4. Определение нагрузок, приложенных к ригелю

4.1. Определение постоянных нагрузок

Значения постоянных нагрузок на раму каркаса зависят от состава покрытия, тип которого принимается по табл. 3 в соответствии с шифром студента. Сбор нагрузок удобно вести в табличной форме (Табл. 2.1). Плотность материалов определяется по справочным данным (см. Приложение 2). Коэффициенты надежности по нагрузке определяются по [1].

Постоянная нагрузка от покрытия на раму каркаса

Таблица 2.1

№ п/п	Состав покрытия	Нормативная нагрузка, кПа	Коэффициент надежности по нагрузке (γf)	Расчетная нагрузка, кПа
1	Защитный слой гравия на битумной мастике δ= 10мм	0,21	1,3	0,273
2	Гидроизоляция (4 слоя рубероида) 4 х 0,04	0,16	1,2	0,192
3	Утеплитель (минвата) δ= 120 мм; γ = 200 кг/м3	0,24	1,3	0,312
4	Пароизоляция (1 слой рубероида) 1 х 0,04	0,04	1,2	0,048
5	Профнастил Н60 – 845 – 0,8 (по сортаменту)	0,099	1,05	0,104
6	Прогон: швеллер № 24 с шагом 3 м 27,3/ 3 х 0,01	0,091	1,05	0,096

Суммарная нагрузка 0,84 g₁ = 1,025

Расчетная распределенная нагрузка на ригель рамы

q_const = g₁× b₁ = 1,025· 7,0 = 7,17 кН/м.

Нормативная распределенная нагрузка на ригель рамы

q_const = g_1н× b₁ = 0,84· 7,0 = 5,88 кН/м.

Узловая расчетная нагрузка на верхний пояс фермы основного здания

F₁ = g₁× a₁× b₁ = 1,025× 3,0× 7,0 = 21,525 кН,

где g₁ – расчетная нагрузка от конструкции покрытия (без учета собственного веса фермы);

a₁ – шаг прогонов здания (в данном примере – 3 м);

b₁ – шаг колонн здания (в примере – 7 м).

4.2. Определение снеговой нагрузки по сп 20.13330.2011

Исходные данные: Место строительства – г. Москва; длина здания L = 60 м; местность – тип А. Пролет основного здания – 18 м; пролет пристройки – 12 м; высота основного здания – 13,85 м; высота пристройки – 3,6 м; шаг рам – 6 м.

Нормативное значение снеговой нагрузки S₀ на горизонтальную проекцию покрытия следует определять по формуле:

S₀ = 0,7c_e∙ c_t∙ μ ∙S_g∙.

По табл. 10.1 [1] для снегового района III, определенного по карте 1, вес снегового покрова на 1 м² горизонтальной поверхности земли cоставляет S_g = 1,8 кПа.

По Приложению Г [1] для схемы Г.1а) при α ≤ 30⁰ μ₁ = 1; по картам 2 и 5 находим для г. Москва среднюю скорость ветра V = 4 м/с и среднюю месячную температуру воздуха в январе t = -10⁰С.

В соответствии с п.10.5 [1] для пологих (с уклонами до 12%) покрытий однопролетных и многопролетных зданий без фонарей, проектируемых в районах со средней скоростью ветра v ≥ 2 м/с, следует установить коэффициент сноса снега с_е = (1,2 – 0,1V∙)∙ (0,8 + 0,002b).

А. Основное здание.

Определим коэффициент cноса снега

Здесь коэффициент k определен интерполяцией между значениями k₁₀ и k₂₀, принятыми по таблице 11.2 [1]: k_13,85 = 1,096.

В соответствии с п.10.10 [1] термический коэффициент для утепленных покрытий принимается c_t = 1,0.

Коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытие μ₁ = 1,0.

Нормативное значение снеговой нагрузки на покрытие основного здания

S₀ = 0,7∙ 0,653∙ 1,0∙ 1,0∙ 1,8 = 0,823 кН/м².

В соответствии с п.10.12 [1] коэффициент надежности по снеговой нагрузке γ_f = 1,4.

Расчетное значение снеговой нагрузки на покрытие основного здания

S = S₀∙γ_f = 0,823∙ 1,4 = 1,15 кН/м².

Погонная снеговая нагрузка на ригель основного здания

p_s = S∙ B = 1,15∙ 6 = 6,9 кН/м.

Б. Пристройка.

В соответствии со схемой Г.8б) Приложения Г [1] коэффициент μ₂ следует принимать равным

Здесь h = 13,85 – 3,6 = 10,25 м > 8 м; принимаем h = 8 м; l₁^’ = 18 м; l₂^’ = 12 м.

m₁ = 0,4 – для плоского покрытия с α ≤ 20⁰.

Для пониженного покрытия шириной а < 21 м значение

m₂ = 0,5∙ k₁∙ k₂∙ k₃, но не менее 0,1 (п. Г.8в), где

k₁ = √ a/ 21 = √ 12/ 21 = 0,756; k₂ = 1 – β/ 35 = 1 – 0/ 35 = 1,0;

k₃ = 1 - φ/ 30 = 1 – 0/ 30 = 1,0;

m₂ = 0,5∙ 0,756∙ 1,0∙ 1,0 = 0,378;

_{μ2 = 1 + 1/ 8∙ (0,4∙ 18 + 0,378∙ 12) = 2,467.}

Длину зоны повышенных снегоотложений b принимают при 2h / S₀ =

= 2∙ 8 / 0,823 = 19,44 > μ₂ = 2,467, равной b = 2h = 2∙ 8 = 16 м, т.е. равна предельной. Так как зона повышенных снегоотложений превышает ширину пристройки, определим коэффициент μ₃ на краю пристройки.

μ₄ = 1 – 2m₂ = 1 - 2∙ 0,378 = 0,244.

(2,467 – 0,244) / 16 = y / 4; y = 0,556;

μ₃ = 0,244 + 0,556 = 0,8.

Расчетное погонное значение снеговой нагрузки на пристройке у стены основного здания

p_s2 = 0,7μ₂∙ S_g∙γ_f∙B = 0,7∙ 2,467∙ 1,8∙1,4∙ 6 = 26,11 кН/м.

То же на краю пристройки

p_s3 = 0,7 μ₃∙ S_g∙∙γ_f∙ B = 0,7∙ 0,8∙ 1,8∙1,4∙ 6 = 8,47 кН/м.

Рис. 2.1. Схема распределения снеговой нагрузки