2 РОЗРАХУНОК СТАТИЧНО НЕВИЗНАЧЕНИХ СИСТЕМ
2.4 Розрахунок несучої здатності статично невизначеної рами з урахуванням пластичної роботи матеріалу

2.4.2 Розрахунок несучої здатності рами прямим методом

2.4.2.3 Порядок виконання розрахунку

А. 1. Виражаємо діючі навантаження через параметр F.

Використовуючи співвідношення  приймаємо ,  або .

2. Визначаємо ступінь статичної невизначеності заданої рами

.

3. Підраховуємо число пластичних шарнірів, що необхідні для утворення повного пластичного механізму руйнування рами  .

4. Позначаємо розрахункові перерізи в стержнях рами та підраховуємо їх кількість “s”.

5. Визначаємо співвідношення жорсткостей прямокутних перерізів ригеля і стояків рами, приймаючи

,       тоді  .

5. Для залізобетонних прямокутних перерізів ригеля і стояків рами з арматурою в розтягнутих зонах бетону обчислюємо граничні згинальні моменти:

,       

де  - площа поперечного перерізу залізобетонного стержня; 

 – розрахунковий опір бетону;

 - відносна висота стиснутої зони бетону;

 - коефіцієнт армування;

 –  площа   та   розрахунковий   опір  розтягнутої   арматури  (для арматури класу  кН/м2).

Б. 7. Вибираємо основну систему методу сил шляхом відкидання двох зайвих в'язів.

- Записуємо систему канонічних рівнянь методу сил

- В основній системі методу сил будуємо епюру згинальних моментів від одиничних сил, що діють в напрямку відкинутих в'язів, і вантажну епюру моментів. На вантажній епюрі моменти виражаємо через параметр навантаження F.

- Обчислюємо коефіцієнти і вільні члени системи канонічних рівнянь.

- Розв’язуючи систему рівнянь, знаходимо  і .

- Будуємо епюру „пружних” згинальних моментів для заданої рами

.

В. 8. На рамі виділяємо перетини з найбільшими за абсолютним значенням згинальними моментами на ригелі і на стояку та обчислюємо параметри навантаження

,      .

9. За перше граничне навантаження  приймаємо найменше з одержаних навантажень. Перший пластичний шарнір виникає в перерізі, для якого значення F найменше.

10. Будуємо епюру граничних згинальних моментів першого етапу розрахунку, коли виникає перший пластичний шарнір

.

Вказуємо напрям розкривання пластичного шарніра (всередину або назовні рами).

Г. 11. Показуємо розрахункову схему рами з виключеною в'яззю в перетині, де з'явився пластичний шарнір.

12. Методом сил виконуємо „пружний” розрахунок одержаної рами на приріст параметра навантаження .

- Вибираємо основну систему методу сил, відкидаючи одну зайву в'язь.

- Записуємо канонічне рівняння методу сил

.

- В основній системі будуємо епюру згинальних моментів від одиничної сили, діючої в напрямку відкинутої в'язі, і вантажну епюру моментів. Ординати вантажної епюри виражаємо через параметр .

- Обчислюємо коефіцієнти канонічного рівняння і знаходимо .

- Будуємо пружну епюру згинальних моментів

.

Д. 13. Використовуючи епюри  і  намічаємо ті перетини в стояках і в ригелі рами, де в сумі можуть виникати максимальні за абсолютним значенням моменти. Для вибраних перерізів обчислюємо приріст параметрів навантаження , використовуючи залежність

   або   .

14. За приріст параметра граничного навантаження  приймаємо найменше з одержаних навантажень . Пластичний шарнір виникає в перетині, для якого одержано найменше значення .

15. Обчислюємо параметр граничного навантаження другого етапу розрахунку

.

16. Будуємо епюру граничних згинальних моментів другого етапу розрахунку

.

Вказуємо напрям розкривання пластичних шарнірів.

Е. 17. Показуємо розрахункову схему рами з двома виключеними в'язями в перерізах, де з'явилися пластичні шарніри. В випадку перетворення розрахункової схеми рами в механізм за кінцевий параметр граничного навантаження та за кінцеву епюру моментів приймаються навантаження та епюра моментів другого етапу. Подальший розрахунок виконується за п.п. 23, 24. Тепер розрахункова схема рами стала статично визначеною.

18. Виконуємо розрахунок одержаної рами на приріст параметра навантаження . Будуємо „пружну” епюру згинальних моментів .

Ж. 19. На основі аналізу епюр  і  намічаємо ті перетини в стояках і в ригелі рами, де можуть виникнути максимальні за абсолютним значенням згинальні моменти.

Для вибраних перерізів обчислюємо приріст параметрів граничних навантажень , використовуючи залежність

   або   .

20. За приріст параметра граничного навантаження  приймаємо найменше з одержаних навантажень . Третій пластичний шарнір з’являється в перерізі, для якого значення  найменше.

21. Визначаємо остаточний параметр граничного навантаження

.

22. Будуємо остаточну епюру граничних згинальних моментів  для заданої рами

.

Показуємо напрям розкривання пластичних шарнірів.

И. 23. Використовуючи епюру , будуємо пластичний механізм руйнування рами, занумеровуючи пластичні шарніри в порядку їх виникнення. Визначаємо тип механізму руйнування рами.

К. 24. Будуємо епюру залишкових згинальних моментів, що накопичилися в процесі пластичного деформування і не зникають після розвантаження.           .