Når man designer bygninger og konstruktioner, skal beregningen af vindbelastningen foretages ret ofte. Denne indikator beregnes ved hjælp af specielle formler. Det er vigtigt at tage højde for en sådan belastning, for eksempel ved opstilling af tegninger af tagspærsystemer, valg af placering og udformning af billboards osv.
SNiP-standarder
Faktisk giver selve definitionen af denne parameter SNiP 2.01. 07-85. Ifølge dette dokument skal vindbelastningen betragtes som et aggregat:
- tryk, der virker på de ydre overflader af strukturer af en struktur eller et element;
- friktionskraft rettet tangentielt til overfladen af strukturen, refereret til arealet af dens lodrette eller vandrette projektion;
- norm alt tryk påført den indre overflade af en bygning med permeable bygningskonvolutter eller åbne åbninger.
Sådan bestemmer man
Ved beregning af vindbelastningen tages der hensyn til to hovedparametre:
- gennemsnitlig komponent;
- pulserende.
Belastningen er defineret som summen af disse to parametre.
Gennemsnitlig komponent: grundlæggende formel
Hvis der ikke tages højde for vindbelastningen under projekteringen, vil dette efterfølgende have en yderst negativ indflydelse på bygningens eller konstruktionens ydeevne. Dens gennemsnitlige komponent beregnes ved hjælp af følgende formel:
W=Wok.
Her er W den beregnede værdi af vindbelastningen i en højde z over jordens overflade, Wo er dens standardværdi, k er koefficienten for trykændring med højden. Alle indledende data fra denne formel bestemmes ud fra tabeller.
Nogle gange bruges parameteren c også i beregninger - den aerodynamiske koefficient. Formlen i dette tilfælde ser således ud: W=Wokс.
Normativ værdi
For at finde ud af, hvad denne parameter er, skal du bruge tabellen over regioner for vindbelastningen i Den Russiske Føderation. Der er kun otte af dem. Tabellen over vindbelastninger (Wo-værdiernes afhængighed af en bestemt region i Rusland) er præsenteret nedenfor.
For lidt undersøgte områder af landet, såvel som for bjergrige regioner, giver denne SNiP-parameter dig mulighed for at bestemme i henhold til officielt registrerede vejrstationer og baseret på driftserfaringen af eksisterende bygninger og strukturer. I dette tilfælde bruges en speciel formel til at bestemme standardværdien for vindbelastningen. Det ser sådan ud:
Wo=0,61 V2o.
Here V2o - vindhastighed i meter pr. sekund ved et niveau på 10 m, svarende til et gennemsnitsinterval på 10minutter og overskredet hvert 5. år.
Hvordan bestemmes koefficienten k?
Der er også en speciel tabel for denne parameter. Når det bestemmes, skal der tages hensyn til typen af området, hvor konstruktionen af strukturen eller bygningen skal tages i betragtning. Der er tre af dem:
- Type "A" - åbne flade områder: kyster af have, søer og floder, stepper, ørkener, tundraregioner, skovstepper.
- Type "B" - terræn dækket med forhindringer op til 10 meter høje: byområde, skove osv.
- Type "C" - byområder med bygninger over 25 m høje.
Typen af byggeområde bestemmes også under hensyntagen til kravene i SNiP. Dette skal tages i betragtning ved design. Enhver bygning anses for at være placeret i en lokalitet af en bestemt type, hvis sidstnævnte er placeret på vindsiden af den i en afstand af 30 timer. Her er h konstruktionens designhøjde op til 60 m. Ved højere byggehøjde anses terræntypen for sikker, hvis den forbliver mindst 2 km fra vindsiden.
Sådan beregner man krusningsbelastning
Ifølge SNiP skal vindbelastning, som allerede nævnt, bestemmes som summen af den gennemsnitlige standard og pulsering. Værdien af den sidste parameter afhænger af selve strukturtypen og funktionerne i dens design. I denne henseende skelner de mellem:
- strukturer med en naturlig oscillationsfrekvens, der overstiger den fastsatte grænseværdi (skorstene,tårne, master, apparater af søjletype);
- strukturer eller elementer af deres konstruktion, som er et system med én grad af frihed (tværgående rammer af industrielle en-etages bygninger, vandtårne osv.);
symmetrisk med hensyn til bygningen
Formler til forskellige typer strukturer
For den første type konstruktioner, ved bestemmelse af den pulserende vindbelastning, anvendes formlen:
Wp=WGV.
Her er W standardbelastningen bestemt af formlen præsenteret ovenfor, G er trykpulsationskoefficienten i højden z, V er pulsationskorrelationskoefficienten. De sidste to parametre bestemmes af tabellerne.
For konstruktioner med en naturlig oscillationsfrekvens, der overstiger den fastsatte grænseværdi, anvendes følgende formel til bestemmelse af den pulserende vindbelastning:
Wp=WQG.
Her er Q den dynamiske koefficient bestemt ud fra diagrammet (præsenteret nedenfor) afhængigt af parameteren E, beregnet med formlen E=√RW/940f (R er belastningssikkerhedsfaktoren, f er frekvensen af naturlige oscillationer) og de logaritmiske dekrementudsving. Den sidste parameter er konstant og accepteret for:
- for stålrammebygninger som 0,3;
- for master, liners osv. som 0,15.
For symmetriske bygninger beregnes den pulserende vindbelastning ved formlen:
-
Wp=mQNY.
Her er Q dynamikkoefficienten, m er konstruktionens masse i højden z, Y er konstruktionens vandrette vibrationer på niveau z ifølge den første form. N i denne formel er en speciel koefficient, som kan bestemmes ved først at dividere strukturen i r, antallet af sektioner, inden for hvis grænser vindbelastningen er konstant, og bruge specielle formler.
En vej mere
Du kan beregne vindbelastningen ved hjælp af en lidt anden metode. I dette tilfælde skal du først bestemme vindtrykket ved hjælp af formlen:
(Psf)=.00256V^2.
Her er V vindhastigheden (i mph).
Så skal du beregne modstandskoefficienten. Det vil være lig med:
- 1.2 - til lange lodrette strukturer;
- 0.8 - for korte lodrette linjer;
- 2.0 - til lange vandrette strukturer;
- 1.4 - for korte (f.eks. facaden på en bygning).
Dernæst skal du bruge den generelle formel for vindbelastningen på en bygning eller struktur:
F=APCd.
Her er A arealet, P er vindtrykket, Cd er modstandskoefficienten.
Du kan også bruge en lidt mere kompliceret formel:
F=APCdKzGh.
Når de anvendes, tages der yderligere hensyn til eksponeringsfaktorerne Kz b og vindstødsfølsomhed Gh. Den første beregnes som z/33]^(2/7,den anden - 65+60 / (h/33)^(1/7). I disse formler er z højden fra jorden til midten af strukturen, h er den samlede højde af sidstnævnte.
Anbefalinger fra eksperter
For at beregne vindbelastningen anbefaler ingeniører ofte at bruge de velkendte MS Excel- og OOo Calc-programmer fra Open Office-pakken. Fremgangsmåden for at bruge denne software kan for eksempel være:
- Excel er aktiveret på arket "Vindenergi";
- vindhastighed registreres i celle D3;
- tiden er i D5;
- luftstrømsområde - i D6;
- luftdensitet eller specifik vægtfylde - i D7;
- Vindmølleeffektivitet - i D8.
Der er andre måder at bruge denne software med andre input. Under alle omstændigheder er det ret bekvemt at bruge MS Excel og OOo Calc til at beregne vindbelastningen på bygninger og konstruktioner samt deres individuelle konstruktioner.
