Методика определения несущей способности - Forum

Статические расчеты
Настоящая методика по определению несущей способности элементов светопрозрачных
конструкций: оконных и дверных блоков, витражей, фасадов, наклонных поверхностей является
предварительной и выполнена в соответствии с требованиями следующих действующих
нормативных документов:
 СНиП 2.01.07-85* «Нагрузки и воздействия»
 СНиП 2.03.06-85 «Алюминиевые конструкции»
 СНиП II-23-81* «Стальные конструкции»
Данные, полученные в результате проведенных расчетов, должны быть проверены и
утверждены специалистом по расчету конструкций на стадии проектирования сооружения, т.к.
приведённая методика является упрощённой и не может учесть все особенности реальной
конструкции и ее работы в целом.
При проектировании строительных конструкций из алюминиевого профиля необходимо
принимать конструктивные схемы, обеспечивающие прочность, устойчивость и
пространственную неизменяемость сооружения в целом, а также его отдельных элементов при
монтаже и эксплуатации.
Строительные конструкции рассчитываются на силовые и другие воздействия по
предельным состояниям – по предельным нагрузкам и по предельным перемещениям, в
результате действия которых происходит потеря несущей способности конструкции или
непригодность ее к нормальной эксплуатации (недопустимые прогибы, углы поворота, щели,
трещины).
В процессе эксплуатации конструкция подвергается воздействию различных нагрузок
(собственная масса, технологические нагрузки), а также атмосферные воздействия.
Нормативные нагрузки (отвечающие условиям нормальной эксплуатации) устанавливаются
СНиП 2.01.07-85. В данном разделе даны общие критерии расчета пространственных
конструкций и учитываются следующие виды нагрузок, действующие на конструкцию:
 Собственный вес конструкции;
 Вес стекла, равный 2,5 кг/м2 на каждый мм толщины;
 Ветровые нагрузки;
 Снеговые нагрузки;
 Основные сочетания постоянных длительных и кратковременных нагрузок.
Несущие прессованные алюминиевые профиля изготовлены из сплава 6063 (АД-31) по
ГОСТ 4784-97, поставляются в состоянии Т6 – закаленные и искусственно состаренные и имеют
следующие прочностные характеристики (ГОСТ 22233-93):
Расчетное сопротивление на растяжение, сжати и изгиб Ro, МПа (кгс/см2) 100(1000);
Модуль упругости, МПа (кгс/см2)
0,7*105 (0,71*106);
3
Удельный вес (плотность), кг/м
2710;
Коэффициент линейного расширения α, °С-1
0,23*10-4
при температуре от -70°С до +100°С
Вертикальные конструкции рассчитываются на ветровую нагрузку, а также нагрузку от
собственного веса и заполнения.
Наклонные конструкции рассчитываются на ветровую и снеговую нагрузку, а также нагрузку
от собственного веса и заполнения.
Витражи рассчитываются:
Стойки - на усилия от ветра и вес стеклопакетов, в зависимости от длины – на гибкость, на
изгиб, на внецентренное сжатие.
Ригеля – на усилия от ветра и на вес стеклопакетов, на изгиб в двух плоскостях.
Расчётное значение снеговой нагрузки на горизонтальную проекцию покрытия s следует
определять по формулам СНиП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия»:
S  Sg   ;
где: Sg - расчётное значение веса снегового покрова на 1м2 горизонтальной поверхности
земли, принимаемое по табл. 1;
 - коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на
покрытие, принимаемый =1 при α≤25ْ°, =0 при α≥60ْ°, α- угол наклона стойки.
Схемы распределения снеговой нагрузки и значения коэффициента  следует принимать в
соответствии с обязательным приложением 3 СНиП 2.01.07-85*, при этом промежуточные
значения коэффициента  необходимо определять линейной интерполяцией.
Таблица 1
Снеговые
I
II
III
IV
V
VI
VII
VIII
районы
Sg кПа
0,8
1,2
1,8
2,4
3,2
4,0
4,8
5,6
(кгс/ м2)
(80)
(120)
(180)
(240)
(320)
(400)
(480)
(560)
Нормативное значение снеговой нагрузки определяется умножением расчётного значения
на коэффициент 0,7.
Нормативное значение ветрового давления принимается в зависимости от ветрового района
по СНиП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия».
Ветровая нагрузка на сооружение следует определять как сумму средней и пульсационной
составляющих. Расчетная ветровая нагрузка:
w  ( wo  wp )   f ;
При проектировании высоких сооружений, относительные размеры которых удовлетворяют
условию h/d >10, необходимо дополнительно производить поверочный расчет на вихревое
возбуждение (ветровой резонанс); здесь h - высота сооружения, d - минимальный размер
поперечного сечения, расположенного на уровне 2/3h.
При расчете многоэтажных зданий высотой до 40 м и одноэтажных производственных
зданий высотой до 36 м при отношении высоты к пролету менее 1,5, размещаемых в местностях
типов А и В, пульсационную составляющую ветровой нагрузки допускается не учитывать.
Нормативное значение средней составляющей ветровой нагрузки wm на высоте z над
поверхностью земли следует определять по формуле:
wт  wo  k  c;
где wo - нормативное значение ветрового давления по табл.2;
k- коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте (см. табл. 3);
c- аэродинамический коэффициент (см. п.6.6 СНиП 2.01.07-85*), обычно принимается
равным 0,8 для наветренной поверхности.
Таблица 2
Ветровые районы
, кПа (кгс/ м2)
Iа
I
II
III
IV
V
VI
VII
0,17(17) 0,23 (23) 0,30(30) 0,38(38) 0,48(48) 0,60(60) 0,73(73) 0,85(85)
Коэффициент 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;
B - городские территории, лесные массивы и другие местности, равномерно покрытые
препятствиями высотой более 10 м;
С - городские районы с застройкой зданиями высотой более 25 м.
Сооружение считается расположенным в местности данного типа, если эта местность
сохраняется с наветренной стороны сооружения на расстоянии 30h - при высоте сооружения h
до 60 м и 2 км - при большей высоте.
Таблица 3
Высота z, м
Коэффициент
для типов местности
A
0,75
1,0
1,25
1,5
1,7
1,85
2,0
2,25
2,45
2,65
2,75
2,75
2,75
5
10
20
40
60
80
100
150
200
250
300
350
480
B
0,5
0,65
0,85
1,1
1,3
1,45
1,6
1,9
2,1
2,3
2,5
2,75
2,75
C
0,4
0,4
0,55
0,8
1,0
1,15
1,25
1,55
1,8
2,0
2,2
2,35
2,75
Примечание. При определении ветровой нагрузки типы
местности могут быть различными для разных расчетных
направлений ветра.
Коэффициент надежности γf по ветровой нагрузке принимается равным:
 при расчете по предельным состояниям первой группы γf = 1,4;
 при расчете по предельным состояниям второй группы γf = 1,0;
1.
Расчет вертикальной стойки.
1.1
Расчет гибкости сжатых стоек
Гибкость  сжатых элементов (стоек) симметрично загруженных не должна превышать
предельной =100 и несимметрично загруженных (крайних, угловых) - =70 (п. 5.9, таб.27,
СНиП 2.03.06-85):

где:
Lef=L
L
=0,725
i=(J/An)
J
An
Lef
i
  ;
(1)
- расчетная длина стойки (п. 5.6, СНиП 2.03.06-85);
- длина стойки или ее отдельного участка;
- коэффициент расчетной длины стоек постоянного сечения
схемы закрепления, см. рис.6 (таб. 26, СНиП 2.03.06-85);
- радиус инерции сечения стойки относительно оси х-х;
- момент инерции сечения стойки относительно оси х-х;
- площадь сечения стойки.
для
Требуемый минимальный радиус инерции стойки: i≥ Lef /[λ].
На данный момент, выпускаемый профиль ТП-50314 имеет максимальный радиус инерции
i=6.15см, следовательно, максимально возможная длина рядовой стойки будет L=8.48м.
1.2
Расчет на прочность.
1.2.1 Расчет изгибаемых элементов.
Расчет на прочность элементов, изгибаемых в одной из главных плоскостей, следует
выполнять по формуле (п. 4.11, СНиП 2.03.06-85):

M
;
Wn, min
(2)
где:

- нормальное напряжение, возникающее от изгибающей нагрузки;
M
- изгибающий момент;
Wn, min=J/rmax - минимальное момент сопротивление сечения элемента;
rmax
- наибольшее расстояние от центра тяжести до края сечения профиля
по оси расчетной плоскости;
c =1
- коэффициент условий работы (таб. 15, СНиП 2.03.06-85);
R=100 МПа (1000 кгс/см2) - расчетное сопротивление для алюминия, уточняется в
зависимости от применяемого сплава (таб. 6, СНиП 2.03.06-85).
Расчет изгибающего момента равнораспределенной нагрузки Q (в частности ветровой)
выполняется по формуле:
M 
1
 Q  aср  L2 ;
8
Требуемый минимальный момент сопротивления:
1.2.2
Wn ,min 
(3)
M
R
Проверка устойчивости.
Расчет на устойчивость сплошностенчатых элементов, подверженных центральному сжатию
силой N, следует выполнять по формуле (п. 4.2, СНиП 2.03.06-85):

N
 R c ;
  An
(4)
где:

- напряжение, возникающее при продольном изгибе;
N=PЗ+Pa
- расчетная сжимающая нагрузка, рассчитывается с учетом веса профилей и
стеклопакетов, приходящихся на одну стойку и коэффициента надежности по нагрузке 1,2 ;
PЗ
- вес заполнения в расчетной площади (полосе нагрузок);
Pa
- вес алюминиевых конструкций в расчетной площади (см. рис.1);

- коэффициент продольного изгиба (таб. 2 и 3, прил. 2, СНиП 2.03.06-85) в
зависимости от марки алюминия и гибкости стойки.
Гибкости стойки определяется по формуле (1).
Коэффициент  продольного изгиба для сплава 6063 в зависимости от гибкости профиля.
Табл. 4.
Гибкость
Коэффициент 
0
1000
10
1,000
20
0,936
30
0,865
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
0,802
0,740
0,675
0,605
0,542
0,450
0,367
0,313
0,262
0,227
0,197
0,168
An
- площадь сечения стойки;
c =1
- коэффициент условий работы (таб. 15, СНиП 2.03.06-85);
R=100 МПа (1000 кгс/см2) - расчетное сопротивление для алюминия, уточняется в
зависимости от применяемого сплава (таб. 6, СНиП 2.03.06-85).
1.3 Расчет вертикальной стойки по условию жесткости (на постоянную
ветровую нагрузку).
Табл.5. Максимально допустимый
прогиб профиля холодной системы
остеклением.
Рабочее
расстояние l
l  3м
l  3м
Максимальный
прогиб f
l
f 
200
l
f 
300
Схема 1.
Табл.6. Максимально допустимый прогиб
с для стеклопакета и профиля теплой
системы.
Длина стекла по
краям или
рабочее
расстояние для
профиля l1
l1  2,4м
l1  2,4м
Максимальный
прогиб f
l1
300
f1  8мм
f1 
Из приведенной схемы 1 видно, как учитывать f и f1 для статического расчета, если проем
окна имеет разделение ригелем.
Для неостекленных стеновых панелей допустимый прогиб f 
и подвесных потолков f 
l
; для кровельных панелей
125
l
.
150
Вертикальные стойки для ограждающих конструкций рассчитываются из условия прогиба:
fфакт < fдоп
(5)
где,
fдоп=L/200 [см] - допускаемый прогиб вертикального элемента высотой L ограждающей
конструкции из условий заполнения проема одинарным стеклом; fдоп=L/300 [см] - при условии
заполнения проема стеклопакетом (таб. 42, СНиП 2.03.06-85);
fфакт - фактический прогиб для средней однопролетной балки со свободными опорами и
равномерно распределенной нагрузкой:
f факт
wm  aср  L4
5


 k1  k 2;
384
E  Jx
(6)
где:
E=7,1106 Н/см2=7,1105 кгс/см2 - модуль упругости для алюминия;
Jx
- момент инерции стойки см4;
L
- высота стойки см;
wm =w0kc
- нормативное значение средней составляющей ветровой
нагрузки кгс/м2 (п. 6.3, СНиП 2.01.07-85*);
aср
- ширина нагрузкисм (см. рис.1);
k1
- коэффициент корректировки, учитывающий размеры
стеклопакета (см. таблицу 7);
- коэффициент корректировки, учитывающий прогиб по
кромке стекла (см. таблицу 8);
Выбор необходимой стойки осуществляется из ограничения на минимально допустимый
момент инерции Jx:
k2
J x , min
4
5 wm  aср  L


 k1  k 2;
384
E  f доп
(7)
В случае если остекление производится стеклопакетами высотой более 240см, то момент
инерции стойки необходимо умножить на повышающий коэффициент - k1:
Таблица 7
Высота
стеклопаке
та, см
250
260
270
280
290
300
325
350
375
400
Коэффици
ент
корректир
овки -k1
1,04
1,08
1,12
1,17
1,21
1,25
1,35
1,46
1 ,56
1,67
При определении момента инерции стойки необходимо учитывать, что при прогибе стойки (f)
под воздействием нагрузок, прогиб стекла (f1) не должен быть больше 8мм.
Полученное значение момента инерции стойки Jx необходимо умножить на коэффициент,
учитывающий прогиб по кромке стекла.
Таблица 8
L, см.
250
300
350
400
450
500
550
600
L1/L
1,0
1,04
1,24
1,45
1,66
1,87
2,08
2,29
2,49
0,75
1
1
1
1
1,05
1,17
1,28
1,4
0,66
1
1
1
1
1
1
1,01
1,11
0,5
1
1
1
1
1
1
1
1
Выводы:
Таким образом, несущая способность центрально сжатых стоек будет обеспечена, если:
- гибкость расчетной стойки не будет превышать предельно допустимую гибкость для
данного сжатого элемента конструкции;
- напряжения, возникающие в расчетной стойке от собственного веса, веса заполнения, или
напряжения, возникающие от изгибаемых нагрузок, не будут превышать допустимых.
2.
Расчет горизонтального элемента (ригеля) фасада.
2.1
Расчет ригелей на постоянную ветровую нагрузку.
Расчет ригелей на ветровую нагрузку производится аналогично п. 1.3 для расчета стоек.
Здесь необходимо учесть, что L - длина ригеля, aср - расстояние между ригелямисм
2.2
Расчет ригелей на статические нагрузки от веса заполнения.
Помимо того, что ригели должны быть устойчивы к воздействию ветровых нагрузок, они
должны выдерживать нагрузку от веса стекла и от собственного веса.
Схема воздействия нагрузки от веса стекла на ригель:
Горизонтальные ригели для ограждающих конструкций рассчитываются из условия прогиба:
fфакт < fдоп
(8)
где:
fдоп=L/200 [см] - допускаемый прогиб вертикального элемента высотой L ограждающей
конструкции из условий заполнения проема одинарным стеклом; fдоп=L/300 [см] - при условии
заполнения проема стеклопакетом (таб. 42, СНиП 2.03.06-85) и не должен превышать значения
0,6см над стеклопакетом и значения 0,3см над створкой
fфакт - фактический прогиб для средней однопролетной балки со свободными опорами и
сосредоточенной нагрузкой.
f факт 
Pa
 3  L2  4  a 2 ;
48  E  J y


(9)
где:
E=7,1106 Н/см2=7,1105 кгс/см2 - модуль упругости для алюминия (модуль Юнга);
Jy - момент инерции ригеля см4;
a - расстояние от оси стойки до оси установки подкладки под стеклопакет см, обычно
принимается 15см;
L - осевое расстояние между стойками, где оценивается ригель см;
P =Lh - вес заполнения кгс;
h - высота заполнения (осевой размер между ригелями) см;
 - суммарная толщина стекол в заполнении (в стеклопакете толщина стекол суммируется)
см;
=2.510-3 кгс/см3 - удельный вес стекла
Выбор необходимого ригеля осуществляется из ограничения на минимально допустимый
момент инерции Jy:
J y1, min 
Pa
 3  L2  4  a 2 ;
48  E  f доп1


(10)
Момент инерции ригеля для нагрузки от собственного веса определяем по формуле:
Jу 2, min
5
q  L4


;
384 E  f доп2
(11)
где:
q = An *p - вес ригеля (кгс/см);
2
An - площадь сечения ригеля (см );
3
p = 0,00271 (кг/ см ) - плотность алюминия
Суммарный момент инерции ригеля определяется, как сумма двух моментов:
Jy = Jy1 + Jy2
(12)
fдоп1 – допустимый прогиб стекла в поперечном направлении, fдоп1=0,6см или 0,3см;
l
.
300
Расчет ригелей на прочность.
fдоп2 – допустимый прогиб профиля, f доп2 
2.3
Расчет на прочность элементов, изгибаемых в одной из главных плоскостей, следует
выполнять по формуле (п. 4.11, СНиП 2.03.06-85):

M
;
Wn, min
(13)
где:

M
Wn, min=J/rmax
rmax
c =1
- нормальное напряжение, возникающее от изгибающей нагрузки;
- изгибающий момент;
- минимальное момент сопротивление сечения элемента;
- наибольшее расстояние от центра тяжести до края сечения профиля
по оси расчетной плоскости;
- коэффициент условий работы (таб. 15, СНиП 2.03.06-85);
R=100 МПа (1000 кгс/см2) - расчетное сопротивление для алюминия, уточняется в
зависимости от применяемого сплава (таб. 6, СНиП 2.03.06-85).
Расчет изгибающего момента равнораспределенной нагрузки Q (в частности ветровой)
выполняется по формуле:
1
M   Q  aср  L2 ;
8
(14)
Требуемый минимальный момент сопротивления:
Wn ,min 
M
R
Для ветровой нагрузки принимаем равнораспределенную нагрузку, для нагрузки от веса
заполнения - сосредоточенную с изгибающим моментом:
M=aP/2
(15)
3. Выбор элементов оконных и дверных блоков.
Расчет элементов оконных и дверных конструкций на ветровую нагрузку, приложенную
перпендикулярно по отношению к плоскости окна, проводится аналогично п. 1.3. При этом
рекомендуется внимательно изучить расположение элементов и определить, какие из них
опираются на контур окна, а какие – на другие, не контурные элементы, так как в этом случае
они будут служить опорами для первых. Коробки блоков, закрепленные в проеме, как правило,
расчета не требуют. Обычно при расчете оконных и дверных конструкций на ветровую нагрузку
оценке подвергают импоста.
4.
4.1
Выбор наклонного элемента фасада.
Расчет по снеговой, ветровой нагрузке и весу собственного заполнения.
Наклонный элемент покрытия ограждающих конструкций рассчитываются из условия
прогиба:
fфакт<fдоп
(16)
где:
fдоп=H/200 - допускаемый прогиб наклонного элемента длиной H ограждающей конструкции
из условий заполнения проема одинарным стеклом; fдоп=H/300 - при условии заполнения проема
стеклопакетом (таб. 42, СНиП 2.03.06-85);
fфакт - фактический прогиб для средней однопролетной балки со свободными опорами и
равномерно распределенной нагрузкой.
fфакт = 5/384( qpxaслH4)/(EJx), см
(17)
где:
E=7,1106 Н/см2=7,1105 кгс/см2- модуль упругости для алюминия;
Jx - момент инерции стойки см4;
H - длина стойки см;
aср - ширина нагрузки см;
qpx=(wm+Scos2)2+g cos - полная нагрузка на единицу площади наклонной поверхности с
коэффициентом сочетания 2=0,9;
 - угол наклона поверхности покрытия к горизонту;
wm=W 0kc - нормативное значение средней составляющей ветровой нагрузки на единицу
поверхности кгс/м2;
S=S0 - полное нормативное значение снеговой нагрузки на горизонтальную проекцию
покрытия кгс/м2;
g= - нагрузка от собственного веса заполнения на единицу поверхности кгс/см2;
 - суммарная толщина стекла в заполнении (стеклопакете) см;
=2,5г/см3=0,0025 кгс/см2 - удельный вес стекла.
Выбор необходимой стойки осуществляется из ограничения на минимально допустимый
момент инерции Jx:
Jx min >5/384( qpxaслH4)/(E fдоп), см4
4.2
(18)
Расчет наклонного элемента на
прочность.
Расчет наклонных элементов (как элементов
кровли), изгибаемых в одной из главных плоскостей
осуществляется в соответствии с п.1.2.1, принимая, что
здесь присутствует равнораспределенная нагрузка.
ПРИМЕРЫ СТАТИЧЕСКИХ РАСЧЕТОВ
Предполагаемая витражная конструкция из фасадного профиля ТП-50300 (рис.1) будет
находиться в г. Набережные Челны (2 ветровой район, wo=30кг/м2, Sg = 320кгс/м2 для V
снегового района) на высоте 4м, тип местности В (городские территории, лесные массивы и
другие местности, равномерно покрытые препятствиями высотой более 10м). Заполнение –
двухкамерный стеклопакет толщиной 32мм.
Данные для проектирования:
Выберем профиль для предварительного сбора нагрузок.
Стойки - ТП-50311 шаг стоек аср=850мм, вес 2,07кг/п.м, Jх=96,75см4, Wy=9,82см3,
Ан=7,67см2, Wх=16,99см3
Ригели – ЭК-5003 шаг 920, 2100мм, вес 1,05кг/п.м, Jх=8,25см4, Wy=4,32см3, Ан=4,15см2,
Wх=3,23см3
Прижим ТП-5005М вес 0,36кг/п.м
Стеклопакет двухкамерный толщиной 32мм-45кг/м2
Крышка ТП-5014М вес 0,225кг/п.м
Рис. 1
1. Расчет стойки средней
1.1 Сбор нагрузок на стойку:
1. Собственный вес конструкции
- собственный вес стойки
- вес остекления
- вес ригелей
- вес прижима
- вес крышки
2,07*3,965=8,28
32*0,850=26,446
1,05*4*0,850=3,471
0,36*4*0,850+0,36*4=2,631
0,225кг/п.м*4*(0,85+0,85)/2+0,225*3,965=1,643787
кг
кг/м2
кг
кг
кг
g  g  
p
н
t
Всего нагрузка от конструкций42,471*1,1=46,72 кг
2. Нормативное значение средней составляющей ветровой нагрузки w0  30кг/м2
wm  w0  k  c
где:
k=0,5
с - аэродинамический коэффициент (прил. 4, СНиП 2.01.07-85*);
c=+0.8 (наветренная сторона)
с=-0,6 (заветренная сторона)
c = 2,0
аэродинамический коэффициент для угловых конструкций
Wm=30*0,5*0,8=12кг/м2
Ветровая нагрузка расчетная:
w p  (wм  wp )  1,4  (12  13.03)  1,4  35,204кг / м2
12*1,4=16,8 кг/м
1.2 Расчет вертикальной стойки по условию жесткости на постоянную
ветровую нагрузку
Выбор необходимой стойки осуществляется из ограничения на минимально допустимый
момент инерции Jx:
4
J x , min 
5 wm  aср  L

;
384
E  f доп
wm =0,0012 кг/см2
Jxmin > 5/384*0.012*85*3,9654/(7.1*105*396,5/300)=34,919 см4
Принятый профиль ТП-50311 с Jx=96,75cм4
Вертикальные стойки для ограждающих конструкций рассчитываются из условия прогиба:
fфакт<fдоп
E=7,1*106 Н/см2=7,1*105 кгс/см2 - модуль упругости для алюминия;
L=396,5см - высота стойки [см];
aср=85см - ширина нагрузки [см]
f факт=5/384*0.0012*85*3,9654/(7.1*105*96.75)=0,482 < f доп=396,5/300=1,32 удовлетворяет
условию прогиба
1.3. Проверочный расчет на гибкость сжатых стоек
 сжатых элементов (стоек) симметрично загруженных не должна превышать
предельной 100 и несимметрично загруженных (крайних, угловых) -  (п. 5.9, таб.27,
Гибкость
СНиП 2.03.06-85).

где:
Lef
i
  ;
Lef=L=0,725*3,965=2,87м - расчетная длина стойки (п. 5.6, СНиП 2.03.06-85);
L=3,965м - длина стойки;
 =0,725; i=3,552см - радиус инерции сечения стойки относительно оси х-х;
J = 96,75см4 - момент инерции сечения стойки относительно оси х-х;
An=7,67см2- площадь сечения стойки.
= Lef /i=2,87/3,552=81,65см < =100, удовлетворяет условию прогиба
Требуемый минимальный радиус инерции стойки:
i= Lef / =287/100=2,87 см
1.4 Проверка прочности стойки изгибаемой от ветровой нагрузки
Расчет на прочность элементов, изгибаемых в одной из главных плоскостей, следует
выполнять по формуле (п. 4.11, СНиП 2.03.06-85):

M
;
Wn, min
Рассчитаем нормальные напряжения, возникающие в стойках от расчетной ветровой
нагрузки по формуле с учетом коэффициента надежности по нагрузке =1,4.
Расчет изгибающего момента равнораспределенной нагрузки Q (в частности ветровой
расчетной) выполняется по формуле:
1
M   Q  aср  L2 =wmaсрL21/8=1,4*12*85*4*3,965/8= 27,77 кг*м
8
Требуемый минимальный момент сопротивления:
Wn ,min 

M

R
27,77/1000=2,78 см3
M
 27,77/9,82=282,77 кг/см2 < Ry=1000 кгс/cм2, удовлетворяет условию прогиба
Wn, min
1.5 Проверка устойчивости.
Расчет на устойчивость сплошностенчатых элементов, подверженных центральному сжатию
силой N, следует выполнять по формуле (п. 4.2, СНиП 2.03.06-85):

N
 R c ;
  An
N=PЗ+Pa =46,72 кг; =0,367;

N

2
2
  An 46,72/(0,367*7,67)=16,60кгс/см < Ry=1000 кгс/cм , удовлетворяет условию прогиба
2. Расчет ригеля фасада.
Расчет ригелей на постоянную ветровую нагрузку.
2.1
Выбор необходимого ригеля осуществляется из ограничения на минимально допустимый
момент инерции Jx:
4
J x , min 
5 wm  aср  L

;
384
E  f доп
Jxmin > 5/384*0,012*151*854/(7,1*105*85/300)=0,633 см4
Jx = 8,25см4 - момент инерции ригеля [см4];
L = 85см - длина ригеля, см
aср=(2,1+0,92)*100/2=151см - ширина нагрузки [см]
Ригели рассчитываются из условия прогиба: fфакт<fдоп
f факт
4
5 wm  aср  L


 5/384*0,012*151*854/(7,1*105*8,25)=0,022см< f доп= 0,287см,
384
E  Jx
удовлетворяет условию прогиба
Расчет ригелей на статические нагрузки от веса заполнения.
2.2
Выбор необходимого ригеля осуществляется из ограничения на минимально допустимый
момент инерции Jy:
J y , min 
Pa
41,452*15*(3*85*85-*15*15)/(48*7,1*105*85/300)=1,354cм4
 3  L2  4  a 2  
48  E  f доп
Горизонтальные ригели для ограждающих конструкций рассчитываются из условия прогиба:
fфакт < fдоп
f факт 
Pa
 3  L2  4  a 2 0,047 < f доп=85/300=0,287 удовлетворяет условию прогиба
48  E  J y


Jy=8,25см4 - момент инерции ригеля [см4];
a=15см - расстояние от оси стойки до оси установки подкладки под стеклопакет [см]
(обычно принимается 15 см.);
L - осевое расстояние между стойками, где оценивается ригель [см];
P =L*h*d*r=32*85*151/10000=41,452кг
h - высота заполнения (осевой размер между ригелями) [см];
d - суммарная толщина стекол в заполнении [см];
r=2.5*10-3 кгс/см3 - удельный вес стекла
2.3
Расчет ригелей на прочность.
Для ветровой нагрузки принимаем равнораспределенную нагрузку,
для нагрузки от веса заполнения - сосредоточенную с
изгибающим моментом:
M = a*P/2
M

;
Wn, min
Рассчитаем нормальные напряжения, возникающие в ригелях от
расчетной ветровой нагрузки с учетом коэффициента надежности по нагрузке =1,4:
1
M   Q  aср  L2  wmbсрL21/8=1.4*12*0.85*0.85*1.51/8=4,88 кг*м
8
Расчет изгибающего момента равнораспределенной нагрузки Q (ветровой) выполняется по
формуле:

M
 4.88*100/3.23=151,072 кг/см2 < Ry=1000кгс/cм2, удовлетворяет условию прогиба
Wn, min
Расчет изгибающего момента равнораспределенной нагрузки Q (от остекления)
выполняется по формуле:
M  a  P / 2  16,8кг/м2*0,85*2,1м2*0,15/2=2,28кг*м

M
 2.28*100/3.23=70.59 кг/см2 < Ry=1000кгс/cм2 удовлетворяет условию прогиба
Wn, min
3. Подбор стойки как элемента кровли.
3.1
Подбор стойки по снеговой, ветровой нагрузке и весу заполнения.
Расчет произведем по формуле (16) в соответствии с той сеткой (рис.1), которую принимали
при расчете прямого фасада и условия в соответствии исходного примера.
fдоп=L/300=396,5/300=1.32 см
g==1,22,510-3=310-3 кгс/см2
S=S0=3201=320 кгс/м2 =0.032кгс/см2
qpx=(wm+Scos2)2+g cos2=(0,0012+0,0320,85)0,9+310-30,85=2,8110-2 кгс/см2
Jx min =5/384(qpxaслL4)/(E fдоп)=5/384(2,8110-282,6434004)/( 7,11051,333)=817,91 см4
Чтобы обеспечить прогиб стойки не более допустимого значения, необходимо подобрать
момент инерции Jx не менее требуемого минимального значения.
3.2
Проверка прочности стойки как элемента кровли.
Рассчитаем нормальные напряжения, возникающие в стойке от ветровой, снеговой нагрузки
и веса заполнения с учетом коэффициента надежности по нагрузке =1,4:
М= qpxaсрL21/8=1,42,8110-2 82,64340021/8=65023,51 кгссм
=M/W xn, min< R
Минимальный требуемый момент инерции будет: Wn , min 
M
R
=65023,51/1000=65,023см.