При боковом давлении ветра воздушный поток сталкивается со стеной и крышей здания (рис. 8). У стены дома происходит завихрение потока, часть его уходит вниз к фундаменту, другая по касательной к стене ударяет в карнизный свес крыши. Ветровой поток, атакующий скат крыши, огибает по касательной конек кровли, захватывает спокойные молекулы воздуха с подветренной стороны и устремляется прочь. Таким образом, на крыше возникают сразу три силы, способные сорвать ее и опрокинуть — две касательные с наветренной стороны и подъемная сила, образующаяся от разности давлений воздуха, с подветренной стороны. Еще одна сила, возникающая от давления ветра, действует перпендикулярно склону (нормаль) и старается вдавить скат крыши внутрь и сломать его. В зависимости от крутизны скатов нормальные и касательные силы изменяют свое значение. Чем больше угол наклона ската кровли, тем большее значение принимают нормальные силы и меньшее касательные, и наоборот, на пологих крышах большее значения принимают касательные, увеличивая подъемную силу с подветренной и уменьшая нормальную с наветренной стороны.
рис. 8. Ветровые нагрузки, возникающие от давления воздушных масс
Нормативное значение средней составляющей ветровой нагрузки Wн в зависимости от высоты z над поверхностью земли следует определять по формуле:
Расчетное значение ветровой нагрузки Wр (для расчета по первому предельному состоянию) находится формулой:
где γf — коэффициент надежности γf = 1,4; W0 — нормативное значение ветрового давления, определяется по картам приложения к СП 20.13330.2016 «Нагрузки и воздействия» или по рис. 9 и таблице 2; kz — коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления для высоты z, определяется по таблице 3; c — аэродинамический коэффициент (переводит вертикальную нагрузку в горизонтальную), учитывающий изменение направления давления нормальных сил в зависимости от того с какой стороны находится скат по отношению к ветру, с подветренной или наветренной стороны (рис 10).
| Ветровые районы | Ia | I | II | III | IV | V | VI | VII |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Нормативное давление ветра на 1 м² вертикаальной поверхности | ||||||||
| W0 , кПа (кг/м²) | 0,17 (17) | 0,23 (23) | 0,30 (31) | 0,38 (39) | 0,48 (49) | 0,60 (61) | 0,73 (74) | 0,85 (87) |
| Расчетное давление ветра на 1 м² вертикаальной поверхности | ||||||||
| 1,4×W0 , кПа (кг/м²) | 0,24 (24) | 0,32 (33) | 0,42 (43) | 0,53 (54) | 0,67 (68) | 0,84 (86) | 1,02 (104) | 1,19 (121) |
рис. 10. Значения аэродинамических коэффициентов ветровой нагрузки
Знак «плюс» у аэродинамических коэффициентов определяет направление давления ветра на соответствующую поверхность (активное давление), знак «минус» — от поверхности (отсос). Промежуточные значения нагрузок следует находить линейной интерполяцией. При затруднении в использовании таблиц 3 и 4 изображенных на рисунке 10, нужно выбирать наибольшие значения коэффициентов для соответствующих углов наклона скатов крыш.
Крутые крыши ветер старается опрокинуть, а пологие — сорвать и унести. Для того чтобы этого не произошло нижний конец стропильных ног крепят проволочной скруткой к ершу, забитому в стену (рис. 11). Ерш — это металлический штырь с насечкой против выдергивания, который изготавливают кузнечным способом. Поскольку достоверно неизвестно с какой стороны будет дуть сильный ветер, стропила прикручивают по всему периметру здания через одно, начиная с крайних, — в районах с умеренными ветрами и каждое — в районах с сильными ветрами. В некоторых случаях этот узел может быть упрощен: ерш не устанавливается, а проволока с выпущенными концами закладывается в кладку стен в период их возведения. Такое решение допустимо, если оба конца проволоки выпускается внутрь чердака и не портят внешний вид фасада здания. Обычно для крепления стропил используется стальная предварительно отожженная (мягкая) проволока диаметром от 4 до 8 мм.
рис. 11. Пример решения карнизного узла наслонных стропил скатной крыши
Общая устойчивость стропильной системы обеспечивается раскосами, подкосами и диагональными связями (рис. 12). Устройство обрешетки также способствует общей устойчивости стропильной системы.
рис. 12. Пример обеспечения пространственной жесткости стропильной системы
Ветровая нагрузка. Как расчитать?
Сообщение alex2005 » 09 ноя 2009 12:50
Господа, может есть какие то простые формулы расчета ветровой нагрузки. Снип нужный весь просмотрели, но вообще ни чего там не понятно, формулы, коэфициенты, ужас.
Клиент требует расчеты ветровые нагрузки и весовые , вторые мы просчитали, а вот как с ветром быть вообще в ступоре короб 36х1,15, естественно банер.
Сообщение donald » 09 ноя 2009 15:45
Сообщение alex2005 » 10 ноя 2009 08:05
Короб будет висеть от земли на высоте 4,2 м, установка на фасаде здания, монтаж на выносные угловые (уголок 45х45) крепления на расстоянии 0,3 м от стены (обусловленно обшивкой здания вентфасадом керамическим), общая площадь короба 41,4 м2, ширина короба 0,2 м, размеры 36 м х 1,15 м
Добавлено спустя 17 минут 27 секунд:
а вот теперь еще и задачку нам усложнили — хотят лицо акрил
Сообщение donald » 10 ноя 2009 10:07
Исходные данные:
1. Размеры короба: 36 х 1,15 м
2. Высота над уровнем земли — 4,2 м
3. Тип местности — В ( городские территории равномерно покрытые препятствиями высотой более 10 м)
4. Ветровой район — 1 ( Москва) У вас черт пойми какой ( город писать надо под ником,города Че на карте нет)
[1] — это СНиП 2.01.07-85
Расчет:
В соответствии с [1] п.6.3. нормативное значение средней составляющей ветровой нагрузки wm на высоте z над поверхностью земли следует определять по формуле: Wm=W0*k*C,
где W0 — нормативное значение ветрового давления (см. [1] п. 6.4);
Для вычисления нагрузки согласно [1] приняты следующие данные:
Москва I ветровой район;
нормативное значение ветрового давления W0 = 23 кг/м2 (табл. 5);
тип местности — B (п. 6.5); принимаем высоту z = 4,2 м;
по табл.6 k = 0,5;
аэродинамический коэффициент ([1] п. 6.6; ):
— на заветренной стороне с = — 0.6;
— на наветренной стороне с = 0,8;
Wm1 = 0,23•0,5•0.6= 0,069 кПа;
Wm2 = 0,23•0,5•0,8= 0,092 кПа
Значения ветровой нагрузки на заветренной стороне
нормативная величина ветровой нагрузки — Wн = 0,069 кПа;
расчетная величина ветровой нагрузки — Wр = 0,069•1,4=0,0966 кПа. ( 100 Н/кв.м.)
Коэффициент надежности по ветровой нагрузке f =1,4.
Значения ветровой нагрузки на наветренной стороне
нормативная величина ветровой нагрузки — Wн = 0,092 кПа;
расчетная величина ветровой нагрузки — Wр = 0,092•1,4=0,130 кПа. (130 Н/кв.м.)
Коэффициент надежности по ветровой нагрузке f =1,4.
Вот и всё! Наветренный случай -это когда ветер дует к фасаду. Заветренный -от фасада. Считайте два случая.
Если бы короб был бы на крыше ( не было сзади стены) , то две эти нагрузки надо было бы сложить. А увас возможны только два случая.
Переведу вам в ньютоны:
Заветреный случай: 100 н/кв.м *41.5 кв.м= 4.2 кН
Наветреный случай: 130 н /кв.м * 41,5 кв.м=5,4 кН
Высота то у вас-понты. Понимаю там под 40 метров, вот тогда бы и пульсационную составляющую необходимо бы посчитать.
Интересно , как вы посчитали весовые нагрузки. Вы коэффициенты по массе применяли?? Надеюсь учли снеговые и гололедные нагрузки.
Читайте СНип.
По поводу акрила: мало ли чего хотят. Акрил здесь не пройдет!
Сообщение alex2005 » 11 ноя 2009 16:26
Сообщение donald » 11 ноя 2009 21:24
На вырыв анкера будут работать от момента вертикальной силы Р ( Р= вес короба+ вес снега + вес гололедной корки) и ветровой нагрузки. В расчет идут анкера из верхнего ряда, нижние анкера в расчет не надо брать. Я вам приведу пример упрощенного расчета анкера на вырыв ( вам этого будет вполне достаточно).
Потом желательно проверить анкера на срез. Все полученые данные нужно сравнить с предельными значениями нагрузок на используемые анкерные болты.( они прописаны в каталогах производителя).Обеспечить необходимый коэффициент запаса!
Тема с анкерными болтами- это отдельная огромная песня.Я бы с удовольствием завел бы отдельную тему на этот счет( было бы только кому интересно).
Сообщение alex2005 » 11 ноя 2009 22:18
donald
Мне вот например очень интересно, а именно про анкера, про сварку, про бетонные подушки и т. д.
Думаю нужно создать тему в графе «Технологии рекламы»
Из нас ни кто не имеет технического образования, все делаем своим умом и клиентов убеждаем практически отсебятиной, когда возникает вопрос о предоставлении точных расчетов (с выдерженными чертежами) называем сумму в + 6тыр и вопрос отпадает сам собой (такую сумму назвали нам в конструкторском бюро, когда мы обратились за расчетами панель-кронштейна)))
И кстати не видим здесь ничего предосудительного, потому что делаем все на совесть.
Пошел тему создавать, если не там создам, надеюсь модераторы ее не удалят, а перенесут куда надо.
Сообщение Verwolf » 24 фев 2011 11:10
Сообщение donald » 24 фев 2011 12:15
Verwolf
Учитывать в любом случае нужно. Также рекомендую, для крышной установки посчитать всё же пульсационную составляющую ветровой нагрузки. Ветровая нагрузка никак не зависит от ваших анкеров, а наоборот анкера будут зависеть от значения ветровой нагрузки.
При опрокидывании установки вперед анкера в преденей линии играют очень малую роль, т.к плечо от центра анкера до точки опрокидывания очень маленькое. Основную роль здесь будут играть именно пригрузы по задней линии.
А вот во втором расчетном случае, когда ветер дует в лоб, и вывеска пытается перевернуться назад, анкера очень даже кстати.
Нужно сделать так:
1. Считаем ветровую нагрузку с аэродинамическим коэффициентом 1,4 ( наветренный и заветренный случай вместе)
2. Считаем пульсационную составляющую.
3. Складываем .
4. Делаем рассчетную схему на опрокидываение вперед. Анекра не учитываем. По уровнению неопрокидывания ( Момент удержив. >= 1.5*Момент опрокидывания) находим маасу пригрузов на задней линии ( отсюда их количество)
5. Делаем расчетную схему на опрокидыванеи назад. Всё также, находим удерживающию силу на передней линии. Эта как раз будет та сила , с которой будут рваться наши анкера. ( усилие на разрыв). Берем эту силу и лезем в руководство по анкерному крепежу той фирмы, чьи анкера вы собираетесь использовать. Заложившись как минимум двукратным запасом, выбираем нужный анкер на разрыв. Там конечно будет присутствовать ещё и сила на срез, которую нужно тоже бы посчитать. НО в ручную это будет сделать муторно.
Мы обычно загоняем расчетные модели в САЕ-программу с расчетным модулем и снимаем уже готовые реакции опор ( а там тебе всё: и на вырыв, и на срез, и результирующая сила)
Как смог на пальцах объяснил, сложно так как-то в двух словах всё это разъяснить. Так что не серчайте.
При строительстве ангара в первую очередь уделяется внимание безопасности конструкции. Поэтому производится множество расчетов, которые помогают учесть все возможные нагрузки. В процессе проектирования здания важно учесть все нагрузки, которые будут действовать на него в ходе эксплуатации. Особенно опасным внешним воздействием считается давление ветра и снега. Его при помощи специальных программ рассчитывают и тщательно перепроверяют в конструкторском отделе. Мы понимаем, что от продуманности конструкции зависит ее долговечность и комфорт тех, кто будет работает внутри. Подсчеты помогают верно заложить материалы, которые будут использованы: метизную продукцию, профили и т.д. Они должны быть способны выдержать предстоящее давление.
Чтобы быть уверенным в точности производимых расчетов и прочности будущего строения, следует обращаться к специалистам. Вкратце расскажем о том, как подсчитываются атмосферные нагрузки. Для начала разберемся с понятиями нормативная и расчетная нагрузка:
- — нормативная нагрузка – это наибольшая нагрузка, которая отвечает нормальным условиям эксплуатации и учитывается при расчетах на второе предельное состояние.
- — расчетная нагрузка – это произведение нормативной нагрузки на коэффициент надежности по нагрузки. Этот коэффициент учитывает возможное отклонение нормативной нагрузки в сторону увеличения по неблагоприятным обстоятельствам.
Как рассчитать снеговую и ветровую нагрузку
Снеговую нагрузку высчитывают по СНиП 2.01.07-85 или по СП 20.13330.2016. Обязателен к исполнению СНиП, а СП носит рекомендательный характер.
Нагрузки, которые преподносит природа, передаются всем несущим элементам: крыше и стенам, на которые она опирается, а впоследствии и всему фундаменту. Понятно, что пренебрегать подсчетами нельзя.Снеговая масса воздействует на строение на протяжении только зимних месяцев, при этом это давление статично, и его можно регулировать: просто почистить крышу. Но не стоит забывать о сильных снегопадах, особенно с мокрым снегом, который в 2-3 раза тяжелее.
Что касается ветра, он создает воздействие на протяжении всего года, усиливаясь и стихая, никто не застрахован от случайных ураганов. Так как направление ветра весьма изменчиво, конструкцию крыши следует снабдить солидным запасом прочности.
Снеговая нагрузка
Расчет природных нагрузок всегда производится в комплексе. Расскажем, как подсчитать опасность от снега.
Свежие записи
Расчет ветровых нагрузок.
Ветровые нагрузки принимаются в соответствии с СП 20.13330.2016.
Рассчитать ветровые нагрузки можно используя различные программы или воспользоваться этим файлом:
СКАЧАТЬ ФАЙЛ НА ЯНДЕКС.ДИСК
Согласно СП 20.13330.2016.
Ветровые районы: КАРТА 2 приложение Е
| Ветровые районы (принимаются по карте 3 приложения Ж) | Iа | I | II | III | IV | V | VI | VII |
| W0 , кПа | 0,17 | 0,23 | 0,30 | 0,38 | 0,48 | 0,60 | 0,73 | 0,85 |
Согласно СП 20.13330.2016. Раздел — 11 Воздействия ветра
Коэффициент надежности по нагрузке для основной и пиковой ветровых нагрузок следует принимать равным 1,4; при расчете на резонансное вихревое возбуждение коэффициент надежности по нагрузке принимается равным 1,0.
Для зданий и сооружений необходимо учитывать следующие воздействия ветра:
а) основной тип ветровой нагрузки (в дальнейшем — «основная ветровая нагрузка», см. раздел 11.1.);
б) пиковые значения ветровой нагрузки, действующие на конструктивные элементы ограждения и элементы их крепления (в дальнейшем — «пиковая ветровая нагрузка», см. раздел 11.2);
в) резонансное вихревое возбуждение (см. раздел 11.3 и приложение В.2.);
г) аэродинамически неустойчивые колебания типа галопирования, дивергенции и флаттера.
Основной тип ветровой нагрузки и пиковые ветровые нагрузки связаны с непосредственным действием на здания и сооружения максимальных для места строительства ураганных ветров и должны учитываться при проектировании всех сооружений.
Для определения ветровых нагрузок потребуются следующие исходные данные:
- Высота здания.
- Ширина здания.
- Длина здания.
- Z – Расчетная высота, на которой определяется давление ветра.
- Ветровой район
- Тип (здание или башня)
- Тип местности
- Уклон кровли.
11.1.2 Во всех случаях нормативное значение ветровой нагрузки w следует определять как сумму средней wm и пульсационной wp составляющих w=wm+wp
СП 20.13330.2011 не действует .
Ветровые нагрузки принимаются в соответствии с СП 20.13330.2011.
Рассчитать ветровые нагрузки можно используя различные программы или воспользоваться этим файлом:
СКАЧАТЬ ФАЙЛ НА ЯНДЕКС.ДИСК
СКАЧАТЬ ФАЙЛ НА GOOGLE.ДИСК
Одним из основных воздействий на рекламные уличные конструкции является ветровая нагрузка. Порядок её расчета прописан в СНиП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия». В этой статье мы постараемся систематизировать методику определения ветровой нагрузки применительно к рекламным вывескам.
Для расчета ветровой нагрузки нам понадобятся:
1. Исходные данные:
- месторасположение рекламной установки на территории РФ.
- тип местности, на которой установлена реклама
- габаритные размеры вывески
- высота расположения вывески над поверхностью земли.
- монтажная схема вывески ( отдельностоящая, на фасаде здания и т.д.)
2. СНиП 2.01.07-85* «Нагрузки и воздествия» ( ссылка как на [1] ), Скачать СНиП 2.01.07-85* «Нагрузки и воздействия»
3. Калькулятор
1. Согласно п. 6.2 [1] – 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 [1] ),
k — коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте ( см. п. 6.5 [1] ),
c – аэродинамический коэффициент ( см. п. 6.6 [1] ). 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 [1]. К примеру, Москва — Ι ветровой район, w0= 0,23 кПа
Коэффициент k, учитывающий изменение ветрового давления по высоте z, определяется по табл.6 [1] 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,
где
Wm — определяется в соответствии с пунктом 2 данной статьи,
ζ — коэффициент пульсаций давления ветра на уровне z, принимаемый по табл.7 [1],
ν — коэффициент пространственной корреляции пульсаций давления ветра ( см. п 6.9[1] ).
б) для сооружений ( и их конструктивных элементов), которые можно рассматривать как систему с одной степенью свободы ( например, водонапорная башня) , при f1 Плоская ферма
φ= ∑f 1 / F -коэффициент заполнения, где
∑f 1 — сумма проекции элементов фермы на плоскость фермы
F= h·L- площадь всей фермы
при f ≥0,6 и b/h=6. m=0,4;
f ≥0,6 и b/h=1. m=0,05;
f =0 и при любом b/h. m=1;
с(пр)- аэродинам. коэфф-т пространственной фермы
с(ф)- аэродинам. коэфф-т плоской фермы
Для промежуточных значений геометрических параметров аэродинамический коэфф-т определяется интерполяцией.
В качестве примера в статье рассматривается конструкция мачтового типа (молниеприемник), однако алгоритм действий по сбору ветровой нагрузки будет аналогичен и для других зданий и сооружений.
Какие нагрузки действуют на молниеприемник?
Молниеприемник защищает близлежащие строения и людей от попадания разряда молнии во время грозы. Как правило, он представляет собой конструкцию мачтового или антенного типа и состоит из несущей мачты и шпиля, непосредственно принимающего электрический разряд.
Рисунок 1. Вариант исполнения молниеприемника (фото © Michael Coghlan, Flickr)
Определение внешних нагрузок, действующих на элементы конструкции молниеприемника, одинаково необходимо как для оценки прочности его стойки, так и для расчета фундамента (например, при подборе анкерных болтов). Такими нагрузками являются:
- собственный вес конструкции
- ветровая нагрузка
- нагрузка от наледи
- воздействие электрического разряда молнии
- особые нагрузки
В данной статье мы акцентируем внимание только на ветровых нагрузках. При этом, в своем проекте инженеру рекомендуется выполнить расчет минимум по двум сценариям:
- ветровая нагрузка действует вдоль конструкции
- ветровая нагрузка действует поперек конструкции
Дополнительными расчетными ситуациями могут быть случаи, когда ветровая нагрузка воздействует на сооружение под острым углом.
Рисунок 2. Конструктивная схема (а) и расчетная схема (б) молниеприемника
Нормативное значение ветровой нагрузки
С точки зрения механики и моделирования, ветер — достаточно сложное природное явление. Помимо прямого силового давления и быстрой изменчивости, он также обладает «раскачивающим» эффектом, т. е. даже при относительно небольшой скорости способен привести к резонансным колебаниям сооружения (и даже его разрушению).
Точный учет аэродинамической нагрузки в проектах строительных конструкций достаточно трудоемок, поэтому нормы проектирования дают приближенную методику. Так, в редакции СНиП «Нагрузки и воздействия» 2011 г. [1] значение нормативной ветровой нагрузки на 1 м 2 поверхности сооружения (кПа) определяется следующим образом:
- (
) — средняя составляющая ветровой нагрузки, кПа; - (
) — пульсационная составляющая, кПа.
Средняя составляющая ветровой нагрузки
Средняя составляющая (
- (
) — нормативное значение ветрового давления, кПа; - (k) — коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте;
- (c) — аэродинамический коэффициент.
Нормативное значение ветрового давления (
Для определения коэффициента (k) существует два способа; оба из них указаны в стандарте [1]. Например, этот коэффициент можно определить по формуле
- параметры (
- (<
>) — эквивалентная высота, м.
Эквивалентная высота
Эквивалентная высота конструкции используется в нормах [1] для определения различных коэффициентов.
Для башенных, мачтовых, трубных и других высотных сооружений, эквивалентная высота (
Рисунок 3. К определению эквивалентной высоты
На элементы конструкции, расположенные на разной высоте, аэродинамическая нагрузка оказывает, в общем случае, различное воздействие. Это обстоятельство порождает простой и логичный вопрос: в каких точках прикладывать ветровую нагрузку?
Единственно правильно ответа на этот вопрос, безусловно, не существует. Любая принятая расчетчиком схема дискретизации (разделения конструкции на отдельные участки, сегменты) приближает модель к работе реальной конструкции, в большей или меньшей степени. Очевидно, модель приложения ветровой нагрузки по всей высоте поверхности (рис. 3, а) может быть принята только в первом приближении, для относительно невысоких сооружений. Более точно определить ветровую нагрузку можно, разделяя конструкцию на отдельные участки по высоте и определяя равнодействующую (w) в пределах каждого участка (рис. 3, б).
В любом случае, равнодействующая должна быть приложена в центре тяжести распределенной ветровой нагрузки. Расстояние от уровня земли до этой равнодействующей и будет составлять эквивалентную высоту (
Если принять схему молниеприемника по рис. 3 (а), то при общей высоте 17 м равнодействующая ветровой нагрузки будет приложена в точке (
Аэродинамический коэффициент
Для определения аэродинамического коэффициента (c), входящего в (2), нередко прибегают к натурным испытаниям масштабных образцов в аэродинамической трубе. Это делается с целью получить более точную картину обтекания конструкции ветровым потоком, а также учесть шероховатость поверхности и другие аспекты конкретного сооружения.
В практических же расчетах можно руководствоваться справочной литературой. В частности, в [2] приводится следующая информация об аэродинамических коэффициентах:
Рисунок 4. Фрагмент таблицы 3.1 для определения аэродинамических коэффициентов [2]
Если направление ветрового потока совпадает с осью стенки двутаврового профиля, то аэродинамический коэффициент (c = 0,9). Если же поперечное сечение конструкции представляет собой многоугольник с (n) гранями, то можно воспользоваться следующими данными:
Рисунок 5. Фрагмент таблицы 3.4 для определения аэродинамических коэффициентов [2]
Таким образом, средняя составляющая ветровой нагрузки на молниеприемник двутаврового сечения (2) составляет:
(
Ниже представлена краткая методика инженерного расчета ветровой нагрузки, действующей на поверхность рекламного щита. Эта информация может быть полезна для проведения инженерных расчетов при проектировании рекламных конструкций.
Динамическое давление ветра на поверхность рекламного щита определяется по формуле:
g = 9.81 м/c 2 — ускорение свободного падения.
v = 30 м/с — скорость ветра, воздействующая на поверхность рекламного щита (для IV-го района на высоте 10 метров),
тогда, подставив числовые данные, получим: f = 56 кгс/м 2 .
Максимальная полная ветровая нагрузка на наветренную максимальную поверхность S рекламного щита:
c = 1.2 — аэродинамический коэффициент поверхности;
n = 1.5 — коэффициент учитывающий динамическую составляющую ветровой нагрузки.
тогда, подставив числовые данные, получим значение максимальной полной ветровой нагрузки для максимальной наветренной поверхности рекламного щита S = 4.5 м 2 , получим: Wmax = 423 кгс.
Коэффициент запаса устойчивости рекламного щита
M1 — момент, удерживающий рекламный щит равен весу фундамента + вес рекламного щита, умноженные на плечо удержания.
M2 — момент, опрокидывющий рекламный щит:
H — высота рекламного щита от центра места приложения ветровой нагрузки до заделки в бетонном фундаменте.
В этом разделе приведены сведения из СНиП И-А-6—74 «Нагрузки и воздействия. Нормы проектирования». Поскольку они являются лишь основой расчета ветровой нагрузки, из рассмотрения исключаются:
- • гибкие конструкции, для которых необходимо учитывать динамическое воздействие пульсаций скорости ветра;
- • порывистость ветра;
- • влияние рельефа местности.
Первый этап расчета ветровой нагрузки — установление (аппроксимация) формы обтекаемого объекта. Как правило, целесообразно привести задачу обтекания сооружения, конструкции или элемента конструкции к плоской задаче. Так, дымовые трубы, провода ЛЭП, кабели аппроксимируются цилиндрами большой длины; здания — призмами; стержни, составляющие фермы или опоры ЛЭП, — удлиненными телами с соответствующим профилем поперечного сечения (швеллер, уголок, двутавр и т. д.). Значения расчетных коэффициентов сх для наиболее часто встречающихся в строительной практике поперечных сечений представлены в табл. 18.3. На каждом профиле указаны направление ветра и характерный размер, вводимый в расчет.
Второй этап — установление расчетной скорости ветра и скоростного напора.
По новой карте районирования территории России по скоростным напорам ветра принято семь ветровых районов: VII — Земля Франца-Иосифа, о-в Новая Земля, побережье залива Шелехова (Охотское море) и Берингова моря, восточный берег и юг Камчатки, юг и север о-ва Сахалин, северо-западное побережье Японского моря; VI — п-ов Таймыр, устье Лены, побережье Карского моря; V — северное побережье Кольского п-ва, побережье вблизи городов Новороссийск, Махачкала, Дербент, Прикавказье (г. Ставрополь), п-ов Ямал, район г. Кокчетава, побережье Охотского моря, Приморский край; IV — побережье Балтийского моря, Северный Урал, район Обской Губы, побережье нижнего течения Лены; III — побережье Финского залива, юг европейской части России, район г. Норильска, Биробиджан; I и II — центральная часть России, север и северо-восток европейской части, западная и центральная части Сибири.
Значения нормативных скоростных напоров qH и соответствующих скоростей vB ветра для высоты над поверхностью земли 10 м представлены в табл. 18.4. Для опре-
Рис. 18.37. Поправочные коэффициенты, учитывающие вид местности
Значения коэффициентов сх различных профилей поперечных сечений
Значение сх
Значение сх
Значение сх
деления скоростного напора ветра, действующего на здания и сооружения высотой более 10 м, вводятся поправочные коэффициенты, учитывающие вид местности (рис. 18.37).
К виду местности А относятся степи, лесостепи, пустыни, открытые побережья морей, озер, водохранилищ; Б — местности, застроенные невысокими зданиями и занятые лесными массивами. Распределение препятствий, мешающих распространению ветра на высоте более 10 м, на этой местности равномерное. Вид местности В — города со зданиями высотой до 100. 120 м.
Нормативные характеристики ветра
Ветровая нагрузка на высокое сооружение определяется делением его на зоны не более 10 м по высоте; для каждой зоны принимается нормативный скоростной напор на высоте середины зоны.
Силу сопротивления плоской фермы в поперечном потоке, направленном по нормали к ее плоскости, рассчитывают следующим образом. Как правило, она содержит одну или несколько секций, состоящих из одной или более повторяющихся вдоль нее геометрических форм, которые называют отсеком фермы. Коэффициент силы сопротивления для каждого отсека вычисляют по формуле
где cxj и у4;. — коэффициент силы сопротивления и характерная площадь стержня или косынки, их значения берутся по участку, просматриваемому между поясами; А0т — «теневая» площадь отсека, равная площади проекции на плоскость отсека всех его элементов, принимается за характерную площадь; к — коэффициент, учитывающий взаимное аэродинамическое влияние стержней, зависит от относительного заполнения А^/А, т. е. от отношения теневой площади А0т к габаритной А = Ы, вычисляемой по средней ширине b и высоте /отсека; при изменении A^JA = 0. 0,3 значение А: снижается в интервале 1. 0,74 и остается равным 0,74 до значения А^/А = 0,9; при увеличении значения AQi/A = 0,9. 1,0 значение к возрастает 0,74. 1,0.
Рис. 18.38. Пояснение к примеру расчета ветровой нагрузки на вертикальную трубу
Коэффициент силы сопротивления фермы, состоящей из нескольких отсеков со своими значениями с^. и A(hJ, вычисляется по формуле
где Af = ХЛту
В СНиП указаны приемы расчетов силы сопротивления и аэродинамического момента в поперечном и косом потоках.
Значение силы сопротивления во всех расчетах равно произведению коэффициента сх на расчетную площадь тела и на расчетное значение скоростного напора ветра.
Пример расчета ветровой нагрузки. Рассчитаем нагрузку на цилиндрическую дымовую трубу диаметром D = 3,0 м и высотой 30 м, расположенную в городке строителей газопровода на полуострове Ямал (рис. 18.38).
Полуостров Ямал находится в V ветровом районе России. По табл. 18.3 находим нормативный скоростной напор qH = 700 Па = = 700 Н/м 2 . Местность, застроенная невысокими зданиями, относится к виду Б. Разделим трубу по высоте на три секции по 10 м каждая. По графику рис. 18.37 для середины каждой секции найдем поправочный коэффициент к нормативному напору:
Распределенную нагрузку на один погонный метр высоты трубы по секциям вычислим по зависимостям:
Расчетное распределение нагрузки на трубу представлено на рис. 18.38.