Атмосферные нагрузки

СТАТЬЯ

ГЛАВА III

НАГРУЗКИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИЙ

§ 2. АТМОСФЕРНЫЕ НАГРУЗКИ

1. Снеговая нагрузка (ОСТ 90058—40)

Атмосферные нагрузки, каковыми являются снег, ветер и воздействие температуры, являются общими для всех типов сооружений при строительстве промышленных объектов.

Снеговая нагрузка зависит от (местоположения сооружения и по новому ОСТ нормируется в зависимости от пяти районов; на которые разбита территория СССР по толщине снегового покрова. Районы эти показаны на географической карте, помещенной в приложении 1. Каждый район определяет расчетную толщину снегового покрова и веса снеговой нагрузки на 1 м3 горизонтальной поверхности. Эта толщина определена на основании метеорологических наблюдений и несколько меньше наибольшей возможной для данного района, которая встречается очень редко. Толщина и вес показаны в § 3 и 4 приложения 1. Расчетные нагрузки снега зависят от конфигурации кровли, угла наклона, условий завихрения и пр. и получаются умножением веса снегового покрова по табл. 1 на коэфициент с, зависящий от угла наклона и конфигурации кровли. Эти данные учитываются при изготовление металлоконструкций на заказ. 

Для простых скатных крыш при угле уклона меньше 25° коэфициент с=1; для уклонов более 50° он равен нулю. Для углов больше 25° и меньше 50° коэфициент с берется по интерполяции. Для фигурных очертаний крыш, имеющих впадины, где возможны завихрения и снеговые мешки, коэфициент с во впадинах увеличивается на 40% и берется 1,40 на половине впадины на завихренной стороне и 0,6 на подветренной (фиг. 5, 6 и 7 приложения 1). При строительстве промышленного объекта, необходимо учитывать  расчетные нагрузки снега которые зависят от конфигурации кровли, угла наклона, условий завихрения и пр. и получаются умножением веса снегового покрова по табл. 1 на коэфициент с, зависящий от угла наклона и конфигурации кровли.

Атмосферные нагрузки

Частичная нагрузка для перекрытий простого скатного профиля состоит в загружении одного из скатов. Частичное асимметричное загружение может быть невыгоднейшим для решетки ферм. На цилиндрических поверхностях снег предполагается лежащим по всему пролету (полное загружение) или на половине пролета (частичное загружение), коэфициент с для таких перекрытий при полном загружении принимается равным с =0,1*(l/f), где l — длина загружаемой площади, f — стрелка перекрытия на этой длине, но не более 1 и не менее 0,3.

Пример 1. Определить давление снега на кровлю здания (фиг. 77); здание расположено в Свердловске.

Решение. По карте, помещенной в приложении 1, Свердловск принадлежит к третьему району. Следовательно по § 3 приложения 1 давление снега на 1 м2 горизонтальной поверхности составляет 100 кг/м2.

Кровля здания—фигурная.
А) Полное загружение: с=1; р = 100 кг/м2.
Б) Частичное загружение.
Кровля перед фонарем: с= 1; р= 100 кг/м2.
Между фонарями левая половина: с = 1,4; р = 140 кг/м2

„ „ правая „ с = 0,6; р =60 „
За фонарем первая половина: с = 1,4; р =140 „
„ „ вторая „ с = 0,6; р = 60 „

2. Ветровая нагрузка (ОСТ 90059—40)

Интенсивность ветровой нагрузки, ветровой напор, зависит от скорости ветра. Обычная зависимость между интенсивностью «ветра и его скоростью задается в виде:

Атмосферные нагрузки

Здесь γ = 1,23 — удельный вес воздуха; g — ускорение силы тяжести.

Скорость ветра V, а следовательно и интенсивность принимаются различными в зависимости от географического района, в котором идет строительство промышленного объекта, складов, ангаров. В этом отношении нормы ветровой нагрузки (ОСТ 90059—40) делят территорию нашего Союза на три района, указанные в табл. 1 приложения II.

В целях упрощения расчета  для каждого района  предусмотрена только одна величина интенсивности ветра независимо от того, находятся ли сооружения в защищенном или открытом месте.

В гористых местностях интенсивность ветра устанавливается по формуле (1) в зависимости от скорости ветра, которая должна определяться метеорологическими наблюдениями.

Скорость ветра, а следовательно и ветровой напор увеличиваются в верхних слоях атмосферы; поэтому напор на высокие сооружения соответственно возрастает. По ОСТ 90059—40 берется простая линейная зависимость напора от высоты вида:

qв = q0+(H—20), (2)

где qв —ветровой напор на поверхности согласно табл. 1 приложения II; H — высота в м; формула эта справедлива для высот более 20 м до 100 м.

При высоте менее 20 м qв берется равным q0. Для больших высот требуются специальные наблюдения. Однако для наиболее часто возводимых высоких сооружений (радиомачты, дымовые трубы и т. д.) разрешается пользоваться формулой (2), но увеличивать при этом напоры на 60 кг/м2, не производя наблюдений. По высоте сооружения ветровые напоры на каждые 20 м принимаются постоянными.

При строительстве складов, ангаров и других сооружений, будущее местоположение которых неизвестно, принимаются постоянные ветровые напоры.

Атмосферные нагрузки

Таковыми являются железнодорожные мосты, которые рассчитываются на ветровой напор в 225 кг/м2 при отсутствии нагрузки на мосту и 130 кг/м2 при наличии нагрузки.

Ветровое давление (напор) может быть положительным и отрицательным. Воздушный поток, встречая на своем пути препятствие в виде наружной поверхности сооружения (фиг. 78), производит на нее положительное, обращенное внутрь давление. В то же время ветровые струн обтекают сооружения, и если поверхность сооружения представляет собой несколько граней, составляющих резкие углы, струи стремятся двигаться по инерции по направлению обтекаемой грани. При этом струи отходят от поверхности сооружения, образуя над нею области ослабленного давления — воздуховоротов. Тогда, если сооружение представляет собой замкнутую коробку и в ней сохраняется нормальное давление, грань изнутри получает большее давление, чем снаружи со стороны воздуховоротов, и в результате получается отрицательное воздействие, так называемый отсос, направленный изнутри наружу. Отсос этот очень часто получает более существенные величины, чем положительное давление, что доказывается частыми случаями срыва легких кровель. Если ветер дует на отдельно стоящую стенку, за ней образуется воздуховорот, и тогда отсос прибавляется к положительному давлению.

Иногда внутри коробки сооружения может образоваться и пониженное давление— вакуум. Это может иметь место в том случае, когда в коробке сооружения с заветренной стороны имеются отверстии, через которые воздушные струи производят высасывающее воздействие; тогда вакуум увеличивает положительные давления ветра, как указано на фиг. 15 приложения II. Наоборот, если ветер может ворваться внутрь помещения, он может увеличить отрицательное давление.

Ветровые струи встречают поверхность препятствия, вообще говоря, под некоторым углом. При ударе о препятствие воздействие ветра разлагается на нормальное к поверхности препятствия, лобовое давление, являющееся расчетным, и касательное, не оказывающее влияния на работу сооружения. Отсос по закону гидростатического давления всегда нормален к поверхности ограждения. Таким образом ветровое давление зависит еще от угла наклона поверхности ограждения.

К изложенному следует добавить, что многие сооружения, которые строят путем монтажа металлоконструкций, например фермы, являются сквозными и имеют сечения стержней, состоящие из профилей плохо обтекаемой формы. В результате между стержнями появляются многочисленные завихрения.

Все описанные явления характеризуются одним коэфициентом, называемым коэфициентом обтекания и являющимся функцией формы сооружения и его стержней, наклона поверхности ограждения, наличия проемов (отверстий) и т. д.

Таким образом лобовое расчетное давление на 1 м2 сооружения

 Pв = Kqв,

где К—коэфициент обтекания.

Коэфициент обтекания К может быть положительным и отрицательным. Значения коэфициентов К помещены в табл. 2 приложения II.

Основным значением коэфициента К положительного давления на вертикальную поверхность коробки ограждения и на наклонную с углом, большим 60°, является К = 0,8,
Наклонные поверхности кровли с углом до 30° считаются не воспринимающими положительного давления ветра вследствие отхода ветровых струй от поверхности. При угле кровли от 30° до 60° значения К берутся по интерполяции от 0 до 0,8; а при поверхностях, защищенных непосредственно стоящими более высокими поверхностями,— от 0 до 0,2.

Основным коэффициентом отсоса принимается коэфициент К= —0,4.

В сквозных конструкциях давление ветра принимается с коэфициентом обтекания К = 1,4.

Атмосферные нагрузки

Боковая поверхность сквозной конструкции принимается равной сумме проекций стержней на плоскость, перпендикулярную действию ветра, по контуру стержней. Площадь второй фермы то направлению действия ветра считается закрытой на 20%, третьей — на 40% и т. д. Так если Fнетто – суммарная площадь проекций стержней фермы, давление ветра на две фермы будет:

р = 1,4 ∙ 1,80qв∙Fнетто .

Очень часто суммарная площадь нетто двух ферм принимается равной площади фермы по контуру, умноженной на коэфициент сплошности С<1.

Обычно коэфициент С берут 0,5-0,7.

Пример 2. Определить давление ветра на здание (фиг. 79), расположенное в Свердловске. Высота здания — 27 м.

Решение. Свердловск принадлежит к первому району, напор ветра на протяжении первых 20 м  q0 = 40 кг/м2 ; далее qв = 40+7 = 47 кг/м2.

Давление на подветренную стену высотой 20 м:

pв = 0,8∙ 40 = 32 кг/м2.

Давление на первый фонарь, имеющий угол наклона 60°:

рн = 0,8∙47=38 кг/м2.

Давление на защищенную площадь второго фонаря:

рв = 0,2∙47 = 10 кг/м2.

Отсос с заветренной стороны фонарей:

рв = — 0,4∙47 = — 19 кг/м2.

Отсос па заднюю стену:

рв = — 0,4 ∙ 40 = —16 кг/м2.

Если нашли ошибку то выделите 2-3 слова и нажмите Ctrl+Enter

Отправить ответ

avatar

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: