4.1 Определение вертикальных нагрузок на раму

Расчётная постоянная нагрузка от покрытия, включая массу фермы:

кН/см².

Расчётное давление на колонну от покрытия:

; (4.1)

кН,

где - шаг несущих конструкций.

То же от стенового ограждения с учётом элементов крепления:

; (4.2)

кН,

где - расчётная нагрузка от стенового ограждения толщиной h_cт=8,3см;

- масса металлических элементов крепления стенового ограждения;

- коэффициент надёжности по нагрузке (табл. 1 [2]);

- высота здания.

Для определения собственной массы колонны ориентировочно принимаем следующие размеры её сечения:

м,

м.

Тогда расчётное давление от собственной массы колонны:

; (4.3)

кН,

где - плотность древесины пихты для 2 класса условий эксплуатации (табл. 6.2 [1]).

Расчётное давление на колонну от снеговой нагрузки:

; (4.4)

кН.

4.2 Определение горизонтальных нагрузок на раму

Расчётная ветровая распределённая нагрузка на раму по высоте колонны определяется по формуле (4.1):

, (4.5)

где - коэффициент надёжности по ветровой нагрузке (п. 6.11 [2])

Определяем расчётную распределённую нагрузку с наветренной стороны (напор):

- на высоте до 5м кН/м,

- на высоте от 5 до 6,0 м кН/м,

где - нормативное значение ветрового давления для 4 ветрового района (таблица 5 [2]);

- коэффициенты (табл. 6 [2]);

- аэродинамический коэффициент с наветренной стороны (схема 3 прил. 4 [2]).

Определяем расчётную распределённую нагрузку с подветренной стороны (отсос):

- на высоте до 5м кН/м,

- на высоте от 5 до 6,0м кН/м,

где - аэродинамический коэффициент с подветренной стороны при L/l=66/24,8=2,66 >2 , H/l=6/24,8=0,241< 0,5 (схема 2 и 3 прил. 4 [2]).

Расчётную сосредоточенную ветровую нагрузку на уровне нижнего пояса определим как сумму горизонтальных проекций результирующих нагрузок на участках l₁ и l₂.

Предварительно определим необходимые геометрические размеры.

Половина центрального угла :

; (4.6)

.

Угол :

; (4.7)

.

Угол :

; (4.8)

,

где – радиус очертания оси верхнего пояса фермы.

Длина дуги:

, (4.9)

м;

м.

Угол .

Угол .

Расчётная сосредоточенная нагрузка с наветренной стороны будет равна:

, (4.10)

где при м; (табл. 6 [2]);

при м, (табл. 6 [2]);

- аэродинамические коэффициенты при и (схема 3 прил. 4 [2]);

То же, с подветренной стороны: кН,

где - аэродинамический коэффициент (схема 3 прил. 4 [2]).

4.3 Статический расчёт рамы

Поскольку рама является один раз статически неопределимой системой, то определяем значение лишнего неизвестного, которым является продольное усилие в ригеле “F_x”. Расчёт выполняем для каждого вида загружения:

- от ветровой нагрузки на стены:

; (4.11)

где м – принято для удобства расчёта загружения ветровой нагрузкой.

кН.

; (4.12)

кН.

- от ветровой нагрузки, приложенной в уровне ригеля:

; (4.13)

кН.

- от стенового ограждения:

; (4.14)

где кНм,

где м - расстояние между серединой колонной и стенового ограждения.

кН.

Принимаем, что положительное значение неизвестного “F_x” направлено от узлов рамы, а изгибающего момента – по часовой стрелке.

Определим изгибающие моменты в заделке рамы по формуле (4.7):

, (4.15)

Для левой колонны:

кНм

Для правой колонны:

кНсм

Поперечная сила в заделке:

, (4.16)

кН

кН.

Расчётные усилия:

кНм; кН.

кН,

где - коэффициент сочетания согласно п. 1.12 [2], учитывающий действие двух кратковременных нагрузок.