Определение горизонтальных нагрузок на раму

Статический расчет рамы здания

4.1 Определение вертикальных нагрузок на раму

Расчетная постоянная нагрузка от покрытия, включая массу фермы G_d=0,211 кН/м².

Расчетное давление на колонну от покрытия:

F_d^пок=G_d×B×l/2 =0,211x 4,5 x22,0/2=9,92 кН,

где В=4,5 м - шаг несущих конструкций.

То же от стенового ограждения с учетом элементов крепления;

F_d^ст= (G_d^пок+G_k^кр×γ_f)×B×H=(0,196+0,1х 1,05)х4,0х6,4=9,15 кН,

где G_d^пок =0,219 кН/м² - расчётная нагрузка от стенового ограждения, принятая равной расчётной нагрузки от покрытия;

G_k^кр =0,10 кН/м² - масса металлических элементов крепления стенового ограждения;

γ_f =1,05 - коэффициент надёжности по нагрузке для металличе­ских конструкций;

Н= 6,4м - высота здания в свету.

Для определения собственной массы колонны ориентировочно при­нимаем следующие размеры ее сечения:

h =1/12хН=1/12х6,4=0,63 м, (4.1)

b =h/4=0,63/4=0,16 м. Примем 0,7х0,15 м. (4.2)

Тогда расчетное давление от собственной массы колонны:

F_d^кол=b×h×H×ρ×γ_f =0,15x0,7x6,4x500x10^-2x1,1=4,39 кH,

где ρ =500 кг/м³ - плотность древесины сосны для 2 класса условий эксплуатации (табл. 6.2 [1]);

γ_f =1,1 - коэффициент надежности по нагрузке для деревянных конструкций.

Расчетное давление на колонну от снеговой нагрузки:

F_d^сн= Q_d,s×B×L/2 =0,9 x4,0×22,0/2=42,3 кH,

где Q_d,s=0,9 кН/м² - расчетная снеговая нагрузка на 1м² плана покрытия при равномерном распределении по всему пролету.

Расчетная ветровая распределенная нагрузка на раму по высоте ко­лонны определяется по формуле:

Q_d,w,1 = w_m×γ_f×B = w₀×k×c×γ_f×B, (4.3)

где γ_f =1,4 - коэффициент надежности по ветровой нагрузке.

Определяем расчетную распределенную нагрузку с наветренной сторона (напор):

— на высоте до 5м Q_d,w,1 =w₀×k×c_e×γ_f×B = 0,3x0,5x0,8x1,4x4,5=0,67 кН/м,

— на высоте от 5 до 11,6м Q_d,_w,₂=w₀×k×c_e×γ_f×B = 0,3x0,524x0,8x1,4x4,5=0,70 кН/м,

где w₀=0,3 кПа=0,3 кН/м² -нормативное значение ветрового дав­ления для II ветрового

района;

к=0,5 и к=0,524 - коэффициенты для типа местности "В" соответ­ственно при z=5 м и z=5,8 м (середина второго участка по вы­соте колонны);

c_е=0,8 - аэродинамический коэффициент с наветренной стороны.

Определяем расчетную распределенную нагрузку с подветренной стороны (отсос):

— на высоте до 5м Q¹_d,w,1 =w₀×k×c_e3×γ_f×B = 0, 3x0,5x(-0,5)x1,4x4,5= - 0,42 кН/м,

— на высоте от 5 до 6,4м Q¹_d,w,2 =w₀×k×c_e3×γ_f×B = 0,3x0,524x(-0,5)x1,4x4,5= - 0,44 кН/м,

где c_е3 = -0,5 - аэродинамический коэффициент с подветренной стороны.

Расчетную сосредоточенную ветровую нагрузку Q_d.w.3 на уровне нижнего пояса определим как сумму горизонтальных проекций результирующих нагрузок на участках l₁ и l₂.

Предварительно определим необходимые геоматрические размеры.

Половина центрального угла φ:

cos(φ/2)=((r-h_max)/r)=((19,26-4)/19,26)=0,8, φ/2=36,84⁰.

Угол φ₂:

cos(φ₂)=((r-0,3хh_max)/r)=((19,26-0,3х4)/19,26)=0,94, φ₂=19,93⁰.

Угол φ₁:

φ₁= φ/2 - φ₂ =36,84⁰-19,93⁰=16,91⁰.

где r=19,26 м. – радиус очертания оси верхнего пояса фермы.

Длина дуги l₁=πхrxφ₁/180⁰=3,14х19,26х16,91⁰/180⁰=5,68м.

Длина дуги l₂=πхrxφ₂/180⁰=3,14х19,26х19,93⁰/180⁰=6,69 м.

Угол α₁=90⁰-φ₂ – φ₁/2=90⁰ – 19,93⁰ -16,91⁰/2=61,62⁰,

Угол α₂=90⁰-φ₂/2=90⁰ – 19,93⁰/2=80,04⁰.

Расчетная сосредоточенная нагрузка с наветренной стороны будет равна:

Q_d,w,3 = w₀×k₁×c_e1×γ_f×l₁× B×cos(α₁)+ w₀×k₂×c_e2×γ_f×l₂× B×cos(α₂)=0,3x 0,62x(-0,13)x1,4x5,68×4,5×0,475+0,3x 0,67x(-0,87)x1,4x6,69×4,5 ×0,173= - 1,499 кН,

Расчетная сосредоточенная нагрузка с подветренной стороны будет равна:

Q¹_d,w,3 = w₀×k₁×c_e×γ_f×l₁× B×cos(α₁)+ w₀×k₂×c_e2×γ_f×l₂× B×cos(α₂)=0, 3x 0,62x(-0,4)x1,4x5,68×4,5×0,475+0,3x 0,67x(-0,87)x1,4x6,69×4,5×0,173= - 2,257 кН.

где k₁=0,62 при z=H+0,7h_max/2=6,4+0,7х4,0/2=9,0м.

k₂=0,67 при z=H+0,7h_max+0,3h_max/2=7,6+0,7х4,0+0,3х4,0/2=11м.

c_e1= - 0,15; c_e2= - 0,87 - аэродинамические коэффициенты при h_max/l=4/22,0=0,17 и H/l=6,4/22,0=0,227.

Дата добавления: 2015-06-28