Pri projektiranju zgradb in objektov je treba izračun vetrne obremenitve izvajati precej pogosto. Ta kazalnik se izračuna s posebnimi formulami. Pomembno je upoštevati takšno obremenitev, na primer pri sestavljanju risb strešnih strešnih sistemov, pri izbiri lokacije in oblikovanja reklamnih panojev itd.
standardi SNiP
Pravzaprav že sama definicija tega parametra daje SNiP 2.01. 07-85. V skladu s tem dokumentom je treba obremenitev vetra obravnavati kot agregat:
- pritisk, ki deluje na zunanje površine struktur strukture ali elementa;
- sila trenja, usmerjena tangencialno na površino konstrukcije, glede na območje njene navpične ali vodoravne projekcije;
- normalen pritisk na notranjo površino stavbe s prepustnimi ovoji stavbe ali odprtimi odprtinami.
Kako določiti
Pri izračunu obremenitve vetra se upoštevata dva glavna parametra:
- povprečna komponenta;
- pulzirajoče.
Obremenitev je definirana kot vsota teh dveh parametrov.
Povprečna komponenta: osnovna formula
Če se obremenitev vetra pri načrtovanju ne upošteva, bo to posledično zelo negativno vplivalo na zmogljivost stavbe ali konstrukcije. Njegova povprečna komponenta se izračuna po naslednji formuli:
W=Wok.
Tukaj je W izračunana vrednost obremenitve vetra na višini z nad zemeljsko površino, Wo je njena standardna vrednost, k je koeficient spremembe tlaka z višino. Vsi začetni podatki iz te formule so določeni iz tabel.
Včasih se pri izračunih uporablja tudi parameter c – aerodinamični koeficient. Formula v tem primeru izgleda takole: W=Wokс.
Normativna vrednost
Če želite izvedeti, kaj je ta parameter, morate uporabiti tabelo regij za obremenitev vetra Ruske federacije. Samo osem jih je. Tabela obremenitev vetra (odvisnost vrednosti Wo od določene regije Rusije) je predstavljena spodaj.
Za malo raziskana območja države, pa tudi za gorske regije, vam ta parameter SNiP omogoča določanje glede na uradno registrirane vremenske postaje in na podlagi izkušenj delovanja obstoječih zgradb in objektov. V tem primeru se za določitev standardne vrednosti vetrne obremenitve uporablja posebna formula. Izgleda takole:
Wo=0,61 V2o.
Tukaj V2o - hitrost vetra v metrih na sekundo na ravni 10 m, kar ustreza intervalu povprečja 10minut in preseženo vsakih 5 let.
Kako se določi koeficient k?
Za ta parameter obstaja tudi posebna tabela. Pri določanju je treba upoštevati vrsto območja, na katerem naj bi bila konstrukcija objekta oziroma objekta. Trije so:
- Tip "A" - odprta ravna območja: obale morij, jezer in rek, stepe, puščave, regije tundre, gozdne stepe.
- Tip "B" - teren, prekrit z ovirami do 10 metrov visoko: mestno območje, gozdovi itd.
- Tip "C" - mestna območja z zgradbami, višjimi od 25 m.
Vrsta gradbenega območja se določi tudi ob upoštevanju zahtev SNiP. To je treba upoštevati pri načrtovanju. Šteje se, da se vsaka stavba nahaja na kraju določenega tipa, če se ta nahaja na njegovi privetrni strani na razdalji 30 ur. Tukaj je h projektna višina objekta do 60 m. Pri višji višini stavbe se šteje, da je vrsta terena gotovo, če ostane vsaj 2 km od privetrne strani.
Kako izračunati valovito obremenitev
V skladu s SNiP vetrne obremenitve, kot je bilo že omenjeno, je treba določiti kot vsoto povprečnega standarda in pulzacije. Vrednost zadnjega parametra je odvisna od vrste same strukture in značilnosti njene zasnove. V zvezi s tem razlikujejo:
- konstrukcije z lastno frekvenco nihanja, ki presega uveljavljeno mejno vrednost (dimniki,stolpi, jambori, aparati v obliki stebrov);
- strukture ali elementi njihove konstrukcije, ki so sistem z eno stopnjo svobode (prečni okvirji industrijskih enonadstropnih zgradb, vodni stolpi itd.);
simetrično glede na zgradbo
Formule za različne vrste struktur
Za prvo vrsto konstrukcij se pri določanju pulzirajoče obremenitve vetra uporablja formula:
Wp=WGV.
Tukaj je W standardna obremenitev, določena z zgoraj predstavljeno formulo, G je koeficient pulzacije tlaka na višini z, V je koeficient pulzacijske korelacije. Zadnja dva parametra sta določena s tabelami.
Za konstrukcije z lastno frekvenco nihanja, ki presega določeno mejno vrednost, se pri določanju pulzirajoče obremenitve vetra uporablja naslednja formula:
Wp=WQG.
Tukaj je Q dinamični koeficient, določen iz diagrama (spodaj), ki je odvisen od parametra E, izračunan po formuli E=√RW/940f (R je varnostni faktor obremenitve, f je frekvenca naravnih nihanj) in nihanja logaritemskega dekrementa. Zadnji parameter je konstanten in je sprejet za:
- za jeklene konstrukcije kot 0,3;
- za jambore, podloge itd. kot 0,15.
Za simetrične zgradbe se pulzirajoča obremenitev vetra izračuna po formuli:
-
Wp=mQNY.
Tukaj je Q koeficient dinamike, m je masa konstrukcije na višini z, Y so horizontalne vibracije konstrukcije na nivoju z po prvi obliki. N v tej formuli je poseben koeficient, ki ga lahko določimo tako, da konstrukcijo najprej razdelimo na r, število odsekov, znotraj katerih je obremenitev vetra konstantna, in uporabimo posebne formule.
Še en način
Obremenitev vetra lahko izračunate z nekoliko drugačno metodo. V tem primeru morate najprej določiti tlak vetra s formulo:
(Psf)=.00256V^2.
Tukaj je V hitrost vetra (v mph).
Potem morate izračunati koeficient upora. To bo enako:
- 1,2 - za dolge navpične strukture;
- 0,8 - za kratke navpične črte;
- 2,0 - za dolge vodoravne strukture;
- 1,4 - za kratke (na primer fasada stavbe).
Naprej morate uporabiti splošno formulo za obremenitev vetra na zgradbi ali strukturi:
F=APCd.
Tukaj je A površina območja, P tlak vetra, Cd koeficient upora.
Lahko uporabite tudi nekoliko bolj zapleteno formulo:
F=APCdKzGh.
Pri uporabi se dodatno upoštevajo faktorji izpostavljenosti Kz b in občutljivost na sunek Gh. Prvi se izračuna kot z/33]^(2/7,drugi - 65+60 / (h/33)^(1/7). V teh formulah je z višina od tal do sredine konstrukcije, h je skupna višina slednje.
Priporočila strokovnjakov
Za izračun obremenitve vetra inženirji pogosto svetujejo uporabo znanih programov MS Excel in OOo Calc iz paketa Open Office. Postopek za uporabo te programske opreme je lahko na primer:
- Excel je omogočen na listu "Energija vetra";
- hitrost vetra je zabeležena v celici D3;
- čas je v D5;
- območje pretoka zraka - v D6;
- gostota zraka ali specifična teža - v D7;
- Učinkovitost vetrne turbine - v D8.
Obstajajo tudi drugi načini uporabe te programske opreme z drugimi vnosi. Vsekakor je za izračun vetrne obremenitve zgradb in objektov ter njihovih posameznih konstrukcij zelo priročno uporabiti MS Excel in OOo Calc.
