Ветровой район 2

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.

Районы ветровой нагрузки

Первое, с чем нужно определиться — к какому району по давлению ветра относится рассматриваемая местность. Данную информацию можно найти на специальных картах в нормативных документах. Главный нормативный документ, регламентирующий ветровую нагрузку — СП 20.13330*

Рис.1 Районирование территории Российской Федерации по давлению ветра (нажмите для увеличения)

*Обратите внимание, что СП20.13330 есть 2011 и 2016 года, и карты в этих документах могут отличаются. На момент выхода статьи обязательным является СП 2011г. но в ближайшее время СП 2016г. официально станет действующим и расчет ветровой нагрузки нужно будет проводить по картам нового документа. Расчет ветровой нагрузки так же можно найти по СНиП 2.01.07-85*, но данный расчет не будет действительным т.к. нормы устарели.

Расчет ветровой нагрузки онлайн калькулятор

Полный расчет ветровой нагрузки по СП 20.13330.2011 «Нагрузки и воздействия» приведен ниже. Если с данным расчетом сложно разобраться, то можно воспользоватсья нашим онлайн калькулятором ветровой нагрузки. При возникновении сложностей вы можете заказать расчет написав нам на почту в разделе контакты.

>>> Перейти к онлайн калькулятору ветровой нагрузки <<<

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 на здание в онлайн калькуряторе

Ввод данных:

  1. Ввести тип местности. Тип местности определяется по п. 11.1.6.
  2. Ввести коэфициент надежности по ветровой 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 11.1Таблица ветровых нагрузок в зависимости от ветрового района

Ветровые районы (принимаются по карте 3 приложения Ж)

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 < h <= 2d:

для z >= h — d ->ze = h;

для 0 < z < h — d-> ze = d;

в) при h > 2d:

для z >= h — d -> ze = h;

для d < z < h — d -> 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

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

0,15

0,20

0,25

1,0

0,65

0,4

0,76

1,06

1,78

11.1.7 При определении компонентов ветровой нагрузки we, wf, wi, wx, wy 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 сх, сv 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;

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

Таблица 11.4

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

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

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

0,4а

хоу

а

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

Строительные калькуляторы — ProstoBuild.ru

При расчете ветровой нагрузки необходимо учитывать многие ее составляющие, но для упрощения всего расчета будем считать ее основную составляющую – среднюю составляющую основной ветровой нагрузки Wm. Для наглядности в таблицу ниже сведены все составляющие ветровой нагрузки согласно СП 20.13330.2016:

Формула расчета основной средней ветровой нагрузки следующая:

Wm = Wo·k·c

Где Wm – нормативное значение основной средней ветровой нагрузки, кг/м2
Wo – нормативное значение ветрового давления, кг/м2
k – коэффициент, который учитывает влияние высоты на давление ветра
с – аэродинамический коэффициент

Средняя составляющая основной ветровой нагрузки
С нормативным значением ветрового давления Wo все просто.

1. Его можно найти у нас в калькуляторе снеговой/ветровой нагрузок, выбрав необходимый город
2. В таблице ниже, зная свой ветровой район:


3. По формуле (для грубого подсчета)
Wo = 0,43·v2/10
Где Wo – нормативное значение ветрового давления, кг/м2
v – максимальная скорость ветра, м/с

Теперь давайте разберемся с коэффициентом k.

Данный коэффициент зависит от эквивалентной высоты Ze. Обратите внимание, что это не просто высота до расчетной отметки, и искать ее необходимо следующими вариантами.

Для разных участков по высоте бывают разные эквивалентные высоты

После того, как вы нашли эквивалентную высоту Ze, зная тип вашей местности, находим коэффициент k:

Типы местности:
А – открытые местности (степи, лесостепи, побережье морей, озер, пустыни, тундра, сельские местности с высотой построек до 10 м)
В – городские территории, лесные массивы и другие территории с высотой построек более 10м
С – городские районы с плотной застройкой зданиями высотой более 25м

Завершающим этапом определения средней составляющей ветровой нагрузки является нахождение аэродинамического коэффициента c.

Данный коэффициент может быть как положительным, так и отрицательным, и зависит от формы здания или сооружения и направления ветра. Давайте рассмотрим основные формы зданий и сооружений, с которыми приходится работать.

1. Прямоугольные здания с двускатными покрытиями
a. Ветер направлен сбоку



b. Ветер направлен в торец здания

Если на участке стоит буква вместо цифры, то значение коэффициента необходимо определять интерполяцией в зависимости от уклона крыши.

2. Отдельно стоящие плоские сплошные конструкции (стены, заборы, рекламные щиты)

На рисунках показаны разные участки здания и сооружения и соответствующие аэродинамические коэффициенты с для них.

После того, как все три неизвестные найдены – легко найти нормативное значение основной средней ветровой нагрузки.

Пример.

Необходимо узнать ветровую нагрузку при действии на большую сторону дома габаритами 6х12м. Крыша двускатная. Высота от земли до конька – 7 метров (уклон крыши – 45 градусов). Высота стен – 4 м. Город строительства – г. Казань (2-ой ветровой район — Wo = 30 кг/м2). Место строительства – в 20 метрах от лесного массива (тип местности B).

Напоминаем формулу Wm = Wo·k·c

При нахождении коэффициента k имеем следующее: d=12 м, h=7 м. При h≤d —> Ze=h=7 м.

Найдем коэффициент k методом интерполяции между 0,5 и 0,65. Получаем k = 0,56.

Зная все размеры, получаем следующее распределение коэффициентов c:

И путем умножения Wo на k и на с мы получаем окончательное распределение ветровой нагрузки:

0,8·0,56·30 = 13,44 кг/м2
0,7·0,56·30 = 11,76 кг/м2
0,6·0,56·30 = 10,08 кг/м2
-1,0·0,56·30 = -16,8 кг/м2
-0,8·0,56·30 = -13,44 кг/м2
-0,3·0,56·30 = -5,04 кг/м2
-0,2·0,56·30 = -3,36 кг/м2
-0,5·0,56·30 = -8,4 кг/м2
P.S. знак «-» значит, что нагрузка будет направлена от здания (выделена красным)

Для нахождения расчетной ветровой нагрузки необходимо каждое значение еще умножить на коэффициент надежности по ветровой нагрузке равный 1,4.

От автора:
Если данная статья была Вам полезна, то буду очень благодарен, если Вы поделитесь ей с друзьями и коллегами, и сохраните себе в закладки.
Также в ближайшее время будет реализован калькулятор по определению ветровой нагрузки.

Классификация окон

Классификация окон

Окна классифицируют по основным эксплуатационным характеристикам:

  1. приведенному сопротивлению теплопередаче
  2. воздухо- и водопроницаемости
  3. звукоизоляции
  4. общему коэффициенту пропускания света
  5. сопротивлению ветровой нагрузке
  6. стойкости к климатическим воздействиям

Приведенное сопротивление теплопередаче

По показателю приведенного сопротивления теплопередаче окна подразделяют на классы:

Изделиям с сопротивлением теплопередаче ниже 0,35 — класс не присваивают.

Воздухо- и водопроницаемость

По показателям воздухо- и водопроницаемости окна подразделяют на классы:

Таблица спецификаций

Класс

Объемная воздухопроницаемость при DР = 100 Па, м3/(ч?м2) для построения нормативных границ классов

Предел водонепроницаемости, Па, не менее

А

Б

В

Г

Д

Таблица спецификаций Класс Объемная воздухопроницаемость при DР = 100 Па, м3/(ч?м2) для построения нормативных границ классов Предел водонепроницаемости, Па, не менее А 3 600 Б 9 500 В 17 400 Г 27 300 Д 50 150

Звукоизоляция

По показателю звукоизоляции окна подразделяют на классы со снижением воздушного шума потока городского транспорта:

Таблица спецификаций

Класс

окна со снижением воздушного шума свыше

А

36 дБА

Б

34-36 дБА

В

31-33 дБА

Г

28-30 дБА

Д

25-27 дБА

Таблица спецификаций Класс окна со снижением воздушного шума свыше А 36 дБА Б 34-36 дБА В 31-33 дБА Г 28-30 дБА Д 25-27 дБА

В случае если снижение уровня воздушного шума потока городского транспорта достигается в режиме проветривания, к обозначению класса звукоизоляции добавляют букву «П». Например, обозначение класса звукоизоляции изделия «ДП» означает, что снижение уровня воздушного шума потока городского транспорта от 25 до 27 дБА для данного изделия достигается в режиме проветривания.

Общий коэффициент пропускания света

По показателю общего коэффициента пропускания света окна подразделяют на классы:

Сопротивление ветровой нагрузке

По сопротивлению ветровой нагрузке окна подразделяют на классы:

Таблица спецификаций

Класс

Давление (Па)

А

1000 и более

Б

800 — 999

В

600 – 799

Г

400 — 599

Д

200 — 399

Таблица спецификаций Класс Сопротивление ветровой нагрузке (Па) А 1000 и более Б 800 — 999 В 600 – 799 Г 400 — 599 Д 200 — 399

Указанные перепады давления применяют при оценке эксплуатационных характеристик изделий. Прогибы деталей изделий определяют при перепадах давления, вдвое превышающих верхние пределы для классов, указанных в классификации.

Таблица спецификаций

Ветровая нагрузка W(Па)

Скорость ветра (км/час)

Скорость ветра (м/сек.)

25,3

29,7

34,6

35,8

43,8

50,6

53,6

56,6

63,2

69,3

74,8

Таблица спецификаций Ветровая нагрузка W(Па) Скорость ветра (км/час) Скорость ветра (м/сек.) 400 91 25,3 550 107 29,7 600 112 31 750 125 34,6 800 129 35,8 1000 144 40 1200 158 43,8 1500 176 49 1600 182 50,6 1800 193 53,6 2000 203 56,6 2400 223 62 2500 228 63,2 3000 249 69,3 3500 269 74,8

Стойкость к климатическим воздействиям

В зависимости от стойкости к климатическим воздействиям изделия подразделяют по видам исполнения:

Таблица спецификаций

Класс

Условие

нормального исполнения

для районов со средней месячной температурой воздуха в январе минус 20°С и выше (контрольная нагрузка при испытаниях изделий или комплектующих материалов и деталей — не выше минус 45°С) в соответствии с действующими строительными нормами

морозостойкого исполнения (М)

для районов со средней месячной температурой воздуха в январе ниже минус 20°С (контрольная нагрузка при испытаниях изделий или комплектующих материалов и деталей — не выше минус 55°С) в соответствии с действующими строительными нормами.

Таблица спецификаций Класс Условие нормального исполнения для районов со средней месячной температурой воздуха в январе минус 20°С и выше (контрольная нагрузка при испытаниях изделий или комплектующих материалов и деталей — не выше минус 45°С) в соответствии с действующими строительными нормами морозостойкого исполнения (М) для районов со средней месячной температурой воздуха в январе ниже минус 20°С (контрольная нагрузка при испытаниях изделий или комплектующих материалов и деталей — не выше минус 55°С) в соответствии с действующими строительными нормами.

Основные размеры (классификация окон по модульным размерам)

За основу модульных габаритных размеров изделий принимают строительный модуль, равный 100 (мм) и обозначаемый буквой М.

Структура условного обозначения изделий

Буквенное обозначение вида изделия:
О — оконный блок.
Б — балконный дверной блок.

Ветровой район 2

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *