Ветровая нагрузка

3. Ветровая нагрузка

Рассмотрим действие ветра на здание с левой стороны.

Эквивалентная ветровая нагрузка, действующая:

- с наветренной стороны:

q = g_f*g_н * q_o * C_x * K_п * B = 1,4 *0,95* 0,30 * 0,8 * 0,678 * 6 = 1,3 кН/м

-  с заветренной стороны:

q’ = g_f * g_н * q_o * C’_x * K_п * B = 1,4 *0,95* 0,30 * 0,6 * 0,678 * 6 = 0.97 кН/м,

где g_f = 1,4 – коэффициент надежности по ветровой нагрузке

g_н = 0,95 – коэффициент надежности по назначению

q_o = 0,30 кН/м² – скоростной напор (для 2 ветрового района строительства)

С_х = 0,8 и С’_х = 0,6 – аэродинамический коэффициент

К_п = 0,678 – коэффициент, изменения скоростного напора ветра по высоте, зависящий не только от высоты ,но и от типа местности.

h_оп=h_ф + h_{кр.пок .}+ h_пар = 3,15 + 0,4 + 0,4 = 3,95 м

Ветровая нагрузка, действующая на здание выше оси ригеля рамы:

W = g_f*g_н * q_o * C_x * K_ho*h_o * B = 1,4*0,95*0,30*0,8*0,728*3.95*6 = 5.49 кН

W’ = g_f*g_н * q_o * C_x ‘* K_ho*h_o * B = 1,4*0,95*0,30*0,6*0,728*3.95*6 = 4.15 кН

К_ho = 0,728 –коэффициент, изменения скоростного напора ветра по высоте, зависящий не только от высоты ,но и от типа местности для высоты h_o

 

h_o=H + h_оп/2 = 11.9 + 3,95/2 = 13.875 м

 

3. Определение расчетных усилий в стержнях фермы

Фактические узловые нагрузки:

-  постоянная

G = q * d = 7,95 * 3 = 23,85 кН

-  снеговая нагрузка

P = p * d = 10.27 * 3 = 30.81 кН

Усилие в стержнях фермы определяем в табличной форме Таблица № 2 Усилие в стержнях фермы

Наименование	Обозначение	Единичное усилие в кН			Ng	Np	N = Ng + Np
элемента	стержней	с двух сторон	слева	справа
1	2	3	4	5	6	7	8
Верхний пояс	В1	0	0	0	0,00	0,00	0,00
	В2	-9,524	-6,667	-2,857	-227,15	-195,43	-422,58
	В3	-9,524	-6,667	-2,857	-227,15	-195,43	-422,58
	В4	-15,238	-9,524	-5,714	-363,43	-312,68	-676,11
	В5	-15,238	-9,524	-5,714	-363,43	-312,68	-676,11
	В6	-17,143	-8,571	-8,571	-408,86	-351,77	-760,63
Нижний пояс	Н1	5,238	3,81	1,429	124,93	107,48	232,41
	Н2	12,857	8,571	4,286	306,64	263,83	570,47
	Н3	16,667	9,524	7,143	397,51	342,01	739,51
Раскосы	Р1	-7,595	-5,524	-2,071	-181,14	-155,85	-336,99
	Р2	6,214	4,143	2,071	148,20	127,51	275,72
	Р3	-4,833	-2,762	-2,071	-115,27	-99,17	-214,44
	Р4	3,452	1,381	2,071	82,33	70,84	153,17
	Р5	-2,071	0	-2,071	-49,39	-42,50	-91,89
	Р6	0,690476	-1,381	2,071	16,47	-28,34	-11,87
						42,50	58,96
Стойки	С1	-0,5	-0,5	0	-11,93	-10,26	-22,19
	С2	-1	-1	0	-23,85	-20,52	-44,37
	С3	-1	-1	0	-23,85	-20,52	-44,37
	С4	-1	-0,5	-0,5	-23,85	-20,52	-44,37

 

а). Верхний пояс l_x = d = 3 м

l_y = 2 * d = 6 м

б). Нижний пояс l_x = a = 6 м

l_y= a = 6 м

в). Промежуточные раскосы и стойки l_x = 0,8*a = 4,8 м

l_y= a = 6 м

г). Опорный раскос l_x = a = 6 м

l_y= a = 6 м

 

При проектировании ферм со стержнями из парных уголков необходимо знать расстояние между уголками, которое определяется толщиной фасонки δ_ф. Толщина фасонок во всех узлах принимают одинаковой и принимают в зависимости от усилия в опорном раскосе.

δ_ф = 10 мм.

Требуемую площадь поперечного сечения для сжатых стержней определяют по формуле:

 

где N- расчетное сжимающее усилие в стержне

R_y = 24,5 кН/см²– расчетное сопротивление по пределу текучести выбранной марки стали

φ - коэффициент продольного изгиба, зависящий от гибкости стержня λ (для поясов ферм λ=80-100, для решетки λ = 100-130)

γ_c = 1 (кроме промежуточных раскосов и стоек γ_c = 0,8) – коэффициент условий работы

Верхний пояс: максимальное усилие N = -760,63кН, φ=0,686

Принимаем уголок неравнополочный 160*100*9 мм А= 45,8 см², i_x=2,88 см, i_y=7,67 см

Определение гибкости:

 

 

Принимаем уголок неравнополочный 160*100*10 мм А= 50,6 см², i_x=2,86 см, i_y=7,69 см

Определение гибкости:

 

 

Принимаем уголок неравнополочный 160*100*12 мм А= 60,0 см², i_x=2,86 см, i_y=7,75 см

Определение гибкости:

 

 

Принимаем уголок неравнополочный 160*100*14 мм А= 69,4 см², i_x=2,84 см, i_y=7,79 см

Определение гибкости:

 

 

Окончательно принимаем уголок неравнополочный 160*100*14 мм А= 69,4 см², i_x=2,84 см, i_y=7,79 см

Нижний пояс: максимальное усилие N = 739,51кН

Принимаем уголок неравнополочный 125*80*8 мм А= 32,0 см², i_x=2,28 см, i_y=6,06 см

Определение гибкости:

  

Окончательно принимаем уголок неравнополочный 125*80*8 мм А= 32,0 см², i_x=2,28 см, i_y=6,06 см

Раскосы:

Опорный раскос 1: усилие N = -336,99кН, φ=0,419

Принимаем уголок равнополочный 125*9 мм А= 44,0 см², i_x=3,86 см, i_y=5,49 см

Определение гибкости:

 

Принимаем уголок равнополочный 180*12 мм А= 84,4 см², i_x=5,59 см, i_y=7,77 см

Определение гибкости:

 

 

 

Раскос 2: усилие N = 275,72 кН

Принимаем уголок равнополочный 63*6 мм А= 14,6 см², i_x=1,93 см, i_y=2,99 см

Определение гибкости:

  

Принимаем уголок равнополочный 110*8 мм А= 34,4 см², i_x=3,39 см, i_y=4,87 см

Определение гибкости:

  

Раскос 3: усилие N = -214,44 кН, φ=0,419

Принимаем уголок равнополочный 110*8 мм А= 34,4 см², i_x=3,39 см, i_y=4,87 см

Определение гибкости:

  

 

 

Раскос 4: усилие N = 153,17 кН

Принимаем уголок равнополочный 50*4 мм А= 7,78 см², i_x=1,54 см, i_y=2,43 см

Определение гибкости:

  

Принимаем уголок равнополочный 110*8 мм А= 34,4 см², i_x=3,39 см, i_y=4,87 см

Определение гибкости:

  

 

Раскос 5: усилие N = -91,89 кН, φ=0,419

Принимаем уголок равнополочный 110*8 мм А= 34,4 см², i_x=3,39 см, i_y=4,87 см

Определение гибкости:

  

 

 

Раскос 6: усилие N = -11,87 кН, φ=0,419

N = 58,96 кН

Принимаем уголок равнополочный 110*8 мм А= 34,4 см², i_x=3,39 см, i_y=4,87 см

Определение гибкости:

  

 

Стойки:

Стойка 1: усилие N = -22,19кН, φ=0,419

Принимаем уголок равнополочный 50*4 мм А= 7,78 см², i_x=1,54 см, i_y=2,43 см

Определение гибкости:

 

Принимаем уголок равнополочный 110*8 мм А= 34,4 см², i_x=3,39 см, i_y=4,87 см . Определение гибкости:

  

 

Стойки 2 и 3: усилие N = -44,37кН, φ=0,419

Принимаем уголок равнополочный 50*4 мм А= 7,78 см², i_x=1,54 см, i_y=2,43 см

Определение гибкости:

 

Принимаем уголок равнополочный 110*8 мм А= 34,4 см², i_x=3,39 см, i_y=4,87 см

Определение гибкости:

  

 

 

Центральная стойка 4: усилие N = -44,37кН, φ=0,419

Принимаем уголок равнополочный 50*4 мм А= 7,78 см², i_x=1,54 см, i_y=2,43 см

Определение гибкости:

 

Принимаем уголок равнополочный 110*8 мм А= 34,4 см², i_x=3,39 см, i_y=4,87 см

Определение гибкости:

  

 

 

Окончательный выбор сечений элементов фермы:

	Стержень	Расчетные усилия, кН	Марка стали	Размеры сечения, мм	Площадь сечения, см2	Расчетная длина, см		Радиусы инерции, см		Гибкость
Верхний пояс	В1	-760,63	С245	160*100*14	69,4	300	600	2,84	7,79	105,6	77,02
	В2	-760,63		160*100*14	69,4	300	600	2,84	7,79	105,6	77,02
	В3	-760,63		160*100*14	69,4	300	600	2,84	7,79	105,6	77,02
	В4	-760,63		160*100*14	69,4	300	600	2,84	7,79	105,6	77,02
	В5	-760,63		160*100*14	69,4	300	600	2,84	7,79	105,6	77,02
	В6	-760,63		160*100*14	69,4	300	600	2,84	7,79	105,6	77,02
Нижний пояс	Н1	739,51	С245	125*80*8	32,0	600	600	2,28	6,06	263,2	99,01
	Н2	739,51		125*80*8	32,0	600	600	2,28	6,06	263,2	99,01
	Н3	739,51		125*80*8	32,0	600	600	2,28	6,06	263,2	99,01
Раскосы	Р1	-336,99	С245	180*12	84,4	600	600	5,59	7,77	107,3	77,22
	Р2	275,72		110*8	34,4	480	600	3,39	4,87	141,6	123,2
	Р3	-214,44		110*8	34,4	480	600	3,39	4,87	141,6	123,2
	Р4	153,17		110*8	34,4	480	600	3,39	4,87	141,6	123,2
	Р5	-91,89		110*8	34,4	480	600	3,39	4,87	141,6	123,2
	Р6	58,96		110*8	34,4	480	600	3,39	4,87	141,6	123,2
Стойки	С1	-22,19	С245	110*8	34,4	480	600	3,39	4,87	141,6	123,2
	С2	-44,37		110*8	34,4	480	600	3,39	4,87	141,6	123,2
	С3	-44,37		110*8	34,4	480	600	3,39	4,87	141,6	123,2
	С4	-44,37		110*8	34,4	480	600	3,39	4,87	141,6	123,2