ct - термический коэффициент, принимаемый в соответствии с 10.10;
µ - коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытие, принимаемый в соответствии с 10.4;
- вес снегового покрова на 1 м2 горизонтальной поверхности земли, принимаемый в соответствии с 10.2.
S0 = 0,7 се сt μ Sg = 0,7*0.7*1*1*180 =88,2 кг/м2
Определяем расчетный изгибающий момент:
Определяем расчетную поперечную силу на опоре:
Задача №2
Составить расчетную схему и определить величину полной расчетной ветровой нагрузки на поперечную раму каркаса одноэтажного однопролетного промышленного здания с навесными стеновыми панелями. Размеры здания в плане и высота от дневной поверхности грунта до верха колонн, шаг колонн крайних рядов и место расположения здания приведены в таблице №4.
Таблица №4.
Размеры здания, м
24х120
Высота колонны, м
13.2
Шаг колонн, м
Район строительства
Новосибирск
Тип местности
Решение:
Поперечная рама одноэтажного каркасного здания испытывает действие постоянных нагрузок от веса покрытия и различных временных нагрузок от снега, положительного и отрицательного давления ветра и др. В расчетной схеме рамы соединение ригеля с колонной считают шарнирным, а соединение колонны с фундаментами жестким.
Определяем нормативное значение средней составляющей ветровой нагрузки wmв зависимости от эквивалентной высоты ze над поверхностью земли по формуле:
w = w0*k(ze)*c,
Новосибирск – 2 ветровой район.
где w0 – нормативное значение ветрового давления (0,30 кПа),
k(ze) – коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления для высоты ze; (0,71)
с – аэродинамический коэффициент.
Для наветренных, подветренных и различных участков боковых стен аэродинамические коэффициенты равны:
сн = 0,8 – аэродинамический коэффициент с наветренной стороны,
сп = -0,5 – аэродинамический коэффициент с подветренной стороны.
Средняя нормативная составляющая ветровой нагрузки с наветренной стороны:
= w0k(ze)cн,
= 0,30*0,71*0,8= 0,17 кПа,
Расчетная:
= γf = 0,17*1,4= 0,24 кПа.
Средняя нормативная составляющая ветровой нагрузки с подветренной стороны:
= w0k(ze)cп,
= 0,30*0,71*0,5=0,11 кПа,
Расчетная:
= γf = 0,11*1,4= 0,16кПа.
Нормативное значение пульсационной составляющей ветровой нагрузки
wp=wm ζ(ze)v
ζ(ze) – коэффициент пульсации =1
Новосибрск – 3 ветровой район
v – коэффициент пространственной корреляции пульсаций давления ветра =0,84
Нормативное значение пульсационной составляющей ветровой нагрузки с наветренной стороны:
= 0,16*1*0,84= 0,14 кПа
Расчетное значение пульсационной составляющей
= γf
=0,14*1,4= 0,2кПа
Нормативное значение пульсационной составляющей ветровой нагрузки с подветренной стороны:
=0,14*1*0,84= 0,12 кПа
Расчетное значение пульсационной составляющей
= γf
=0,12*1,4= 0,17 кПа
Расчетное значение ветровой нагрузки с учетом грузовой площади
= γf*b
С наветренной стороны
= 0,2*1,4*6= 1,68 кПа
С подветренной стороны
=0,17*1,4*6= 1,43 кПа
Бескаркасные крупнопанельные здания
Бескаркасное строительство содержит меньшее количество монтажных элементов, что обеспечивает быстрые темпы возведения зданий. Поэтому эта конструктивная схема получила широкое распространение.
При крупнопанельной бескаркасной системе конструкции здания расчленяют на стеновые панели, панели перекрытия и перегородки. Размеры панелей назначают «на комнату», т. е. на планировочную ячейку, определяемую высотой этажа, шагом поперечных перегородок и пролетом перекрытий.
Пространственная жесткость зданий высотой до 5 этажей включительно, но не более 17 м, может быть обеспечена стенами лестничных клеток и торцовыми стенами. При большей этажности или высоте указанных зданий необходимы сквозные и поперечные междусекционные стены или продолжение одной из стен лестничной клетки на всю ширину здания.
В бескаркасных зданиях с поперечным, продольным или перекрестным расположением несущих стен вертикальную нагрузку от покрытия и перекрытий воспринимают несущие стены, а горизонтальную - диафрагмы жесткости. Функцию диафрагм жесткости выполняют стены, расположенные перпендикулярно несущим стенам. Обычно шаг несущих стен и диафрагм жесткости не превышает 6-9 м. То есть конструктивные системы с поперечным, продольным или перекрестным расположением несущих стен бескаркасных зданий характеризуются равномерным распределением диафрагм жесткости в плане с небольшим шагом, что приводит к достаточно высокой пространственной жесткости здания в целом.
В этих конструктивных схемах, в зависимости от характера работы, панели могут быть несущими, самонесущими и ненесущими (навесными). Здания из объемных, элементов в виде сборных блоков-комнат и квартир могут быть каркасными и бескаркасными. В первом случае блоки навешиваются на элементы каркаса, во втором - все блоки являются несущими Конструкции вертикальных ограждений блока решаются так же, как и крупные стеновые панели, а горизонтальные - как панели перекрытий. Блоки можно изготавливать монолитными на заводе или собирать из отдельных элементов.
Стены в крупнопанельных зданиях имеют двойную функцию. Участвуют в пространственной работе и собирают нагрузку с перекрытий и передают ее основанию. Несущие стены в основном проектируются с горизонтальными платформенными стыками панелей.
В горизонтальном стыке происходит непосредственная передача на нижестоящую панель местной вертикальной нагрузки от перекрытий и всей вышележащей нагрузки от стеновых панелей.
Нагрузки, воспринимаемые перекрытиями и покрытием, передаются вертикальным опорам (стенам, колоннам, диафрагмам жесткости) в виде опорных реакций (сосредоточенных нагрузок, R), которые приложены в уровнях перекрытий и покрытия. Вертикальные опоры передают суммарную нагрузку на фундамент (N = ∑R). На рис. 19 представлена схема распределения нагрузки на перекрытие в учебном классе (qпол =2 кН/м2) и схема передача ее на стены в виде опорных реакций ( R ) и фундаменты (N = ∑R ). Горизонтальная нагрузка от давления ветра действует на стены здания и через перекрытия (покрытие) передается диафрагмам жесткости.
.
Расчетные схемы баз стальных колонн.
В нижней части стальных колонн предусматривают стальные базы (башмаки) для увеличения площади опирания колонны и сопряжения ее с фундаментом. Конструкция базы определяется типом колонн (сплошные, сквозные или раздельные), величиной и характером нагрузки (центрально нагруженная, внецентренно нагруженная), а также способом опирания колонн.
Базы центрально сжатых колонн рекомендуется устраивать из одной плиты или из плиты, усиленной ребрами жесткости
Большое значение влияет способ закрепления колонны в фундаменте. Колонна может иметь шарнирное крепление, жесткое в одной плоскости и шарнирное в другой или жесткое в 2-х плоскостях. Выбор крепления зависит от конструктива здания и имеет больше значение при расчете т.к. от способа крепления зависит расчетная длина колонны. В расчетных схемах должны быть учтены деформационные характеристики опорных закреплений, оснований и фундаментов. Расчетные схемы и основные предпосылки расчета должны отражать действительные условия работы стальных конструкций.
Также необходимо учитывать способ крепления прогонов, стеновых панелей, балки или фермы на колонну, если нагрузка передается сбоку колонны, то необходимо учитывать эксцентриситет.
При защемлении колонны в фундаменте и жестком креплении балки к колонне расчетная длина равна 0,5l, однако в расчете обычно считают 0,7l т.к. балка под действием нагрузки изгибается и полного защемления нет.
Оголовки воспринимают нагрузку от вышележащих балок и распределяют на элементы стержня. Балки могут опираться на колонны сверху (свободное сопряжение, рис. 13.9) и примыкать сбоку (гибкое сопряжение, рис. 13.10, а), оба сопряжения считаются шарнирными.
По конструкции сопряжения балок и колонн могут быть также жесткими (рис. 13.10, б), применение их сокращает расчетную длину колонны (в одном направлении), повышает жесткость конструкции на воздействие горизонтальных сил, но усложняет конструкцию и монтаж.
а б
Рис. 13.9. Свободные сопряжения балок с колоннами: а – передача реакции через торцы ребер жесткости; б – то же через центрирующие планки; 1 – опорное ребро колонны; 2 – опорная плита
аб
Рис. 13.10. Примыкание балок к колонне сбоку: а – гибкое сопряжение; б – жесткое сопряжение; 1 – монтажный столик из плоской стали; 2– монтажный столик из уголка. При возможности лучше всего опирать балку сверху и передавать нагрузку по центру профиля колонны. При боковом креплении балки, помимо сжимающей нагрузки в колонне дополнительно возникает момент от действия этой силы из-за того, что появляется эксцентриситет и соответственно это приводит к увеличению нагрузок и перерасходу металла в колонне.
Опирания балки на колонну имеет вид сопряжения балки со стальными колоннами. Данное примыкание может быть как шарнирное, передающее только опорную реакцию балки, так и жесткое, передающее на колонну момент защемления балки в колонне, помимо опорной реакции балки.
В большинстве балочных конструкций прибегают к использованию шарнирного опирания, а жесткое - в основном применяется в каркасных многоэтажных зданий.
- коэффициент, учитывающий снос снега с покрытий зданий под действием ветра или иных факторов, принимаемый в соответствии с 10.5-10.9;
= (1,2-0.1V√k)(0,8+0,002b) = (1,2-0.1*4*√0.65)*(0,8+0.002*6) = 0.7
- вес снегового покрова на 1 м2 горизонтальной поверхности земли, принимаемый в соответствии с 10.2.
= w0k(ze)cн,
= 
= w0k(ze)cп,
= 
= 0,16*1*0,84= 0,14 кПа
= 
γf
=0,14*1,4= 0,2кПа
= 
γf*b
