Общие данные и определение нагрузок на раму

Компоновка конструктивной схемы каркаса

• — место строительства г. Нерюнгри;
• — пролет пристройки L2 = 15 м;
• — отметка низа ригеля пристройки H2= 5.4 м;
• — уклон покрытия пристройки i = 10%
• — ферма: спаренные уголки
• — пролет основного здания L1 = 24 м;
• — отметка низа ригеля основного здания H1= 7.2 м;

Основное здание — бескрановое, отапливаемое;

Пристроенная часть — без стенового ограждения (неотапливаемое);

Шаг колонн основного здания и пристройки. В= 6 м;

Примем для пристроя покрытие из проф. настила по прогонам, шаг прогонов — 3 м.

В колоннах постоянного сечения высоту сечения hk принимают примерно (1/15…1/20)Н, где Н — высота колонн. В нашем случае примем высоту сечения колонн основного здания hk1=400 мм, пристроя hk1=300 мм.

Рис. 1 Конструктивная схема каркаса

Составление расчетная схема рамы

Рис. 2 Расчетная схема рамы

Определение нагрузок на раму (рис. 2а)

• а) постоянные:
  • — на пристроенную часть здания (1 кПа = 1 кН/м2)

Суммарная 0.1483 g1=0.155.

— на основную часть здания.

Суммарная 0.99 g2=1.223.

Узловая нагрузка на ригель пристроенной части:

где g1 — расчетная нагрузка от конструкции покрытия (без учета собственного веса);

a1 — шаг прогонов;

b1 — шаг стоек пристройки.

Узловая нагрузка на ригель основного здания:

где g2 — расчетная нагрузка от конструкции покрытия (без учета собственного веса);

a2 — шаг прогонов основного здания;

b1 — шаг колонн основного здания.

Округляя, примем: F1 = 2.8 кН.

F2 = 22кН б) снеговая (по ТСН 20−301−97):

Для г. Нерюнгри: Sg = 1.8 кН/м2; to =-30oC; v=2 м.

Принимаем тип местности — В и ширину здания b0 = 60 м.

Для пристройки (с учетом образования снегового мешка):

по ТСН 20−301−97 Сt1 = 0.85.

k6.9=0.5+(0.15*1.9/5)=0.557;

h=(H1+hф)-(H2+L1*i)=10.35−6.9=3.45;

Коэффициент Сw1 = Сwt* Сwv1.

Сwt =1.05−0.005* to=1.05−0.15=0.9;

Сwv1=(1.2−0.1*v*v k6.9)*(0.8+0.002* b0)=(1.2−0.2*v0,557)*(0.8+0.12)=0.967;

Сw1=0.9*0.967=0.87.

Коэффициент µ1 =1+1/h*(m1*L1+m2*L2).

m1=1- Сw1=1−0.87=0.13;

m2=1,1- Сw1=1.1−0.87=0.23;

µ1 =1+1/3.45(0.13*24+0.23*15)=2.904 < 6;

Коэффициент µ1 =1−2* m2=1−2*0,23=0.54;

Длина зоны повышенных снеговых отложений:

3*h/ Sg =3*3.45/1.8=5.75>µ1=2.904 > b=2*h=2*3.45=6.9 м<16 м;

Расчетное значение снеговой нагрузки у стены основного здания:

S1 = µ1* Sg * Сw1 * Сt1=2.904*1.8*0.85*0.87=3.86 кН/м;

Расчетное значение снеговой нагрузки на расстоянии b от стены основного здания: S2 = µ2* Sg * Сw1 * Сt1=0.54*1.8*0.85*0.87=0.72 кН/м;

Узловые значения снеговой нагрузки на покрытие пристройки:

P1=S2*a*B/2=0.72*1.5*6=6.48 кН;

P2= P3= S2*a*B=0.72*3*6=12.96 кН;

P4= 0.6*6*0.72+0.9*0.92*6+1.47*6*1.5= 20.79 кН;

P5= (S2+(S1-S2)*(b-3)/b)*a*B=2.49*3*6=44.82 кН;

P6= (S2+(S1-S2)*(b-a/4)/b)*a*B/2=3.52*1.5*6=31.68 кН;

Для основного здания:

по ТСН 20−301−97 Сt1 = 1; µ3 =1.

k10,35=0.65+(0.55*0,35/10)=0.669;

Коэффициент Сw2 = Сwt* Сwv2.

Сwv2=(1.2−0.1*v*v k6.9)*(0.8+0.002* b0)=(1.2−0.2*v0.669)*(0.8+0.12)=0.954;

Сw2=0.9*0.954=0.86.

Расчетное значение снеговой нагрузки у стены основного здания:

S3 = µ3* Sg * Сw2 * Сt1=1*1.8*1*0.86=1.548 кН/м;

Узловые значения снеговой нагрузки на покрытие пристройки:

P7= S3*a*B/2=1.548*1.5*6=13.932 кН;

P8= S3*a*B=1.548*3*6=27.864 кН;

в) ветровая (СНиП 2.01.07−85):

Расчетная ветровая нагрузка qв определяется по формуле.

где.

w0 — нормативное значение ветрового давления, принимаемое по /3/ в зависимости от района строительства (для г. Нерюнгри — w0=0,23 кН/м2);

с — аэродинамический коэффициент, принимаемый в зависимости от профиля и контура сечения здания по /3/;

k — коэффициент, учитывающий изменение скоростного напора по высоте в зависимости от типа местности по /3/;

f — коэффициент надежности по ветровой нагрузке, равный 1,4.

Примем тип местности В.

Значение коэффициента k :

на высоте 10.45 м k10.35=0.669;

на высоте 7.2 м k7.2=0.5+0.15*2.2/5=0.566.

Значение коэффициента c:

для наветренной стороны с1=0.8;

для подветренной стороны с2=-0.6.

Значение расчетной ветровой нагрузки до отметки 5 м:

qв5=0.23*0.8*0.5*1.4=0.129 кН/м2.

на отметке 7.2м:

qв7.2=0.23*0.8*0.566*1.4=0.146 кН/м2.

на отметке 10 м:

qв10=0.23*0.8*0.65*1.4=0.167 кН/м2.

Значение сосредоточенной на отметки 7.2 м ветровой нагрузки от стойки ригеля фермы основного здания:

W=(k10.35+k7.2+2*k10)*w0*с*f*hф*B/4=(0.669+0.566+1.3)*0.23*0.8*1.4*3.15*6/4=3.08 кН;

Приведем ветровую нагрузку для удобства расчета к линейной эквивалентной равномерно распределенной по высоте здания:

qэкв.=[ qв5*H22/2+(qв7.2 — qв5)*(H2−5)2/3]*2*B/ H22 =[0.129*7.22/2+(0.146−0.129)* (7.2−5)2/3]*2*6/ 7.22=0.78 кН/м;

Аналогичные нагрузки с подветренной стороны:

W'=W*(-0.6)/0.8=-0.75*3.08=-2.31 кН;

q’экв.= qэкв.*(-0.6)/0.8=-0.75*0.78=-0.58 кН/м.

Возможны две расчетные ситуации: 1) ветер направлен слева направо; 2) ветер — справа налево. Условно будем считать, что ветровое давление на левую колонну основного здания действует только от верхней отметки пристройки. Тогда при расчете необходимо принимать схему действия ветровой нагрузки по рисунку:

• 1 ситуация 2 ситуация
• 3,08 0,78 2,31 0,58 0, 58 3,08 0,78 2,31

Таким образом, при расчете рамы каркаса здания необходимо рассмотреть:

• 1 загружение (постоянная нагрузка): F1 = 2,8 кН; F2 = 22 кН.
• 2 загружение (снег): P1=6.48 кН; P2= P3=12.96 кН; P4=20.79 кН; P5=44.82 кН; P6=31.68 кН; P7=13.932 кН; P8= 27.864 кН.
• 3 загружение (ветер слева): qэкв. = 0.78 кН/м; W=3.08 кН;
• 4 загружение (ветер справа): q’экв.= -0.58 кН/м;W'=-2.31 кН.