РАСЧЕТ ПОРТАЛЬНЫХ РАМ

5.2. При определении грузоподъемности опорных раскосов или стоек главных ферм, как ног портальных рам, учитываются постоянные нагрузки, вертикальная нагрузка от подвижного состава и горизонтальная нагрузка от поперечного ветра.

5.3. Допускаемая временная нагрузка, кН/м пути (тс/м пути), при расчете ноги портальной рамы на прочность

, (5.1)

где - доля вертикальной нагрузки от подвижного состава, приходящаяся на одну ферму (см. п. 2.15); - коэффициент надежности к вертикальной нагрузке от подвижного состава, принимается в соответствии с указаниями п. 2.8; - коэффициент сочетания к вертикальной нагрузке от подвижного состава, равный 0,95 (п. 2.10); - коэффициент размерности, равный 0,10 при расчетах в системе СИ и 1,0 – в СГС (см. п. 2.16); m – коэффициент условий работы, принимаемый равным 1,0 (см. п. 2.11); R – основное расчетное сопротивление металла, МПа (тс/см2), см п. 2.1; - напряжение от ветровой нагрузки в рассчитываемом сечении ноги портальной рамы, определяемое в соответствии с изложенными ниже указаниями, МПа (тс/см2); G – площадь поперечного сечения ноги портальной рамы в рассчитываемом сечении, равная , см2(см. пп. 1.8 и 4.2); - площадь линии влияния осевого усилия в опорном раскосе (опорной стойке), м; - доля постоянной нагрузки, приходящаяся на одну ферму (см. п. 2.2); - расчетная постоянная нагрузка ( - коэффициент надежности к постоянным нагрузкам; - интенсивность каждой из нормативных постоянных нагрузок, принимаемых согласно пп. 2.2 и 2.7), кН/м пути (тс/м пути);

Напряжение от расчетной ветровой нагрузки в рассчитываемом сечении ноги портальной рамы, МПа (тс/см²),

, (5.2)

где , - соответственно напряжения от продольной силы и изгибающего момента, МПа (тс/см²); - продольная сила в ноге портальной рамы от расчетной ветровой нагрузки, кН (тс); значение определяется по формуле (5.3); - коэффициент сочетания к ветровой нагрузке, равный 0,5 (см. п. 2.10); , - коэффициенты размерности; принимаются равными при расчетах в системе СИ соответственно 0,1 и 0,001, в СГС – 1,0 и 0,01; - площадь нетто поперечного сечения ноги портальной рамы в рассчитываемом сечении, см²; - изгибающий момент при расчетах на прочность в проверяемом сечении ноги портальной рамы от расчетной ветровой нагрузки, кНм (тсм); c – поправочный коэффициент, равный 1,05 (см. п. 2.12); - момент сопротивления рассчитываемого поперечного сечения ноги рамы при изгибе из плоскости фермы, см³.

Продольная сила в ноге портальной рамы от расчетной ветровой нагрузки, кН (тс),

, (5.3)

где - опорная реакция от расчетной ветровой нагрузки, кН (тс) (с учетом коэффициента надежности ); опорная реакция определяется, как для горизонтальной ветровой фермы пролетом , м, равным расстоянию между верхними узлами портальных рам; - нормативная интенсивность ветровой нагрузки на верхний пояс фермы, кН/м (тс/м), принимается по п. 2.5; - расстояние от места заделки ¹ ноги портальной рамы до уровня приложения равнодействующей ветрового давления на верхний пояс, м (рис. 5.1 и 5.2):

;

- длина ноги рамы, равная для рамы со сплошным портальным заполнением расстоянию от места заделки до оси ригеля, а для рамы со сквозным заполнением – расстоянию от места заделки до оси верхней распорки, м; - стрела подъема полигонального верхнего пояса фермы (разница в высоте фермы в середине пролета и в верхнем узле портальной рамы, для фермы с параллельными поясами ), м; - угол наклона портальной рамы к горизонту, град; - расстояние от места заделки ноги до нулевой точки эпюры моментов в ноге, м.

При сплошном портальном заполнении (см. рис. 5.1)

. (5.4)

При сквозном портальном заполнении (см. рис. 5.2)

. (5.5)

В формулах (5.4) и (5.5): - расстояние от оси ноги портальной рамы до вершины тупого угла, образованного нижней плоскостью ригеля и внутренним контуром сплошного портального заполнения, м (см. рис. 5.1); - расстояние от места заделки ноги до нижней точки портального заполнения на внутренней ветви ноги портальной рамы, м (см. рис. 5.2 и 5.2); - момент инерции брутто поперечного сечения ноги рамы относительно оси, перпендикулярной плоскости портала, см⁴; - момент инерции брутто поперечного сечения ригеля рамы относительно оси, параллельной продольной оси моста, см⁴; остальные обозначения величин, входящих в формулы (5.4) и (5.5) приведены выше.

¹ Место заделки ноги портальной рамы условно принимается:

для наклонных рам при наличии портальной распорки трубчатого сечения в уровне нижнего пояса – в центре тяжести этой распорки; то же, при отсутствии нижней портальной распорки – в геометрическом центре опорного узла;

для вертикальных рам – в уровне центра тяжести опорной поперечной балки.

Изгибающий момент в наиболее ослабленном сечении ноги портальной рамы от расчетной ветровой нагрузки определяется по эпюре моментов в ноге рамы (см. рис. 5.1 и 5.2) и принимается равным ординате эпюры , кНм (тсм); при необходимости проверки другого сечения ноги портальной рамы (при наличии обрывов горизонтальных или вертикальных листов, повреждений и т.п.) – по эпюре моментов (см. рис. 5.1 и 5.2) на уровне рассчитываемого сечения. Ординаты, определяющие очертание эпюры моментов (см. рис. 5.1 и 5.2), кНм (тсм):

в сечении 1-1

; (5.6)

в месте заделки ноги рамы (сечение 2-2)

(5.7)

Рис. 5.1. Портальная рама со сплошным ригелем и эпюра моментов в ноге рамы.

Рис. 5.2. Портальная рама со сквозным заполнением ригеля и эпюра моментов в ноге рамы.

5.4. Допускаемая временная нагрузка, кН/м пути (тс/м пути), при расчетах ноги портальной рамы на устойчивость определяется по формулам:

если гибкость ноги из плоскости фермы (совпадающей с плоскостью действия момента) больше гибкости в плоскости фермы ,

; (5.8)

если гибкость ноги из плоскости фермы меньше или равна гибкости в плоскости фермы ,

; (5.9)

где m – коэффициент условий работы (п. 2.11); - коэффициент продольного изгиба (п. 2.13 и приложение 8) в плоскости наибольшей гибкости; - коэффициент продольного изгиба при проверке устойчивости из плоскости изгибающего момента, определяемый в соответствии с указаниями, изложенными ниже; - площадь брутто поперечного сечения ноги портальной рамы в расчетном сечении, см²; остальные обозначения в формулах (5.8) и (5.9) те же, что в формуле (5.1).

Коэффициент продольного изгиба для проверки устойчивости элемента в плоскости, перпендикулярной плоскости изгибающего момента,

,

где i₁ – приведенный относительный эксцентриситет из плоскости фермы в рассчитываемом сечении:

;

- изгибающий момент при расчетах на устойчивость в рассчитываемом сечении ноги рамы, кНм (тсм); - максимальное продольное усилие в ноге портальной рамы, кН (тс); - ядровое расстояние по направлению, противоположному эксцентриситету, см; W_бр – момент сопротивления брутто в рассматриваемом сечении для сжатого волокна поперечного сечения ноги рамы при изгибе из плоскости фермы, см³.

Изгибающий момент определяется по эпюре моментов в ноге рамы (см. рис. 5.1 и 5.2) и принимается равным наибольшей ординате этой эпюры, расположенной в средней трети длины ноги рамы. В формуле для определения подставляется значение в плоскости фермы, а значение i - из плоскости фермы.