3.1.4 Вітрове навантаження

Для розрахунку рами необхідно визначити вітрове навантаження як з навітряної сторони, так і з завітреної сторони. Вітрове навантаження по висоті будівлі розподіляється нерівномірно і його інтенсивність залежить від кліматичного району будівництва, типу місцевості, кроку рам і висоти будівлі.

Граничне розрахункове значення вітрового навантаження

де - залежно від терміну експлуатації будівлі (60 років) – п9.14 [5];

- характеристичне значення вітрового тиску – табл.1 [5];

- коефіцієнт;

де - п.9.8, додаток 1, схема 2 [5];

- п.9.9, рис.9.2 [5] (додаток до ДБН – приймаємо для ІІІ типу місцевості);

- п.9.10 [4];

- п.9.11 [4];

- п.9.12 [4];

- п.9.13 [4].

визначається на висотах: , , - низ ригеля на опорі, - верх ригеля на опорі.

;

;

;

,

де ,

,

,

Погонне вітрове граничне розрахункове навантаження:

;

;

;

.

Момент від фактичного навантаження

Еквівалентне рівномірно розподілене вітрове навантаження з навітреної сторони

,

з завітреної сторони

.

Зосереджене вітрове навантаження

.

На підставі виконаних розрахунків складаємо схему вітрового тиску на виробничу будівлю (рис.8).

Для спрощення розрахунку, фактичне вітрове навантаження на колону від рівня землі до низу ферми замінюємо рівномірно-розподіленим еквівалентним навантаженням (рис.9), а від низу ферми до її верха – зосередженою силою (рис.10).

4. Розрахунок та конструювання колони

Вихідні дані:

Розрахункові комбінації зусиль:

для верхньої(над кранової) частини колони:

N₂= 1453,26кН; М₂=-1268,65кН·м; Q₂=-2,55 кН;

для нижньої (підкранової) частини колони:

N₁=2546,36 кН; М₁=2379,24 Кн·м (згинаючий момент завантажує зовнішню вітку);

N´₁ =1008,1; М´₁ =-1370,1кН·м; Q₁=199,9 кН (згинаючий момент довантажує підкранову вітку)

Найбільше значення нормальних сил:

N₂=1497 кН; N₁=2546,36 Кнм;

Матеріал колони – сталь марки 10ХСНД;

Довжина верхньої частини: l₂=4,9м;

нижньої частини: l₁=11,7м;

Висота перерізу верхньої частини колони: h₂=500мм;

нижньої частини колони: h₁=1000мм;

Співвідношення моментів інерції: I₁:I₂=5,88;

Висота підкранової балки: h_в=1,6м.

4.1 Визначення розрахункових довжин ділянок колони

Розрахункові довжини верхньої і нижньої частини колони в площині рами відповідно l_2x=₂ l₂ та l_1x=₁ l₁.

Відношення .

Величина ,

де

За таблицею 68[1] залежно від n=0,4 та ₁=0,8 визначаємо ₁=1,90.

Коефіцієнт , приймаємо ₂=2,4.

Таким чином,

l_2x=₂ l₂ =2,4×4,9=11,76м;

l_1x=₁ l₁=1,9×11,7=22,23м.

Із площини рами

l_2у=l₂-h_в =4,9-1,6=3,30м,

l_1y=l₁=11,70м.

4.2 Підбір перерізу верхньої частини колони

Приймаємо переріз верхньої частини колони у вигляді зварного двотавра висотою h₂=500мм, R_y для сталі марки 10ХСНД при товщині листа t=до 50мм становить R_y=380Мпа, E=2,0610⁵Мпа.

Необхідна площа перерізу

,

де .

Компонуємо переріз колони (рис.13).

Рис.13 До розрахунку верхньої частини колони

Приймаємо стінку t_w×h_w=12×460мм=5520мм²=55,20 см²,

пояси з листів t_f×b_f=20×400мм=8000мм²=80см².

A₂=t_wh_w+2 t_fb_f=1.2×46+2×2×40,0=215.2см²;

;

,

, ,

^.

Визначаємо гнучкості стержня колони в площині та із площини рами

Умовна гнучкість

Відношення ,

Місцева стійкість полиць забезпечена.

Перевіряємо стійкість верхньої частини колони в площині дії моменту за формулою: для чого попередньо обчислюємо і :

;

;

,

де – коефіцієнт впливу форми перерізу (табл..73[1]), η=1,38 )

при і m=4.59.

За табл. 74[1] залежно від =2.32 і m_ef=6.33 коефіцієнт φ_е=0.180.

.

Перевірка стійкості верхньої частини колони із площини дії моменту виконується за формулою:

для чого попередньо обчислюємо

,

де (обчислюється в перерізі 3-3 при тій самій комбінації зусиль, що і М₂ в перерізі 4-4).

Ексцентриситет .

Відносний ексцентриситет .

Гнучкість .

За табл.10[1] α=0,65+0,05m_х =0.84 при m_х =3.7 і β=1, оскільки λ_у =33.13, λ_с=73,11.

.

За табл.72[1] за значенням λ_у =33.13 коефіцієнт φ_у =0.893.

Обчислюємо напруження

.

Стійкість верхньої частини колони забезпечена.

Для перевірки місцевої стійкості стінки визначаємо коефіцієнт:

.

;

;

.

Оскільки α>1, то

де ;

.

.