Pri projektovanju zgrada i objekata, proračun opterećenja vetrom se mora raditi prilično često. Ovaj indikator se izračunava pomoću posebnih formula. Važno je uzeti u obzir takvo opterećenje, na primjer, prilikom izrade crteža krovnih rešetkastih sistema, odabira lokacije i dizajna bilborda, itd.
SNiP standardi
Zapravo, sama definicija ovog parametra daje SNiP 2.01. 07-85. Prema ovom dokumentu, opterećenje vjetrom treba posmatrati kao agregat:
- pritisak koji djeluje na vanjske površine strukture strukture ili elementa;
- sila trenja usmjerena tangencijalno na površinu konstrukcije, u odnosu na područje njene vertikalne ili horizontalne projekcije;
- normalan pritisak primijenjen na unutrašnju površinu zgrade sa propusnim omotačima zgrade ili otvorenim otvorima.
Kako odrediti
Prilikom izračunavanja opterećenja vjetrom, uzimaju se u obzir dva glavna parametra:
- prosječna komponenta;
- pulsirajuće.
Oterećenje je definisano kao zbir ova dva parametra.
Prosječna komponenta: osnovna formula
Ako se opterećenje vjetrom ne uzme u obzir tokom projektiranja, to će naknadno imati izuzetno negativan utjecaj na performanse zgrade ili konstrukcije. Njegova prosječna komponenta se izračunava po sljedećoj formuli:
W=Wok.
Ovde je W izračunata vrednost opterećenja vetrom na visini z iznad površine zemlje, Wo je njena standardna vrednost, k je koeficijent promene pritiska sa visinom. Svi početni podaci iz ove formule su određeni iz tabela.
Ponekad se u proračunima koristi i parametar c - aerodinamički koeficijent. Formula u ovom slučaju izgleda ovako: W=Woks.
Normativna vrijednost
Da biste saznali koji je ovaj parametar, trebate koristiti tabelu regija za opterećenje vjetrom Ruske Federacije. Ima ih samo osam. Tabela opterećenja vjetrom (ovisnost vrijednosti Wo od određenog regiona Rusije) je predstavljena u nastavku.
Za malo proučena područja zemlje, kao i za planinske regije, ovaj parametar SNiP vam omogućava da odredite prema službeno registrovanim meteorološkim stanicama i na osnovu radnog iskustva postojećih zgrada i građevina. U ovom slučaju koristi se posebna formula za određivanje standardne vrijednosti opterećenja vjetrom. To izgleda ovako:
Wo=0.61 V2o.
Ovdje V2o - brzina vjetra u metrima u sekundi na nivou od 10 m, što odgovara intervalu prosjeka od 10minuta i prekoračen svakih 5 godina.
Kako se određuje koeficijent k?
Postoji i posebna tabela za ovaj parametar. Prilikom njegovog određivanja treba uzeti u obzir vrstu površine na kojoj je predviđena izgradnja objekta ili zgrade. Ima ih tri:
- Tip "A" - otvorene ravne površine: obale mora, jezera i rijeka, stepe, pustinje, regioni tundre, šumske stepe.
- Tip "B" - teren prekriven preprekama do 10 metara visine: urbano područje, šume, itd.
- Tip "C" - urbana područja sa zgradama višim od 25 m.
Vrsta građevinskog područja se također određuje uzimajući u obzir zahtjeve SNiP-a. Ovo se mora uzeti u obzir prilikom projektovanja. Smatra se da se svaka zgrada nalazi na lokalitetu određenog tipa ako se ovaj nalazi na njegovoj privetrenoj strani na udaljenosti od 30h. Ovdje je h projektna visina objekta do 60 m. Kod veće visine građevine, tip terena se smatra izvjesnim ako ostane najmanje 2 km od vjetrobranske strane.
Kako izračunati talasno opterećenje
Prema SNiP-u opterećenje vjetrom, kao što je već spomenuto, treba odrediti kao zbir prosječnog standarda i pulsiranja. Vrijednost posljednjeg parametra ovisi o vrsti same strukture i karakteristikama njenog dizajna. U tom smislu razlikuju:
- konstrukcije sa prirodnom frekvencijom oscilovanja koja prelazi utvrđenu graničnu vrijednost (dimnjaci,kule, jarboli, aparati tipa stubova);
- strukture ili elementi njihove konstrukcije, koji su sistem sa jednim stepenom slobode (poprečni okviri industrijskih jednospratnih zgrada, vodotornjevi, itd.);
simetrično u pogledu zgrade
Formule za različite tipove struktura
Za prvu vrstu konstrukcija, prilikom određivanja pulsirajućeg opterećenja vjetrom, koristi se formula:
Wp=WGV.
Ovde je W standardno opterećenje određeno gornjom formulom, G je koeficijent pulsiranja pritiska na visini z, V je koeficijent korelacije pulsiranja. Zadnja dva parametra određena su tabelama.
Za konstrukcije sa frekvencijom prirodnog oscilovanja koja prelazi utvrđenu graničnu vrijednost, sljedeća formula se koristi za određivanje pulsirajućeg opterećenja vjetrom:
Wp=WQG.
Ovde je Q dinamički koeficijent određen iz dijagrama (prikazanog ispod) u zavisnosti od parametra E, izračunat po formuli E=√RW/940f (R je faktor sigurnosti opterećenja, f je frekvencija prirodnih oscilacija) i fluktuacije logaritamskog dekrementa. Posljednji parametar je konstantan i prihvaćen za:
- za zgrade sa čeličnim okvirom kao 0,3;
- za jarbole, košuljice, itd. kao 0,15.
Za simetrične zgrade, pulsirajuće opterećenje vjetrom se izračunava po formuli:
-
Wp=mQNY.
Ovdje je Q koeficijent dinamike, m je masa konstrukcije na visini z, Y su horizontalne vibracije konstrukcije na nivou z prema prvom obliku. N u ovoj formuli je poseban koeficijent, koji se može odrediti tako što se konstrukcija prvo podijeli na r, broj dionica u čijim granicama je opterećenje vjetrom konstantno, i korištenjem posebnih formula.
Još jedan način
Možete izračunati opterećenje vjetrom koristeći malo drugačiji metod. U ovom slučaju, prvo morate odrediti pritisak vjetra koristeći formulu:
(Psf)=.00256V^2.
Ovdje V je brzina vjetra (u mph).
Onda treba izračunati koeficijent otpora. Bit će jednako:
- 1.2 - za dugačke vertikalne strukture;
- 0,8 - za kratke vertikalne linije;
- 2.0 - za dugačke horizontalne strukture;
- 1.4 - za kratke (na primjer, fasada zgrade).
Dalje, trebate koristiti opću formulu za opterećenje vjetrom na zgradi ili strukturi:
F=APCd.
Ovdje A je površina, P je pritisak vjetra, Cd je koeficijent otpora.
Možete koristiti i malo komplikovaniju formulu:
F=APCdKzGh.
Kada se primjenjuju, faktori izloženosti Kz b i osjetljivost na udare Gh se dodatno uzimaju u obzir. Prvi se izračunava kao z/33]^(2/7,drugi - 65+60 / (h/33)^(1/7). U ovim formulama, z je visina od tla do sredine konstrukcije, h je ukupna visina potonjeg.
Preporuke stručnjaka
Za izračunavanje opterećenja vjetrom, inženjeri često savjetuju korištenje poznatih programa MS Excel i OOo Calc iz Open Office paketa. Procedura za korištenje ovog softvera, na primjer, može biti:
- Excel je omogućen na listu "Energija vjetra";
- brzina vjetra se bilježi u ćeliji D3;
- vrijeme je u D5;
- područje protoka zraka - u D6;
- gustina vazduha ili specifična težina - u D7;
- Efikasnost vjetroturbine - u D8.
Postoje drugi načini za korištenje ovog softvera s drugim ulazima. U svakom slučaju, prilično je zgodno koristiti MS Excel i OOo Calc za izračunavanje opterećenja vjetrom na zgrade i građevine, kao i njihove pojedinačne konstrukcije.
