2.1 Определение нагрузок на ферму

На ферму действуют следующие нагрузки:

• нагрузка от собственного веса покрытия и фермы;

• снеговая нагрузка (в соответствии со снеговым районом);

• снеговая неравномерная нагрузка.

• ветровая нагрузка (в соответствии с районом).

Для постоянных и временных равномерно распределенных нагрузок рассчитываем коэффициент (S-длинна верхнего пояса фермы; l-пролет)

Таблица 2.1 Нагрузки, действующие на 1 м фермы

Наименование нагрузок	Нормативная нагрузка кН/м2	Расчётная нагрузка кН/м2	k	qd × k	Погонная нагрузка на ферму (шаг ферм 3,9 м)
Постоянная:
- вес кровли и плиты	0,6051	0,7247	-	-	2,826
- собственный вес фермы	0,152	0,1672	0,93	0,1555	0,606
Временная:
Снеговая Sg =0,8(табл.1.8[1]); =1, т.к. угол наклона кровли 22 qs1k=0,75 qs2k=1,25	0,8 0,6 1	1,28 0,96 1,6	0,93 0,93	0,8928 1,488	3,482 5,803

Постоянная нагрузка

Нагрузку от кровли и плит берем из таблицы 1.

Нормативный собственный вес основной несущей конструкции покрытия (фермы) вычисляется по формуле:

где  g_к - нормативный вес панели покрытия , ( g_к = 0,6051 кН/м²);

q_к - нормативная снеговая нагрузка, ( q_к = 1 кН/м²);

k_sw - коэффициент собственного веса конструкции (фермы), принимаемый по табл. 1.6 [3], (k_sw =3,61);

L - пролёт,( L = 24 м;)

тогда:

Расчетное значение собственного веса фермы:

γ_f - коэффициент надежности по нагрузке для собственного веса фермы.

Нормативный собственный вес колонны определим по формуле:

k_sw-коэффициент собственного веса конструкции (колонны) принимаемый по таблице 1.3 [3].

Расчетное значение собственного веса колонны:

γ_f - коэффициент надежности по нагрузке для собственного веса фермы.

Снеговая нагрузка.

Город Брест находится в IБ районе.

Полное нормативное значение снеговой нагрузки на 1 м² горизонтальную проекцию покрытия следует определят по формуле:

_{S0 – нормативное значение веса снегового покрова на 1 м2 горизонтальной поверхности земли, принимаемое в соответствии с таблицей 1.7[3].}

_{µ - коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытие , принимаемой в соответствии с таблицей 1.9 [3].}

_{Рассмотрим два варианта снеговой нагрузки:}

• равномерная снеговая нагрузка:

• q_sk= 4,68 кн/м⁴

- неравномерная снеговая нагрузка:

q_s1k = 3,482 кн/м , q_s2k = 5,803 кн/м;

Рисунок 2.1 – Варианты нагружения снеговой нагрузкой.

Ветровая нагрузка.

Нормативное значение средней ветровой нагрузки:

где, w₀ – нормативное значение ветрового давления, принимаемое в зависимости от ветрового района (IV) по данным табл.1.10, и составляет 0,48 кН/м²;

к – коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте, принимаемый по табл.1.11[3];

с – аэродинамический коэффициент, принимаемый по табл.1.12[3].

Аэродинамические коэффициенты:

Се=+0,8 – для наветренной поверхности;

Се₁= - 0,57;

Се₂= -0,57;

Се₃=-0,475.

Рисунок 2.2: Расчётная схема от действия ветровой нагрузки

Коэффициент надежности для ветровой нагрузки γ_qw=1,4.

Боковые зоны ветрового давления ограниченны точками, имеющими ординаты:

Y=0	k=0
Y=5м	k=0,5
Y=10м	k=0,65
Y=20м	k=0,85
y=21	k=0,86
Y=25.8	k=0,92

Таблица 2-2 – Ветровая нагрузка по высоте.

Участки	Нормативное значение ветрового давления	k	c	Коэффициент надежности	Расчетное значение ветрового давления	Расчетная нагрузка на погонный метр
До 5 м	0,48	0,5	0,8	1,4	0,2688
До 10 м		0,65	0,8		0,3494
До 20 м		0,85	0,8		0,4569
До 21 м		0,86	0,8		0,4623
До 25,8 м		0,92	-0,57		-0,3524
До 21 м	0,48	0,86	-0,475	1,4	-0,2745
До 20 м		0,85	-0,475		-0,2713
До 10 м		0,65	-0,475		-0,2075
До 5 м		0,5	-0,475		-0,1596

Для упрощения расчёта фактическую ветровую нагрузку заменяем эквивалентной, равномерно распределенной по высоте колонны. Величину эквивалентной нагрузки находим из условия равенства изгибающих моментов в защемлённой стойке от фактической эпюры ветрового давления и от равномерно распределённой нагрузки..

Найдем эквивалентную равномернораспределенную нагрузку на раму с наветренной стороны:

С подветренной стороны:

Найдем эквивалентную равномернораспределенную нагрузку на раму с наветренной стороны :

С подветренной стороны :

Расчетная сосредоточенная ветровая нагрузка выше отметки 21 м:

с наветренной стороны

С подветренной стороны :

Сочетание нагрузок

Сочетание № 1: постоянная нагрузка +снеговая нагрузка ( равномерно распределенная)+ветровая нагрузка.

Таблица 2.3 – Расчетные значения при нагружении №1

N_max=-357,072 кН – в 8 стержне верхнего пояса.

Сочетание № 2: постоянная нагрузка +снеговая нагрузка (не равномерно распределенная)+ветровая нагрузка.

Таблица 2.4 – Расчетные значения при нагружении №2

N_max=-271,598 кН – в 8 стержне верхнего пояса.

Из сравнения сочетаний 2-х видов нагрузок видно, что 1-й вид нагрузки больше 2-й и

=271,598 кН < =357,072 кН.

Следовательно, принимаем в расчетах = 357,072 кН.