4. Кратковременные нагрузки от ветрового воздействия.

Расчетное ветровое давление на 1 м² площади вертикальной стены объекта на высоте Н над уровнем поверхности земли определяется по формуле:

g = _f * K_П * C_X * g₀

_f =1.4 – коэффициент надежности по ветровой нагрузке

g₀=60 кг/м² - нормативный скоростной напор на высоте 10 м над поверхностью земли, в соответствии с заданием, в 4 ветровом районе

К_П – коэффициент, учитывающий изменение скоростного напора по высоте и зависящий от типа местности, (в задании рассматривается тип местности «В» – территории малых и средних городов, территории больших крупных и крупнейших городов, застроенных зданиями высотой >10м, леса).

С_X=0,8, С_X=0.6 – аэродинамический коэффициент, характеризующий аэродинамические свойства сооружения.

Высота рассматриваемого здания:

h = H + h₀,

где: Н = 10,2м – отметка нижнего пояса фермы,

h₀ – 3,2м – высота опорной стойки фермы.

h = 10,2 + 3.2 = 13,4м.

Табличное значение К_п = 0,655. Тогда ветровое давление равно:

g = 1,4*0,655*0,8*60 = 44,02 кгс/м².

При шаге колонн задания В = 6м расчётная линейная ветровая нагрузка на колонну с наветренной стороны:

q = g В,

q = _f К_п С_x g₀ B,

q = 44,02*6 = 264,10 кгс/м

Для заветренной стороны получаем:

q’ = g’ B = _f К_п С’_x g₀ B

q’ = 1.4*0,655*0.6*60*6 = 198,10 кгс/м.

Таким образом на колонну промышленного здания действует нагрузка от ветра переменная по высоте q_ИСТ

Для упрощения расчётов эпюра нагрузки q_ИСТ заменена ступенчатой q_СТ в которой усреднена нагрузка в пределах каждой из зон высотой до 10м. При большем упрощении нагрузка усредняется в пределах высоты колонны.

q_э = _f К_ср С_x g₀ B,

где: К_ср – «среднее» значение коэффициента К_п в пределах высоты принимается равным табличному значению К_ср = 0,684, тогда:

q_э =1,4*0,568*0,8*60*6 = 229 кгс/м,

q’_э = _f К_ср С’_x g₀ B,

q’_э =1.4*0,568*0.6*6*60 = 172 кгс/м.

Ветровая нагрузка, действующая на здание выше оси ригеля, задаётся равнодействующими W и W’.

W = _f К_h0 С_x g₀ B h₀,

W’ = _f К_h0 С’_x g₀ B h₀,

где: К_h0 – значение коэффициента К_П на отметке середины высоты опорной стойки фермы, взятое из таблицы для высоты h = H + h₀/2:

h = 13,4 + 3,2/2 = 15,0м

Находим:

К_h0 =0,69.

W =1,4*0,69*0,8*60*6*3,2 = 894 кгс

W’ = 1,4*0,69*0,6*60*6*3,2 =670 кгс

2. Определение расчётных нагрузок в сечениях рамы

В курсовом проекте задано жёсткое примыкание плоской фермы к колонне. Расчётная схема может быть сведена к раме с ригелем постоянной жёсткости. Расчётная схема рамы приведена. Данная конструкция является три раза статически неопределимой.

Вычислим отношение погонных жестокостей ригеля i_p и колонны i_k.

к = i_p / i_k

Зададимся значением I = 15. Для коэффициента к получаем:

к = (J_p/l)/(J_k/L) = I((H/L) = 15*(10,2/24) = 6,375

Используя известные зависимости из сопротивления материалов определим момент инерции ригеля:

I_p = k_эI_ф = k_эW_фf/2 = k_э M_изгf/(2R_y) = k_э(q + p)l²f/(16R_y)

I_p = (f/77 + h₀/20)(q + p)l²/(R_y)

I_p =(3.2/77 +3,2/20)(1974+684)*24²/2300*10⁴= 76*10⁴ м⁴

В расчёте требуется определить значения усилий и моментов в сечениях 1 – 1, 2 – 2, 3 – 3 и 4 – 4 от постоянных нагрузок, от снеговой и ветровой нагрузок.

1. Усилия в сечениях рамы от постоянных нагрузок.

K= J*H/l

Усилия в сечениях рамы от веса шатра.

M_A = M_B = M₁ = M₂= ql²/(12(k+2)) =684*24²/(12*(6,375+2)) = 3900 кгм = 3,9 Тм

M_С = M _D= M₃ = M₄ = -2 M₁ =  7800 кгм =  7,8 Тм

H_A = H_B = ql²/(4H*(k+2 )) = 684*24²/(4*10,2*(6,375+2) ) = 1147 кг = 1,1 Т

Q = |H_A | = 1,1 Т

В колонне в сечении х: M_qст = M_{q к}= 0

Только от веса шатра N_q = -q*l/2 =-684*24/2 = -8190 кг = -8,2 Т ;

Только от веса стен и колонн N_qст+qk = -(q_ст+q_k)*x = const ;

Сечение 1 ,2 x = (h_o+H) = 3,2+10,2 = 13,4 м N_qст+qk = -(2574+180)*13,4 = - 36903

N= - 36,9 Т ;

Сечения 3 ,4 x = h_o = 3,2 м N_qст+qk = -(2574+180)*3,2 = - 8813 кг N = - 8,8 Т ;

В ригеле: N_p^риг = - H_А= -1,1 Т M_p^мах = + q*l²/8 M_C = 41340 кг = 41,3 Т