Ved prosjektering av bygninger og konstruksjoner, må beregningen av vindlast gjøres ganske ofte. Denne indikatoren beregnes ved hjelp av spesielle formler. Det er viktig å ta hensyn til en slik belastning, for eksempel ved tegning av takstolsystemer, valg av plassering og utforming av reklametavler osv.
SNiP-standarder
Faktisk gir selve definisjonen av denne parameteren SNiP 2.01. 07-85. I følge dette dokumentet skal vindlasten betraktes som et aggregat:
- trykk som virker på de ytre overflatene av strukturer til en struktur eller et element;
- friksjonskraft rettet tangentielt til overflaten av strukturen, referert til området for dens vertikale eller horisontale projeksjon;
- norm alt trykk påført den indre overflaten av en bygning med permeable bygningskonvolutter eller åpne åpninger.
Hvordan bestemmer du
Ved beregning av vindlasten tas det hensyn til to hovedparametre:
- gjennomsnittlig komponent;
- pulserende.
Belastningen er definert som summen av disse to parameterne.
Gjennomsnittlig komponent: grunnleggende formel
Hvis det ikke tas hensyn til vindlasten under prosjekteringen, vil dette i ettertid ha en ekstrem negativ innvirkning på ytelsen til bygget eller konstruksjonen. Dens gjennomsnittlige komponent beregnes ved hjelp av følgende formel:
W=Wok.
Her er W den beregnede verdien av vindlasten i en høyde z over jordens overflate, Wo er standardverdien, k er koeffisienten for trykkendringen med høyden. Alle innledende data fra denne formelen bestemmes fra tabeller.
Noen ganger brukes også parameteren c i beregninger - den aerodynamiske koeffisienten. Formelen i dette tilfellet ser slik ut: W=Wokс.
Normativ verdi
For å finne ut hva denne parameteren er, må du bruke tabellen over regioner for vindbelastningen til den russiske føderasjonen. Det er bare åtte av dem. Tabellen over vindbelastninger (avhengigheten av Wo-verdier av en bestemt region i Russland) er presentert nedenfor.
For lite studerte områder av landet, så vel som for fjellområder, lar denne SNiP-parameteren deg bestemme i henhold til offisielt registrerte værstasjoner og basert på driftserfaringen til eksisterende bygninger og strukturer. I dette tilfellet brukes en spesiell formel for å bestemme standardverdien for vindbelastningen. Det ser slik ut:
Wo=0,61 V2o.
Here V2o - vindhastighet i meter per sekund på et nivå på 10 m, tilsvarende et gjennomsnittsintervall på 10minutter og overskredet hvert 5. år.
Hvordan bestemmes koeffisienten k?
Det er også en spesiell tabell for denne parameteren. Når du bestemmer det, typen av området der konstruksjonen av strukturen eller bygningen skal tas i betraktning. Det er tre av dem:
- Type "A" - åpne flate områder: kyster av hav, innsjøer og elver, stepper, ørkener, tundraregioner, skogstepper.
- Type "B" - terreng dekket med hindringer opptil 10 meter høye: byområde, skog osv.
- Type "C" - urbane områder med bygninger over 25 m høye.
Typen byggeområde bestemmes også under hensyntagen til kravene til SNiP. Dette må tas hensyn til ved prosjektering. Enhver bygning anses å være plassert i en lokalitet av en bestemt type hvis sistnevnte er plassert på vindsiden av den i en avstand på 30 timer. Her er h designhøyden på konstruksjonen inntil 60 m. Ved høyere byggehøyde anses terrengtypen som sikker dersom den forblir minst 2 km fra vindsiden.
Hvordan beregne krusningsbelastning
Ifølge SNiP skal vindlast, som allerede nevnt, bestemmes som summen av gjennomsnittlig standard og pulsering. Verdien av den siste parameteren avhenger av selve typen struktur og funksjonene i dens design. I denne forbindelse skiller de:
- strukturer med en naturlig svingningsfrekvens som overskrider den fastsatte grenseverdien (skorsteiner,tårn, master, apparater av søyletype);
- strukturer eller elementer av deres konstruksjon, som er et system med én frihetsgrad (tverrramme av industrielle en-etasjes bygninger, vanntårn osv.);
symmetrisk med tanke på bygget
Formler for ulike typer strukturer
For den første typen konstruksjoner, ved bestemmelse av pulserende vindlast, brukes formelen:
Wp=WGV.
Her er W standardlasten bestemt av formelen presentert ovenfor, G er trykkpulsasjonskoeffisienten i høyden z, V er pulsasjonskorrelasjonskoeffisienten. De to siste parameterne bestemmes av tabellene.
For konstruksjoner med en naturlig oscillasjonsfrekvens som overskrider den fastsatte grenseverdien, brukes følgende formel for å bestemme den pulserende vindlasten:
Wp=WQG.
Her er Q den dynamiske koeffisienten bestemt fra diagrammet (presentert nedenfor) avhengig av parameteren E, beregnet ved hjelp av formelen E=√RW/940f (R er lastsikkerhetsfaktoren, f er frekvensen av naturlige oscillasjoner) og de logaritmiske dekrementfluktuasjonene. Den siste parameteren er konstant og akseptert for:
- for stålrammebygg som 0,3;
- for master, foringer osv. som 0,15.
For symmetriske bygninger beregnes den pulserende vindlasten med formelen:
-
Wp=mQNY.
Her er Q dynamikkkoeffisienten, m er massen til strukturen i høyden z, Y er de horisontale vibrasjonene til strukturen på nivå z i henhold til den første formen. N i denne formelen er en spesiell koeffisient, som kan bestemmes ved først å dele strukturen i r, antall seksjoner innenfor hvis grenser vindlasten er konstant, og bruke spesielle formler.
En vei til
Du kan beregne vindbelastningen med en litt annen metode. I dette tilfellet må du først bestemme vindtrykket ved å bruke formelen:
(Psf)=.00256V^2.
Her er V vindhastigheten (i mph).
Da bør du beregne luftmotstandskoeffisienten. Det vil være lik:
- 1.2 - for lange vertikale strukturer;
- 0.8 - for korte vertikale linjer;
- 2.0 - for lange horisontale strukturer;
- 1.4 - for korte (for eksempel fasaden til en bygning).
Deretter må du bruke den generelle formelen for vindbelastningen på en bygning eller struktur:
F=APCd.
Her er A arealet, P er vindtrykket, Cd er luftmotstandskoeffisient.
Du kan også bruke en litt mer komplisert formel:
F=APCdKzGh.
Når de brukes, tas eksponeringsfaktorene Kz b og vindkastfølsomhet Gh i tillegg i betraktning. Den første beregnes som z/33]^(2/7,den andre - 65+60 / (t/33)^(1/7). I disse formlene er z høyden fra bakken til midten av strukturen, h er den totale høyden til sistnevnte.
Anbefalinger fra eksperter
For å beregne vindbelastningen anbefaler ingeniører ofte å bruke de velkjente MS Excel- og OOo Calc-programmene fra Open Office-pakken. Prosedyren for å bruke denne programvaren kan for eksempel være:
- Excel er aktivert på "Vindenergi"-arket;
- vindhastighet er registrert i celle D3;
- tiden er i D5;
- luftstrømområde - i D6;
- lufttetthet eller egenvekt - i D7;
- Vindturbineffektivitet - i D8.
Det finnes andre måter å bruke denne programvaren på med andre innganger. Uansett er det ganske praktisk å bruke MS Excel og OOo Calc for å beregne vindbelastningen på bygninger og konstruksjoner, samt deres individuelle konstruksjoner.
