Реклама  

   
   
Здесь нашел интересный обзор

Ветер по-разному влияет на строительные конструкции. Если для одноэтажного котеджа его воздействие минимальное, то для небоскреба или "парусного" рекламного щита нагрузка может стать определяющей. В этой статье подробно описано как вычислить ветровую нагрузку на различные сооружения.

Расчет ветровой нагрузки онлайн калькулятор

Полный расчет ветровой нагрузки по СП 20.13330.2011 "Нагрузки и воздействия" приведен ниже

Описание расчета:

  • синие ячейки - предназначены для ввода данных.
  • зеленые ячейки - рачетные, данные в них рассчитываются автоматически.
  • оранжевые ячейки - результат расчета. В данном раcчете результатом является рачетная ветровая нагрузка с учетом пульсационной составляющей.

Пример расчета ветровой нагрузки в онлайн калькуряторе

Ввод данных:

  1. Ввести тип местности. Тип местности определяется по п. 11.1.6.
  2. Ввести коэфициент надежности по нагрузке. По умолчанию равен 1.4 (п.11.1.12).
  3. Ввести коэфициент надежности по ответственности.
  4. Ввести нормативное значение ветрового давления. Нормативное значение определяется по таблице 11.1 в зависимости от ветрового района. Ветровой район определяется по карте 3. Справа от ячейки можно выбрать размерность входных и выходных данных (т, кг, кН).
  5. Ввести размеры здания:
  • b-длина здания вдоль основной рамы.
  • а-ширина здания поперек основной рамы.
  • h-высота здания.

Расчетные ячейки:

Ce - не является ячейкой ввода и поумолчанию заданы все варианты для расчета нагрузки на стены здания. Но изменив эти значения можно посчитать ветровую нагрузку для других конструкций. Расчет Ce для любых конструкций проводится по приложению Д

k(ze) стат. - расчет коэфициента учитывающего изменение ветрового давления для высоте. Онлайн калькулятор считает только при условии: h<d, где d - минимальный размер между а и b

wm - Cтатическое давление. Вычисляется по п. 11.1.3

 ζ(ze) - коэффициент пульсации давления ветра Таблица 11.4

Через ρ и χ вычисляется ν по таблице 11.6

wp - динамическая составляющая вычисляется по ф.11.5 принимая во внимание примечание.

В графе суммарное давление вычисляется сумма статической и динамической составляющей. Размерность зависит от размерности выбранной при вводе. Ширина зоны А,Б,С для боковых поверхностей рассчитываются автоматечески исходя из заданных размеров.

 

Расчет ветровой нагрузки по СП 20.13330.2011 "Нагрузки и воздействия".

11.1.1 Нормативное значение ветровой нагрузки w следует задавать в одном из двух вариантов. В первом случае нагрузка w представляет собой совокупность:

а) нормального давления we, приложенного к внешней поверхности сооружения или элемента;

б) сил трения wf, направленных по касательной к внешней поверхности и отнесенных к площади ее горизонтальной (для шедовых или волнистых покрытий, покрытий с фонарями) или вертикальной проекции (для стен с лоджиями и подобных конструкций);

в) нормального давления wi, приложенного к внутренним поверхностям сооружений с проницаемыми ограждениями, с открывающимися или постоянно открытыми проемами.

Во втором случае нагрузка w рассматривается как совокупность:

а) проекций wx и wv, внешних сил в направлении осей х и у, обусловленных общим сопротивлением сооружения;

б) крутящего момента wz относительно оси z.

При разработке архитектурно-планировочных решений городских кварталов, а также при планировании возведения зданий внутри существующих городских кварталов рекомендуется провести оценку комфортности пешеходных зон в соответствии с требованиями норм или технических условий.

11.1.2 Нормативное значение ветровой нагрузки w следует определять как сумму средней wm и пульсационной wp составляющих

w = wm + wp                                                           (11.1)

При определении внутреннего давления wi пульсационную составляющую ветровой нагрузки допускается не учитывать.

11.1.3 Нормативное значение средней составляющей ветровой нагрузки wm в зависимости от эквивалентной высоты ze над поверхностью земли следует определять по формуле

wm = w0k(ze)c                                                          (11.2)

где w0 - нормативное, значение ветрового давления (см. 11.1.4);

k(ze) - коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления для высоты ze (см. 11.1.5 и 11.1.6);

с - аэродинамический коэффициент (см. 11.1.7).

11.1.4 Нормативное значение ветрового давления w0 принимается в зависимости от ветрового района по таблице 11.1. Нормативное значение ветрового давления допускается определять в установленном порядке на основе данных метеостанций Росгидромета (см. 4.4). В этом случае w0, Па, следует определять по формуле

                                                             (11.3)

где  - давление ветра, соответствующее скорости ветра, м/с, на уровне 10 м над поверхностью земли для местности типа А (11.1.6), определяемой с 10-минутным интервалом осреднения и превышаемой в среднем один раз в 50 лет.

Таблица 11.1

Ветровые районы (принимаются по карте 3 приложения Ж)

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

11.1.5 Эквивалентная высота ze определяется следующим образом.

1. Для башенных сооружений, мачт, труб и т.п. сооружений

ze = z.

2. Для зданий:

а) при h <= d -> ze = h;

б) при d < <= 2d:

для >= h ->ze = h;

для 0 < z < h d-> ze = d;

в) при h > 2d:

для z >= h -> ze = h;

для d < z < h -> ze = z;

для 0 < z <= d -> ze = d.

Здесь z - высота от поверхности земли;

d - размер здания (без учета его стилобатной части) в направлении, перпендикулярном расчетному направлению ветра (поперечный размер);

h - высота здания.

11.1.6 Коэффициент k(ze) определяется по таблице 11.2 или по формуле (11.4), в которых принимаются следующие типы местности:

А - открытые побережья морей, озер и водохранилищ, сельские местности, в том числе с постройками высотой менее 10 м, пустыни, степи, лесостепи, тундра;

В - городские территории, лесные массивы и другие местности, равномерно покрытые препятствиями высотой более 10 м;

С - городские районы с плотной 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 на расстоянии 2 км - при h > 60 м.

Примечание - Типы местности могут быть различными для разных расчетных направлений ветра.

Таблица 11.2

Высота ze, м

Коэффициент k для типов местности

А

В

С

<=5

0,75

0,5

0,4

10

1,0

0,65

0,4

20

1,25

0,85

0,55

40

1,5

1,1

0,8

60

1,7

1,3

1,0

80

1,85

1,45

1,15

100

2,0

1,6

1,25

150

2,25

1,9

1,55

200

2,45

2,1

1,8

250

2,65

2,3

2,0

300

2,75

2,5

2,2

350

2,75

2,75

2,35

>=480

2,75

2,75

2,75

k(ze) = k10(ze/10)2a.                                                    (11.4)

Значения параметров k10 и a для различных типов местностей приведены в таблице 11.3.

Таблица 11.3

Параметр

Тип местности

А

В

С

a

0,15

0,20

0,25

k10

1,0

0,65

0,4

z10

0,76

1,06

1,78

11.1.7 При определении компонентов ветровой нагрузки wewfwiwxwy и wz следует использовать соответствующие значения аэродинамических коэффициентов: внешнего давления се, трения сf, внутреннего давления сi и лобового сопротивления сx, поперечной силы су, крутящего момента сz, принимаемых по приложению Д.1, где стрелками показано направление ветра. Знак «плюс» у коэффициентов се или сt соответствует направлению давления ветра на соответствующую поверхность (активное давление), знак «минус» - от поверхности (отсос). Промежуточные значения нагрузок следует определять линейной интерполяцией.

При определении ветровой нагрузки на поверхности внутренних стен и перегородок при отсутствии наружного ограждения (на стадии монтажа) следует использовать аэродинамические коэффициенты внешнего давления се или лобового сопротивления сх.

Для сооружений повышенного уровня ответственности, а также во всех случаях, не предусмотренных Д.1 приложения Д (иные формы сооружений, учет при надлежащем обосновании других направлений ветрового потока или составляющих общего сопротивления тела по другим направлениям, необходимость учета влияния рядом стоящих зданий и сооружений и т.п. случаях), аэродинамические коэффициенты необходимо принимать на основе результатов продувок моделей сооружений в аэродинамических трубах или по рекомендациям, разработанным специализированными организациями.

Примечания

1 При назначении коэффициентов схсv и сm необходимо указать размеры сооружения, к которым они отнесены.

2 Значения аэродинамических коэффициентов, указанных в приложении Д.1, допускается уточнять на основе данных модельных аэродинамических испытаний сооружений.

11.1.8 Нормативное значение пульсационной составляющей ветровой нагрузки wp на эквивалентной высоте ze следует определять следующим образом:

а) для сооружений (и их конструктивных элементов), у которых первая частота собственных колебаний fl, Гц, больше предельного значения собственной частоты fl (см. 11.1.10), - по формуле

wp = wmz(ze)v                                                          (11.5)

где wm - определяется в соответствии с 11.1.3;

z(ze) - коэффициент пульсации давления ветра, принимаемый по таблице 11.4 или формуле (11.6) для эквивалентной высоты ze (см. 11.1.5);

v - коэффициент пространственной корреляции пульсаций давления ветра (см. 11.1.11);

Таблица 11.4

Высота ze, м

Коэффициент пульсаций давления ветра z для типов местности

А

В

С

<= 5

0,85

1,22

1,78

10

0,76

1,06

1,78

20

0,69

0,92

1,50

40

0,62

0,80

1,26

60

0,58

0,74

1,14

80

0,56

0,70

1,06

100

0,54

0,67

1,00

150

0,51

0,62

0,90

200

0,49

0,58

0,84

250

0,47

0,56

0,80

300

0,46

0,54

0,76

350

0,46

0,52

0,73

>= 480

0,46

0,50

0,68

z(ze) = z10(ze/10)-a.                                                       (11.6)

Значения параметров z10 и a для различных типов местностей приведены в таблице 11.4;

б) для всех сооружений (и их конструктивных элементов), у которых f1 fl < f2, - по формуле

wp = wmxz(ze)v,                                                      (11.7)

где f2 - вторая собственная частота;

  1. xde1f1;

                                                (11.8)

Здесь w0 (Па) - нормативное значение давления ветра (11.1.4);

k(zэк) - коэффициент, учитывающий изменение давления ветра для высоты zэк (11.1.6);

  1. gf

Для конструктивных элементов zэк - высота z, на которой они расположены; для зданий и сооружений zэк = 0,7h, где h - высота сооружений;

Рисунок 11.1 - Коэффициенты динамичности

в) для сооружений, у которых вторая собственная частота меньше предельной, необходимо производить динамический расчет с учетом s первых форм собственных колебаний. Число s следует определять из условия

fs < fl < fs+l;

г) при расчете зданий допускается учитывать динамическую реакцию по трем низшим собственным формам колебаний (двум изгибных и одной крутильной или смешанным крутильно-изгибным).

Примечание - 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 типа А и В (см. 11.1.6), пульсационную составляющую ветровой нагрузки допускается определять по формуле (11.5).

11.1.9 Усилия и перемещения при учете динамической реакции по s собственным формам определяются по формуле

                                                       (11.9)

где X - суммарные усилия или перемещения;

Xs - усилия или перемещения по s-й форме колебаний.

11.1.10 Предельное значение частоты собственных колебаний fl, Гц, следует определять по таблице 11.5.

Таблица 11.5

Ветровые районы (принимаются по карте 3 приложения Ж)

fl, Гц

  1. d = 0,3
  2. d = 0,15
 

0,85

2,6

I

0,95

2,9

II

1,1

3,4

III

1,2

3,8

IV

1,4

4,3

V

1,6

5,0

VI

1,7

5,6

VII

1,9

5,9

Рисунок 11.2 - Основная система координат при определении коэффициента корреляции v

Значение логарифмического декремента колебаний d следует принимать:

а) для железобетонных и каменных сооружений, а также для зданий со стальным каркасом при наличии ограждающих конструкций d = 0,3;

б) для стальных сооружений футерованных дымовых труб, аппаратов колонного типа, в том числе на железобетонных постаментах d = 0,15.

11.1.11 Коэффициент пространственной корреляции пульсаций давления v следует определять для расчетной поверхности сооружения или отдельной конструкции, для которой учитывается корреляция пульсаций.

Расчетная поверхность включает в себя те части наветренных и подветренных поверхностей, боковых стен, кровли и подобных конструкций, с которых давление ветра передается на рассчитываемый элемент сооружения.

Если расчетная поверхность близка к прямоугольнику, ориентированному так, что его стороны параллельны основным осям (рисунок 11.2), то коэффициент v следует определять по таблице 11.6 в зависимости от параметров r и c, принимаемых по таблице 11.7.

Таблица 11.6

r, м

Коэффициент v при c, м, равном

5

10

20

40

80

160

350

0,1

0,95

0,92

0,88

0,83

0,76

0,67

0,56

5

0,89

0,87

0,84

0,80

0,73

0,65

0,54

10

0,85

0,84

0,81

0,77

0,71

0,64

0,53

20

0,80

0,78

0,76

0,73

0,68

0,61

0,51

40

0,72

0,72

0,70

0,67

0,63

0,57

0,48

80

0,63

0,63

0,61

0,59

0,56

0,51

0,44

160

0,53

0.53

0,52

0,50

0,47

0,44

0,38

При расчете сооружения в целом размеры расчетной поверхности следует определять с учетом указаний Д.1 приложения Д, при этом для решетчатых сооружений в качестве расчетной поверхности необходимо принимать размеры расчетной поверхности по его внешнему контуру.

Таблица 11.7

Основная координатная плоскость, параллельно которой расположена расчетная поверхность

r

c

zoy

b

h

zox

0,4а

h

хоу

b

а

11.1.12 Коэффициент надежности по ветровой нагрузке следует принимать равным 1,4.