При создании проектов по возведению сооружений и зданий расчет ветровой нагрузки приходится выполнять достаточно часто. Рассчитывается этот показатель по специальным формулам. Важно принимать во внимание такую нагрузку, например, при создании чертежей для возведения стропильных систем кровель домов, подборе конструкции и площади расположения рекламных щитов и проч.
Значение процедуры
Если пренебречь расчетами нагрузки движения воздуха, можно, как говорится, на корню загубить все дело и подвергнуть опасности жизни людей.
Если с давлением снега на стены зданий обычно сложностей не возникает — нагрузку эту видно, её можно взвесить и даже потрогать — то с ветровой всё гораздо сложнее. Ее не видно, предугадать ее интуитивно очень сложно. Да, конечно, ветер какое-то воздействие на несущие конструкции оказывает, и в некоторых случаях оно бывает даже разрушительное: скручивает рекламные баннеры, заваливает заборы и каркасы стен, срывает крыши. Но как же возможно предугадать и учесть эту силу? Поддаётся ли в принципе она расчётам?
Поддаётся! Однако дело это муторное, и непрофессионалы ветровую нагрузку подсчитывать крайне не любят. Тому существует понятное объяснение: значение расчетов — дело очень ответственное и трудное, гораздо сложнее расчётов снеговой нагрузки. Если в специально посвященному этому СП снеговой нагрузке уделено всего лишь две с половиной страницы, то исчисление ветровой втрое больше! Плюс к нему приписано обязательное приложение, размещаются на 19 страницах с указанием аэродинамических коэффициентов.
Если гражданам России еще повезло с этим, то для жителей Беларуси всё ещё сложнее — документ TKP_ЕN_1991−1−4−2О09 «Ветровые воздействия», регламентирующий нормативы и расчеты, имеет объем в 120 страниц!
С Еврокодом (ЕN_1991−1−4−2О09) в масштабах постройки частного сооружения по ветровым воздействиям немногим захочется разбираться дома за чашкой чая. Профессионально интересующимся рекомендуется скачать и изучать его основательно, имея в окружении специалиста-консультанта. Иначе из-за неверного подхода и понимания последствия расчетов могут быть плачевными.
Нормативы СНиП
Фактически само определение данному параметру дает СНиП № 2.01. 07−85. Согласно этому документу, нагрузка ветровых масс обязана рассматриваться как совокупность следующих входных данных:
- давления, которое действует на наружные поверхности конструкций элемента сооружений или всего сооружения;
- силы трения, которая направлена по касательной к плоскости конструкции, отнесенной к площади ее горизонтальной либо вертикальной проекции;
- фактического давления, приложенного к внутренней плоскости здания с открытыми проемами или проницаемыми ограждающими конструкциями.
Как рассчитать нагрузку
При ее вычислении необходимо учитывать два ключевых параметра − пульсационную и среднюю составляющую. Нагрузка определяется как сумма двух этих параметров.
Рассмотрим основную формулу расчета средней составляющей. Если при проектировании ветровой напор учтен не будет, то впоследствии это крайне негативно отразится на эксплуатационных свойствах сооружения или здания.
Средняя составляющая рассчитывается по следующей формуле: W = Wо * k.
Расшифровывается так:
- W — это расчетный показатель ветровой нагрузки при высоте над поверхностью земли,
- Wo — это ее нормативный показатель,
- k — обозначает коэффициент перемены давления по высоте.
Каждое начальное значение из указанной формулы определяется согласно уже имеющимся таблицам. В некоторых случаях при вычислениях употребляют также параметр C — это обозначение аэродинамического коэффициента. Формула в этом случае будет выглядеть таким образом: W = Wo * kс.
Нахождение нормативного значения
Чтобы определить, какое конкретное значение имеет этот параметр, потребуется прибегнуть к таблице районов по ветровой нагрузке Российской Федерации. Таковых имеется всего восемь, и они легко находятся в свободном доступе в интернете.
Для малоизученных местностей государства, а также для горных регионов этот параметр СНиП позволяет определять по информации официально зарегистрированных метеорологических станций и на основе опыта использования уже имеющихся сооружений и зданий. В таком случае для установления нормативного значения ветровой нагрузки употребляется специальная формула. Выглядит она таким образом: Wo=0.61 * V2o. Здесь V2o — скорость ветра в измерении метр в секунду на уровне 10 метров, который соответствует интервалу усреднения за 10 мин. и превышающей 1 раз за 5 лет.
Краткие рекомендации специалистов
Для подсчета показателей возможностей ветровой нагрузки инженеры зачастую советуют использовать хорошо известные большинству компьютерных пользователей программами ОOo Calc и MS Excel из пакета Open Office. Порядок расчетов при применении этого обеспечения может быть следующим:
- Excel включают на листе «Мощность ветра»;
- скорость ветра записывают в строку D3;
- время — в строку D5;
- зона сечения потока воздуха — в строке D6;
- удельный вес воздуха или его плотность — в ячейку D7;
- КПД ветроустановки — строка D8.
Далее программа сама произведет расчеты согласно введенным в них формулам.
Существуют и другие способы применения этого ПО с другими исходными данными. Но как бы то ни было, применять OOo Calc и МS Excel для подсчета ветровой нагрузки на сооружения и здания, а также их раздельные конструкции, довольно удобно.
