5. Сбор нагрузок на элементы поперечной рамы каркаса здания

5.1. Постоянные нагрузки

Постоянные – от веса ограждающих (кровля, стены) и несущих конструкций (фермы, связи, колонны).

Кратковременные – атмосферные (снеговые, ветровые), кратковременные технологические (от мостовых кранов) и др.

Сбор нагрузок выполняем в табличной форме (табл. 3).

Таблица 3.

Постоянные нагрузки

№ п/п	Вид нагрузки	Ед. изм.	Норматив-ная нагрузка	Коэф-т надежности по нагрузке	Расчетная нагрузка
1	Стальной профилированный лист; t=1 мм	кН/м^2	0,15	1,05	0,157
2	Прогоны L=6м	кН/м^2	0,08	1,05	0,085
3	Связи по фермам	кН/м^2	0,1	1,05	0,105
	Итого qпокр.	кН/м^2	0,33		0,345
4	Собственный вес стропильной фермы:	кН/м^2	0,234	1,05	0,246
	Итого qпокр.	кН/м^2	0,564		0,591

Расчетная погонная нагрузка на раму

где В_к = 6м - шаг средних колонн;

Узловая нагрузка на ферму ,

где d = 3 м – длина панели, В_ф = 6 м - шаг ферм;

Определяем моменты, возникающие от постоянной нагрузки:

Рис.8. Схема загружения поперечной рамы постоянной нагрузкой (Загружение №1)

5.2. Снеговая нагрузка

При расчете поперечных рам снеговая нагрузка определяется на 1 м² горизонтальной проекции. Нормативное значение снеговой нагрузки на горизонтальную проекцию покрытия:

[2, ф.10.1]

S_q = 3,2 кН/м² – вес снегового покрова на 1 м² горизонтальной проекции земли [2,табл.10.1] для V снегового района (г.Березники);

- коэффициент надежности по нагрузке, , [10.12]

µ = 1,0 - коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытие для уклона i = 1,5 % (α < 30°) [2, прил. Г].

- коэффициент, учитывающий снос снега с покрытий зданий [2, п.10.5-10.9]

Расчетная погонная снеговая нагрузка на поперечную раму:

где В^ср_рам = 6м – шаг средних колонн;

с_е = 1 коэффициент снижения снеговой нагрузки.

Узловая нагрузка на ферму:

–площадь сбора нагрузки на узел фермы;

d – расстояние между узлами фермы по верхнему поясу, d = 3 м;

В_ф – шаг ферм, В_ф = 6 м.

Значения моментов от снеговой нагрузки с учетом эксцентриситета, т.к. центр тяжести нижней и верхней части колонны не совпадает, то в месте уступа появляется момент от постоянной нагрузки.

Опорное давление ригеля от снеговой нагрузки

Значения моментов от снеговой нагрузки:

Рис. 9. Схема загружения поперечной рамы снеговой нагрузкой (Загружение №2)

5.3. Ветровая нагрузка

Расчет поперечной рамы здания выполняется только на среднюю составляющую ветровой нагрузки, соответствующей установленному напору на здание.

Характер распределения средней составляющей ветровой нагрузки (кН/м²) определяется по формуле.

Средняя составляющая ветровой нагрузки W_m учитывается при расчете всех зданий и сооружений. Характер ее распределения зависит от профиля здания.

Величина средней составляющей ветровой нагрузки определяется:

где - коэффициент надежности по нагрузке для ветровой нагрузки,

- нормативное значение ветрового давления, [1, табл.5], для 1 ветрового района = 0,23кН/м;

- аэродинамический коэффициент, зависит от конфигурации здания и принимается по приложению 4 [2].

для наветренной стороны с_е = 0,8,

для подветренной с_е = -0,6.

Скоростной напор ветра увеличивается с высотой от уровня земли. У поверхности земли зависит от наличия разных препятствий.

- коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте. Определяется по т.6 СНиП в зависимости от типа местности. У нас В – городские территории, местности равномерно покрытые препятствиями.

Часто действительную эпюру заменяют на расчетную. Иногда для упрощения расчета нагрузку на колонну заменяют эквивалентной равномерно распределенной.

Определение среднего значения коэффициента k на первом и втором участках.

1 участок – колонна от обреза фундамента до низа стропильной фермы h₁= 21750 мм

2 участок – шатер от низа стропильной фермы до наивысшей точки фермы

- высота от уровня пола до верхней точки покрытия,

Средний коэффициент на 1^ом и 2^ом участках находят по формуле:

j – участок осреднения;

i – участок с одной эпюрой;

h_j – 1^ый и 2^ой участки (h₁ и h₂).

На каждом j участке с однозначной эпюрой i определяем осредненный коэффициент

tg i - тангенс угла наклона эпюры ветрового давления на участке с однозначной эпюрой

Таблица 4.

Определение тангенса угла наклона эпюры ветрового давления

Участок i= 1			Участок i= 2			Участок i = 3			Участок i = 4
tg 1	k10	tg 2		k20	tg 1		k10	tg 2		tg 4
0	0,65	0,03		0,85	0		0,65	0,03		0,0125

- протяженность участков с однозначными эпюрами на осредненных участках.

_{Колонна}:

Средние коэффициенты на участках 1 и 2:

Расчетное значение ветровой нагрузки.

на 1^ом участке:

для наветренной стороны

для подветренной стороны

на 2^ом участке:

для наветренной стороны

для подветренной стороны

Расчетная погонная ветровая нагрузка на раму (кН/м) на участке h₁ передается в виде равномерно распределенной нагрузки:

- с наветренной стороны здания:

;

- с подветренной стороны здания:

B_к =6 м – шаг поперечных рам, A₁ – грузовая площадь шатра.

С грузовой площади шатра A₁ (м²) нагрузка в виде сосредоточенной силы F_нав (кН), F_подв. (кН) переносится на узел сопряжения верхней части колонны с ригелем:

;

Рис. 10. Схема загружения поперечной рамы ветровой нагрузкой (Загружение №3, 4)