Ветровая нагрузка - МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ КОНСТРУКЦИИ. Курс лекций

Ветровая нагрузка оказывает активное давление на здание с наветренной стороны и отсос с заветренной стороны и может быть направлена как в одну, так и в другую сторону (рис. 7.5, а).

Нормативное значение ветрового давления (скоростного напора ветра) wo принимают в зависимости от ветрового района страны по табл. 7.4.

Для г. Иркутска (ΙΙΙ район) wo = 0,38 кН/м2.

Расчетная линейная ветровая нагрузка, передаваемая на колонну рамы в какой-то точке по высоте z, определяется по формуле

qw = wokcγfB,

где    k – коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте z, определяемый в зависимости от типа местности по табл. 7.5;

c – аэродинамический коэффициент, зависящий от конфигурации здания  и учитывающийся только для вертикальных стен (принимают с = 0,8 с наветренной стороны и с′ = 0,6 с заветренной стороны);

γf = 1,4 – коэффициент надежности по ветровой нагрузке;

В = 12 м – ширина расчетного блока, равная шагу колонн.

Рис. 7.5. Схема загружения рамы ветровой нагрузкой:

а – по нормам проектирования; б – расчетное загружение

эквивалентной нагрузкой

Таблица 7.4

Нормативные значения ветрового давления wo

В соответствии со строительными нормами и правилами рассматриваются следующие типы местности:

А – открытые побережья морей, озер и водохранилищ, пустыни, степи, лесостепи, тундра;

В – городские территории, лесные массивы и другие местности, равномерно покрытые препятствиями высотой более 10 м;

С – городские районы с застройкой зданиями высотой более 25 м.

Территория строительства проектируемого здания относится к местности типа В.

Расчетная погонная нагрузка на раму от активного давления по высоте:

q5 = wok5cγf B = 0,38 · 0,5 · 0,8 · 1,4 · 12 = 2,55 кН/м2;

q10 = wok10cγf B = 0,38 · 0,65 · 0,8 · 1,4 · 12 = 3,32 кН/м2;

q20 = wok20cγf B = 0,38 · 0,85 · 0,8 · 1,4 · 12 = 4,34 кН/м2;

q30 = wok30cγf B = 0,38 · 0,98 · 0,8 · 1,4 · 12 = 5,01 кН/м2.

Таблица 7.5

Коэффициенты k для типов местности

П р и м е ч а н и е. При определении ветровой нагрузки типы мест-

ности могут быть различными для разных расчетных направлений ветра.

Расчетная погонная нагрузка на уровне низа ригеля (определяют линейной интерполяцией)

q19,8 = 3,32 + (4,34 – 3,32) 9,8 / 10 = 4,32 кН/м2.

Расчетная погонная нагрузка на уровне верхней точки здания

q23,3 = 4,34 + (5,01 – 4,34) · 3,3 / 10 = 4,56 кН/м2.

Ветровую нагрузку, действующую на участке от низа ригеля до верхней точки здания, заменяют сосредоточенной силой, приложенной в уровне нижнего пояса фермы.

Значение этой силы:

– со стороны активного давления ветра

W = (q19,8 + q23,5)Hш/2 = (4,32 + 4,56) 3,5 / 2 = 15,54 кН/м2;

– со стороны отсоса

W′ = Wс′/с = 15,54 · 0,6 / 0,8 = 11,66 кН.

Общая сосредоточенная сила

WW  = W + W′ = 15,54 + 11,66 = 27,2 кН.

Фактическую линейную нагрузку (в виде ломаной линии) для упрощения расчета заменяют равномерно распределенной по высоте эквивалентной нагрузкой qэ (рис. 7.5, б). Интенсивность эквивалентной нагрузки находят из условия равенства изгибающего момента Mо в основании условной защемленной консольной стойки, по длине равной высоте рамы, от фактического ветрового давления и от эквивалентной нагрузки.

Изгибающий момент в защемленной стойке от фактического ветрового давления

Эквивалентная равномерно распределенная нагрузка с наветренной стороны с учетом коэффициента с = 0,8

qэ = 2Mо/H2 = 2 · 689,75 / 20,42 = 3,31 кН/м2.

Эквивалентная равномерно распределенная нагрузка с заветренной стороны (отсос) с учетом коэффициента с′ = 0,6

qэ′ = qэс′/с = 3,31 · 0,6 / 0,8 = 2,48 кН/м2.