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) w o принимают в зависимости от ветрового района страны по табл. 7.4.
Для г. Иркутска (ΙΙΙ район) w o = 0,38 кН/м2.
Расчетная линейная ветровая нагрузка, передаваемая на колонну рамы в какой-то точке по высоте z, определяется по формуле
qw = w o kcγfB,
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 w o
Ветровые районы | Ιа | Ι | ΙΙ | ΙΙΙ | ΙV | V | VΙ | VΙΙ |
w o, кПа (кгс/м2) | 0,17 (17) | 0,23 (23) | 0,30 (30) | 0,38 (38) | 0,48 (48) | 0,60 (60) | 0,73 (73) | 0,85 (85) |
В соответствии со строительными нормами и правилами [7] 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:
q 5 = w o k 5 cγf B = 0,38 · 0,5 · 0,8 · 1,4 · 12 = 2,55 кН/м2;
q 10 = w o k 10 cγf B = 0,38 · 0,65 · 0,8 · 1,4 · 12 = 3,32 кН/м2;
q 20 = w o k 20 cγf B = 0,38 · 0,85 · 0,8 · 1,4 · 12 = 4,34 кН/м2;
q 30 = w o k 30 cγf B = 0,38 · 0,98 · 0,8 · 1,4 · 12 = 5,01 кН/м2.
Таблица 7.5
Коэффициенты k для типов местности
Высота z, м | Тип местности | ||
А | В | С | |
≤5 | 0,75 1,0 1,25 1,5 1,7 | 0,5 0,65 0,85 1,1 1,3 | 0,4 0,4 0,55 0,8 1,0 |
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)
q 19,8 = 3,32 + (4,34 – 3,32) 9,8 / 10 = 4,32 кН/м2.
Расчетная погонная нагрузка на уровне верхней точки здания
q 23,3 = 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 = (q 19,8 + q 23,5) 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 M о 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 = 2 M о/ H 2 = 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.