Определение ветровой нагрузки

Ветровой район – V.

Тип местности – В.

Коэффициент надежности по ветровому району .

Статическая составляющая ветровой нагрузки:

- нормативный скоростной напор.

- аэродинамический коэффициент,

( зависит от и )

- поправочный коэффициент к скоростному напору при различной высоте и равные:

( h до 10м),

( h до 20м),

Боковые зоны ветрового давления ограниченны точками, имеющими ординаты , .Ввиду небольшой разницы между h₁=8, 4 м и y₃=8, 01м, иy₄=10, 15 для упрощения дальнейших вычислений считаем, что зоны ветрового давления меняются в точках 3 и 3', 4 и 4' (см. рис. 7).

Определение расчетных значений ветровой нагрузки на 1 м арки по участкам:

для наветренной стороны:

- от 0 до 8, 01 м:

- от 8, 009 до 10, 15 м:

- от 10, 15 до 12 м:

для подветренной стороны:

- от 0 до 8, 01 м:

- от 8, 01 до 10, 15 м:

- от 10, 15 до 12 м:

Определим равнодействующие ветрового давления на каждом из участков, считая их приложенными посередине соответствующих дуг:

кН;

кН;

кН;

кН;

 

Рис. 7. Схема нагружения арки ветровой нагрузкой

 

Нагрузка от оборудования

Нагрузка передается на арку в виде вертикальной сосредоточенной силы N = 50 кН (рис. 8).

Рис. 8. Схема нагружения арки нагрузкой от оборудования

 

Статический расчет арки.

Расчет арки выполняется на следующие сочетания нагрузок: постоянной и снеговой; постоянной, снеговой, ветровой и от нагрузки от оборудования (см. рис. 5, 6, 7, 8).

Для определения усилий в арке от постоянной и временной (снеговой) нагрузок достаточно произвести расчет арки на единичную нагрузку , расположенную на левой половине пролета. Усилия в арке от нагрузки по всему пролету находим путем алгебраического суммирования усилий, полученных от односторонней нагрузки в симметричных точках дуги арки.

Распор арки при единичной нагрузке на половине арки:

кН.

Опорные реакции:

кН;

кН.

Изгибающие моменты в левой половине арки вычисляем по формуле:

.

Изгибающие моменты в правой половине арки вычисляем по формуле:

.

Для получения величин моментов от постоянной и снеговой нагрузок умножаем полученные моменты от единичной нагрузки соответственно на 27, 43 и 12. Результаты вычислений сведены в таблицу 6.

Реакции от ветровой нагрузки:

вертикальные

;

;

;

;

где P₁, P₂, P₃, P₄, P₅, P₆ - равнодействующие соответствующих зон ветрового давления; a₁, a₂, a₃, a₄, a₅, a₆ - плечи равнодействующих относительно опорных шарниров; b₁, b₂, b₃ - то же, относительно ключевого шарнира. Вычислим плечи равнодействующих ветрового давления.

м;

м;

м;

м;

м;

м;

м;

м;

м;

где

м;

, ;

кН;

кН;

кН;

кН;

Опорные реакции от нагрузки от оборудования:

кН;

кН;

Изгибающие моменты от ветровой нагрузки определяем по формулам:

в левой полуарке

;

в правой полуарке

,

где – момент от ветровой нагрузки, расположенный слева от сечения n.

Результаты вычислений сведены в таблицу 6.

При учете одновременно двух и более нагрузок вводился коэффициент сочетания .

Как видно из табл. 6, в сечении 3 возникает наибольший изгибающий момент, как от основного сочетания нагрузок

кН м,

так и от дополнительного

кН м.

Таблица 6

№ сечения	Изгибающие моменты
От единичной нагрузки	От постоянной нагрузки кН/м на l	От снеговой нагрузки кН/м	От ветра	От оборудования	Расчетные величины моментов
Слева на 0, 5l	Справа на 0, 5l	На l	Слева на 0, 5l	Справа на 0, 5l	На l	Слева	Справа	При основном сочетании нагрузок	При дополнительном сочетании нагрузок
	6, 020	-3, 240	2, 780	19, 413	42, 402	-22, 823	19, 580	41, 316	-34, 904	-27	61, 815	94, 759
	11, 028	-4, 893	6, 135	42, 849	77, 683	-34, 466	43, 217	49, 320	-38, 980	-40, 775	120, 531	157, 151
	13, 116	-4, 800	8, 316	58, 081	92, 392	-33, 811	58, 580	22, 322	-50, 724	-40	150, 473	161, 323
	10, 044	-3, 237	6, 807	47, 543	70, 753	-22, 801	47, 951	-5, 862	-43, 463	-26, 975	118, 296	105, 945

 

Определим нормальную силу в сечении 3 при дополнительном сочетании нагрузок.

Опорные реакции от постоянной нагрузки на всем пролете:

кН;

кН;

Опорные реакции от снеговой нагрузки по пролету в пределах уклона кровли α = 50°:

кН;

кН;

где x_с - горизонтальная проекция участка кровли с уклоном до 50°, равная 8, 654 м (см. рис. 6).

Опорные реакции от снеговой нагрузки на половине пролета:

кН;

 

кН;

 

кН;

Нагрузки и реакции сводим в таблицу 7.

Таблица 7

Нагрузки и реакции

Вид нагрузки и нагружения	Нагрузка, кН/м	Опорные реакции, кН
Постоянная, равномерно распределенная	6, 984	83, 809	83, 809	41, 905	41, 905
Снеговая, равномерно распределенная:	7, 044	-	-	-	-
в пределах уклона кровли до 50°	60, 959	60, 959	38, 978	38, 978
на левом полупролете	41, 470	19, 489	19, 489	19, 489
Ветровая сосредоточенная	-	-15, 61	-21, 66	-27, 93	-3, 77
Нагрузка от тельфера

 

Нормальную силу определим по формуле:

,

где – балочная поперечная сила в сечении n.

Подставив значения величин, получим для сечения 3:

от постоянной нагрузки

кН (сжатие).

от снеговой нагрузки на левой полуарке

кН (сжатие).

от ветра слева

кН (растяжение).

Расчетная нормальная сила в сечении 3:

кН.

Поскольку при определении коэффициента ξ, согласно СНиП II-25-80, п. 6.27, необходима сжимающая сила в ключе, то определим ее так же, как и для сечения3.

от постоянной нагрузки

кН (сжатие).

от снеговой нагрузки на левой полуарке

кН (растяжение).

от ветра слева

кН (растяжение).

Расчетная нормальная сила в сечении 5:

кН.

Расчетные усилия в сечении 3:

кН м

кН.

Конструктивный расчет.

Подбор сечения арки.

Для изготовления арок принимаем пиломатериал из древесины сосны 2 сорта толщиной 3, 3 см. Коэффициент надежности по назначению γ _n = 0, 95.

Оптимальная высота поперечного сечения арки

см.

Компонуем сечение из 18 досок толщиной после острожки 3, 3 см. Полная высота сечения см. При этом:

;

.

где – ширина, см.

Площадь, момент сопротивления и момент инерции принятого сечения равны:

;

;

Расчет на прочность производим согласно СНиП II-25-80п.п. 4.17. по формуле (28):

,

где согласно СНиП II-25-80, пп. 3.1 и 3.2, коэффициенты условий работы древесины будут при h ≤ 60 см, δ _сл = 3, 3 см и r_к/a = 3060/3, 3 = 927, 27> 500 m_и =1, 2; m_б = 0, 96; m_сл = 1, m_гн = 1; соответственно расчетное сопротивление сжатию и изгибу

R_с = R_и = 1, 2 0, 96 1 1 13/0, 95 = 15, 76 МПа.

–изгибающий момент от действия поперечных и продольных нагрузок, определяемый по формуле:

,

где – изгибающий момент в расчетном сечении без учета дополнительного момента от продольной силы,

– коэффициент, изменяющийся от 1 до 0, учитывающий дополнительный момент от продольной силы вследствие погиба элемента, определяемый по формуле:

,

где – коэффициент, определяемый по формуле:

,

где коэффициент для древесины,

– гибкость элементов центрального сечения, определяемый по формуле:

,

где – расчетная длина элемента, согласно п.п. 6.25. СНиП II-25-80равная 0, 5S = 0, 5 1719 = 859, 5 см, так как угол перелома в ключе .

– радиус инерции сечения, определяемый по формуле:

см.

.

.

Согласно п. 6.27, при определении коэффициента ξ вместо N в формулу (30), п. 4.17, СНиП II-25-80 надо поставить N₅ = кН - сжимающее усилие в ключевом сечении для расчетного сочетания нагрузок:

.

кН м.

,

т.е. прочность сечения достаточна.

Проверим сечение на устойчивость плоской формы деформирования по формуле (33) п. 4.18. СНиП II-25-80.

Верхняя кромка арки раскреплена прогонами кровли с шагом 1, 5 м, соединенными со связевыми фермами, откуда

см,

т.е. имеет место сплошное раскрепление при положительном моменте сжатой кромки, а при отрицательном - растянутой, следовательно, показатель степени n = 1 в формуле (33) СНиП II-25-80.

Предварительно определяем:

а) коэффициент φ _М по формуле (23), п. 4.14, СНиП II-25-80 с введением в знаменатель коэффициента m_б согласно п. 4.25 Пособия по проектированию деревянных конструкций к СНиП II-25-80:

.

Согласно СНиП II-25-80, п. 4.14, к коэффициенту φ _М вводим коэффициенты K_жм и K_нм. С учетом подкрепления внешней кромки при m > 4 K_жм = 1

;

;

б) коэффициент φ по СНиП II-25-80, п. 4.3, формула (7) для гибкости из плоскости

.

Согласно СНиП II-25-80, п. 4.18, к коэффициенту φ вводим коэффициент K_нN, который при m > 4 равен:

;

;

Подставив найденные значения в формулу (33) СНиП II-25-80, получим

.

Таким образом, условие устойчивости выполнено и раскрепления внутренней кромки в промежутке между пятой и коньковым шарниром не требуется.

⇐ Предыдущая123Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. G) определение путей эффективного вложения капитала, оценка степени рационального его использования
2. I этап. Определение стратегических целей компании и выбор структуры управления
3. I. ОПРЕДЕЛЕНИЕ И ПРОБЛЕМЫ МЕТОДА
4. III. Определение посевных площадей и валовых сборов продукции
5. VII. Определение затрат и исчисление себестоимости продукции растениеводства
6. X. Определение суммы обеспечения при проведении исследования проб или образцов товаров, подробной технической документации или проведения экспертизы
7. Анализ платежеспособности и финансовой устойчивости торговой организации, определение критериев неплатежеспособности
8. Анализ показателей качества и определение полиграфического исполнения изделия
9. Б.1. Определение психофизиологии.
10. Безопасность работы при монтаже конструкций. Опасные зоны при подъеме грузов. Определение габаритов опасных зон.
11. ВЗВЕШИВАНИЕ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ МАССЫ ТЕЛА
12. Виды рекламной стратегии. Определение эффективности рекламы.