ветровое давление в чем измеряется

Расчет ветровой нагрузки

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:

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

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

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

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.

Напоминаем формулу Wm = Wo·k·c

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

Далее находим аэродинамический коэффициент с. Здесь b=12м, d=6м, h1=4м, h=7м
е1 – это наименьшее из b или 2·h1. е1=2·4=8м (меньше чем b=12м)
e – это наименьшее из b или 2·h. е=12м (меньше чем 2·h =2·8=16 м)

Зная все размеры, получаем следующее распределение коэффициентов c:

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

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.

Источник

Расчет ветровой нагрузки на здание

Ветровое загружение является одним из самых сложных для понимания, особенно если при расчетах конструкций на ветровую нагрузку учитывать пульсацию ветра. Расчет ветровой нагрузки с учетом пульсации ветра предполагает необходимость: вычислять частоты собственных колебаний здания или сооружения, учитывать пиковую ветровую нагрузку, резонансное вихревое возбуждение и т.д.

Как видим, тема довольна сложная и мы ее разберем в следующих статьях. Поэтому в данном случае немного упростим задачу и рассмотрим расчет ветровой нагрузки на стены прямоугольных в плане зданий с одно- или двускатной кровлей без учета пульсации ветра (в соответствии с СНиП «Нагрузки и воздействия).

Общие положения

Нормативное значение основной ветровой нагрузки w следует определять как сумму средней w _m и пульсационной w _ps составляющих:

w = w _m + w _ps

w _ps – пульсационная составляющая, применяется при расчетах с учетом пульсации ветра.

Обычно вычисляют только w _m – нормативное значение средней составляющей ветровой нагрузки.

Нормативное значение ветровой нагрузки

w ₀ – нормативное значение ветрового давления (скоростного напора);
k – коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте. Зависит от эквивалентной высоты z_e, п оэтому коэффициент k в формулах часто записывают как k (z_e).
c – аэродинамический коэффициент.

Нормативное значение ветрового давления

Нормативное значение ветрового давления w ₀ принимается в зависимости от ветрового района:

Карта ветровых районов:

Карта ветровых районов

Коэффициент k, учитывающий изменение ветрового давления для высоты z _e

Эквивалентная высота z _e отличается от z (высоты от земли до расчетной отметки) и рассчитывается в соответствии со следующей таблицей:

z — высота от поверхности земли;

d — размер здания в направлении, перпендикулярном расчетному направлению ветра (поперечный размер);

Если эквивалентная высота здания или сооружения z_e ≤ 300 м, то коэффициент k определяется в зависимости от типа местности по следующей таблице:

В данной таблице 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 60м.

Аэродинамический коэффициент с _e

Аэродинамический коэффициент внешнего давления c _e учитывает изменение направления давления нормальных сил в зависимости от того, с какой стороны находится стена или скат крыши по отношению к ветру, с подветренной или с наветренной.

Знак плюс у аэродинамических коэффициентов определяет направление давления ветра на соответствующую поверхность (активное давление), знак «минус» — от поверхности (отсос).

В новом СП20.12330.11 в отличие от СНиП введено зонирование участков стен и крыши, наподобие Еврокоду.

Прямоугольные в плане здания с двускатными покрытиями

В соответствии с СП 20.13330.2016 (приложение В.1.2), аэродинамический коэффициент c для наветренных, подветренных и различных участков боковых стен прямоугольных в плане с двускатными покрытиями зданий определяется в соответствии со следующей таблицей:

Вертикальные стены прямоугольных в плане зданий

Величина е равняется меньшему из: b или 2h

Рассмотрим только боковой ветер, нормальный к большей (более длинной) стороне здания.

Знак «плюс» у коэффициентов c _e соответствует направлению давления ветра на соответствующей поверхности (активное давление); знак «минус» — от поверхности (отсос ветра).

Расчетное значение ветровой нагрузки

γ _f = 1,4 – коэффициент надежности по ветровой нагрузке

Пример расчета ветровой нагрузки на здание высотой менее 5 метров

Собрать ветровую нагрузку на колонны рамы здания высотой 4м прямоугольной в плане формы. Район строительства – сельская местность вблизи г. Курск.

Город Курск находится во II ветровом районе с нормативным значением ветрового давления:

Тип местности А, значит изменение давления ветра по высоте в соответствии с таблицей 2 (у нас высота строения 4м

Аэродинамический коэффициент с:

— для стены с наветренной стороны с _e = 0,8;

Коэффициент надежности по ветровой нагрузке γ _f = 1,4

Расчетное значение ветровой нагрузки:

w _{p активное давление} = 30 ∙ 0,75 ∙ 0,8 ∙ 1,4 = 25,8 кг/м 2 ;

w _{p отсос} = 30 ∙ 0,75 ∙ 0,5 ∙ 1,4 = 15,8 кг/м 2 ;

Стена с наветренной стороны:

q _{1 кр} = 25,8 кг/м 2 ∙ 3 м = 75,6 кг/м — для крайней колонны;

q _{2 ср} = 25,8 кг/м 2 ∙ 6 м = 151,2 кг/м – для средней колонны;

Стена с подветренной стороны:

q _{1 кр} = 15,8 кг/м 2 ∙ 3 м = 47,4 кг/м — для крайней колонны;

q _{2 ср} = 25,8 кг/м 2 ∙ 6 м = 94,8 кг/м – для средней колонны;

Пример расчета ветровой нагрузки на здание высотой более 5 метров

Собрать ветровую нагрузку на колонны рамы здания высотой более 5м (см разрез на чертеже) прямоугольной в плане формы. Район строительства – такой же, как и в предыдущем примере — сельская местность вблизи г. Курск.

Расчетная схема для расчёта ветровой нагрузки на здание высотой более 5м

Город Курск находится во II ветровом районе, а значит нормативное значение ветрового давления будет равно:

w ₀ = 30 кгс/м 2

Аэродинамический коэффициент с:

— для стены с наветренной стороны с _e = 0,8;

Расчетное значение ветровой нагрузки: w _p = q _экв ⋅ c _e ⋅ γ _f

Все моменты считаем относительно нулевой отметки.

Расчетное значение ветровой нагрузки:

w _{p активное давление} = 27,71 ∙ 0,8 ∙ 1,4 = 31,03 кг/м 2

_{w p отсос} = 27,71 ∙ 0,5 ∙ 1,4 = 19,4 кг/м 2

Ветровая нагрузка со стороны активного давления ветра:

q _{1 кр} = 31,03 кг/м 2 ∙ 3 м = 93,09 кг/м – для крайней колонны

q_{1 ср} = 31,03 кг/м 2 ∙ 6 м = 186,2 кг/м – для средней колонны

Ветровая нагрузка со стороны отсоса ветра:

q _{2 кр} = 19,4 кг/м 2 ∙ 3 м = 58,2 кг/м – для крайней колонны

q _{2 ср} = 19,4 кг/м 2 ∙ 6 м = 116,4 кг/м – для средней колонны

Считается, что ветровую нагрузку W ₀ следует прикладывать к нижнему поясу фермы.

Находим W ₀ – равнодействующую ветровой нагрузки в уровне нижнего пояса фермы, которая действует от низа фермы до наивысшей точки конструкции.

W ₀ = W + W ′ — активное давление + отсос

B = 6 м — пролет здания;

H _покр = H _фермы + H _фонаря + H _{плиты покрытия + пирог крыши} = 3 м;

Находим коэффициент k на высоте 16 м (13 м + 3 м):

Источник