5.1 Определение вертикальных нагрузок на раму

Расчетная постоянная нагрузка от покрытия, включая массу фермы: G_d=0,366 kH/м².

Расчетное давление на колонну от покрытия:

F_d^пок = G_d·B·l/2=0,366·6·20/2=15,81 кН,

где В=6м - шаг несущих конструкций.

То же от стенового ограждения с учетом элементов крепления;

F_d^ст=(G_d^пок + G_d^кр· γ_f)·B·H=[0,25+0,1·1,05]·3,5·7,0=12,78кН,

где G_d^пок=0,25кН/м² ― расчетная нагрузка от стенового ограждения толщиной h=8,3см;

G_к^кр=0,10 кН/м² – масса металлических элементов крепления стенового ограждения;

γ_f =1,05 – коэфф. надежности по нагрузке для металлических конструкций (табл. 1 [2])

Н=7,0м – высота здания в свету.

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

h= 1/12×H = 1/12×6,6=0,67м ; b=h/4=0,67/4=0,17м.

Тогда расчетное давление от собственной массы колонны:

F_d^кол=b·h·H·ρ· γ_f=0,17·0,67·6,6·500·10^-2·1,1=5,01 кН,

где p=500 кг/м³ - плотность древесины кедра для 3-го класса условий эксплуатации (табл. 6.2 [1]);

γ_f =1.1 – коэффициент надежности по нагрузке (табл. 1 [2]),

Расчетное давление на колонну от снеговой нагрузки:

F_d^сн=Q_d,s·B·l/2= 0,84·6·20/2=36,29 kH,

где Q_d,s=0,84 кН/м² - расчетная снеговая нагрузка на 1 м² плана покрытия при равномерном распределении по всему пролету.

5.2 Определение горизонтальных нагрузок на раму

Расчетная ветровая распределенная нагрузка на раму по высоте колонны определяется по формуле:

Q_d,w=w_m · γ_f ·B=w₀·k·c· γ_f·B,

где γ_f=1,4 ― коэффициент надежности по ветровой нагрузке (п.6.11[2]),

Определяем расчетную распределенную нагрузку с наветренной стороны (напор):

― на высоте до 5м Q_d,w,1 =0,48·0,5·0,8· 1,4·3,5=1,21 кН/м,

― на высоте от 5 до 8,0 м Q_d,w,2 =0,48·0,56·0,8· 1,4·3,5=1,35 кН/м,

где wo=0,48 кПа = 0,48 кН/м ― нормативное значение ветрового давления для 3-го ветрового района (табл. 5[2]);

k=0,5 и k=0,56 ― коэффициенты для типа местности «В» соответственно при z<5м и z=7,0м (середина второго учаска по высоте колонны) (табл. 6[2]);

c_e= 0,8 ― аэродинамический коэффициент с наветренной стороны (схема 3 прил. 4 [2]).

Определяем расчетную распределённую нагрузку с подветренной стороны:

― на высоте до 5м Q'_d,w,1 =0,48·0,5·(-0,5)· 1,4·3,5= - 0,76 кН/м,

― на высоте от 5 до 8,0 м Q'_d,w,2 =0,48·0,56·(-0,5)· 1,4·3,5= - 0,85 кН/м,

где c_e= - 0.5 ― аэродинамический коэффициент с подветренной стороны при L/l=66,0/20=1,8 и H/l=6,6/21=0,32<0,5 (схема 2 и 3 прил. 4 [2]).

Расчетную сосредоточенную ветровую нагрузку Q_d,w,3 на уровне нижнего пояса определим как сумму горизонтальных проекций результирующих нагрузок.

― с наветренной стороны

Q_d,w,3=w₀ ·k₁·c_e1·l₁· γ_f ·B·cosα =0,48·0,653·(-0,321)·1,4·(21/2)·6·0,95= - 5,78кН,

где k₁=0,653при z=H+0,7·h_max/2=6,6+0,7·3,2/2=9,12 м (табл. 6 [2]);

c_e1= - 0,321 – аэродинамический коэффициент при h_max/l=3,2/20,8=0,167 < 0,5 и Н/l=6,6/20=0,32 (схема 3 прил. 4 [2]).

cos = 0,95,

― то же, с подветренной стороны

Q'_d,w,3=w₀ ·k₁·c_e1·l₁· γ_f ·B·cosα =0,48·0,653·(-0,4)·1,4·9,6·6·0,95= - 7,2кН,

где c_e1= - 0,4 – аэродинамический коэффициент (схема 3 прил. 4 [2]).