2. Визначення горизонтальних навантажень на раму

Розрахункове вітрове розподілене навантаження на раму по висоті колони визначаю за формулою:

Q_d,w = w_m  _f  B= w₀  k  c  _f  B,

де _f = 1,4 - коефіцієнт надійності за вітровим навантаженням.

Визначаємо розрахункову розподілене навантаження з навітряної сторони (напір) :

- на висоті до 5 м м Q_d,w,1=0,50,50,81,46=1,68 кН/м;

- На висоті від 5 до 12,1 м Q_d,w,2=0,50,560,81,46=1,88 кН/м;

де W₀=500 Па = 0,5 кН/м² - нормативне значення вітрового тиску для III вітрового району (згідно з ДБН В.1.2-2-2006 «Навантаження і впливи»);

k = 0,5 і k = 0,56 - коефіцієнти для типу місцевості "III" відповідно при z 5 м и z=9,0 м (середина другої ділянки по висоті колони );

се = 0,8 - аеродинамічний коефіцієнт з навітряного боку.

Визначаю розрахункове розподілене навантаження з підвітряного боку (відсмоктувач):

— на высоте до 5 м Q`_d,w,1=0,50,5(–0,5)1,46,0–1,05 кН/м;

— на высоте от 5 до 9,0 м Q`_d,w,2=0,50,56(–0,5)1,46,0₌ –1,18 кН/м;

де Се3 -0,5 - аеродинамічний коефіцієнт з підвітряного боку при L / l = 126/ 36 = 3,5 > 2 і Н / l = 12,0 / 36 = 0,33 < 0,5.

Розрахункову зосереджене вітрове навантаження Q_d,w,3 на рівні нижнього поясу визначаю як суму горизонтальних проекцій результуючих навантажень на ділянках l₁ і l₂.

Попередньо визначаю необхідні геометричні розміри.

Половина центрального кута :

cos (/2) = [(r - h_max) / r] = [(27,33-6,00 ) / 27,33 ] ) = 0,78, /2=36,84.

Кут ₂:

cos (₂)=[(r–0,3h_max)/r]=[(27,33–0,36,0)/27,33])=0,94, ₂=19,93.

Кут ₁: ₁=/2–₂=36,84–19,93°=16,91°,

де r = 27,33 м - радіус обриси осі верхнього поясу ферми.

Довжина дуги l₁=r₁/180=3,1427,3316,91°/180=8,0м;

Довжина дуги l₂=r₂/180=3,1427,3319,93°/180=9,22м;

Кут ₁=90°–₂–₁/2=90°–19,93°–16,91°/2=61,62;

Кут ₂=90°–₂/2=90°–19,93°/2=80,04.

Розрахункова зосереджене навантаження з навітряної сторони буде дорівнює:

Q_d,w,3=w₀k₁c_е1_fl₁Bcos(₁)+w₀k₂c_е2_fl₂Bcos(₂)=

=0,50,653(–0,321)1,48,06,00,475+0,50,687

(–0,867)1,49,226,00,173–7,36 кН,

де k₁=0,653 при z=Н+0,7h_max/2=12,1+0,76,00/2=14,2 м .

k₂=0,687 при z=Н+0,7h_max+0,3h_max/2=12,1+0,76,0+0,36,0/2=17,2.

c_е1–0,321; c_е2–0,867 – аеродинамічний коефіцієнт при h_max/l=6,0/36=0,167 и Н/l=12,1/36=0,34;

cos (₁) = 0,475 , cos (₂) = 0,173 .

Те ж, з підвітряного боку :

Q`_d,w,3=w₀k₁c_е_fl₁Bcos(₁)+w₀k₂c_е2_fl₂Bcos(₂)=

=0,50,653(–0,4)1,48,060,475+0,60,687(–0,867)1,49,2260,17–8,2 кН,

де c_е–0,4 – аеродинамічний коефіцієнт.

3. Статичний розрахунок рами

Оскільки рама є одноразово статично невизначеною системою , то визначаю значення зайвого невідомого, яким є поздовжнє зусилля в ригелі

" FХ ". Розрахунок виконую для кожного виду завантаження:

- Від вітрового навантаження на стіни :

F_Х,w,1–(Q_d,w,1+Q`_d,w,1)р³(4Н–р)/(16Н³)=

–(1,68–1,05)6,05³(412,1–6,05)/(1612,1³)–0,208 кН,

где р = 6,05 м – прийнято для зручності розрахунку завантаження вітровим навантаженням;

_FХ,w,2–(Q_d,w,2+Q`_d,w,2)(р⁴+3Н⁴–4р³Н)/(16Н³)₌

–(1,88–1,18)(6,05⁴+312,1⁴–46,05³12,1)/(1612,1³)–1,367 кН;

— від вітрового навантаження яке прикладене на рівні ригеля:

F_Х,w,3–(Q_d,w,3+Q`_d,w,3)/2–(–7,36–8,2)/2=-0,415 кН;

— від стінової огорожі:

F_Х,ст9М_ст/(8Н)915,73/(812,1)= 1,463 кН,

де М_ст =  е37,720,41715,73 кНм,

тут е = 0,5(h_п+h)=0,5(0,083+0,75)=0,417 м - відстань між серединою колони і стіновим огородженням, товщина стінового огородження прийнята рівною висоті перетину дерев'яної складової покриття (висоті перетину клеєфанерной плити) .

Приймаю , що позитивне значення невідомого " ​​FХ " направлено від вузлів рами, а згинаючий момент - за годинниковою стрілкою.

Визнаю згинальні моменти в закладенні рами .

Для лівої колони :

М_d,л=[(Q_d,w,3+F_Х,w,1+F_Х,w,2+F_Х,w,3)H+Q_d,w,1p²/2+Q_d,w,2[(H–p)(H+p)/2]₂+F_Х,стH+М_ст=

=[(–7,36–0,208–1,367+1,463)12,1+1,686,05²/2+1,88[(12,1–6,05)(12,1+6,05)/2]0,9+1,46312,1 – 15,73 = 43,96 кНм.

Для правої колони :

М_d,пр=[(Q`<sub>d,w,3</sub>+F<sub>Х,w,1</sub>+F<sub>Х,w,2</sub>+F<sub>Х,w,3</sub>)H+Q`_d,w,1p²/2+Q`_d,w,2[(H-p)(H+p)/2]₂+F_Х,стH+М_ст=

=[(-8,2-0,208-1,367–0,415)12,1+1,686,05²/2+1,88[(12,1–6,05)(12,1+6,05)/2]0,9-1,46312,1+15,73=33,92 кНм.

Поперечна сила в закладенні :

V_d,л=[Q_d,w,3+F_Х,w,1+F_Х,w,2+F_Х,w,3+Q_d,w,1p+Q_d,w,2(H–p)]₂+F_Х,ст=

=[–7,36–0,208–1,36-0,415+1,686,05+1,88(12,1–6,05)]0,9+1,463=12,43 кН;

V_d,пр=[Q`<sub>d,w,3</sub>+F<sub>Х,w,1</sub>+F<sub>Х,w,2</sub>+F<sub>Х,w,3</sub>+Q`_d,w,1p+Q`_d,w,2(H–p)]₂+F_Х,ст=

=[-8,2-0,208-1,367–0,415+1,686,05+1,88(12,1–6,05)]0,9+1,463=11,69 кН.

Розрахункові зусилля :

М_d=М_d,л=43,96 кНм; V_d=V_d,л=12,43 кН;

N_d=+++₂=67,167+37,72+16,92+120,960,9=242,98 кН.