Ветровая нагрузка

Нормативное значение ветровой нагрузки w определяется согласно [3, п. 11.1.2] как сумма средней w_m и пульсационной w_p составляющих:

(2.6)

Нормативное значение средней ветровой нагрузки w_m согласно [3, п. 11.1.3] в зависимости от эквивалентной высоты z_e :

(2.7)

где w₀ – нормативное значение ветрового давления согласно [3, табл. 11.1] в зависимости от ветрового района, определенного по [3, прил.Ж, карта 3];

k(z_e) – коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте z_e [3, табл. 11.2]; для зданий при h ≤ d принимаем z_e = h (h – высота здания, d – длина здания), тип местности – B;

c – аэродинамический коэффициент по [3, прил. Д.1.2]; для наветренной стороны с = +0,8, для подветренной стороны с = -0,5 (знак «+» указывает, что ветер направлен на плоскость стены, знак «-» указывает на направление ветра от плоскости стены).

Нормативное значение пульсационной составляющей ветровой нагрузки w_p на эквивалентной высоте z_e определяется согласно [3, п. 11.1.8]:

(2.8)

где ζ(z_e) – коэффициент пульсации давления ветра, принимаемый по [3, табл. 11.4] для эквивалентной высоты z_e = h; ν – коэффициент корреляции пульсаций давления ветра по таблицам [3, табл.11.6 и 11.7] для плоскости zoy, ρ = b (b – длина здания), χ = h (h = H_low + h_f ).

Рис. 2.3. Схема распределения грузовых площадей от ветровой нагрузки

Расчётное значение ветровой нагрузки, действующей на каркас с наветренной стороны (рис. 2.4):

(2.9)

где w – нормативное значение ветровой нагрузки с наветренной стороны, определенное по условию (2.6) при значении аэродинамического коэффициента с = +0,8;

B – шаг колонн;

γ_f = 1,4 – коэффициент надежности по ветровой нагрузке.

Расчётное значение ветровой нагрузки, действующей на каркас с подветренной стороны (рис. 2.4):

(2.10)

где w’ – нормативное значение ветровой нагрузки с подветренной стороны, определенное по условию (2.6) при значении аэродинамического коэффициента с = -0,5.

Рис. 2.4. Схема приложения ветровой нагрузки

Необходимо отметить, что ветер оказывает давление не только на вертикальные конструкции, но и на покрытие здания. Учитывая незначительный угол уклона кровли к горизонту, а также то обстоятельство, что обычно векторы интенсивности ветровой и снеговой нагрузок направлены в противоположные стороны, в запас несущей способности ветровая нагрузка на покрытие не учитывается.

3. Статический расчёт поперечной рамы каркаса

По результатам сбора нагрузок, действующих на сформированную расчётную схему, необходимо выполнить статический расчёт и определить усилия в характерных сечениях элементов рамы. Статический расчёт выполняется в современных сертифицированных программных комплексах, реализующих метод конечных элементов. Среди наиболее часто применяемых в практике расчёта строительных конструкций можно отметить такие проектно-вычислительные комплексы, как SCAD Office, LIRA, STARK, MicroFe и др. Статический расчет можно также выполнять вручную методом сил или методом перемещений.

Расчёт конструкций следует выполнять исходя из наиболее неблагоприятных сочетаний нагрузок. Сочетания устанавливаются из анализа реальных вариантов одновременного действия различных нагрузок с учетом отсутствия полностью или частично некоторых из них. В курсовом проекте рассматриваются основные сочетания, состоящие из постоянных и кратковременных нагрузок. Согласно [3, п. 6.2] основные сочетания можно представить в виде

(3. 1)

где C_m – нагрузка для основного сочетания;

P_d – постоянная нагрузка (расчётное значение нагрузки);

P_t – кратковременная нагрузка (расчётное значение нагрузки);

Ψ_ti (i = 1, 2, 3,…,) – коэффициенты сочетаний для кратковременных нагрузок [3, п. 6.4]:

(3.2)

Ψ_t1 – коэффициент сочетаний, соответствующий основной по степени влияния кратковременной нагрузке; Ψ_t2 – коэффициент сочетаний, соответствующий второй кратковременной нагрузке; Ψ_t3 , Ψ_t4 – коэффициенты сочетаний для остальных кратковременных нагрузок.

Рассмотрим возможные основные сочетания нагрузок:

1) C₁ = P_d (Собственный вес) + P_{t 1} (Снег);

2) C₂ = P_d (Собственный вес) + P_{t 2} (Ветер);

3) C₃ = P_d (Собственный вес) + P_{t 1} (Снег) + 0,9 P_{t 2} (Ветер);

4) C₄ = P_d (Собственный вес) + P_{t 2} (Ветер) + 0,9 P_{t 1} (Снег);

5) C₅ =0,9P_{d n} (Собственный вес ) + P_{t 2} (Ветер) – данное сочетание

используется для расчёта анкерных болтов и содержит нормативное значение нагрузки от собственного веса (умноженное на коэффициент надёжности по нагрузке γ_f = 0,9) и ветровую нагрузку.

В результате статического расчёта в элементах рамы от пяти сочетаний нагрузок необходимо получить эпюры внутренних усилий N, M_y и Q_z и включить их в пояснительную записку курсового проекта.