4. Вітрове навантаження

Характеристичне значення вітрового тиску для заданого району будівництва 0,52кН/м. Тип місцевості за вітровим навантаженням IІІ. Стінові панелі довжиною 6м горизонтально закріплені на основних колонах та фахверкових стояках. Фахверковий стояк не з’єднується з гальмівними конструкціями підкранових шляхів, а верхнім кінцем спирається на горизонтальні в’язі по нижніх поясах ферм на позначці +13,1м.

Знайдемо граничне та експлуатаційне розрахункові значення вітрового навантаження:

W_m=γ_fmW₀C,

γ_fm=1 — коефіцієнт надійності за граничним розрахунковим значенням вітрового навантаження, визначений за 9.14 [2];

Коефіцієнт С визначається за формулою:

C=C_aerC_hC_relC_dirC_d.

Кут нахилу покриття α=0°; висота під вітрової зони h₁=17м; проліт ферм l=30м, довжина будівлі в плані b=132м. Відповідно співвідношення h­₁/l=0,57; b/l=4,4.

За лінійною інтерполяцією визначаємо аеродинамічні коефіцієнти, за додатком І [2]:

с_е1=-0,614, с_е2=-0,414, с_е3=-0,514.

Рис. 7. Схема розподілу аеродинамічних коефіцієнтів

C_alt=1 (H<0,5км), — коефіцієнт географічної висоти, що визначається за 9.10;

C_rel=1, φ<0,05 приймаємо ухил — коефіцієнт рельєфу, що визначається за 9.11;

C_dir=1, — коефіцієнт напрямку, що визначається за 9.12;

Коефіцієнт напрямку C_dir=1 враховує нерівномірність вітрового навантаження за напрямками вітру і, як правило, приймається таким, що дорівнює одиниці.

Значення C_dir, що відрізняється від одиниці, допускається враховувати при спеціальному обґрунтуванні тільки для відкритої рівнинної місцевості та при наявності достатніх статистичних даних.

C_d=1, — коефіцієнт динамічності, що визначається за 9.13.

Коефіцієнт динамічності C_dвраховує вплив пульсаційної складової вітрового навантаження і просторову кореляцію вітрового тиску на споруду. Для будівель і споруд, старший період власних коливань яких не перевищує 0,25с:

W_m=γ_fmW₀C=1∙0,52∙C_aer∙C_h

Вітрове навантаження на горизонтальних ділянках покриття з від’ємним значеннями аеродинамічних коефіцієнтів у запас несучої здатності не враховуємо.

Розрахункова схема включає розподілене навантаження на колони до рівня низу кроквяної ферми (ділянка А₂) та зосереджені сили у верхніх вузлах рами від вітрового навантаження вище зазначеного рівня (ділянка А₁).

Рис. 8. Схема розподілу вітрового навантаження по поздовжній поверхні будівлі (В=12м)

Розподілене навантаження від вітру на основну колону з площі В враховуємо за спрощеною схемою як рівномірне, що спричиняє еквівалентний згинальний момент у защемленні колони.

Значення коефіцієнта переходу до еквівалентного навантаження для рами з позначкою низу ригеля Н=13,1м за табл. Д.2.6,б [3] дорівнює c_eq=0,843.

Рівномірно розподілене еквівалентне навантаження від вітру з урахуванням аеродинамічних коефіцієнтів:

активне: q_w.a=W₀∙c_е∙c_eq∙(B/2)∙γ_nI=0,52∙0,8∙0,843∙(12/2)∙1,25=2,63кН/м;

пасивне: q_w.p=W₀∙c_е∙c_eq∙(B/2)∙γ_nI=0,52∙0,514∙0,843∙(12/2)∙0,975=1,69кН/м

Рис. 9. Схема розподілу вітрового навантаження по висоті рами

Вітрове навантаження, що діє вище нижнього поясу ригеля, враховується розрахунковою схемою як зосереджені сили з площі:

А₁=(17-13,1)∙12/2=23,4м², c_h,сер=(2,1+1,925)/2=2,0125

активне: W_a1=W_m∙A₁∙c_e∙ c_h,сер∙γ_n=0,52∙23,4∙0,8∙2,0125∙1,25=24,49кН;

пасивне: W_p1=W_m∙A₁∙c_e3∙ c_h,сер∙γ_n=0,52∙23,4∙0,514∙2,0125∙1,25=15,73кН.

Верхня опорна реакція Wстояка може бути знайдена з рівняння, яке складене з умови рівності нулю моментів відносно точки закріплення фахверкового стояка на фундаменті:

W∙13,1-q₀C_aer(1,625∙15,05∙7,525+(2,013-1,625) ∙10,5/2∙11,7)=0

Тут q₀=W₀B/2γ_fmγ_nI=0,52∙12/2∙1,0∙1,25=3,9 кН/м, а з рівняння визначаємо

W=С_aer∙61,58

Тоді навантаження від опорної реакції фахверкового стояка буде

W_ас=0,8∙61,58=49,26кН,

W_рс=0,514∙61,58=31,65кН.

Сумарна зосереджена сила від вітру:

активна: W_a= W_a1+ W_ас=24,49+49,26=73,75кН,

пасивна: W_p= W_p1+ W_pс=15,73+31,65=47,38кН

Рис. 10. Схема вітрового навантаження