Д) Ветровая нагрузка

Для расчета рамы необходимо определить ветровую нагрузку как с наветренной (активное давление), так и с заветренной (отсос) стороны. Направление действия активного давления и отсоса совпадает с направлением ветра.

На стойки рамы давление ветра передается панелями стенового ограждения, ригелями и ветровыми фермами в виде равномерно распределенной или сосредоточенной нагрузки. Интенсивность равномерно распределенной расчетной нагрузки можно определить по формулам:

с наветренной стороны:

, (2.2)

с заветренной стороны:

, (2.3)

где — коэффициент надежности по нагрузке;

и — аэродинамические коэффициенты, принимаемые в соответствии со СНиП [3] с наветренной стороны и с заветренной ;

— нормативный скоростной напор в кН/м², принимаемый по данным приложения или [3];

—ширина грузовой площади, принимаемая равной шагу рам; при наличии промежуточных стоек фахверка ширина грузовой площади равна расстоянию между стойкой рамы и стойкой фахверка (рис. 2.4,6, размер );

— поправочный коэффициент к величине скоростного напора ветра [3].

Скоростной напор ветра возрастает с увеличением высоты, следовательно, ветровая нагрузка на стойки рамы будет неравномерной. В целях упрощения расчета рамы ее можно заменить эквивалентной равномерно распределенной нагрузкой. Для определения последней воспользуемся формулами (2.2) и (2.3), подставив в них осредненное значение поправочного коэффициента :

, (2.4)

где - среднее значение поправочного коэффициента на участке с однозначной эпюрой скоростного напора;

-протяженность участка с однозначной эпюрой скоростного напора;

-высота стойки рамы.

Рис. 2.4. Схема загружения рамы ветровой нагрузкой а – без промежуточных стоек фахверка; б – при промежуточных стойках фахверка

Среднее значение поправочного коэффициента для каждого участка можно выразить формулой

,

где - нижнее значение поправочного коэффициента для рассматри­ваемого участка;

- тангенс угла наклона эпюры давления ветра (рис. 2.5), равный: для второго участка (от 10 до 20 м) , для третьего участка (от 20 до 40 м) .

Пример 1. Определить эквивалентную ветровую нагрузку для здания с отметкой низа ферм 19,8 ми верха фонаря 27 м, расположенного во II районе. Шаг рам 12 м.

Нормативный скоростной напор для II района равен 0,30 кН/м²[3]. Сначала определим осредненные значения поправочных коэффициентов для отдельных участков:

для первого участка от нуля до 10 м ;

для второго участка от 10 до 19,8 м

;

для третьего участка

.

Поскольку на полной высоте стоек рамы, т. е. от отметки 0,00 до отметки 19,8 м, имеется два участка, определим общий осредненный коэффициент для стойки: Теперь по формулам (2.2) и (2.3) получим эквивалентную погонную расчетную нагрузку для стоек: ; ; для шатра: ; ;

Рис. 2.5. Определение ветровой эквивалентной нагрузки

Ветровая нагрузка, расположенная выше отметки нижнего пояса стропильных ферм, приводится к сосредоточенной силе , принимается приложенной к верхним узлам рамы и определяется как сумма:

,

где — с наветренной стороны;

— с заветренной стороны;

- высота конструкций покрытия (рис. 2.5);

При наличии промежуточных стоек продольного фахверка или промежуточных Г-образных рам сосредоточенные силы и можно определить как произведение удельного давления ветровой нагрузки (на 1 м²) на соответствующую грузовую площадь. Так, при одной промежуточной стойке фахверка получим:

и

,

где — грузовая площадь (рис. 2.4).