Исходные данные
Каркас конструкции рекламного щита состоит из сдвоенных фанерных листов, толщиной 15 мм. Материал каркаса – клееная фанера. Размеры сечений элементов каркаса из фанеры – 30х200 мм. Расчётное сопротивление на сжатие вдоль волокон Rс = 156 кгс/см2, на растяжение в плоскости вдоль волокон Rр = 182 кгс/см2. Конструкция рассчитывается как жёстко закреплённая к основанию.
Определение нагрузок
Нормативное значение основной ветровой нагрузки w следует определять как сумму средней wm и пульсационной wg составляющих:
Коэффициент надежности по ветровой нагрузке следует принимать равным 1,4.
Нормативное значение средней составляющей основной ветровой нагрузки wm следует принимать по формуле:
где w0 – нормативное значение ветрового давления;
k(ze) – коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления для высоты ze;
с – аэродинамический коэффициент.
Для I ветрового районе по табл. 11.1:
w0 = 0,23 кПа=23,45 кгс/м2.
При ze=1,25 м для типа местности В коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по таб. 11.2, составит:
k(ze) = 0,5.
Аэродинамический коэффициент сx (см. рис. 1) определяется по таблице В.2 Приложения В СП 20.13330.2016:
Рис.1. Схема определения аэродинамических коэффициентов
Для участка D аэродинамический коэффициент принимается: СХ = 1,8.
Значение средней составляющей:
wм = 23,45*0,5*1,8 = 21,1кгс/м2.
Предельное значение частоты собственных колебаний:
flim = √( w0*k(z0)*γf)/(940*Tglim) = √(23,45*0,5*1.4)/(940*0.014) = 0.307 Гц
Первая частота собственных колебаний, вычисленная в программном комплексе SCAD, составляет: f1 = 3,99 Гц
Так как f1 > flim, значение пульсационной составляющей:
wg = wм *ζ(ze )*ν = 21,1*1.22*0.95 = 24.45 кгс/м2.
где: ζ(ze ) = 1,22 – коэффициент пульсации давления ветра, принимаемый по таб.11.4 СП 20.13330.2016
ν = 0,95 — коэффициент пространственной корреляции пульсаций давления ветра, принимаемый по п. 11.1.11, таб. 11.6 СП 20.13330.2016.
Нормативное значение основной ветровой нагрузки составит:
w = wм + wg = 21,1 + 24,45 = 45,55 кг/м2
Рис.2 Схема распределения усилий в элементах
| Таблица 1
|
Максимальное усилие на сжатие в стойке – 0,03 т.
Максимальное усилие на растяжение в стойке – 0,06 т. |
Расчёт выполнен в программном комплексе SCAD Office. При расчёте конструкций в качестве масс принят собственный вес. Результаты расчёта приведены в таблице 1.
Проверяем сечение на максимальное сжатое усилие:
N = 30 кг <= Rс*φ*F= 156*0,14*3*20 = 1310,4 кг
Где: F – площадь сечения, φ -коэффициент продольного изгиба, определяемый по п.7.3 СП 64.13330.2017, φ = 0,14
Проверяем сечение на максимальное растянутое усилие:
N = 60 кг <= Rр* F= 182*0,14*3*20 = 1528,8 кг
Условие выполняется. Существующее сечение достаточно.
Выводы.
- Несущая способность конструкций рекламного щита из фанерного каркаса достаточна на восприятие ветровых нагрузок Московского региона. Коэффициент использования по несущей способности – 0,04.