Расчет рам

Расчет решетчатых рам. Расчет решетчатых рам с затяжками производится методами, обычными для расчета статически неопределимых систем. Усилием предварительного напряжения в затяжке задаются. Выбор оптимальной величины этого усилия является одной из главных задач проектировщика, которая решается методом повторных попыток. В первом приближении можно определить усилия в стержнях рамы без предварительного напряжения, подобрать сечения стержней и назначить величину усилия предварительного напряжения, исходя из устойчивости стержней.

He менее важной задачей является выбор последовательности предварительного напряжения и загружения постоянной нагрузкой. Многоступенчатое предварительное напряжение в рамных и арочных системах не изучено, но, несомненно, может применяться с большим эффектом.
Расчет сплошной рамы со стойками, защемленными в фундаменты, и с шарнирами в месте закрепления затяжек. Раму рассматриваемого типа (рис. 6,a) можно расчленить на две самостоятельные расчетные системы (рис. 6,б,в,). Верхняя часть системы рассчитывается как двухшарнирная рама с затяжкой.

Усилие самонапряжения затяжки при загружении ригеля определяется по обычной формуле (рис. 6, г)

Для рассматриваемой схемы δ1р и δ11 можно определить по формуле

При загружении равномерно распределенной нагрузкой q всего пролета

При загружении равномерно распределенной нагрузкой W половины пролета

При действии в узле рамы горизонтальной ветровой нагрузки W

Усилие предварительного напряжения X подбирается из условия получения наименьшей величины расчетного момента в пролете при загружении ригеля, исходя из уравнения

где M0 — максимальный момент в пролете в основной системе.
Нормальная сила в сечении х ригеля

Максимальный прогиб в середине ригеля от нагрузки

В формулах (2)—(8) принято

На рис. 7 представлены эпюры моментов по результатам расчета рамы пролетом 60 м с постоянной нагрузкой q = 900 кг/м и временной р = 500 кг/м. Средний момент инерции и площадь ригеля Ic =747766 см4, Fc =500 см2; стойки — I1=210 398 см4, F1=410 см2.
Затяжка состоит из двух пучков по 28 проволок диаметром 5,2 мм, Fз=11,872 см2, E3 = 2,05*10в6 кг/см2.
Усилие предварительного напряжения X=18 г. Расчетное усилие в затяжке Х+Х1=90 т.
Сплошной линией показаны моменты без предварительного напряжения, пунктирной — с предварительным напряжением (рис. 7).
Из сравнения эпюр видно, что предварительное напряжение уменьшило расчетное значение изгибающего момента в пролете ригеля примерно в 2 раза. На опоре момент увеличился. Однако проверку опорного сечения колонны надо производить на уровне грани нижнего пояса ригеля, где моменты с учетом и без учета предварительного напряжения почти одинаковые. Эффективность применения предварительного напряжения в рассмотренной схеме рамы получилась весьма значительной.

Расчет сплошной рамы без шарнира в месте прикрепления затяжки в стойке. При расчете дважды статически неопределимой рамы (рис. 8,а), если принять за лишние неизвестные усилие в затяжке X1 и горизонтальную реакцию фундаментов X2 (рис. 8,б), можно пользоваться следующими формулами:

При загружении равномерно распределенной нагрузкой q всего ригеля:

При загружении равномерно распределенной нагрузкой р половины ригеля:

При действии в узле рамы ветровой нагрузки W

Если до приложения расчетной нагрузки затяжка получает усилие предварительного напряжения X, то в опорных шарнирах возникает дополнительная горизонтальная реакция

Варьируя силу натяжения затяжки X и высоту подвески затяжки, можно получить различное по величине и знаку значение изгибающего момента в узле рамы. Моменты в узлах от предварительного напряжения не должны иметь больших значений.
Расчетные значения усилий

где M0 — момент от нагрузки в основной системе;

При небольшом f

Расчетное усилие в затяжке