Влияние деформаций рам на работу неразрезных прогонов
|
В случаях, когда не предусмотрены специальные меры, в неразрезных прогонах, особенно в их крайних пролетах, возникают дополнительные изгибающие моменты и поперечные силы, связанные с деформациями рам каркаса. В максимальной степени этот эффект проявляется для прогонов, расположенных в пролетных участках рам и практически отсутствует в зонах, где ригель рамы опирается на крайние и промежуточные стойки. Наиболее опасны случаи, когда вместо крайних рам устанавливается жесткий в вертикальном направлении торцовой фахверк. Здесь разница в вертикальных осадках первой и второй опор прогонов приблизительно в 2—2,5 раза превышает разницу осадок опор для зданий с торцовыми рамами. Схема деформаций и эпюра дополнительных изгибающих моментов в неразрезных прогонов, возникающих при перемещениях рам под нагрузкой представлена на рис. 1.  В дальнейшем будем рассматривать влияние деформаций рам на работу наиболее опасного, в этой ситуации, крайнего пролета неразрезного прогона. Учитывая, что часто применяются схемы каркасов с уменьшенным крайним шагом рам, крайний пролет прогона обозначим через кl, где k≤1. Положительное влияние на уменьшение дополнительных моментов от осадки рам может оказать податливость болтовых соединений неразрезных прогонов, обусловленная наличием зазоров между телом болта и кромками отверстий. Для оценки этого влияния рассмотрим однопролетный шарнирно опертый прогон с консолью, правая опора которого перемещается вверх на расстояние, равное зазору δ, а левая вниз на величину fδ ( рис. 2).  Максимальное свободное перемещение fδ найдется как  Как видно из формулы (2), величина предельного свободного перемещения fδ зависит только от величины зазора δ и относительной длины консоли прогона ξ и не зависит от величины его пролета. Это позволяет обобщить полученные выше выводы на любые пролеты прогонов. Так, при δ = 0,15 см; ξ = 0,1; k = 1; получим fδ =1,5 см. В то же время, деформации рам могут достигать достаточно больших величин. Так, по действующим нормам для различных пролетов рам, предельно допустимые деформации будут равны: при L = 18 м, flim = 7,7 см; при L = 24 м, flim = 9,6 см; при L = 36м, flim = 12 см; при L = 48 м flim = 16 см и т.д. Сравнивая величину свободной деформации прогонов с деформациями рам, увидим, что первые составляют 5—10 % от последних. Таким образом, податливость болтовых соединений прогонов несколько разгружает их при осадке опор, которыми являются рамы. Расчетную величину деформации рам, учитываемую при определении дополнительных изгибающих моментов в прогонах найдем с учетом разгружающего эффекта податливых болтовых соединений:  При наличии торцевого фахверка величина f0 равна деформациям рамы, установленной непосредственно за фахверком. Если вместо торцевого фахверка установлена рама такого же сечения, как и рядовые, деформацию f0 следует умножать на поправочный коэффициент 0,6 при равных шагах рам и приблизительно на 0,65—0,7 при величине крайнего шага рам, равного 0,9 или 0,8 величины пролета рядового прогона соответственно. Влияние осадки опор на работу неразрезных прогонов рассмотрим на примере многопролетной балки у которой крайняя опора получает принудительное смещение на величину fef. Остальные опоры не перемещаются относительно друг друга, что вполне отражает реальную работу неразрезного прогона, опирающегося на вторую, третью и последующую рамы, имеющих приблизительно одинаковые прогибы. На рис. 3 представлена расчетная схема такой балки и эпюра изгибающих моментов, возникающих при перемещении крайней опоры. Дополнительные изгибающие моменты на опорах В и С найдем как   Расчетные моменты в неразрезных прогонах, возникающие при осадке рам, находятся по формулам: — для первого пролета:  В формулах (6) и (7) изгибающие моменты на опорах В и С — M0,b и M0,c определяются без учета податливости опор. Как показывают расчеты, влияние осадки крайней опоры на второй и последующие пролеты не существенно и им можно пренебречь. Для уменьшения влияния перемещений рам на работу прогонов можно рекомендовать следующее: 1. Задание очертания верха крайней рамы или балок торцевого фахверка в соответствии с наружным контуром второй рамы, определенном с учетом ее деформаций под нагрузкой; 2. Специальную разбивку отверстий в зоне сопряжения прогонов, позволяющую задать требуемый подъем крайнего прогона; 3. Увеличение диаметра отверстий в узлах сопряжения прогонов на второй опоре с целью увеличения возможных свободных перемещений крайнего прогона и уменьшения расчетных деформаций fef, определяемых в соответствии с формулой (3). Этот подход, как и рекомендация 2, требует тщательных расчетов, исполнения и монтажа; 4. Увеличение шага рам с целью уменьшения относительной жесткости системы прогонов за счет увеличения их длины. Дополнительные усилия в прогонах при этом уменьшаются пропорционально квадрату их длины. Учитывая, что с увеличением пролета увеличивается и сечение прогонов, уменьшение дополнительных усилий будет происходить не так быстро; 5. Уменьшение шага прогонов и применение за счет этого сечений с относительно меньшей изгибной жесткостью, что также приводит к уменьшению дополнительных усилий в прогонах. В практической работе наиболее предпочтительным является первый способ, который в сочетании с четвертым и пятым способами позволяет практически ликвидировать негативное влияние деформаций рам на работу прогонов. В случаях, когда не приняты меры, уменьшающие или компенсирующие дополнительные усилия в неразрезных прогонах при деформировании рам, на крайнюю раму или торцевой фахверк передаются дополнительные вертикальные силы ΔР, величину которых можно определить по формуле:  где Mb — изгибающий момент на второй опоре неразрезного прогона (опора В), возникающий при перемещении крайней опоры на величину Одновременно с догружением крайней рамы или торцевого фахверка, происходит разгружение второй рамы приблизительно на величину ΔР. В практических расчетах это разгружение обычно не учитывается. |
