В практике часто возникает необходимость ручных расчетов на прочность плоских рам, сваренных из стержней металлопроката (прямоугольные пластины, швеллеры, двутавры) от действия нагрузки, приложенной перпендикулярно плоскости рамы. Примерами таких рам являются решетка катализатора в аппаратах нефтепереработки (реакторах и сепараторах), рамах аппаратов в блочном исполнении (аппараты, обвязка и арматура расположены на одной несущей раме, конструкция не относится к объектам капитального строительства), железнодорожных платформах.
В учебной литературе по сопротивлению материалов и строительной механике показан только расчет плоских рам от действия нагрузок, лежащих в плоскости рам и отсутствует методика расчета на нагрузку, приложенную перпендикулярно плоскости рамы. Для того, чтобы применить знания сопротивления материалов для самостоятельной записи выкладок расчета на перпендикулярную нагрузку, необходимо глубокое знание и умение применить расчетные формулы. Это является достаточно трудоемким. Назначение настоящей работы состоит в представлении такой методики для возможности е быстрого применения для расчета рам.
Плоская рама является стержневой системой, т.е. состоящей из тонкостенных стержней конструкцией. Расчет рамы состоит в расчете тонкостенной стержневой системы. Для строительных металлоконструкций расчет заключается в расчете пространственных стержневых конструкций. Но для строительных конструкций расчет выполняется по предельным нагрузкам, а для машиностроительных изделий по допускаемым напряжениям.
На современной уровне расчеты выполняют методом конечных элементов в специальных компьютерных программах. Строительные конструкции рассчитывают в программах lira, SCAD, Robot и др. В этих же программах можно заложить плоскую раму и выполнит её расчет, но только для рам КМ (конструкций металлических), сваренных из металлопроката. Расчет машиностроительных изделий МКЭ выполняется в программах МКЭ таких как Ansys, SolidWorks Simulation и др. Для расчета таких рам, как рамы платформ, решетки катализатора лучше применять программы МКЭ, предназначенные для расчета машиностроительных изделий. Рама решетки катализатора имеет поперечные балки с прорезями, в которые устанавливаются продольные балки, и такую раму лучше рассчитывать в МКЭ типа Ansys или вручную методом строительной механики (методом сил) или упрощенно методом сопротивления материалов (просто расчет балок на изгиб).
