7.5.3. Выбор расчетных комбинаций усилий для подбора сечений верхней и нижней частей колонны

Элемент конструкции может включать несколько расчетных сечений (два–три). Анализируя все возможные комбинации изгибающих моментов и нормальных усилий по сечениям в этом элементе, отсеиваются те из них, которые явно не представляют опасности, т.е. имеют явно меньшие значения как моментов, так и нормальных сил, чем в других сечениях. После этого по одной из оставшихся комбинаций подбирают сечение элемента конструкции, а на все остальные проверяют его (в табл. 7.7 расчетные комбинации усилий выделены жирным шрифтом).

Для верхней части колонны сплошного сечения, выполненной из симметричного сварного или прокатного двутавра, знак изгибающего момента не имеет значения. Выбирают по возможности абсолютное наибольшее значение изгибающего момента. В рассматриваемом примере комбинация нагрузок, дающая расчетные значения N и M в надкрановой части колонны в сечении 5-5, очевидна. Принимают расчетные значения усилий при учете двух и более кратковременных нагрузок: – M_max = – 1079 кН·м; N = – 1090 кН; Q = – 129,6 кН.

При подборе сечения нижней части внецентренно-сжатой решетчатой колонны, состоящей из двух ветвей, компонуя сечение колонны, сначала подбирают сечения отдельных ветвей, работающих как центрально-сжатые стержни. Затем производят проверку колонны как единого сквозного стержня на устойчивость от действие N и M.

Максимальное сжимающее усилие в ветви колонны складывается из части нормальной силы, действующей на все сечение колонны, и сжимающего усилия в ней от изгибающего момента (изгибающий момент должен догружать рассматриваемую ветвь колонны). По принятому правилу знаков усилий для наружной ветви колонны это будет комбинация усилий с положительным значением момента, для подкрановой ветви – с отрицательным.

Для расчета наружной ветви колонны принята комбинация усилий в сечении 1-1: M₁ = + 1392 кН·м и N₁ = – 3328 кН; для расчета подкрановой ветви комбинация усилий в сечении 2-2: M₂ = – 1005 кН·м и N₂ = – 3328 кН.

В случае, когда возникает сомнение, какая комбинация усилий N и M дает максимальное значение сжимающего усилия в ветви, можно ориентировочно определить его в предположении, что нормальная сила приложена в середине сечения колонны, по формуле

N_в = N/2 + M/h_н,

где h_н = 1,25 м – ширина нижней части колонны.

Для расчета наружной ветви в сечении 1-1 комбинации усилий

+ M_max = 1954 кН·м; N_соот = 2059 кН и

– N_max = 3328 кН; + M_соот = 1392 кН·м (принята к расчету).

Выполним проверку:

N_в′ = 1954 / 1,25 + 2059 / 2 = 2592 кН;

N_в = 3328 / 1,25 + 1392 / 2 = 3358 кН.

Таким образом, убеждаемся, что принятая комбинация усилий является расчетной: N_в = 3358 кН > N_в′ = 2592 кН.

В качестве второго варианта произведен статический расчет поперечной рамы с шарнирным соединением ригеля с колоннами. Исходные данные для расчета приведены в табл. П3 прил. 3, результаты расчета – в табл. П4 прил. 4.

В связи с меньшей жесткостью поперечной рамы при шарнирном соединении ригеля с колоннами заметно увеличился изгибающий момент в нижнем сечении колонны на уровне примыкания ее к фундаменту от горизонтального воздействия ветра и поперечного торможения кранов (соответственно на 26% и 68%).