3.2.1. Распределение усилий в раме


Влияние связи ригеля-фермы двухпролетной рамы со средними колоннами на распределение усилий в раме исследовали на примере расчета двух трехъярусных двухпролетных рам с ригелями — безраскосными фермами, отличающихся одна от другой только характером связи со средней колонной: в первом варианте связь фермы со средней колонной шарнирная, во втором — жесткая. Все остальные узлы обеих рам жесткие (рис. 31).

шарнирная связь фермы со средней колонной, жёсткая связь фермы с колоннами

Жесткость элементов рам приняли одинаковой. Постоянная равномерно распределенная нагрузка в обоих случаях 4,05 тс/пог. м, временная — 3,6 тс/пог. м .

Моменты M и продольные силы N в расчётных сечениях ригелей-ферм при шарнирной и жёсткой связях фермы со средними колоннами

Моменты M и продольные силы N в расчётных сечениях колонн при гарнирной и жёсткой связях фермы со средними колоннами

Сравнение полученных результатов произвели по четырем расчетным сечениям (1, 2, 3 и 4) ферм первого и второго ярусов и двум расчетным сечениям (а и б) колонн трех ярусов. Результаты расчета приведены в табл. 30 и 31. Из этих таблиц следует:

1) в сечениях 1 и 3 ригеля-фермы величина моментов при шарнирной связи на  18,5 – 30% меньше, чем при жестких узлах;
2) в сечениях 2 и 4 ригетов при шарнирнои связи значительно больше, чем при жесткой связи: в сечении 2 — на 22 – 23%, в сечении 4 — в 3,4 – 3,6 раза;
3) продольные силы в сечениях 1 и 2 при шарнирной связи на 26,7 – 33,4% меньше, чем при жесткой связи. В сечении 3 при шарнирной связи продольные силы во много раз превосходят величины, полученные при жесткой связи. В сечении 4 нижнего яруса продольные силы меньше на 16%, а в том же сечении второго яруса больше на 58%;
4) величина моментов в крайних колоннах при шарнирной связи во всех сечениях больше, чем при жесткой связи.

Из выполненного анализа можно сделать вывод, что характер связи ригеля-фермы со средними колоннами влечет за собой значительное перераспределение усилий. Величины моментов в стыке ригеля с колоннами при данной разрезке каркаса невелики. При конструировании, независимо от принятой в статическом расчете связи, узел получается жестким. Поэтому в расчете связь фермы с колоннами при данной разрезке каркаса должна приниматься жесткой.