Методика расчета РЕКЛАМНЫХ УСТАНОВОК
Буквенные обозначения для исходных данных – см. Табл. 1 и рис. 1.
Таблица 1
Наименование | Обозначение |
Начальный уровень отсчета высоты сооружения | zo |
Аэродинамический коэффициент | с |
Параметры щита рекламной конструкции | |
Высота рекламного щита | h |
Наибольшая ширина (габарит) рекламного щита | b |
Габарит щита в перпендикулярном направлении | b1 |
Высота стойки до низа щита | L |
Расстояние от центра щита до оси стойки | e |
Масса рекламного щита | M |
Сечение стойки | |
Диаметр (наружный) | D |
Толщина стенки | s |
Расчетное сопротивление стали | Ry |
Параметры базы | |
Ширина опорной плиты | a |
Скос опорной плиты | d |
Расстояние между рядами болтов | a1 |
Кол-во болтов в одном ряду | Nb |
Площадь анкерного болта | Ab |
Фундамент | |
Ширина (параллельно большем габариту b щита) | Bf |
Длина (параллельно меньшему габариту b1 щита) | Lf |
Глубина (высота) | Hf |
В расчете рассматриваются два наиболее неблагоприятных направления ветра: первое (основное) и второе - перпендикулярное ему. Сечение стойки и конструкция базы обладают осевой симметрией, и для них определяющим является направление №1: второе направление используется для расчета фундамента. Наветренная площадь щита вычисляется по формулам: S1 = b∙h, S2 = b1 ∙h (соотв. для направления №1 и №2).
Рис. 1
Геометрические характеристики сечения стойки (труба) вычисляются по формулам:
Площадь: ,
Момент инерции при изгибе: ,
Момент сопротивления при изгибе: ,
Момент инерции при кручении:
Радиус инерции:
Основные частоты колебаний конструкции, Гц, определяются по формулам:
Крутильные колебания: , где G – модуль сдвига стали; - рабочая длина стойки; - момент инерции масс щита, для схемы на рис. 1 оцениваемый по формуле (b<b1): .
Первая форма изгибных колебаний:
,
где - погонная масса стойки ( кг/м3 – плотность стали).
Безразмерный определяется в зависимости от отношения по Табл. 2.
Таблица 2 – Безразмерный параметр для определения частоты колебаний
n | 0,25 | 0,5 | 0,75 | 1,25 | 1,5 | 1,75 | 2,25 | 2,5 | 2,75 | |||
1,87 | 1,57 | 1,42 | 1,32 | 1,25 | 1,19 | 1,15 | 1,11 | 1,08 | 1,05 | 1,02 | 1,00 |
n | 3,25 | 3,5 | 3,75 | 4,25 | 4,5 | 4,75 | 5,25 | 5,5 | ||||
0,98 | 0,96 | 0,95 | 0,93 | 0,92 | 0,90 | 0,89 | 0,88 | 0,87 | 0,86 | 0,85 | 0,83 |
Ветровая нагрузка согласно п. 6.2 [1] определяется как сумма средней и пульсационной составляющих. Средняя составляющая ветровой нагрузки вычисляется по формуле (6), пульсационная – согласно п. 6.7 [1]. Предельное значение частоты собственных колебаний, при котором допускается не учитывать силы инерции, возникающие при колебаниях по соответствующей собственной форме по Табл. 8 [1] равно: fL = 3,8 Гц.
При определении пульсационной составляющей рекламный щит рассматривается как сооружение с одной степенью свободы. Значение пульсационной составляющей при f1< fL:
,
где - коэффициент надежности по нагрузке; - коэффициент пространственной корреляции пульсаций по Табл. 9 [1]; - коэффициент пульсаций давления на уровне z по Табл. 7 [1]; - коэффициент динамичности определяемый через величину ( =0,15 – логарифмический декремент колебаний) и безразмерный период колебаний по зависимости (здесь - в Па, - в Гц).
:
или по графику на черт. 2 [1], значения которого приведены в Табл. 3
Таблица 3
εi | δ | εi | δ | ||||
0,30 | 0,15 | 0,05 | 0,30 | 0,15 | 0,05 | ||
1 | 1 | 1 | 0,07 | 1,640 | 2,132 | 3,457 | |
0,001 | 1,049 | 1,100 | 1,284 | 0,08 | 1,685 | 2,206 | 3,598 |
0,002 | 1,077 | 1,155 | 1,425 | 0,09 | 1,727 | 2,273 | 3,727 |
0,003 | 1,100 | 1,199 | 1,533 | 0,10 | 1,765 | 2,336 | 3,845 |
0,004 | 1,120 | 1,237 | 1,624 | 0,11 | 1,802 | 2,394 | 3,956 |
0,005 | 1,138 | 1,271 | 1,703 | 0,12 | 1,835 | 2,448 | 4,058 |
0,006 | 1,154 | 1,302 | 1,774 | 0,13 | 1,867 | 2,499 | 4,155 |
0,007 | 1,170 | 1,331 | 1,838 | 0,14 | 1,897 | 2,547 | 4,245 |
0,008 | 1,185 | 1,358 | 1,897 | 0,15 | 1,925 | 2,592 | 4,33 |
0,009 | 1,198 | 1,383 | 1,952 | 0,16 | 1,951 | 2,635 | 4,410 |
0,010 | 1,211 | 1,407 | 2,004 | 0,17 | 1,976 | 2,675 | 4,486 |
0,015 | 1,270 | 1,510 | 2,225 | 0,18 | 2,000 | 2,713 | 4,557 |
0,020 | 1,320 | 1,597 | 2,405 | 0,19 | 2,022 | 2,749 | 4,625 |
0,025 | 1,364 | 1,673 | 2,559 | 0,20 | 2,043 | 2,783 | 4,689 |
0,030 | 1,404 | 1,741 | 2,695 | 0,21 | 2,063 | 2,815 | 4,750 |
0,035 | 1,440 | 1,803 | 2,817 | 0,22 | 2,082 | 2,846 | 4,808 |
0,040 | 1,474 | 1,859 | 2,929 | 0,23 | 2,100 | 2,874 | 4,862 |
0,045 | 1,506 | 1,912 | 3,032 | 0,24 | 2,116 | 2,902 | 4,914 |
0,050 | 1,535 | 1,961 | 3,128 | 0,25 | 2,132 | 2,928 | 4,963 |
0,055 | 1,563 | 2,007 | 3,217 | 0,26 | 2,147 | 2,952 | 5,010 |
0,060 | 1,590 | 2,051 | 3,302 | 0,27 | 2,161 | 2,975 | 5,054 |
0,065 | 1,615 | 2,092 | 3,381 | 0,28 | 2,174 | 2,997 | 5,096 |
Расчетные усилия (вертикальное, поперечное и изгибающий момент) в заделке рекламного щита определяются по следующим формулам.
Вертикальное: ;
При направлении ветра №1:
.
При направлении ветра №2:
.
Производится проверка прочности трубы по формуле (38) и местной устойчивости стенки по п. 8.5 СНиП II-23-81*.
Расчет базы включает в себя определение усилий в анкерах и напряжения в бетоне сжатой зоны в предположении линейного распределения давления под опорной плитой (рис. 2). Расстояние от оси базы до центра тяжести эпюры давлений вычисляется по формуле:
где a – габарит опорной плиты, d - катет скоса опорной плиты; a1 – расстояние между осями анкеров; yo = N∙Jb/(M∙Ab) – расстояние от нейтральной оси (границы эпюры давлений) до оси симметрии базы.
Рис. 2 – Схема к расчету базы
Усилия в анкерах вычисляются из уравнения:
Рис. 3 – Схема к расчету фундамента
Схема к расчету фундаментов представлена на рис. 3. Для фундамента рекламного сооружения расчет производится на стадии частичного отрыва подошвы от основания.
При расчете на опрокидывание вокруг ребра вычисляется отношение:
,
где Mоп = Mx (My) + Qx (Qy) × Hf – момент опрокидывающих сил на уровне подошвы;
Mуд =(N+ Bf∙ Lf ∙Hf∙ ρ) l/2 = Nп l/2–момент удерживающих сил (ρ=2 тс/м3).
Длина эпюры давлений для фундамента (габарит фундамента l в направлении ветра принимается равным Lf или Bf в зависимости от направления ветра порис. 3):
yf = (3 / 2) ∙ [l – 2∙e] < (3/4) l ,
где е – эксцентриситет Moп/Nп равнодействующей сил на уровне подошвы фундамента.
Максимальное напряжение под подошвой вычисляется по формуле:
σ = 2 ∙ Nп / (3 ∙ b ∙ (0,5 ∙ a - e))
здесь, в зависимости от направления ветра b=(Bf ) Lf – ширина фундамента.