3) Ветровые нагрузки

Расчётное значение ветровых нагрузок зависит от района и высоты, на которой они принимаются. Согласно СНиП «Нагрузки и воздействия» принимаем тип местности:

Тип А – открытое побережье морей, озёр и водохранилищ, пустыни, степи, тундра;

Тип В – городские территории, лесные массивы и другие местности, равномерно покрытые препятствиями высотой более 10 м;

Тип С – городские районы с застройкой зданиями высотой более 25 м.

Принимаем тип местности В.

Нагрузку с наветренной (подветренной) стороны принимаем по формуле:

где – нормативное значение ветрового давления, определяется по району по скоростным напорам ветра; для г. Архангельска (II ветровой район) =0,30 кПа=0,30 кН/м²;

– коэффициент надёжности по нагрузке,

– коэффициент, учитывающий изменение скоростного напора по высоте здания, зависит от высоты и типа местности; при высоте здания 19,2 м и типе местности В

с – аэродинамический коэффициент, зависящий от направления ветра; с наветренной стороны с=0,8, с подветренной – с=0,6;

Рассчитаем значение нагрузок на высоте 10 и 20 метров.

Рисунок 6 – Определение ветровой нагрузки

Для типа В с наветренной стороны k=0,65 на высоте 10 м:

С подветренной стороны на высоте 10 м:

Для типа В с наветренной стороны k=0,85 на высоте 20 м:

С подветренной стороны на высоте 20 м:

Нагрузку на уровне низа и верха фермы определяем по правилу треугольника:

Определяем эквивалентное значение ветровой нагрузки:

где – коэффициент, зависящий от высоты, при высоте h=19,2 м =1,09

Определяем силу ветра:

– с наветренной стороны:

– с подветренной стороны:

Определяем силу ветра, действующую на весь объект:

2.3 Статический расчёт поперечной рамы

2.3.1 Расчёт на постоянные нагрузки

а б

в

Рисунок 7 – Расчётная схема рамы.

Постоянные и снеговые нагрузки

Основная схема приведена на рисунке 8а, а схема приложения нагрузки на рисунке 7а. Сосредоточенный момент из-за смещения осей верхней и нижней частей колонны равен:

,

где F_R – опорная реакция ригеля рамы:

,

где – вес всего покрытия, =24,31 кН/м²;

L – пролёт здания, L=24 м

e₀ – расстояние между центрами тяжести верхнего и нижнего участков колонны:

,

где = =1000 мм=1 м;

= =500 мм=0,5 м

Расчётный вес колонны:

Поверхностная масса стен 200 кг/м², переплётов с остеклением – 35 кг/м². В верхней части колонны, включая вес этой колонны F₁:

,

где – коэффициент ответственности, =0,95;

– поверхностная масса бетона стен, =200 кг/м²;

– коэффициент надёжности по нагрузке, для стальных конструкций =1,2;

– высота верхней части колонны,

x=h_ф+0,6=3,0+0,6=3,6 м;

– расчётный вес верхней части колонны, составляет 20% от веса всей колонны:

,

где – коэффициент ответственности, =0,95;

– коэффициент надёжности по нагрузке, =1,05;

– расход стали, =25÷60 кг/м²;

Определяем вес нижней части колонны:

Определяем силу, действующую на нижнюю часть колонны:

,

где – высота остекления, =2,4 м;

– поверхностная масса переплётов с остеклением, =35 кг/м²;

– коэффициент надёжности по нагрузке, =1,2

Определяем параметры по таблице 12.4:

Каноническое уравнение для левого узла:

Моменты от поворотов углов (рисунок 8б) на угол (эпюра М₁):

Моменты от нагрузки на стойках:

Рисунок 8 – К расчёту рам на постоянную нагрузку

Моменты на опорах ригеля (защемлённая балка постоянного по длине сечения):

где q – вес покрытия, q= q_n=24,31 кН/м²

Коэффициенты канонического уравнения:

Определяем момент от фактического угла поворота:

Эпюра моментов от постоянной нагрузки приведена на рисунке 8г.

Проверкой правильности расчетов служит равенство моментов в узле В, равенство перепада эпюры моментов в точке С внешнему моменту, а также равенство поперечных сил в верхней и нижней частях колонны (рисунок 8д):

Разница получена в результате округления параметра .

На рисунке 8д приведена эпюра нормальных сил с учётом веса стен и собственного веса колонн: