зависимости от учитываемого состава нагрузок различают:

а) основные сочетания нагрузок, состоящие из постоянных, длительных и кратковременных; б) особые сочетания нагрузок, состоящие из постоянных, длительных, кратковременных и одной из особых нагрузок.

Постоянные нагрузки в любом сочетании принимаются с коэффициентом сочетания ψ = 1.

Рис. 7.7. Эпюры M и N от постоянной нагрузки

Рис. 7.8. Эпюры M и N от снеговой нагрузки

Рис. 7.9. Эпюры M и N от вертикального давления кранов

(Dmax на левой колонне)

Рис. 7.10. Эпюры M и N от вертикального давления кранов

(Dmax на правой колонне)

Рис. 7.11. Эпюры M и N от горизонтального торможения кранов,

приложенного у левой колонны

Рис. 7.12. Эпюры M и N от горизонтального торможения кранов,

приложенного у правой колонны

Рис. 7.13. Эпюры M и N от ветровой нагрузки (ветер слева)

Рис. 7.14. Эпюры M и N от ветровой нагрузки (ветер справа)

При расчете конструкций на основные сочетания, содержащие одну временную нагрузку, последняя учитывается без снижения, а при учете двух

и более временных нагрузок расчетные значения длительных нагрузок умножаются на коэффициент сочетания ψ1 = 0,95, кратковременных – на          ψ2 = 0,9.

При рассмотрении особых сочетаний расчетные значения временных нагрузок умножаются на коэффициенты сочетания, равные для длительных нагрузок ψ1 = 0,95, для кратковременных – ψ2 = 0,8, значение особой нагрузки принимается без снижения.

Для определения наиболее невыгодных для элементов рамы (ригеля, колонны) сочетаний нагрузок составляют таблицу расчетных комбинаций усилий в сечениях колонны (табл. 7.7), в которой комбинации усилий определены как при учете только одной кратковременной нагрузки: или снега, или крана, или ветра (ψ = 1), так и при учете двух и более названных кратковременных нагрузок (ψ2 = 0,9).

Следует иметь в виду, что учет двух или всех трех кратковременных нагрузок также зависит от соответствия их знака каждому знаку усилия. Если, например, одна из них в рассматриваемом сочетании имеет знак « – », а определяют комбинацию при +Mmax, данная нагрузка, как нагрузка кратковременная, в расчет не принимается. Постоянная нагрузка берется в расчет со своим знаком всегда, даже в случае, когда знак ее усилия не совпадает с искомым знаком расчетного усилия.

Обычно для каждого рассматриваемого сечения колонны определяют следующие комбинации усилий:

+ Mmax и Nсоот – наибольший по величине положительный изгибающий момент при определенном сочетании нагрузок и при этом же сочетании значение соответствующей нормальной силы;

– Mmax и Nсоот – наибольший по величине отрицательный изгибающий момент и значение соответствующей нормальной силы;

– Nmax и + Mсоот – наибольшая величина нормальной сжимающей силы при соответствующем положительном изгибающем моменте;

– Nmax и – Mсоот – наибольшая величина нормальной сжимающей силы при соответствующем отрицательном изгибающем моменте.

Для получения наибольшего возможного соответствующего положительного или отрицательного момента при наибольшей сжимающей силе      – Nmax (комбинация усилий – Nmax и ± Mсоот) нормальными силами, возникающими в колонне от поперечного торможения кранов и ветра ввиду их относительной малости можно пренебречь, приняв их за нуль, а соответствующий изгибающий момент принять с необходимым знаком. Усилия от поперечного торможения кранов прикладывают на одну колонну рамы независимо от места нахождения тележки с грузом, а направление торможения может быть как в одну, так и в другую сторону.

Для расчета анкерных болтов в нижнем сечении колонны (в месте узла сопряжения базы колонны с фундаментом) составляют дополнительные комбинации усилий. Эти комбинации предполагают получить наименьшую нормальную силу при наибольших возможных изгибающих моментах, чтобы растягивающее усилие в анкерных болтах было максимальным. Обычно они складываются из постоянной нагрузки, создающей изгибающий момент и нормальную силу, и ветровой нагрузки, которая практически создает только изгибающий момент.

Уменьшение постоянной нагрузки ухудшает условия работы анкерных болтов (она прижимает базу колонны к фундаменту), поэтому постоянную нагрузку учитывают с коэффициентом надежности по нагрузке γf  = 0,9.

Принимаем расчетные усилия для расчета анкерных болтов

Nmin = 887,3 кН; Mсоот = 878,6 кН∙м.

Таблица 7.7

Расчетные усилия при невыгодных сочетаниях нагрузок

При жестком сопряжении ригеля с колонной моменты в опорных сечениях ригеля равны моментам, действующим в сечении 5-5 для колонн. При этом, взяв наибольший момент для левой опоры ригеля при определенном сочетании нагрузок, определяют соответствующий момент для правой опоры при том же сочетании нагрузок (сочетание 1, 2, 4, 6, 8):

Мл = – 1079 кН·м; Мп = – 364,1 кН·м.

Для нижнего участка колонны определяют максимальное значение поперечной силы Qmax, которая необходима для расчета соединительной решетки в сквозных колоннах.

Для верхнего участка колонны (сплошного сечения) для расчета местной устойчивости стенки также потребуется определить поперечную силу Q.