Расчет ветровой нагрузки алюминиевых конструкций

Часто задаваемые вопросы.

Сегодня слово Готика часто ассоциируется с темным искусством и мрачной музыкой. Но его первоначальное использование было совершенно противоположным. Готическая архитектура была известна, своими большими окнами! До прибытия Готической архитектуры внутри помещения были мрачные с небольшим естественным освещением. Современные архитектурные решения подняли это на совершенно другой уровень. Большие стеклянные фасады часто увеличивают или даже покрывают снаружи небоскребы, торговые центры, церкви и многие другие здания. Стекло стало очень популярным строительным материалом для архитекторов, материал который можно использовать в качестве оболочки здания. Архитектурное остекление включает в себя окна, двери, витрины, оконные стены, структурные занавесы, световые люки и балюстрады.

НУЖЕН РАСЧЕТ ВЫВЕСКИ НА ВЕТЕР? ЗВОНИ: 8-962-934-44-16

1. Согласно п. 6.2 – ветровую нагрузку следует определять как сумму среденей и пульсационной составляющих:

W = Wm + Wp,

где :Wm- нормативное значение среденей составляющей,Wp- нормативное значение пульсационной составляющей,

2. Нормативное значение средней составляющей ветровой нагрузки на высоте z над поверхностью земли следует определять по формуле:

Wm = w0 · k ·c,

где w0- нормативное значение ветрового давления ( см. п. 6.4 ),k- коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте ( см. п. 6.5 )c – аэродинамический коэффициент ( см. п. 6.6 ). В конце статьи в Таблице 1 приведены аэродинамические коээфициенты наиболее часто встречающихся расчетных схем.Нормативное значение ветрового давления w0 следует принимать в зависимости от ветрового района РФ по данным табл.5 . К примеру, Москва – Ι ветровой район, w0= 0,23 кПаКоэффициент k, учитывающий изменение ветрового давления по высоте z, определяется по табл.6 в зависимости от типа местности. Принимаются 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.

Как правило, к рекламщикам относятся типы местности В и С. Нужно определить к какому типу местности относится наша вывеска. Сооружение считается расположенным в местности данного типа, если эта местность сохраняется с наветренной стороны сооружения на расстоянии 30h ( h – высота сооружения )

3. Нормативное значение пульсационной составляющей ветровой нагрузки на высоте z следует определять:а) для сооружений ( и их конструктивных элементов), у которых первая частота собственных колебаний f1, Гц, больше предельного значения собственной частоты fl=2,9, по формуле :

Wp= Wm·ζ ·ν,

гдеWm- определяется в соответствии с пунктом 2 данной статьи.ζ- коэффициент пульсаций давления ветра на уровне z, принимаемый по табл.7 ν- коэффициент пространственной корреляции пульсаций давления ветра ( см. п 6.9 )б) для сооружений ( и их конструктивных элементов), которые можно рассматривать как систему с одной степенью свободы ( например, водонапорная башня) , при f1< 2,9

Wp=Wm·ξ·ζ ·ν,

где ξ- коэфиициент динамичности , определяемый по черт.2 в зависимости от параметраи логарифмического декремента колебаний б=0,15 ( см. 6.8 )γf- коэффициент надежности по нагрузке = 1,4w0- нормативное значение ветрового давления, Па , см табл.5 . ( к примеру, для Москвы =23000 Па)

4. После того, как определены нормативные составляющие ( средняя и пульсационная), определяем расчетную величину ветровой нагрузки.

Wрасч = (Wm + Wр ) ·γf ,

гдеγf – коэффициент надежности по нагрузке = 1,4

Таблица 1

Таблица аэродинамических коэффициентов , с
№	Схема	с	Примечание
1		с=1,4	Отдельностоящие рекламные конструкции ( реламные щиты, пилоны, стеллы и т.д.), панель-кронштейны, крышные установки. Вывески прямоугольной формы, где присутствует ветровое давление как с наветренной стороны, так и с заветренной
2		с=-0,6	Вывески , расположенные на фасадах боллее 1,5 м от краев и углов здания. Ветер отрывает вывеску от фасада.
3		с=-2	Вывески, расположенные на фасадах в области 1,5 м от краев и углов здания, и во внурненних углах здания. Зона повышенного отрицательного давления ветра!!!
4		с(ф)=1,4·φ	Плоская ферма φ= ∑f1/ F -коэффициент заполнения, где ∑f1- сумма проекции элементов фермы на плоскость фермы F= h·L- площадь всей фермы
5		с(пр)=с(ф)(1+m) при f ≥0,6 и b/h=6…m=0,4; f ≥0,6 и b/h=4…m=0,3; f ≥0,6 и b/h=2…m=0,2; f ≥0,6 и b/h=1…m=0,05; f =0 и при любом b/h…m=1;	Пространственная ферма с(пр)- аэродинам. коэфф-т пространственной фермы с(ф)- аэродинам. коэфф-т плоской фермы Для промежуточных значений геометрических параметров аэродинамический коэфф-т определяется интерполяцией.

Какая нормативная документация регламентирует расчет нагрузок

До недавнего времени за расчет любых ограждающих, фасадных конструкций отвечал СНиП 2.01.07-85*. Он был написан без учета специфики работы навесных вентилируемых фасадов и светопрозрачных конструкций. Это создавало неудобства для проектировщиков и конструкторов, которые занимались данной проблематикой.

На смену морально устаревшему СНиП 2.01.07-85* пришёл свод правил нагрузок и воздействий СП 20.13330 2011. В нем прописаны этапы расчетов современных алюминиевых и стальных вентилируемых фасадных систем, светопрозрачных конструкций, планарного остекления. Расчет ветровой, снеговой и дождевой нагрузок необходимо проводить согласно СП 20.13330 2011.

Кроме свода правил нагрузок и воздействий расчет ветровой нагрузки определяется по ГОСТ 24756-81.

Для правильного и быстрого расчета ветровых и снеговых нагрузок применяются таблицы, в которых указаны нормативные показатели в зависимости от географической зоны:

Таблица определения снеговой нагрузки местности по районам на территории РФ

Снеговой район	I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII
Вес снегового покрытия Sg (кгс/м2)	80	120	180	240	320	400	480	560

Карта зон снегового покрова территории РФ

Таблица определения ветровой нагрузки местности по районам на территории РФ

Ветровой район	I	II	III	IV	V	VI	VII
Ветровая нагрузка Wo (кгс/м2)	17	23	30	38	48	60	73

Карта зон ветрового давления по территории РФ

Критерии расчета

Согласно ГОСТ 27751-88 «Надежность строительных конструкций и оснований» все строительные конструкции должны быть запроектированы с достаточной надежностью при возведении и эксплуатации.
Строительные конструкции следует рассчитывать по методу предельных состояний, основные положения которого направлены на обеспечение безотказной работы конструкций с учетом изменчивости свойств материалов.

Предельные состояния подразделяются на две группы:

первая группа включает предельные состояния, которые ведут к полной непригодности к эксплуатации конструкций или к полной (частичной) потере несущей способности;

вторая группа включает предельные состояния, затрудняющие нормальную эксплуатацию конструкций или уменьшающие их долговечность по сравнению с предусматриваемым сроком службы.

Предельные состояния первой группы характеризуются:

разрушением любого характера (например, пластическим, хрупким, усталостным);

потерей устойчивости формы, приводящей к полной непригодности к эксплуатации;

качественным изменением конфигурации;

другими явлениями, при которых возникает необходимость прекращения эксплуатации (например, чрезмерными деформациями в результате пластичности, сдвига в соединениях, раскрытия трещин, а также образованием трещин).

Предельные состояния второй группы характеризуются:

достижением предельных деформаций конструкций (например, предельных прогибов, поворотов);

образованием трещин;

потерей устойчивости формы, приводящей к затруднению нормальной эксплуатации;

другими явлениями, при которых возникает необходимость временного ограничения эксплуатации здания или сооружения из-за неприемлемого снижения их срока службы.

Выполнение статического расчёта алюминиевых конструкций ставит своей целью:

определение внутренних усилий и перемещений в элементах;

определение требуемых геометрических характеристик сечений с дальнейшим подбором профилей по каталогу.

Пример 2. Сбор нагрузок на двухскатную деревянную кровлю (сбор нагрузок на стропила и обрешетку).

Исходные данные.

Район строительства – г. Екатеринбург.

Конструкция крыши – двухскатная стропильная с обрешеткой под металлочерепицу.

Угол наклона кровли – 45° или 100% (5 м – высота крыши, 5 м – длина проекции одного ската).

Размеры дома – 8х6 м.

Ширина крыши – 11 м.

Высота дома – 10 м.

Тип местности – поле.

Шаг стропил – 600 мм.

Шаг обрешетки – 200 мм.

Конструкций, задерживающих снег на крыше, не предусмотрено.

Состав кровли:

1. Обшивка из досок (сосна) – 12х100 мм.

2. Пароизоляция.

3. Стропила (сосна) – 50х150 мм.

4. Утеплитель (минплита) – 150 мм.

5. Гидроизоляция.

6. Обрешетка (сосна) – 25х100 мм

7. Металлочерепица – 0,5 мм.

Сбор нагрузок.

Определим нагрузки, действующие на 1 м2 грузовой площади (кг/м2) кровли.

Вид нагрузки	Норм.	Коэф.	Расч.
Постоянные нагрузки: – обшивка из досок (сосна ρ=520 кг/м3) – стропила (сосна ρ=520 кг/м3) – утеплитель (минплита ρ=25 кг/м3) – обрешетка (сосна ρ=520 кг/м3) – металлочерепица (ρ=7850 кг/м3) Примечание: вес паро- и гидроизоляции не учитывается в связи с их малым весом. Временные нагрузки: – снег – ветер	0,63 кг/м2  3,9 кг/м2 3,75 кг/м2 6,5 кг/м2 3,93 кг/м2 78,75 кг/м2 14,95 кг/м2	1,1 1,1 1,3 1,1 1,05 1,4 1,4	0,7 кг/м2  4,3 кг/м2 4,9 кг/м2 7,2 кг/м2 4,1 кг/м2 110,3 кг/м2 20,9 кг/м2
ИТОГО	112,4 кг/м2		152,4 кг/м2

Вес стропил:

М_ст = 1·0,05·0,15·520 = 3,9 кг – вес стропил, приходящийся на 1 м2 площади кровли, так как в связи с шагом 600 мм попадает только одна стропилина.

Вес обрешетки:

М_ст = 1·0,025·0,1·520·1/0,2 = 6,5 кг – вес обрешетки, приходящийся на 1 м2 площади кровли, так как шаг обрешетки составляет 200 мм (попадает 5 досок).

Определение нормативной нагрузки от снега:

S = 0,7с_tс_вμS_g = 0,7·1·1·0,625·180 = 78,75 кг/м2.

где: с_t = 1; так как через кровлю выделения тепла не производится п.10.10 .

с_в = 1; п.10.9 .

μ = 1,25·0,5 = 0,625, так как кровля двухскатная с углом наклона к горизонту от 30º до 60º (2 вариант); принимается в соответствии со схемой Г1 приложения Г ,

Sg = 180 кг/м2; так как Екатеринбург относится к III снеговому району (п.10.2 и таблица 10.1 ).

Определение нормативной нагрузки от ветра:

W = W_m + W_p = 14,95 кг/м2.

где: W_p = 0, так как здание небольшой высоты.

W_m = Wk(z_в)с = 23·0,65·1 = 14,95 кг/м2.

где: W= 23 кг/м2, так как г. Екатеринбург относится к I ветровому району; по п.11.1.4, таблицы 11.1 и приложении Ж .

k(z_в) = 0,65, так как выполняется условие пункта 11.1.5 h≤d (h = 10 м – высота дома, d = 11 м – ширина крыши) → z_в=h=10 м и тип местности строительства А (открытая местность);  коэффициент принят по таблице 11.2 .

с = 1.

Определение нормативной и расчетной нагрузки на одну стропилину:

q_норм = 112,4 кг/м2 · (0,3 м + 0,3 м) = 67,44 кг/м.

q_расч = 152,4 кг/м2 · (0,3 м + 0,3 м) = 91,44 кг/м.

Определение нормативной и расчетной нагрузки на одну доску обрешетки:

q_норм = 112,4 кг/м2 · (0,1 м + 0,1 м) = 22,48 кг/м.

q_расч = 152,4 кг/м2 · (0,1 м + 0,1 м) = 30,48 кг/м.

Энергия ветра.

С точки зрения полезного использования ветровой энергии в энергетике на сегодняшний день оптимальными являются скорости ветра 8…18 м/с. При меньших скоростях ветроэнергетические установки малоэффективны, при больших возникает опасность разрушения конструкций установки.

Так как воздух имеет массу, и эта масса движется с некоторой скоростью относительно поверхности земли, то трудно даже представить, какой колоссальной кинетической энергией обладает окружающее нас воздушное пространство!!!

Чтобы составить представление о величине этой энергии, давайте вырежем из пространства его часть в виде цилиндра, мысленно расположив  некий обруч плоскостью перпендикулярно направлению вектора скорости ветра. Площадь сечения  обруча – S=1 м2 (диаметр d=1,13 м).

Если на вашем компьютере не установлена программа MS Excel, можно воспользоваться свободно распространяемой программой OOo Calc из пакета Open Office.

Правила форматирования ячеек листа Excel, применяемые в статьях этого блога, можно посмотреть на странице «О блоге».

Включаем Excel и на листе «Энергия ветра» и составляем простую расчетную программу, которая позволит быстро рассчитывать мощность ветроустановок при различных исходных условиях.

Исходные данные:

1. Скорость ветра v_в в м/с записываем

в ячейку D3: =10,0

2. Время t в с заносим

в ячейку D5: =1

3. Площадь сечения потока воздуха S в м2 вписываем

в ячейку D6: =1,000

4. Плотность воздуха или удельный вес воздуха при нормальных условиях (атмосферном давлении 101325 Па = 760 мм рт. ст. и температуре +273,15° К = 0° C) γ в кг/м3 вписываем

в ячейку D7: =1,293

5. Коэффициент полезного действия — КПД ветроустановки (реально достигаемые значения не превышают 0,3…0,4) записываем

в ячейку D8: =0,35

Результаты расчетов:

6. При скорости ветра v за время t через сечение обруча пройдет объем воздуха в виде цилиндра V, который вычисляем в м3

в ячейке D10: =D3*D4*D5 =10,000

V=S*v_в*t

7. Массу воздухаm в кг, прошедшую через сечение кольца за время t определяем

в ячейке D11: =D6*D9 =12,930

m=γ*V

8. Кинетическую энергию T в Дж, которой обладает движущийся цилиндр воздуха рассчитываем

в ячейке D12: =D10*D3^2/2 =647

T=m*v_в2/2

9. Мощность N в КВт, которую мы смогли бы отобрать из этой струи воздуха при заданном КПД, вычисляем

в ячейке D13: =D11/D4*D7/1000 =0,226

N=(T/t)*КПД=(S*γ*v_в3/2)*КПД

При реальных КПД ветроэнергетических установок около 0,3…0,4, при скорости ветра v_в=10 м/с и диаметре лопастей ветряка d=1,13 м (площадь круга S=1 м2) можно получить мощность  порядка N=200…250 Вт. Этой мощности хватит чтобы за час вспахать полсотки земли! Представляете сколько вокруг нас энергии, которую мы никак не научимся эффективно отбирать и преобразовывать?! Сегодняшние ветроэнергетические установки мало-мальски начинают работать при скорости ветра v_в>4 м/с, выходя на рабочий режим при скорости  v_в=9…13 м/с. Однако уже при скорости ветраv_в>17 м/с приходится больше заботиться о безопасности окружающих людей, животных, сооружений и сохранности установки, нежели о производстве энергии…

Итак, возможности использования ветра слегка затронули, переходим к проблемам, которые он создает.

Что создает нагрузку на опору

Факторы, организующие нагрузку на конструкции, следующие:

• тип светильников;
• порывистый ветер;
• рельеф местности;
• наличие грунтовых вод;
• сейсмическая активность;
• оборудование для сервиса;
• количество осветительных приборов;
• способ подключения к электрической сети.

При выполнении расчётов основное внимание нужно уделять общей массе конструкции. К ней относятся, помимо опоры:

• провода,
• консоли,
• арматура,
• основание,
• светильники.

Предельно допустимые нагрузки на электроопору регламентированы СНиП 2.01.07-85. В работе используются коэффициенты, указанные в нормативной документации.

Расчет ветровых нагрузок

Итак , вы долго согласовывали, делали и наконец смонтировали свою самую лучшую наружную рекламу.

Красота! Все довольны. Но чу… после первого сильного ветра вам звонит рассерженный клиент с шокирующим известием – реклама упала!

Кошмар рекламщика стал явью…Что же случилось ?

А случилось следующее – при проектировании наружной рекламы был проигнорирован или выполнен неверно расчет ветровой нагрузки на наружную рекламу : на материал и на крепежные элементы.

Как избежать этого, как обезопасить себя от такого плачевного итога своей работы?

Давайте запомним несложную формулу расчета ветровой нагрузки, которая измеряется в кг/кв.м.:

Pw = k * q

Расшифровываем хитрые буквицы

Pw — давление ветра, нормальное к воспринимающей поверхности. Это давление считается положительным.
k — аэродинамический коэффициент, зависящий от формы и положения подверженного ветру

объекта.
q — скоростной напор ветра (кг/кв.м), соответствующий наибольшей для данного места скорости ветра c учётом особых порывов.

Величина q в зависимости от скорости ветра определяется следующим образом:

q = 7 / g * кв.V / 2

7 — вес воздуха (1,23 кг/куб.м) при Pатм.= 760 мм рт.ст. и tатм.= 15 °С
g — ускорение силы тяжести (9,81 м/кв.сек)
V- наибольшая скорость ветра (м/сек) на данной высоте h, т.е.

Высота h над уровнем земли, м

Скорость ветра V, км/ч м/с

Скоростной напор q, кг/кв.м

Высота h над уровнем земли, м	Скорость ветра V, км/ч м/с	Скоростной напор q, кг/кв.м
0 — 8	103,7  28,8	51
8 — 20	128,9  35,8	80

q = кв.V / 16

Вертикально установленное полотно, закреплённое в раме или натянутое на троссах

Конструкция — b-ширина, d-высота	Соотношение размеров	Площадь, S	Аэродинамический коэффициент, k
Вертикально установленное полотно, закреплённое в раме или натянутое на троссах	d/b < 5	b * d	1,2
d/b >= 5	b * d	1,6

Вот так вот оказывается все совсем просто.

Хотите узнать о расчете ветровых нагрузок больше и получить  консультацию наших специалистов?

Пример расчета ветровой нагрузки на здание

Алгоритм выполнения расчета не отличается для определения ветровой нагрузки на фасад здания, или расчет колонны на ветровую нагрузку, или расчет многослойного светопрозрачного стеклопакета на ветровую нагрузку. Формулы и порядок действия не меняются.

?факт=(5/384)×(qH4/EJ), где q – ветровая нагрузка, равномерно распределенная по всей площади стойки;

?доп. – гипотетический разрешенный прогиб стойки.

В среде проектировщиков принято считать, что максимальный прогиб алюминиевой конструкции не может быть больше:

Для определения расчетного сечения стойки надо выразить её момент инерции. Расчет проводится с учетом заполнителя из стеклопакетов:

Определение q – вариант сбора нагрузки до 2011 года

Для определения нормативной нагрузки, которая равномерно давит на стойку, есть формула:

?? = 30 ∙ 0.8 ∙ 0.65 = 15,6 кгс/м. кв.

? = 15,6 ∙ 1 = 15,6 кгс/м. п.

Определение q – вариант сбора нагрузки после 2011 года

рассчитывается по формуле:

w+ (-) =w0k (ze) сp+ (-) v + (-)

где ze – эквивалентная высота (согласно п. 11.1.512, эквивалентная высота, приравниваемая к высоте здания. В нашем случае – это 50 метров (вместо 10 метров по методике 2011 года);

v + (-) – показатели корреляции ветровой нагрузки, соответствующие положительному давлению (+) и отсосу (–); значения этих коэффициентов приведены в таблице 11.84 в зависимости от площади ограждения А, с которой собирается ветровая нагрузка (для нашего примера грузовая площадь равна 3 квадратным метрам и методом интерполяции получено значение  ()  0, 97); сp+(-)– максимальные значения аэродинамических коэффициентов положительного давления (+) или отсоса (–), определяемые по

Витраж будет располагаться в угловой зоне, поэтому:

Конечная формула приобретает вид:

w+ (-) = 30×1, 24× ×2, 2×0, 97 140, 5 кгс/м.кв.

? = 140,5 ∙ 1 = 140,5 кгс/м.п.

Что такое ветровая нагрузка?

Ветровая нагрузка это сила которую ветер оказывает на сооружение или витраж здания

Важно отметить, что ветер оказывает переменную нагрузку и нагрузка измеряется в 3-х секундных порывах. Существует два типа ветровых нагрузок: 1) Подъемная нагрузка это сила, направленная вверх, которая может воздействовать на крышу или аналогичные горизонтальные конструкции в здании, например навесы

Ветер может поднять поверхность здания, создавая положительную нагрузку, или ветер, стекающий по горизонтальной конструкции, может вызвать отрицательную нагрузку, тем самым подтягивая крышу вверх. 2) Усилие сдвига это сила ветра, нагрузку которую оказывает на стены или другие вертикальные элементы конструкции. Положительные и отрицательные давления могут вызвать отказ вертикальных элементов.

Расчет деревянных элементов покрытия: обрешетки и стропильной ноги

1. Расчет несущих элементов покрытия

Стропильные ноги рассчитывают как свободно лежащие балки на двух опорах с наклонной осью. Нагрузка на стропильную ногу собирается с грузовой площади, ширина которой равна расстоянию между стропильными ногами. Расчетная временная нагрузка q должна быть расположена на две составляющие: нормальную к оси стропильной ноги и параллельно к этой оси.

2.1.1. Расчет обрешетки

Принимаем обрешетку из досок сечением 50´50 мм (r = 5,0 кН/м), уложенных с шагом 250 мм. Древесина — сосна. Шаг стропил 0,9 м. Уклон кровли 35 0 .

Расчет обрешетки под кровлю ведется по двум вариантам загружения:

а) Собственный вес кровли и снег (расчет на прочность и прогиб).

б) Собственный вес кровли и сосредоточенный груз.

1.Принимаем бруски 2-го сорта с расчетным сопротивлением R_u=13 МПа и модулем упругости Е=1´10 4 МПа.

2.Условия эксплуатации Б2 (в нормальной зоне), m_в=1; m_н=1,2 для монтажной нагрузки при изгибе.

4.Плотность древесины r=500 кг/м 3 .

5.Коэффициент надежности по нагрузке от веса оцинкованной стали g_f=1,05; от веса брусков g_f=1,1.

6.Нормативный вес снегового покрова на 1м 2 горизонтальной проекции поверхности земли S=2400 Н/м 2 .

Расчетная схема обрешетки

Сбор нагрузки на 1м.п. обрешетки, кН/м

где S — нормативное значение веса снегового покрова на 1 м 2 горизонтальной

поверхности земли, принимаемое по табл. 4 , для IV снегового рай-

m — коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к

снеговой нагрузке на покрытие, принимаемый по п. 5.3 – 5.6 .

При загружении балки равномерно распределенной нагрузкой от собственного веса и снега наибольший изгибающий момент равен:

При углах наклона кровли a³10° учитывают, что собственный вес кровли и обрешетки равномерно распределен по поверхности (скату) крыши, а снег — по ее горизонтальной проекции :

M_x = M cos a = 0.076 cos 29 0 = 0.066 кН´м

M_y= M sin a = 0.076 sin 29 0 = 0.036 кН´м

Прочность брусков обрешетки проверяют с учетом косого изгиба по формуле:

где M_x и M_y — составляющие расчетного изгибающего момента относительно главных осей X и Y.

R_y=13 МПа — расчетное сопротивление древесины изгибу.

g_n=0,95 — коэффициент надежности по назначению.

Момент инерции бруска определяем по формуле:

Прогиб в плоскости, перпендикулярной скату:

Прогиб в плоскости, параллельной скату:

где Е=10 10 Па — модуль упругости древесины вдоль волокон.

Проверка прогиба:

где

При загружении балки собственным весом и сосредоточенным грузом наибольший момент в пролете равен:

Проверка прочности нормальных сечений:

где R_y=13 МПа — расчетное сопротивление древесины изгибу.

g_n=0,95 — коэффициент надежности по назначению.

Условия по первому и второму сочетаниям выполняются, следовательно принимаем обрешетку сечением b´h=0,05´0,05 с шагом 250 мм.

2.1.2. Расчет стропильных ног

Рассчитаем наслонные стропила из брусьев с однорядным расположением промежуточных опор под кровлю из оцинк. кр. железо. Основанием кровли служит обрешетка из брусков сечением 50

=0,25 м
=1,0 м

Район строительства – г. Вологда.

Расчетная схема стропильной ноги

Бруски обрешетки размещены по стропильным ногам, которые нижними

концами опираются на мауэрлаты (100

Производим сбор нагрузок на 1 м 2 наклонной поверхности покрытия, данные заносим в таблицу 2.2.

Таблица 2.2Сбор нагрузки на 1м.п. стропильной ноги, кН/м

где S — нормативное значение веса снегового покрова на 1 м 2 горизонтальной поверхности земли, принимаемое по табл. СНиП 4 , для IV снегового района S = 2,4 кПа;

m — коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытие, принимаемый по п. 5.3 – 5.6 .

Производим статический расчет стропильной ноги как двухпролетной балки, нагруженной равномерно распределенной нагрузкой. Опасным сечением стропильной ноги является сечение на средней опоре.

Изгибающий момент в этом сечении:

Вертикальное давление в точке С, равное правой опорной реакции двухпролетной балки составляет:

При симметричной нагрузке обоих скатов вертикальное давление в точке С удваивается:

Раскладывая это давление по направлению стропильных ног, находим сжимающее усилие в верхней части стропильной ноги:

Растягивающее усилие в ригеле равно горизонтальной проекции усилия N.

Проверяем сечение стропильной ноги.

Из условия прочности при изгибе определяем требуемый момент инерции, вводя коэффициент 1,3 для возможности восприятия сечением продольной силы и момента.

Сечение Æ16см удовлетворяет требованиям. W_x=409,6 см 3 , J_x=3276,8 см 4 . Производим проверку сечения на сжатие с изгибом:

Термины и определения

Окно – светопрозрачная конструкция, устанавливаемая в подготовленные проемы стен зданий и сооружений и предназначенная для обеспечения естественного освещения внутренних помещений, возможности их проветривания, а также изоляции от внешних воздействий.

Современная архитектура предъявляет высокие требования к оконным конструкциям, в особенности для жилых зданий:

увеличиваются размеры окна;

стираются границы между окном и витражом;

благодаря инновациям в фурнитуре появляются новые типы открывания створок;

увеличивается размер самих створок.

Поэтому статика для оконной конструкции приблизилась к статике фасадных конструкций.

В ГОСТ 21519-2003 «Блоки оконные из алюминиевых сплавов. Технические условия» изложены основные требования и параметры конструкции окна, которые при расчетах и проектировании должны быть использованы и соблюдены.
Для однозначного понимания в статических расчетах оконных конструкций используют следующие термины:

рама окна – стационарная контурная обвязка;

вертикальный импост – неподвижный элемент, разделяющий проем в раме окна по вертикали;

горизонтальный импост – неподвижный элемент, разделяющий проем в раме окна по горизонтали;

створка – открываемый элемент окна;

перемещение – величина изменения положения какой-либо точки элемента оконного блока в направлении нормали к плоскости изделия под воздействием нагрузки;

прогиб – величина, определяемая как разность перемещения точки, расположенной в центральной точке элемента оконного блока (наиболее перемещаемой точки под воздействием нагрузки), и полусуммы перемещения концов этого элемента;

предельный прогиб – максимально допустимый прогиб элемента оконного блока, устанавливаемый в нормативной документации.

Рама окна в соответствии с ГОСТ 30971-2002 «Швы монтажные узлов примыканий оконных блоков к стеновым проемам. Общие технические условия» фиксируется в проеме по периметру, и
все внешние воздействия передает на несущую конструкцию. Поэтому сечение профиля рамы в большинстве случаев определяют исходя из габаритных размеров рамы окна и оптимального узла примыкания.
Вертикальный и горизонтальный импост – элементы наиболее всего подверженные воздействию внешних сил, поэтому статические расчеты по ним наиболее актуальны.

Как ветровая нагрузка действует на кровлю

Представьте себе, что на постройку непрерывно с разной скоростью и силой дует ветер. Потоки воздуха создают давление, которое способно навредить покрытию кровли. При этом совершенно необязательно, чтобы ветер дул перпендикулярно или по касательной к поверхности крыши – даже если он направлен вдоль плоской кровли, он создает значительную отрывающую нагрузку.

Суммируя все ветреные дни и добавив катаклизмы, которые хоть и редко, но случаются, мы получаем постепенное непрерывное разрушение материала. Именно поэтому возникает необходимость рассчитывать ветровую нагрузку и количество креплений кровельного материала.

Какая нормативная документация регламентирует расчет нагрузок

До недавнего времени за расчет любых ограждающих, фасадных конструкций отвечал СНиП 2.01.07-85*. Он был написан без учета специфики работы навесных вентилируемых фасадов и светопрозрачных конструкций. Это создавало неудобства для проектировщиков и конструкторов, которые занимались данной проблематикой.

На смену морально устаревшему СНиП 2.01.07-85* пришёл свод правил нагрузок и воздействий СП 20.13330 2011. В нем прописаны этапы расчетов современных алюминиевых и стальных вентилируемых фасадных систем, светопрозрачных конструкций, планарного остекления. Расчет ветровой, снеговой и дождевой нагрузок необходимо проводить согласно СП 20.13330 2011.

Кроме свода правил нагрузок и воздействий расчет ветровой нагрузки определяется по ГОСТ 24756-81.

Для правильного и быстрого расчета ветровых и снеговых нагрузок применяются таблицы, в которых указаны нормативные показатели в зависимости от географической зоны:

Таблица определения снеговой нагрузки местности по районам на территории РФ

Снеговой район	I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII
Вес снегового покрытия Sg (кгс/м2)	80	120	180	240	320	400	480	560

Карта зон снегового покрова территории РФ

Таблица определения ветровой нагрузки местности по районам на территории РФ

Ветровой район	I	II	III	IV	V	VI	VII
Ветровая нагрузка Wo (кгс/м2)	17	23	30	38	48	60	73

Карта зон ветрового давления по территории РФ

Сопоставительная стойкость к загниванию натуральной древесины при естественных условиях.

Сопоставительная стойкость к загниванию натуральной древесины при естественных условиях

Класс стойкости	Породы по убывающей природной стойкости	Кратность природной стойкости пород древесины по сравнению со стойкостью заболони липы
1	Лиственница (ядро) Дуб (ядро) Ясень (ядро) Ясень (заболонь) Сосна (ядро) Сосна (заболонь)	9,1 5,2 4,9 4,6 4,4 4
2	Пихта(ядро) Ель (ядро) Пихта (заболонь) Бук (ядро) Ель (заболонь) Лиственница (заболонь)	3,8 3,6 3,4 3,3 3,2 3,1
3	Бук (заболонь) Граб (заболонь) Вяз (ядро) Дуб (заболонь) Клен (заболонь) Береза (заболонь)	2,5 2,4 2,3 2,2 2,1 2
4	Береза (ядро) Ольха (ядро) Осина (ядро) Ольха (заболонь) Осина (заболонь) Липа (заболонь)	1.8 1.5 1.2 1.1 1.1 1