Горизонтальная нагрузка на ферму.
Усилие на ферму от жесткого сопряжения с колонной.
При жестком сопряжении в местах опирания фермы с колонной передаются опорные реакции и опорные моменты (Рис.29). Для определения величин опорных моментов необходимо произвести расчет рамы от действующих нагрузок.
Рис.29. Жесткое опирание фермы.
а – каркас, загруженный ветровой нагрузкой; б – расчетная схема рамы с эпюрами моментов; в – расчетная схема фермы загруженной опорными моментами.
Полученные опорные моменты заменяются на пары сил, которые прикладываются к узлам фермы (рис.29) величиной:
;
;
(20)
где hon - расстояние между осями верхнего и нижнего поясов фермы на опоре; МЛ (МПР) – момент, передаваемый на ферму от жесткого сопряжения с колонной слева (справа).
Опорные реакции фермы определяются по правилам строительной механики.
При шарнирном сопряжении на ферму передаются усилия от ветровой нагрузки (горизонтальная нагрузка) в пределах ее высоты (рис.30)
,
кН/м (21)
где ω0 =(0,17÷0,85) кН/м2 – нормативное значение давления ветра на 1 м2 боковой поверхности фермы, принимается по п.6.4./2/ в зависимости от района строительства; с =(0,2÷0,8) - аэродинамический коэффициент, принимается по п.6.6/3/; k=(0,4÷1,25)– коэффициент учитывающий тип местности и изменение давления ветра по высоте, принимается по п.6.5/2/; γf =1.4 – коэффициент надежности по нагрузке, принимается по п.6.11/2/.
Рис.30 Ветровая нагрузка на ферму при плоской кровле при шарнирном опирании на колонну.
Распределенная ветровая нагрузка заменяется на сосредоточенную, приложенную в узлах.
Эквивалентное усилие от действия ветра:
(22)
где h - высота фермы, м; ωн ωв – давление ветра на уровне низа и верха фермы кН/м, определенные по ур.(21) без учета аэродинамического коэффициента с.
Расчетная узловая нагрузка при небольшой высоте фермы от активного (пассивного) действия ветра:
(
) (23)
где n – количество узлов фермы со стороны активного действия ветра; n' – количество узлов фермы со стороны пассивного действия ветра; знак ( ' ) относится к пассивному действию ветра.
Для легких кровель следует учитывать внутреннее давление ветра из здания ω'' (Рис.31, 32) (приложение 4, схема 2/2/), при этом следует учитывать соотношение высоты здания и величины пролета (рис.31).
Рис.31. Схема здания с двускатными покрытиями и ветровая нагрузка.
H – высота здания (с учетом высоты фермы на опоре hоп); L - ширина здания; α – угол наклона кровли;
Стрелки на рисунке показывают направление ветра. Знак (+) направление ветра на здание, знак (–) направление ветра из здания. Промежуточные значения определяются по линейной интерполяции.
Значения аэродинамического коэффициента для скатных кровель приведены в таблице 3.
Распределенная нагрузка от давления ветра из здания заменяется на сосредоточенные усилия, которые прикладываются в узлы фермы.
(24)
ω – давление ветра, кН/м, определенное по ур.(15) без учета аэродинамического коэффициента с.; сei – аэродинамический коэффициент (табл.3)
Расчетная схема фермы при двускатной кровле приведена на рис.32.
Аэродинамический коэффициент для кровли
Таблица 3
Коэффициент |
α, град |
Значения се1, се2 при H/L, равном |
|||
0 |
0,5 |
1 |
≥2 |
||
се1 |
0 |
0 |
-0,6 |
-0,7 |
-0,8 |
20 |
+0,2 |
-0,4 |
-0,7 |
-0,8 |
|
40 |
+0,4 |
+0,3 |
-0,2 |
-0,4 |
|
60 |
+0,8 |
+0,8 |
+0,8 |
+0,8 |
|
се2 |
≤60 |
-0,4 |
-0,4 |
-0,5 |
-0,8 |
Для получения всех возможных комбинаций нагрузок на ферму необходимо ее загрузить при смене направления ветрового усилия.