Определение расчетных усилий. Очертание эпюр изгибающих моментов в поперечных рамах одноэтажных зданий такое, что опасные напряжения могут действовать только в определенных сечениях колонны. Это место заделки в фундаменте, место передачи крановой нагрузки (в ступенчатых колоннах ниже и выше уступа), место жесткого сопряжения с ригелем в уровне опорного раскоса стропильной фермы. Каждому из этих сечений соответствует своя расчетная комбинация нагрузок, определить которую можно последовательным перебором всех реально возможных сочетаний нагрузок. Для этого статический расчет рамы производится отдельно на каждый вид загружения одной нагрузкой или группой совместно действующих нагрузок.

Имея данные статического расчета, последовательно в каждом сечении вначале определяют такую комбинацию нагрузок, которая дает наибольший положительный изгибающий момент Мтах и соответствующую этой комбинации нормальную силу N При этом анализируют все возможные варианты загружений с отвечающими им коэффициентами сочетаний нагрузок [3]. Затем вычисляют наибольший по величине отрицательный момент Mmin, при соответствующей нормальной силе. И, наконец, - наибольшую нормальную силу N при соответствующих (положительном и отрицательном) изгибающих моментах.

Для дальнейшего расчета колонны или ее участка постоянных размеров рассматривают все относящиеся к нему сечения. Из множества пар значений М и N выбираются наиболее опасные, одну из которых принимают для подбора сечения колонны, а на остальные делают проверку назначенного сечения. При расчете сквозных колонн опасную пару можно установить путем предварительного вычисления усилия в наиболее загруженной ветви: Nb = N/2 + M/h, где h - расстояние между осями ветвей.

При машинном расчете алгоритм выбора расчетных сочетаний нагрузок задается в виде графа. Геометрически такой граф представляет собой совокупность дуг, соединенных между собой в вершинах графа. Каждая дуга обозначает отдельное загружение или его отсутствие (нулевая дуга). Последовательность дуг (цепь) от начальной точки до конечной определяет одну возможную комбинацию нагрузок. Если две или несколько нагрузок не могут действовать одновременно - они должны быть представлены параллельными дугами.

На рис.4.2а показан граф для простейшего случая однопролетного здания, обо-

цепями, определяющими сочетание постоянной нагрузки с одной кратковременной при коэффициенте сочетаний Y2=l> однако подобные комбинации обычно предусматривают в программе для ЭВМ и дополнительно не оговаривают.

Если в здании возможна работа двух мостовых кранов, то следует рассматривать комбинации с одним мостовым краном при |/2 = 0,9 и с двумя кранами с коэффициентом сочетаний, соответствующим группе режима работы, например |/2 = 0,85.На графе это отразится наличием еще одной группы дуг, характеризующих крановые нагрузки. Вместо этого удобнее использовать обобщенную дугу (рис.4.26), заменяющую собой подграф крановых нагрузок. На рис.4.2 надписи на дугах приведены для наглядности. Вместо них указывают порядковые номера нагрузок и коэффициенты сочетаний (рис.4.2в).

разработчиком программного комплекса. Это может быть граф (ППП «PACK») или таблица с перечислением видов загружения и с указаниями коэффициентов сочетаний, взаимоисключающих нагрузок, возможного их объединения и т.п. (ППП «Лира»). Подобные формы представления исходных данных о нагрузках могут показаться громоздкими, однако они оправданы возможностью отражать изменения в нормах проектирования, появившиеся после разработки данной версии программы. Пользователю не доступны иные приемы внесения изменений в программу, поскольку последняя обычно поставляется в виде загрузочного модуля.

4.2.3. Определение расчетных длин. Расчетная длина сжатого стержня - расстояние между точками перегиба его изогнутой оси при заданной жесткости EI и продольной силе 7V зависит только от способов закрепления концов стержня (рис.4.3). Это позволяет легко переходить от заданного стержня к основному случаю (рис.4.За) шарнирного опирания концов, для которого расчетная длина совпадает с геометрической и применительно к которому известны критические напряжения (составлены таблицы коэффициентов сре).

При определении расчетных длин колонн известные трудности вызывает решение вопроса о наличии свободы перемещения в плоскости рамы узлов сопряжения ригеля с колоннами. По этому признаку рамы делят на несвободные (раскрепленные) и свободные (нераскрепленные). При шарнирном сопряжении ригеля рамы с колонной постоянного сечения, жестко заделанной в фундаменте, работа стойки в плоскости рамы соответствует схеме «б», если все колонны поперечника загружены равными продольными силами и, следовательно, будут совместно одинаково смещаться. При отсутствии линейной подвижности верхнего узла вследствие поддерживающего влияния других мало загруженных колонн поперечника, а также жесткого кровельного диска, опертого на торцевые стены, работа колонны будет соответствовать схеме на рис.4.3d. Тем же схемам будет отвечать работа стоек, жестко сопряженных с ригелем и шарнирно - с фундаментом.

Линейная подвижность ригеля в плоскости рамы зависит от соотношения между загруженными и незагруженными колоннами поперечника. Принято считать, что возможность линейного смещения нужно принимать во внимание при расчете одно пролетных рам (ршЛ.Зб,в) и многопролетных рам с шарнирным опиранием ригелей при отсутствии жесткого кровельного диска. Для рам с жестким креплением ригелей к колоннам и жестким закреплением колонны в фундаменте установлена необходимая сдвиговая жесткость диска покрытия, связей, тормозных конструкций и т.п., обеспечивающая повышение жесткости рамы в 6 раз [6]. Для рам с шарнирным сопряжением ригеля с колонной подобные особенности не оговорены.

Наличие или отсутствие линейной подвижности стойки рамы весьма существенно изменяет ее расчетную длину, поэтому вопрос назначения расчетных длин требует известной осторожности. В относительно коротких многопролетных зданиях с преобладающей крановой нагрузкой выбор схем, приведенных на рис.4.3 г или 4.3(5, вполне реален. Иное дело двухпролетное длинное здание с легкими кранами: постоянная, снеговая и ветровая нагрузка почти в равной степени загружают все колонны, а торцевой фахверк не может закрепить через покрытие средние колонны от линейных смещений. В этом случае выбор указанных схем по формальным признакам приведет к существенному завышению теоретической несущей способности колонн, особенно при малых эксцентриситетах.

Для точного определения расчетных длин колонн или их участков в плоскости рамы необходимо произвести расчет рамы на устойчивость. При точном (в предположении упругой работы) решении удобно пользоваться методом перемещений, особенно когда нужно учитывать только линейные перемещения в уровне ригелей - это шарнирное сопряжение ригеля с колонной постоянного сечения или жесткое сопряжение такой колонны с бесконечно жестким ригелем.

В иных случаях возникает необходимость раскрывать определители высокого порядка с решением сложных трансцендентных уравнений. Здесь удобнее пользоваться приближенными приемами. С погрешностью порядка 10-15 % расчетные длины можно определить способом замены многопролетной свободной рамы эквивалентной однопролетной или путем расчленения многопролетной несвободной рамы на отдельные Т-образные рамы [4]. Приемы расчета рам на устойчивость, формулы для вычисления реакций в сжатых стержнях от единичных перемещений и таблицы для решения трансцендентных уравнений можно найти в работах [4, 5], последняя из которых содержит краткое, но доступное изложение приемов расчета рам на устойчивость с примерами.