Ветровая нагрузка

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

q_w = w_okcγ_fB,

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);

γ_f = 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
wo, 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:

q₅ = w_ok₅cγ_f B = 0,38 · 0,5 · 0,8 · 1,4 · 12 = 2,55 кН/м²;

q₁₀ = w_ok₁₀cγ_f B = 0,38 · 0,65 · 0,8 · 1,4 · 12 = 3,32 кН/м²;

q₂₀ = w_ok₂₀cγ_f B = 0,38 · 0,85 · 0,8 · 1,4 · 12 = 4,34 кН/м²;

q₃₀ = w_ok₃₀cγ_f 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)H_ш/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

W_W = 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 q_э (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

q_э = 2M_о/H² = 2 · 689,75 / 20,4² = 3,31 кН/м².

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

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