3.2.3 Ветровая нагрузка

Город Миасс расположен во II ветровом районе Российской Федерации (по карте 3 приложения Ж [2]). Тип местности — А.

Нормативное значение средней составляющей ветровой нагрузки в зависимости от эквивалентной высоты над поверхностью земли следует определять по формуле 11.2 [2]:

(17)

где – нормативное значение ветрового давления для II ветрового района (таблица 11.1 [2]);

– коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления для высоты (по таблице 11.2 или по формуле 11.4 [2]);

– аэродинамический коэффициент (приложение Д [2])

Расчетное значение ветровой нагрузки на погонный метр определятся по формуле

(18)

где – коэффициент надежности по нагрузке (программа «Вест» ПВК SCAD Office);

– шаг колонн

Определим коэффициент по формуле 11.4 [2]:

(19)

Значения параметров и определяются по таблице 11.3 [2].

Эквивалентная высота определяется по п11.1.5 [2]:

Для зданий при

здесь - высота здания;

- длина здания

Аэродинамический коэффициент определяется для наветренной стены и для подветренной по таблице Д.2 приложения Д.1.2 [2]:

- для наветренной стены: 0,8

- для подветренной стены: -0,5

Определим нормативные и расчетные значения ветровой нагрузки:

- для наветренной стены:

- для подветренной стены:

Для статического расчета поперечной рамы и определения расчетных сочетаний усилий в программе «SCAD» распределенные нагрузки (постоянная от веса кровельного «пирога» и связей шатра; снеговая нагрузка) необходимо преобразовать в сосредоточенные силы и приложить к узлам фермы и фонаря (приложение 1, рис. _-_).

Схемы загружений и эпюры усилий ( ) от всех нагрузок смотреть в приложении 1.

Результаты расчетных сочетаний усилий для колонны смотреть в приложении 2.

4. Расчет и конструирование стержня колонны

Колонны производственных зданий работают на внецентренное сжатие. Значения расчетных усилий: продольной силы и изгибающего момента в плоскости рамы определяют по результатам статического расчета. При расчете колонны необходимо проверить общую и местную устойчивость элементов.

Для обеспечения нормальных условий эксплуатации колонны должны обладать также необходимой жесткостью.

Сечения ступенчатых колонн подбирают раздельно для каждого участка постоянного сечения.

Рисунок 7 — Схема одноступенчатой колонны

Надкрановую часть колонны проектируем двутаврового сечения скомпонованного из трех листов. Первоначальные размеры: стенка - ; полки - .

Подкрановую часть колонны проектируем сквозного сечения. Шатровая ветвь из составного швеллера с первоначальными размерами: стенка - ; полки - . Подкрановая ветвь из составного двутавра с первоначальными размерами: стенка - ; полки - .

4.1 Проверка сечения надкрановой части колонны

I. Проверка устойчивости в плоскости рамы (XoZ):

Расчет на устойчивость внецентренно-сжатых элементов постоянного сечения в плоскости действия момента следует выполнять по формуле 109 [3]:

(20)

В формуле (20) коэффициент устойчивости при внецентренном сжатии следует определять по таблице Д.3 [3] в зависимости от условной гибкости и приведенного относительного эксцентриситета , определяемого по формуле 110 [3]:

(21)

где – коэффициент влияния формы сечения, определяемый по таблице Д.2 [3];

– относительный эксцентриситет,

здесь – эксцентриситет, при вычислении которого значения M и N следует принимать согласно требованиям п9.2.3 [3];

– площадь поперечного сечения (приложение 3);

– момент сопротивления сечения, вычисленный для наиболее сжатого волокна (приложение 3)

Условная гибкость определяется по следующей формуле:

(22)

где – расчетная длина надкрановой части, определяемая по формуле ( - длина надкрановой части; коэффициент расчетной длины определяется по приложению И [3]);

– максимальный радиус инерции (приложение 3);

– расчетное сопротивление стали С245 (приложение В, таблица В.5 [3]);

– модуль упругости стали (приложение Г, таблица Г.10 [3])

Рисунок 8 — Поперечное сечение надкрановой части колонны

Определим расчетную длину надкрановой части колонны :

Коэффициент расчетной длины для верхнего участка одноступенчатой колонны следует определять по формуле И.5 [3]:

(23)

Коэффициент расчетной длины для защемленного в основании нижнего участка одноступенчатой колонны при закреплении верхнего конца от поворота, но при возможности его свободного смещения следует принимать по таблице И.4 [3] в зависимости от и , определяемые по формулам (приложение И [3]):

(24)

(25)

(26)

где – длины нижнего и верхнего участков колонны (рис. 7);

– моменты инерции сечений нижнего и верхнего участка колонны (приложение 3);

– продольные силы, приложенные к верху нижнего и верхнего участков колонн (рис. 7) определяемые по приложению 2

Так как и , то коэффициент расчетной длины подкрановой части колонны принимаем равным 1,675 (таблица И.4 [3]).

Коэффициент расчетной длины надкрановой части колонны:

, значит принимаем

Следовательно расчетная длина надкрановой части колонны составляет

Определим условную гибкость:

Определим приведенный относительный эксцентриситет :

Продольную силу и изгибающий момент принимаем из РСУ в 3 сечении для 121 элемента (приложение 2):

Эксцентриситет:

Относительный эксцентриситет:

Определим коэффициент влияния формы сечения для 5 типа сечения по таблице Д.2 [3]:

Так как , и , то необходимо проинтерполировать:

Применив интерполяцию, получаем

Следовательно приведенный относительный эксцентриситет будет равен:

Коэффициент устойчивости при внецентренном сжатии определяем по таблице Д.3 [3]:

Проверка устойчивости в плоскости действия момента:

т.е. устойчивость в плоскости рамы обеспечена.