3.6. Ветровая нагрузка

Интенсивность распределенной нагрузки на стойку рамы:

q_w = γ_f ∙ w ∙ В, где

γ_f - коэффициент надежности по ветровой нагрузке, равный 1,4;

w - нормативное значение ветровой нагрузки;

В – ширина грузовой площадки;

Нормативное значение ветровой нагрузки w следует определять как сумму средней w_m и пульсационной w_р составляющих:

w = w_m + w_p.

Нормативное значение средней составляющей ветровой нагрузки w_m в зависимости от эквивалентной высоты z_е над поверхностью земли следует определять по формуле:

w_m = w₀∙ k(z_е) ∙ c_е , где

w₀ – нормативное значение ветрового давления;

k(z_e) – коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления для высоты z_е;

c_е – аэродинамический коэффициент внешнего давления.

Нормативное значение ветрового давления w₀ принимается в зависимости от ветрового района.

Эквивалентная высота z_е определяется для зданий при h ≤ d → z_е = h₁;

h₁-высота здания с фонарем (приложение Д.1.5);

d – размер здания (без учета его стилобатной части) в направлении, перпендикулярном расчетному направлению ветра (поперечный размер);

Коэффициент k(z_e) определяется по таблице 11.2 или по формуле (11.4) в зависимости от типа местности [2].

Значения параметров k₁₀ и α для различных типов местностей приведены в таблице 11.3 [2].

Нормативное значение пульсационной составляющей ветровой нагрузки w_p на эквивалентной высоте z_е следует определять при расчете одноэтажных производственных зданий высотой до 36 м при отношении высоты к пролету менее 1,5, размещаемых в местностях типа А и В по формуле:

w_p = w_m∙ ζ(z_е) ∙ ν,

ζ(z_e) – коэффициент пульсации давления ветра, принимаемый по таблице 11.4 или формуле (11.6) для эквивалентной высоты z_e [2];

ν – коэффициент пространственной корреляции пульсаций давления ветра;

ζ (z_e) = ζ₁₀(z_e/10)^-α.

Коэффициент пространственной корреляции пульсаций давления ν следует определять для расчетной поверхности сооружения или отдельной конструкции, для которой учитывается корреляция пульсаций. Если расчетная поверхность близка к прямоугольнику, ориентированному так, что его стороны параллельны основным осям, то коэффициент ν следует определять по таблице 11.6 [2] в зависимости от параметров ρ и χ , принимаемых по таблице 11.7 [2].

Вычисление ветровой нагрузки, приложенной слева:

1) по таблице 11.1 [2] для третьего ветрового района w₀=0,38 кПа;

2) по формуле (11.4) [2] коэффициент k(z_e) для типа местности В:

k(z_e) = k₁₀(z_e/10)^2α=0,65∙(19,7/10)^2∙0,2 ≈ 0,85;

3) по приложению Д.1.5 «Здания с продольными фонарями» [2] для вертикальных поверхностей и стен здания коэффициент с_е определяется по таблице Д.2.:

-наветренная стена: с_е=0,8;

-подветренная стена: с'_е= -0,5;

4) нормативные значения средней составляющей ветровой нагрузки:

-наветренная стена: w_m = w₀∙ k(z_е) ∙ c_е=0,38∙0,85∙0,8=0,258 кН/м²;

-подветренная стена: w'_m = w₀∙ k(z_е) ∙ c'_е=0,38∙0,85∙(-0,5)= -0,162 кН/м²;

5) коэффициент пульсации давления ветра для эквивалентной высоты z_e:

ζ (z_e) = ζ₁₀(z_e/10)^-α=1,06∙(19,7/10)^-0,2 ≈0,93;

6 ) расчетная плоскость продольных стен здания ZOY, следовательно,

ρ=b=72 м, χ=h=h₁=19,7 м,

тогда ν ≈ 0,63.

рис. 11

7) нормативные значения пульсационной составляющей ветровой нагрузки w_p:

-наветренная стена: w_p = w_m∙ ζ(z_е) ∙ ν=0,258∙0,93∙0,63≈0,151 кН/м²;

-подветренная стена: w'_p = w'_m∙ ζ(z_е) ∙ ν= -0,162∙0,93∙0,63≈ -0,095 кН/м²;

8) нормативные значения ветровой нагрузки w:

-наветренная стена: w = w_m + w_p= 0,258+0,151=0,409 кН/м²;

-подветренная стена: w' = w_m + w_p= -0,161-0,095= -0,257 кН/м²;

9) интенсивность распределенной нагрузки на стойку рамы:

-наветренная стена: q_w = γ_f ∙ w ∙ В= 1,4 ∙ 0,409 ∙ 6 = 3,436 кН/м;

-подветренная стена: q'_w = γ_f ∙ w' ∙ В= 1,4 ∙ (-0,257) ∙ 6 = -2,159 кН/м;

10) сосредоточенная сила от ветрового давления с грузовой площадки фонаря, приложенная в верхний боковой узел фермы:

-наветренная стена: Q^фон= q_w ∙ Н^фон ∙ 2= 3,436 ∙ 3,4 ∙ 2 ≈ 23,365 кН;

-подветренная стена: Q'^фон= q'_w ∙ Н^фон ∙ 2= -2,159 ∙ 3,4 ∙ 2 ≈ -14,681 кН;

11) сосредоточенная сила от ветрового давления с грузовой площадки A₁ (рис. 12), приложенная в верхний узел колонны:

-наветренная стена: Q^фах= q_w ∙ (Н_к/2)= 3,436 ∙ 6,3 ≈ 21,647 кН;

-подветренная стена: Q'^фах= q'_w ∙ (Н_к/2)= -2,159 ∙ 6,3 ≈ -13,602 кН, где Н_к - отметка верхнего узла колонны;

12) сосредоточенная сила от ветрового давления с грузовой площадки A₂ (рис. 12), приложенная наполовину в верхний узел колонны, наполовину в верхний узел фермы:

-наветренная стена: Q^пф= q_w ∙ Н_ф= 3,436 ∙ 2,2 ≈ 7,559 кН;

-подветренная стена: Q'^пф= q'_w ∙ Н_ф= -2,159 ∙ 2,2 ≈ -4,750 кН, где Н_ф - высота фермы.

Тогда суммарная сосредоточенная сила, приложенная к верхнему узлу фермы:

-наветренная стена: Q₁= Q^фон + Q^пф/2= 23,365+7,559/2 ≈ 27,145 кН;

-подветренная стена: Q'₁= Q'^фон + Q'^пф/2= -14,681 - 4,750/2 = - 17,056 кН.

Суммарная сосредоточенная сила, приложенная к верхнему узлу колонны:

-наветренная стена: Q₂= Q^фах + Q^пф/2= 21,647+7,559/2 ≈ 25,427 кН;

-подветренная стена: Q'₂= Q'^фах + Q'^пф/2= -13,602 - 4,750/2 = - 15,977 кН;

рис. 12.

В етровая нагрузка, приложенная слева, представлена на рис. 13.

рис. 13.

Ветровая нагрузка, приложенная справа, является зеркальным отображением данного загружения.