Термины и определения
Окно – светопрозрачная конструкция, устанавливаемая в подготовленные проемы стен зданий и сооружений и предназначенная для обеспечения естественного освещения внутренних помещений, возможности их проветривания, а также изоляции от внешних воздействий.
Современная архитектура предъявляет высокие требования к оконным конструкциям, в особенности для жилых зданий:
увеличиваются размеры окна;
стираются границы между окном и витражом;
благодаря инновациям в фурнитуре появляются новые типы открывания створок;
увеличивается размер самих створок.
Поэтому статика для оконной конструкции приблизилась к статике фасадных конструкций.
В ГОСТ 21519-2003 «Блоки оконные из алюминиевых сплавов. Технические условия» изложены основные требования и параметры конструкции окна, которые при расчетах и проектировании должны быть использованы и соблюдены.
Для однозначного понимания в статических расчетах оконных конструкций используют следующие термины:
рама окна – стационарная контурная обвязка;
вертикальный импост – неподвижный элемент, разделяющий проем в раме окна по вертикали;
горизонтальный импост – неподвижный элемент, разделяющий проем в раме окна по горизонтали;
створка – открываемый элемент окна;
перемещение – величина изменения положения какой-либо точки элемента оконного блока в направлении нормали к плоскости изделия под воздействием нагрузки;
прогиб – величина, определяемая как разность перемещения точки, расположенной в центральной точке элемента оконного блока (наиболее перемещаемой точки под воздействием нагрузки), и полусуммы перемещения концов этого элемента;
предельный прогиб – максимально допустимый прогиб элемента оконного блока, устанавливаемый в нормативной документации.
Рама окна в соответствии с ГОСТ 30971-2002 «Швы монтажные узлов примыканий оконных блоков к стеновым проемам. Общие технические условия» фиксируется в проеме по периметру, и
все внешние воздействия передает на несущую конструкцию. Поэтому сечение профиля рамы в большинстве случаев определяют исходя из габаритных размеров рамы окна и оптимального узла примыкания.
Вертикальный и горизонтальный импост – элементы наиболее всего подверженные воздействию внешних сил, поэтому статические расчеты по ним наиболее актуальны.
Расчет ветровой нагрузки рекламных конструкций
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» ( буду ссылаться как на )
3. Калькулятор
НУЖЕН РАСЧЕТ ВЫВЕСКИ НА ВЕТЕР? ЗВОНИ: 8-962-934-44-16
1. Согласно п. 6.2 – 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 ),k- коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте ( см. п. 6.5 )c – аэродинамический коэффициент ( см. п. 6.6 ). 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 . К примеру, Москва – Ι ветровой район, w0= 0,23 кПаКоэффициент k, учитывающий изменение ветрового давления по высоте z, определяется по табл.6 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,
гдеWm- определяется в соответствии с пунктом 2 данной статьи.ζ- коэффициент пульсаций давления ветра на уровне z, принимаемый по табл.7 ν- коэффициент пространственной корреляции пульсаций давления ветра ( см. п 6.9 )б) для сооружений ( и их конструктивных элементов), которые можно рассматривать как систему с одной степенью свободы ( например, водонапорная башня) , при f1< 2,9
Wp=Wm·ξ·ζ ·ν,
где ξ- коэфиициент динамичности , определяемый по черт.2 в зависимости от параметраи логарифмического декремента колебаний б=0,15 ( см. 6.8 )γf- коэффициент надежности по нагрузке = 1,4w0- нормативное значение ветрового давления, Па , см табл.5 . ( к примеру, для Москвы =23000 Па)
4. После того, как определены нормативные составляющие ( средняя и пульсационная), определяем расчетную величину ветровой нагрузки.
Wрасч = (Wm + Wр ) ·γf ,
гдеγf – коэффициент надежности по нагрузке = 1,4
Таблица 1
Таблица аэродинамических коэффициентов , с | |||
№ | Схема | с | Примечание |
1 | с=1,4 | Отдельностоящие рекламные конструкции ( реламные щиты, пилоны, стеллы и т.д.), панель-кронштейны, крышные установки. Вывески прямоугольной формы, где присутствует ветровое давление как с наветренной стороны, так и с заветренной | |
2 | с=-0,6 | Вывески , расположенные на фасадах боллее 1,5 м от краев и углов здания. Ветер отрывает вывеску от фасада. | |
3 | с=-2 | Вывески, расположенные на фасадах в области 1,5 м от краев и углов здания, и во внурненних углах здания. Зона повышенного отрицательного давления ветра!!! | |
| 4 | с(ф)=1,4·φ | Плоская ферма φ= ∑f1/ F -коэффициент заполнения, где ∑f1- сумма проекции элементов фермы на плоскость фермы F= h·L- площадь всей фермы | |
| 5 | с(пр)=с(ф)(1+m) при f ≥0,6 и b/h=6…m=0,4; f ≥0,6 и b/h=4…m=0,3; f ≥0,6 и b/h=2…m=0,2; f ≥0,6 и b/h=1…m=0,05; f =0 и при любом b/h…m=1; | Пространственная ферма с(пр)- аэродинам. коэфф-т пространственной фермы с(ф)- аэродинам. коэфф-т плоской фермы Для промежуточных значений геометрических параметров аэродинамический коэфф-т определяется интерполяцией. |
Ветровая нагрузка
Методика расчета
Описание конструкции
Геометрические характеристики элементов
Определение ветровой нагрузки
Ветер под углом 90 о к щиту
Ветер под углом 45 о к щиту 5 Расчет стойки
Часть 2. Расчет на устойчивость
Методика расчета
Настоящий проект является типовым для ветровых районов с 3-го по 5-ый При разработке принято:
1. Ветровой район — III, IV, V
2. Тип местности при определении ветровой нагрузки — А
3. Уровень ответственности — 3, для которого понижающий нагрузку коэффициент γп принимается равным 0.8-0 95 (в настоящем проекте γп=09)
4. Срок службы конструкции — 10 лет
5 Расчетная температура наружного воздуха t ≥ -w°c, как средняя температура наиболее холодной пятидневки по СНиП 23-01-99 «Строительная климатология», что соответствует климатическому району строительства II4, II5
6. Зона влажности — «влажная» СНиП 23-01-99 (рис.2)
7. Степень агрессивного воздействия среды на металлические конструкции -среднеагрессивная, по СНиП 2.0311-85 «Защита строительных конструкций от коррозий», табл. 24, для группы газов «B» во влажной среде
![Пульсации ветра. динамический расчёт [wiki жбк]](https://fasadin.ru/wp-content/uploads/2/d/3/2d31b7ba9dab0d1188ddc6972e8e9d85.jpeg)
Описание рекламной конструкции
На рис.1 приведена схема разборной двухсторонней рекламной с высотой стойки до низа панели от 2-х до 5м Размеры рекламной панели составляют 6180х3350х 410мм Размер рекламного поля 6010х3010мм Панель опирается на стойку изготовленную из трубы ф325 Крепление панели может быть выполнено как с центральным расположением ее относительно оси стойки, так и со смещением на 3/4 (показано на рис 1). Стойка закреплена 8-ю фундаментными анкерами на заглубленном фундаменте Все изменяемые параметры в зависимости от ветрового района установки и высоты стойки приведены в табл 1
Чертеж рекламной конструкции. Рис. 1
Основные геометрические размеры и крепежные элементы рекламной конструкции в зависимости от ветрового района. Таблица 1
| Высота стойки, м | Элементы конструкции | Ветровой район | ||
| III | IV | V | ||
| 2 | Стойка | Ф325х8 (С245) | Ф325х8 (С245) | Ф325х8 (С245) |
| Фундамент | 2.5×1.9×0.5 м | 2.8×2.1×0.5м | 3.2×2.1×0.5м | |
| Анкера | М 30 | М 30 | М 30 | |
| Поперечные балки | Гншв.236×70 | Гншв.236×70 | Гншв.236×70 | |
| Оголовок | 160х160х8(С245) | 160х160х8(С245) | 160х160х8(С245) | |
| 2,5 | Стойка | Ф325х8 (С245) | Ф325х8 (С245) | Ф325х8 (С245) |
| Фундамент | 2.7×1.9×0.5м | 3×2.1×0.5м | 3.6×2.1×0.5м | |
| Анкера | М 30 | М 30 | М 30 | |
| Поперечные балки | Гншв.236×70 | Гншв.236×70 | 2 гншв.236×70 | |
| Оголовок | 160х160х8(С245) | 160х160х8(С245) | 160х160х8(С345) | |
| 3 | Стойка | Ф325х8 (С245) | Ф325х8 (С245) | Ф325х10 (С245) |
| Фундамент | 3×1.9×0.5 м | 3.6×2.1×0.5м | 4×2.1×0.5м | |
| Анкера | М 30 | М 30 | М36 | |
| Поперечные балки | Гншв.236×70 | Гншв.236×70 | 2 гн.шв.236×70 | |
| Оголовок | 160х160х8(С245) | 160х160х8(С245) | 160х160х8(С345) | |
| 3,5 | Стойка | Ф325х8 (С245) | Ф325х8 (С245) | Ф325х10 (С245) |
| Фундамент | 3,4×1.9×0.5м | 3.8×2.1×0.5м | 4.2×2.1×0.5м | |
| Анкера | М 30 | М 30 | М36 | |
| Поперечные балки | Гншв.236×70 | Гн.шв.236×70 | 2 гншв.236×70 | |
| Оголовок | 160х160х8(С245) | 160х160х8(С245) | 160х160х8(С345) | |
| 4 | Стойка | Ф325х8 (С245) | Ф325х10 (С245) | Ф325х10 (С345) |
| Фундамент | 3.6×1.9×05м | 4×2.1×0.5м | 4.4×2.1×0.5м | |
| Анкера | М 30 | М36 | М36 | |
| Поперечные балки | Гншв.236×70 | Гн.шв.236×70 | 2 гншв.236×70 | |
| Оголовок | 160х160х8(С245) | 160х160х8(С245) | 160х160х8(С345) | |
| 4,5 | Стойка | Ф325х8 (С245) | Ф325х10 (С345) | Ф325х10 (С345) |
| Фундамент | 3.8×1.9×0.5м | 4.2×2.1×0.5м | 4.6×2.1×0.5м | |
| Анкера | М 30 | М36 | М36 | |
| Поперечные балки | Гншв.236×70 | 2 гншв.236×70 | 2 гншв.236×70 | |
| Оголовок | 160х160х8(С245) | 160х160х8(С245) | 160х160х8(С345) | |
| 5 | Стойка | Ф325х10 (С245) | Ф325х10 (С345) | — |
| Фундамент | 4×1.9×0.5 м | 4.4x21x0.5м | — | |
| Анкера | М36 | М36 | — | |
| Поперечные балки | Гншв.236×70 | 2 гншв.236×70 | — | |
| Оголовок | 160х160х8(С245) | 160х160х8(С345) | — |
наверх
Альтернативная энергетика
Ветровая нагрузка может принести и пользу, например, преобразуя силу ветра в ветрогенераторах. Так, на скорости ветра V = 10 м/сек, при диаметре круга в 1 метр, ветряк обладает лопастями d = 1,13 м и выдаёт порядка 200–250 Вт полезной мощности. Электроплуг, потребляя такое количество энергии, сможет вспахать за один час порядка полсотки (50м²) земли на приусадебном участке.
Если применить большие размеры ветрогенератора, – до 3 метров, и средней скорости воздушного потока 5 м/сек, можно получить 1–1,5 кВт мощности, что полностью обеспечит небольшой загородный дом бесплатным электричеством. При внедрении так называемого «зелёного» тарифа, срок окупаемости оборудования сократится до 3–7 лет и, в дальнейшем, может приносить чистую прибыль.
Справка. «Зелёный» тариф – это выкуп государством излишнего электричества у населения, полученного при использовании альтернативных (возобновляемых) источников энергии.
Энергия ветра
Энергия ветра – это производная энергия Солнца. То есть энергия ветра образуется благодаря неравномерному нагреванию поверхности Земли. Тысячелетиями, человечество использует энергию ветра в разных целях, например, для передвижения кораблей, для переработки зерна в муку, для движения воды (водяные мельницы), для накопления электричества и прочее.
Так, если смотреть на этот вопрос с точки зрения энергетики, то ветровая энергия полезна в том случае, если скорость ветра находится в пределах от 8 до 18 метров в секунду. Если скорость ветра меньше 8 метров в секунду, то энергетические установки неэффективны. А если скорость превышает 18 метров в секунду, то это чревато механическим разрушениям.
Результат расчёта
Расчетные нагрузки и моменты
| Расчетное среднее воздействие ветра | ωср | = | кгс/м2 | |
| Расчетная погонная ветровая нагрузка на стойку | qwс = ωср * Вс | = | кгс/м | |
| Расчетная погонная ветровая нагрузка на ригель | qwp = ωср * Вp | = | кгс/м | |
| Максимальный момент в стойке от ветровой нагрузки | Mc = 0,125 * qwс * L2 | = | кгс·м | |
| Максимальный момент в ригеле от ветровой нагрузки | Mp = 0,125 * qwp * Bc2 | = | кгс·м | |
| Нагрузка от веса остекления | F = Bc * Bp * d * 25 | = | кгс | |
| Максимальный момент в ригеле от веса остекления | Mрв = a * F * 0,005 | = | кгс·м |
Проверка стойки витража
Проверка стойки по условиям деформативности
| Прогиб профиля |
| = | см | ||||||||||
| Допустимый прогиб профиля |
| = | см | ||||||||||
| |||||||||||||
|
Проверка стойки по условиям прочности
| Нормальное напряжение в профиле |
| = | кгс/см2 | ||||
| |||||||
|
Проверка ригеля витража на ветровую нагрузку
| Прогиб профиля |
| = | см | ||||||||||
| Допустимый прогиб профиля |
| = | см | ||||||||||
| |||||||||||||
| |||||||||||||
| Нормальное напряжение в профиле |
| = | кгс/см2 | ||||||||||
| |||||||||||||
|
Ветровая нагрузка как образуется
Так, по мере своего передвижения, воздушный поток двигается. На своем пути он сталкивается с различными преградами, в частности, кровля, стены и другие конструкции дома. Как только воздушный поток сталкивается с подобными сооружениями, он раздваивается. Например, когда воздушная масса сталкивается со стеной, то часть нагрузки идет на низ здания, а вторая часть на карнизный свес кровли.
Когда воздушный поток сталкивается со скатом кровли, то происходит огибание ветра по касательной конек крыши. После этого поток подхватывает спокойные молекулы воздуха с подветренной стороны и уносит в сторону от здания. Таким образом, кровля сталкивается с нагрузкой четырех сил, которые способны сорвать ее или перевернуть:
Шаг второй. Задание пульсации ветра в SCAD.
После того, как статическая часть воздействия задана и приложена, то на панели инструментов над рабочим полем следует перейти во вкладку «Загружения» (рис. 2) и убедиться, что текущим не назначено никакое иное загружение. После нужно на этой же вкладке отыскать кнопку «Динамические загружения» — «Создание нового загружения», чтобы открыть окно назначения и задать пульсацию ветра в SCAD.
В появившемся окне требуется выбрать следующие параметры: вид воздействия: ветровые воздействия, имя воздействия: пульсации ветра.
Следующий шаг в этом окне — активация галочки у пункта «преобразование статических нагрузок в массы». Для ветровой пульсации коэффициенты преобразования должны соответствовать коэффициентам основного сочетания согласно норм, по которым идет расчет. В частности, основное сочетание п.6.1 СП 20.13330.2016 «Нагрузки и воздействия» принимается с коэффициентами согласно п.6.3 и п.6.4.
Для каждого из типа нагрузок задаются соответствующие коэффициенты пересчета:
- Постоянные — 1.
- Длительные — 1, 0.95.
- Кратковременные — 1; 0.9; 0.7.
Стоит учитывать, что преобразуются только те нагрузки, которые не имеют длительную часть, например, статическое ветровое загружение добавлять не надо, а гололед надо. На рис. 3. представлен общий вид окна настроек. Так же есть возможность выбора метода определения собственных форм и колебаний:
- Итерации подпространств.
- Ланцоша.
- Наискорейшего спуска.
Если выбрать метод Ланцоша, то можно указать предельную частоту, которая указана в СП, например, для 3 ветрового — 3.8 Гц. Достигнув этой частоты, поиск форм прекратится автоматически. В иных методах придется вручную ограничивать число форм конкретным числом, при этом отслеживая в модальном анализе, что все частоты дошли до вышеуказанного предела.
Перейдя на вторую вкладку текущего окна, следует продолжить настройку пульсационного воздействия по следующим параметрам.
- Число учитываемых частот колебаний — как уже было отмечено выше, определяется после модального анализа.
- Ветровое статическое воздействие — выбрать соответствующее статическое ветровое загружение.
- Координата нижнего узла расчетной схемы — определяется координата по вертикальной оси Z относительно уровня планировки участка, то есть высота самой нижней точки схемы, на которую действует ветер.
- Поправочный коэффициент равняется единице, если тип местности строго А, В или С. При смешанном типе учитываются локальные нормы.
- Длина и ширина здания по фронту обдуваемой поверхности задается, исходя из геометрических габаритов здания в плане и выбранного направления ветра.
- Тип местности — согласно п. 11.1.6 из СП 20.13330.2016.
- Тип сооружения — исходя из конструкций здания.
- Логарифмический декремент — согласно п. 11.1.10 СП 20.13330.2016.
- Направление ветра — согласно положительному направлению приложения статического ветра.
Общий вид окна настроек представлен на рис. 4.
Алгоритм сбора ветровой нагрузки на башню или ствол мачты
В первую очередь следует выполнить предварительное, исходя из опыта проектирования, назначение сечений элементам расчетной схемы, соблюдая при этом универсальность элементах в переделах одного — двух поясов башенной конструкции.
Чтобы подсчитать общую парусность назначенных элементов инженеру придется столкнуться с проблемой отсутствия универсального программного обеспечения, которое способно автоматически собирать и суммировать площадь поверхностей элементов секции, автоматически проставляя аэродинамические коэффициенты Cx в зависимости от вида используемого сечения: есть большая разница между уголковым профилем и трубами в связи с их разной формой обтекания и способностью к завихрению от ветрового потока.
В СП 20.13330.2016 приведен алгоритм действия по подсчету ветровых нагрузок, но это не реализовано ни в одном современном САПР, поддерживающем российские стандарты. Инженеру приходится решать данную проблему, создавая вручную таблицу в программе Microsoft Excel, занося все данные и формулы вручную, получая сухую информацию, в которой достаточно легко ошибиться при дальнейшей корректировке расчетов.
Упуская детали подсчета, в общих словах, алгоритм сбора ветровой нагрузки на секцию башенной конструкции можно сформулировать следующим образом:
- Выделить плоскую стержневую ферму, расположенную во фронтальной плоскости, перпендикулярной оси действия ветровой нагрузки.
- Разделить плоскую ферму на j-ое количество участков (секций) по высоте.
- Вычислить площади контуров выделенных секций Aki и площади проекций элементов, входящих в состав j-ой секции, т.е. сумму Aij.
Вычислить коэффициент проницаемости секции:
Определить коэффициенты снижения аэродинамических коэффициентов на последующие сквозные фермы (определение значения по табл. В.8 ):
Вычислить аэродинамический коэффициент для каждой j-ой секции рассматриваемой башни (мачты) Cj:
Вычислить аэродинамические коэффициенты каждой пространственной j-ой секции:
Определить среднюю статическую ветровую нагрузку на каждую j-ую секцию башни или мачты:
Полученное значение средней статической ветровой нагрузки требуется привести к узлам рассматриваемой трапеции (очертания секции):
Где aj — относительная координата центра тяжести трапеции j-ой секции.
Рассматривать влияние ветра на четырехгранную башенную конструкцию следует в 2 опасных направлениях воздействия: при его действии на ребро и грань секции. Так при направлении ветра на грань в работе участвуют только 2 параллельные ветру грани. При направлении ветра на диагональ будут работать все грани, но с меньшими усилиями. При этом усилия в поясах от составляющих ветровой нагрузки будут суммироваться. Таким образом, опасным направлением ветра для поясов является направление на диагональ, для решетки – на грань. Ветровая нагрузка на башню чаще всего становится определяющей при расчете конструкции на внутренние силовые факторы.
При построении расчетной схемы в САПР на основе внесенных значений статического ветра будет рассчитываться пульсационная составляющая для создания расчетных сочетаний нагрузок по таблице 1.
В зарубежных САПР, например, Robot Structural Analysis, удобно реализовано трехмерное проектирование с автоматическим сбором ветровых нагрузок на трех- и четырехгранные башенных конструкций, однако, по американским и французским нормам.
Ветровая нагрузка на башню аналогична мачтам, которая одинаково настраивается в ПК «Лира» и SCAD.
В архитектурно-строительном проектировании принято характеризовать направления ветра по 8 румбам.
В соответствии со сторонами света, различают:
- северный
- северо-восточный
- восточный
- юго-восточный
- южный
- юго-западный
- западный
- северо-западный румбы.
Сила ветра-величина переменная, как в вертикальной, так и горизонтальной проекции; она зависит от направления и скорости ветрового потока. Ветер при встрече препятствия в виде здания формирует с наветренной стороны давление (+), а с подветренной-откос (-) Величина ветрового давления увеличивается при высоте.
Рисунок 1 Эпюры ветрового давления на вертикальные преграды:
где, 1-направление ветра; 2-воздушные потоки внутри здания.
Ветровой напор является доминирующим силовым воздействием либо на отдельно стоящие здания, либо во фронте ветрозащитной постройки. В этом случае возможно существенное охлаждение помещений с наветренной стороны фасадов. На светопрозрачные ограждения действует также так называемое гравитационное давление, возникающее из-за разности плотностей холодного наружного и тёплого внутреннего воздуха. Это давление изменяется по высоте. Максимальный его уровень проявляется в нижней части здания: вверху оно меняет свой знак, переходя через ноль. Уровень нейтральной зоны повышается с увеличением этажности здания.
Рисунок 2 Уровень нулевой зоны гравитационного давления в зданиях различной этажности
Внутри застройки ветер трансформируется по направлению и силе. Кроме того, движение воздушных масс имеет пульсирующий характер и не зависит от наружной температуры. Поэтому внутри застройки доминирующим является гравитационное давление на наружные стены зданий и оконные конструкции. Ниже на рисунке показана зависимость величины гравитационного давления на ограждающие конструкции здания при разных температурах наружного воздуха. Расчёты показали, что величина гравитационного давления при расчётных температурах наружного воздуха на уровне первого этажа девятиэтажного здания составляет в Красноярске – 800 Па, а в Москве – 500 Па.
Рисунок 3 График гравитационного давления на стены здания
Гравитационное и ветровое давление в общем случае действуют совместно. Формирование избыточного давления на внешних поверхностях здания под влиянием естественных гравитационных сил и ветра показано на рисунке:
Рисунок 4 Построение эпюр избыточных давлений.
При отсутствии ветра на поверхностях наружных стен будет действовать разной величины гравитационное давление. По закону сохранения энергии среднее давление по высоте внутри и снаружи будет одинаково. Относительно среднего уровня в нижней части здания давление столба тёплого воздуха будет меньше, чем давление столба холодного наружного воздуха с внешней поверхности стены. Эпюра этого избыточного ( относительно давления внутри здания) гравитационного давления показана на рис. a. На противоположных стенах здания эпюры одинаковы. В нижней части здания внешнее давление больше внутреннего, и величина избыточного давления имеет знак плюс. Вверху здания внутреннее давление больше внешнего, поэтому избыточное давление имеет знак минус. На некоторой высоте избыточное гравитационное давление будет равно нулю. Плоскость нулевого избыточного давления называется нейтральной плоскостью здания. Величина Рt= ± hg (ph-pb),<span style=”font-family: Courier New;” /> где g = 9,81 м/с2 – ускорение свободного падения, рb и рh – соответственно плотности воздуха внутри и снаружи здания.
Таблица 1 Изменение ветрового давления по высоте
| Высота Z, 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 |
ПримечаниеПри определении ветровой нагрузки типы местности могут быть различными для разных расчётных направлений ветра.
