Пиковая ветровая нагрузка: Пиковая ветровая нагрузка – СНиП Нагрузки и воздействия

Страница не найдена

Страница не найдена

Ассоциация СРО «РОП» Об Ассоциации СРО «РОП» Общая информация Цели и предмет деятельности Описание логотипа Реквизиты Ассоциации СРО «РОП» Структура Ассоциации Общее собрание членов Совет Ассоциации Исполнительный орган Отдел контроля Дисциплинарная комиссия Контрольная комиссия СТРУКТУРА (схема) Компенсационный фонд КФ ВВ КФ ОДО Страхование гражданской ответственности Коллективный договор страхования Членство в некоммерческих организациях Орган контроля и надзора Пресс-центр Новости Ассоциации Мероприятия (фото и видео галерея) Контакты для СМИ Награды Ассоциации Наши партнеры Карта сайта Список компаний Членство Национальный реестр специалистов Независимая оценка квалификации Условия членства Реестр членов Ассоциации СРО «РОП» Контроль за деятельностью членов Помощь членам Недвижимость и земельные отношения Экспертиза проектной документации и инженерных изысканий Анализ сметной документации Проектирование и инженерные изыскания Судебная защита Банковские услуги Все виды страхования Оформление специалистов НРС Повышение квалификации Подготовка форм отчетности в СРО Вступление в СРО Анализ документов в сфере закупок (44–ФЗ, 223–ФЗ) Тендерное сопровождение Юридическая помощь (абонентское обслуживание)

Документы Уставные документы Ассоциации Положения Ассоциации СРО «РОП» Протоколы Отчеты Бухгалтерская отчетность Информация об исках и заявлениях, поданных в суды Законодательные документы Градостроительный кодекс Федеральные законы (№372, 315, 102, 44 и тд) Постановления Правительства РФ Нормативные правовые акты министерств и ведомств Свод правил Заявление на присоединение к информационному сообществу Контакты Биржа подрядов Биржа подрядов Биржа труда Биржа вакансий Биржа резюме Кадровый резерв

Сайт Ассоциации СРО «ИОС»

Снеговые и ветровые нагрузки – Ангарстрой

Для расчета зданий и сооружений нужно правильно собрать нагрузки, чтобы корректно подобрать строительные конструкции – они должны выдерживать вероятный вес, а также не иметь слишком большого запаса, что приведет к перерасходу материала. Обе составляющие относятся к временным. Как их правильно рассчитывать, расскажем далее.

Сбор снеговой нагрузки

Для расчета используется две составляющие – расчетная и нормативная.

Расчетная – нагрузка с учетом запаса надежности. Предполагается, что неблагоприятные условия возникают не часто, и они покрываются запасом в 40%. СП 20.13330.2016 – действующие нормы для расчета, о них будет идти речь в статье. Коэффициент составляет 1,4. Полученное значение учитывается в I предельном состоянии.

Нормативной называется та, которая сохраняет эксплуатацию, при этом является максимумом. Она нужна для II предельного состояния.

Нормативная снеговая нагрузка определятся по формуле

где с(е) – учитывает снятие снежного покрова ветром, принимается по пунктам 10.5-10.9:

• при отсутствии прямого ветра, в городе – с(е)=1;
• кровли до 12%, без выступающих частей, при средней скорости ветра в 3 самых холодных месяца свыше 2 м/с:

где k – учитывает изменение напора по высоте, принимается по таблице 11. 2;

l(c) = 2b-(b*b)/l ≤100 м

где b – ширина, м;

l – длина покрытия, м.

• кровли 12-20%, без выступающих частей – с(е)=0,85.

Понижающий маркер не принимается, если средняя январская температура не опускается ниже -5  градусов. Он не действует и при примыкании стен и других элементов.

c(t) – термический коэффициент. При отсутствии утепления в цеху при повышенном тепловыделении (свыше 1 Вт/(м2С), 3%), c(t)=0,8. В остальных случаях c(t)=1.

Иногда рекомендуется принимать его равным единице, если технологический процесс может останавливаться, уходить на каникулы, переоборудоваться. Тогда тепловыделение прекратится, и таяние снега прекратится.

S(g) – нормативный вес покрова, исчисляемый в кПа/м2. Он приведен на квадрат площади на уровне грунта, приведен в таблице 10.1 зависит от местоположения (Приложение Е, карта 1). Обращаем внимание, что в новой версии СП карта изменена.

Данные есть в Территориальных строительных нормах, а также можно воспользоваться картой на сайте Министерства строительства. Учтите: СП – документ, которому нужно следовать неукоснительно, ТСН – рекомендации.

μ – учитывает переход от ровной горизонтальной поверхности на земле к сложным очертаниям крыши. Его берут из Приложения Б, он зависит от формы кровли. Для определения промежуточных положений используется интерполяция.

• При уклоне до 12% он равен 1. В случае со сложной кровлей (стена выше крыши, парапет, фонарь) образуются снежные мешки. Расчет трудоемкий и занимает много времени. Не будем останавливаться на нем, т.к. в ангарах часто таких элементов нет. Если же они будут, мы рассчитаем нагрузку правильно, учтем нюансы, чтобы сооружение служило десятилетиями, и не несло угроз.
• Классический тент со сводчатой кровлей предполагает расчет двух коэффициентов μ.

μ1 = cos (1.5α)

μ2 = sin (3α),

где α – уклон в градусах.

Особенность – вычисление в каждой точке, при α ≥60 градусов оба коэффициента = 0.

• Для двускатной кровли μ=1 при угле до 30 градусов. μ=0,75 и μ=1,25 – для уклона 20-30 градусов (разный по двух скатам).

Для 10-30 градусов принимают μ=1, μ=0,6 и μ=1,4 на разной длине, выбирают наиболее неблагоприятный вариант.

Если скат больше 60 град, μ=0.

Сбор ветровой нагрузки

Должны учитываться:

• основная нагрузка ветра;
• пиковая;
• резонансная;
• аэродинамические неустойчивые колебания.

Резонанс и аэродинамика учитываются, если отношение длин большей стороны к меньшей превышает 40 на открытой местности, 20 – при установке у стены, 10 – для строений, где высота намного больше ширины.

Первые две являются обязательными, для них коэффициент надежности составляет 1,4. Он нужен для получения расчетной нагрузки.

Основная ветровая нагрузка:

где w(m) – нормативная величина, которая зависит от эквивалентной высоты z(e):

где w(0) – нормативное значение по ветровому району (Приложение Е, карта 2), по таблице 11.1;

k(z(e)) – устанавливает зависимость от высотных характеристик, если h≤300 м, определяется по таблице 11. 2:

z(e) – эквивалентная высота. В качестве параметра d принимается ширина стены, на которую будет действовать ветер, h – высота:

с – аэродинамический коэффициент, зависит от формы строения и его участка, для которого выполняется расчет. В п.11.1.7 изложено много полезно информации о каждой составляющей, используемой для расчета. Получить итоговый коэффициент можно сложением составных частей.

Рассказывать о каждом из них можно долго, проще найти Приложение В.1 в СП, и взять из него все необходимые коэффициенты.

w(g) – пульсационная составляющая также учитывает эквивалентную высоту, которую мы рассчитывали ранее.

где w(m) мы только что рассчитали;

ζ(z(e)) – коэффициент пульсации:

v – закладывает в расчет пространственную корреляцию. Его принимают по таблице 11.6 и 11.7, все подробно расписано в СП.

Пиковая нагрузка бывает положительной и отрицательной (наветренная и подветренная сторона):

где w(0), k(z(e)), ζ(z(e)) мы определяли ранее;

с(р) – пиковый аэродинамический коэффициент положительного давления и отсоса, с соответствующим знаком. Рассчитываются из ранее полученных значений, а также на основании Приложения В.1.17.

ν – коэффициент корреляции для положительного давления и отсоса для площади ограждения, в м2:

Для чего учитываются нагрузки при расчете?

Чтобы правильно подобрать размер сечения строительных конструкций, важно понять, какую нагрузку они должны воспринимать. Для этого производится сбор нагрузок:

• постоянных – собственный вес самих конструкций;
• временных – снег, ветер, гололед, оборудование;
• особые – сейсмические, взрывные, от деформации основания.

Данные вносятся в расчетные программы, и они подбирают самые неблагоприятные сочетания, что позволит взять максимальную нагрузку, и на нее рассчитать все элементы.

Если не сделать этого, можно дать или слишком большой запас, что приведет к перерасходу материалов, средств, времени строительства. Особенно в масштабах здания и сооружения, а не отдельно взятой конструкции. Если же задать слишком маленькое сечение, здание или сооружение не выдержит напор ветра, слой снега, слишком большое количество людей и оборудования. Это приведет к разрушению части или целого строения, а риски будут присутствовать во время возведения и эксплуатации.

К тому же, без надлежащей документации вам не разрешат начать строительство, и ни один застройщик не возьмется за дело.

Чтобы не рисковать, предлагаем обращаться за расчетами к профессионалам. Человек без строительного образования и опыта не сможет правильно истолковать все пункты нормативного документа, и обязательно сделает ошибку, положившись на свою интуицию. В будущем это может привести к непредсказуемым последствиям. Ведь сделав ошибку в самом начале расчетов, вы рискуете рассчитать все неправильно и дальше. То есть всю работу нужно будет переделывать, т.к. ни одна проверяющая организация ее не примет.

Звоните, мы сделаем все расчеты, создадим проект с нуля для любой местности, а также ответим на все вопросы.

Как рассчитать ветровую нагрузку на антенны 5G по Еврокоду?

Этот пост в блоге предназначен для практикующих инженеров-строителей в сфере телекоммуникаций или других специалистов, проектирующих высокие конструкции, подверженные воздействию ветра. Я пошагово рассмотрю процедуру определения ветровых нагрузок на телекоммуникационные антенны мачты на крыше на практике.

Под «практическим» я подразумеваю практическое руководство, а не обязательно процедуру, которую рекомендует использовать ЕС. Как практикующие инженеры, нам нравится быть эффективными и тратить меньше времени на менее продуктивные задачи. Однако, когда речь идет о сериях кодов европейских образцов, мы можем говорить много, но не практично в определенных областях. Вы можете судить об этом утверждении, но сравнивая, например, с серии кодов проектирования ASCE или в кодах телекоммуникационной отрасли TIA-222 , он обеспечивает более компактные решения и гораздо менее сложные процедуры проектирования. Возможно, позже в блоге я сделаю пошаговое сравнение двух кодов. К концу этого поста вы поймете, какие шаги необходимо предпринять, чтобы установить правильную силу ветра на антенны. Руководство будет часто ссылаться на главы, посвященные коду проектирования, поэтому для его выполнения требуется, чтобы вы были знакомы с ЕН 1991-1-4 . При расчете будут взяты некоторые значения из национального приложения Нидерландов, но их можно заменить любыми национальными значениями европейской страны в соответствии с вашим случаем.

Я изо всех сил старался объяснить все шаги, но если я что-то пропустил или шаги непонятны, задайте мне вопрос в конце блога в разделе комментариев.

Введение

Телекоммуникационная мачта в нашем случае будет представлять собой единственную опору на крыше, растянутую двумя диагоналями, а конструкция опирается на раму из двутавровых балок. См. модель FEA, как показано ниже. Были выполнены линейный статический анализ, включая потери устойчивости, и динамический анализ. 93}$

Расчет давления пиковой скорости

Базовая скорость ветра

Базовая скорость ветра $v_b$ определена в EN1991-1-4 §4.2(2)P как
функция направления ветра и времени года на высоте 10 м над землей
III категории местности. Он рассчитывается как:

$$v_b = c_{dir} \cdot c_{season} \cdot v_{b,0}$$

, где $v_{b,0}$ – основное значение основного ветра скорость, которая определена в EN1991-1-4 §4. 2(1)P как характерная средняя скорость ветра за 10 минут на высоте 10 м над уровнем земли для категории местности III. Значение $v_{b,0}$ указано в Национальном приложении исходя из климатических условий региона, в котором находится конструкция. Влияние высоты на основную скорость ветра $v_{b}$ также указано в Национальном приложении.

Коэффициент направления $c_{dir}$ и сезонный фактор $c_{season}$ определены в EN1991-1-4 §4.2(2)P и учитывают влияние направления ветра и времени года . Их значения обычно равны $c_{dir}$ = 1,0 и $c_{season}$ = 1,0. В Национальном приложении могут быть указаны значения $c_{dir}$ и $c_{season}$, отличные от 1,0.

В следующих расчетах базовая скорость ветра принимается равной $v_b = 27 \frac{m}{s}$.

Неровность местности

{0,07} = 0,223$$

Фактор шероховатости $c_r(z_e)$ на опорной высоте $z_e$ учитывает изменчивость средней скорости ветра в месте сооружения из-за высоты над уровнем земли и земли неровность местности с наветренной стороны сооружения. Он рассчитывается в соответствии с уравнением 4.4 EN1991-1-4.

Для случая, когда $z_e \geqq z_{min}$:
$$c_r(z_e) = k_r \cdot ln(\frac{z_e}{z_o}) = 0,223 \cdot \ln \left( \frac{ 31,6 м {0,5 м} \справа) = 0,926$$

Коэффициент орографии

Если орография (например, холмы, утесы и т. д.) увеличивает скорость ветра более чем на 5%, эффекты следует учитывать с использованием коэффициента орографии $c_0(z_e)$, отличного от 1,0, как указано в EN1994- 1-1 §4.3.3. В целом влиянием орографии можно пренебречь, если средний уклон местности с наветренной стороны менее 3° на расстоянии, в 10 раз превышающем высоту изолированного орографического объекта. Процедура, рекомендованная в EN1994-1-1 §4.3.3 для расчета коэффициента орографии $c_0(z_e)$, описана в EN19.94-1-1 §A.3.

В следующих расчетах орографический коэффициент принимается как $c_0(z_e) = 1.000$

Средняя скорость ветра

Средняя скорость ветра $v_m(z_e)$ на опорной высоте $z_e$ зависит от шероховатости местности, ландшафта орография и основная скорость ветра vb. Он определяется с помощью уравнения EN1991-1-4 (4.3):
$$v_m(z_e) = c_r(z_e) \cdot c_0(z_e) \cdot v_b = 0,926 \cdot 1,000 \cdot 27,00 \frac{m}{s } = 24,99 \frac{m}{s}$$

Ветровая турбулентность

Интенсивность турбулентности $I_v(z_e)$ на опорной высоте $z_e$ определяется как стандартное отклонение турбулентности, деленное на среднюю скорость ветра. Он рассчитывается в соответствии с уравнением 4.7 EN1991-1-4.
Для случая, когда $z_e \geqq z_{min}$: $$
I_v(z_e) = \frac{k_I}{ c_0(z_e) \cdot \ln \left( \frac{z_e}{z_0} \right )} $$
так что
$$I_v(z_e) = \frac{1.0}{ 1.0 \cdot \ln \left( \frac{31.6m}{0.5m} \right)} = 0.241$$

где коэффициент турбулентности считается $k_I = 1.000$ в соответствии с EN192}$.

Расчет ветровой нагрузки и давления на конструкцию

Воздействия ветра на конструкцию (силы и давления) зависят от $q_p(z_e)$ следующим образом.

Ветровое давление на поверхности

Ветровое давление на поверхности выводится из расчетного значения $q_p(z_e) = 1,049 кН/м2$ путем применения соответствующего коэффициента давления, как указано в EN1991-1-4 §5. 2.

Для внешних поверхностей применимое давление ветра $w_e$ рассчитывается как:

$$w_e = q_p(z_e) \cdot c_{pe}$$

где $c_{pe}$ — соответствующий коэффициент давления для внешнего давления, указанный в EN1991-1-4 Раздел 7 в зависимости от типа структуры. Соответствующая эталонная высота $z_e$ для внешней поверхности указана в EN1991-1-4, раздел 7, в зависимости от типа конструкции.

Для внутренних поверхностей применимое давление ветра $w_i$ равно
и рассчитывается как: $$w_i = q_p(z_i) \cdot c_{pi}$$

внутреннее давление, указанное в EN1991-1-4 Раздел 7 в зависимости от типа строения. Соответствующая эталонная высота $z_i$ для внутренней поверхности указана в EN1991-1-4, раздел 7, в зависимости от типа конструкции.

Общая сила ветра, действующая на конструкцию или элемент конструкции

Общее воздействие ветра на всю конструкцию или конкретный элемент конструкции выражается общей силой ветра Fw, которая оценивается путем применения соответствующего коэффициента силы, как указано в EN1991-1 -4 §5. 3.
$$F_w = c_sc_d \cdot c_f \cdot q_p(z_e) \cdot A_{ref}$$

где:

Конструктивный коэффициент $c_sc_d$ учитывает влияние размера конструкции из-за неодновременного возникновения пикового давления ветра на поверхность и динамические эффекты из-за вибрации конструкции из-за турбулентности. Структурный коэффициент $c_sc_d$ определяется в соответствии с EN1991-1-4 Раздел 6. Значение $c_sc_d$ = 1,0 обычно является консервативным для небольших конструкций, не подверженных влиянию турбулентности ветра, таких как здания высотой менее 15 м. 92 } } \label{eq:Ks_n} $$
тогда,
$$ \phi_y = \frac{c_y \cdot b \cdot n}{v_m \cdot (z_s) } $$
и,
$$ \phi_z = \frac{c_z \cdot h \cdot n}{v_m \cdot (z_s) }$$

Константы $G_y$ и $G_z$ зависят от изменения формы колебаний по горизонтальной оси y и вертикальной оси z , соответственно. Константы затухания $c_y$ и $c_z$ равны 11,5. Константа G, введенная в приведенное ниже уравнение, и константа K, используемая для расчета ускорений, показаны в таблице C. 1. Мачта на крыше (подобная дымовым трубам) имеет однородное изменение формы горизонтальной моды и параболическое вертикальное изменение формы моды $G_y = \frac{1}{2}$, $G_z = \frac{5}{18}$, $K_y = 1$ и 92 } } $$
наконец,
$$ K_s(n) = 0,688$$

Распределение ветра по частотам выражается безразмерной функцией спектральной плотности мощности $S_L(z,n)$, которую необходимо определить используя следующее выражение:

$$f_L(z,n) = \frac{n \cdot L(z)}{v_m(z)} = \frac{3,177 \cdot 23}{24,99} = 2,924$$

Где $f_L(z,n)$ — безразмерная частота, определяемая частотой $n=n_{1,x}$ собственной частотой конструкции в Гц, средней скоростью $v_{m(z) }$ и масштаба длины турбулентности $L(z)$, определенного в (Б.1). Функция спектральной плотности мощности показана на рисунке выше. Для динамической системы я применил к конструкции узловые массы в местах крепления панельных антенн. Распределение массы составляет 70% от общей массы, применяемой в верхней части, и 30% в нижней точке крепления. Используемые массы составляют 187 кг и 56 кг соответственно. См. динамические результаты на изображении ниже. Самая низкая мода собственной частоты найдена на уровне 3,177 Гц. 92}{2 \cdot \delta} \cdot S_L(z_s,n_{1,x}) \cdot K_s \cdot (n_{1,x})$$
Логарифмический декремент демпфирования $\delta$ для основного изгиба режим
может быть оценен следующим выражением.
$$\delta = \delta_s+\delta_a+\delta_d$$
У нас нет специального демпфирующего устройства, поэтому формулу можно упростить до:
$$\delta = \delta_s+\delta_a$$

Один из факторов Здесь стоит упомянуть эквивалентную массу на единицу высоты, $\mu_e$, которую необходимо оценить для рассматриваемой конструкции. При определенных условиях $\mu_e$ можно заменить эквивалентной массой на единицу площади, $m_e$. Согласно § F.4(2), $m_e$ может быть представлено средней массой на метр верхней трети конструкции. $n_{1,x}$ представляет собой частоту самой низкой собственной моды, которую можно оценить с помощью §F. 2(2). $\delta_s = 0,02$ можно оценить из таблицы (F.2) Имея это под рукой: 92}} $$
наконец,
$$c_d = \frac{1+2 \cdot 3,64 \cdot 0,241 \cdot \sqrt{0,828+2,108} }{1+7 \cdot 0,241 \cdot \sqrt{0,828}} = 1,59$$

Вычисленный коэффициент $c_sc_d$

$$c_sc_d = 0,94 \cdot 1,59 = 1,49$$

Коэффициент силы

Коэффициент силы $c_f$ приведен в EN1991-1-4 Разделы 7 и 8 в зависимости от типа конструкции или конструктивного элемента. Ветровая сила Fw, действующая на конструкцию или элемент конструкции, может быть определена векторным суммированием по отдельным элементам конструкции (как показано в 7.2.2) с использованием формулы коэффициента силы 9.0031 $$F_w=c_sc_d \cdot \sum_{elements} c_f \cdot q_p(z_e) \cdot A_{ref}$$

Конструкция

Коэффициент силы, $c_f$, решетчатых конструкций и лесов с параллельными поясами будет можно получить следующим выражением:
$$c_f = c_{f,0} \cdot \psi_{\lambda}$$ Я не буду вдаваться в подробности расчетов коэффициента силы каждого элемента конструкции, но значения были рассчитывается с учетом гибкости, чисел Рейнольдса, конечных эффектов и коэффициентов прочности. Мы также реализуем $c_{prob}$ для сокращения срока службы конструкции до 15 лет вместо 50, демонстрируя влияние $c_{prob}$.

Антенны

Здесь я использую значения силы из паспорта типичной антенны 5G в 3 направлениях воздействия ветра: спереди, сбоку и сзади. Основная идея здесь состоит в том, чтобы получить значения $c_f$ для каждого направления ветра, которому подвергается антенна, на основе силы ветра в лабораторных условиях. В этом случае испытания в аэродинамической трубе проводились на скорости $150\frac{km}{h}$. Затем отдельные значения коэффициента силы можно использовать для определения силы ветра, действующей на антенны при любой заданной максимальной скорости. Формула для расчета значений $c_f$ для антенн (табл. 3) следующая: 92 \cdot A_{ref} } $$

Конфигурации антенн

Я продемонстрирую два сценария конфигураций антенн. Во-первых, когда у нас 3 секторные антенны, а во-вторых, когда задействовано 2 антенны.

Конфигурация с 3 антеннами

Еврокод не предлагает какого-либо точного метода расчета давления ветра на антенные приспособления. Мы можем использовать установленный метод из TIA-222. Основная концепция заключается в том, что мы вычисляем эффективные проекционные площади для нормальной и боковой поверхности антенн, $EPA_N$ и $EPA_T$ соответственно. Код TIA предлагает следующую формулу для расчета общего EPA аксессуаров. 92(\theta)]$$
, где $\theta$ — относительный угол между азимутом, связанным с
нормальной поверхностью приспособления, и направлением ветра. EPA, эффективная проекционная площадь
означает просто площадь антенны, умноженную на соответствующие коэффициенты силы
.

$K_a$ означает экранирование, которое мы можем применять только при учете силы ветра с обратной стороны антенны. Мы можем использовать значение экранирования в соответствии с рекомендациями TIA-222-G. В нашем случае постоянная опора антенны будет экранировать 3-ю антенну, так как она находится в пределах 4D. Мы можем использовать линейную интерполяцию между 100% экранированием и отсутствием экранирования. Мы можем согласиться с тем, что значение экранирования может быть около $\frac{2}{3}$, то есть 66%. См. рис. 5.92} = 2,310kN$$

Распределение нагрузки на антенну

Ветровая нагрузка на антенны распределяется по модели FEA в соответствии с рисунком 6. как конфигурация с 3 антеннами. В этом случае я также предоставлю небольшой скрипт для расчета различных сценариев для разных азимутов. Мы предполагаем, что 2 антенны обращены к ветру с одним и тем же азимутом, или, другими словами, они зеркально отражены в вертикальной плоскости, проходящей через опорную стойку. 92{(\theta)} ] $$
В этом случае обратная сторона антенны не засчитывается в область проекции. Однако все остальные аксессуары должны быть включены в модель FEA (фидеры, конструктивные элементы и т. д.) так же, как и в сценарии с 3 антеннами. В следующих фрагментах кода показаны рассчитанные значения площади проекций и сил ветра, воздействующих на антенны, для нескольких значений азимута.

 импортировать математику как математику
для я в [0,15,30,45,60,75,90]:
    q_p = 1,305
    EPA_2 = 2 * (1,243*0,623*math. cos(math.radians(i))**2\
               + 0,543*0,874*math.sin(math.radians(i)) )
    print("Азимут: ", i, "=> EPA в м2 ", round(EPA_2,3), "Ветровая нагрузка: ", round(EPA_2*q_p, 3), "кН")
#РЕЗУЛЬТАТ
Азимут: 0 => EPA в м2 1,549Ветровая нагрузка: 2,021 кН
Азимут: 15 => EPA в м2 1,691 Ветровая нагрузка: 2,206 кН
Азимут: 30 => EPA в м2 1,636 Ветровая нагрузка: 2,135 кН
Азимут: 45 => EPA в м2 1,446 Ветровая нагрузка: 1,886 кН
Азимут: 60 => EPA в м2 1,209 Ветровая нагрузка: 1,578 кН
Азимут: 75 => EPA в м2 1,021 Ветровая нагрузка: 1,332 кН
Азимут: 90 => EPA в м2 0,949 Ветровая нагрузка: 1,239 кН
 

Эффект ускорения ветра на крышах

В Европе не принято учитывать влияние ускорения на здания. Эти эффекты необходимо учитывать только при резких изменениях рельефа местности и определять коэффициент орографии кокоса для здания. Однако в реальной жизни ускорение происходит на высоких зданиях. Эффект ускорения зависит от нескольких факторов, таких как высота здания и высота парапета, если таковой имеется. Здание должно выступать над соседними зданиями не менее чем на 15 м. Когда мы рассчитываем коэффициенты давления на здания, мы можем видеть зоны более высокого давления на разных сегментах рассматриваемого здания. Эти коэффициенты давления в более высоких зонах могут быть в пределах 1,6 и 2,2. Можно представить, что если в одной из этих зон находится опора крыши, то действующее на конструкцию ветровое давление подвергается повышенному ветровому давлению. См. иллюстрацию на рис. 9..

TIA-222-H в качестве последней версии кода демонстрирует решение для несущих конструкций антенны на крыше, как должен определяться эффект ускорения. Подробнее см. Рисунок 10 . До внедрения в серию Еврокодов мы предлагаем принять во внимание оценку этих эффектов, когда речь идет о высотных зданиях.

Заключение

Как видите, определение ветровой нагрузки на антенны в соответствии с EN 19 является довольно длительным и сложным процессом.91-1-4. Конечно, мы можем упростить некоторые этапы, аппроксимировав собственную частоту, чтобы исключить динамический анализ, или используя коэффициент cscdcscd равный 1,0. Но последний не совсем консервативен для тонких конструкций или конструкций, где мы ожидаем более динамичной реакции на боковой ветер. Как и в нашем случае, значение 1,0 для cscdcscd привело бы к недостаточно спроектированной структуре.

На мой взгляд, пока Еврокод будет развиваться аналогичным образом в будущем, нам, практикующим инженерам, потребуется больше инструментов для решения подобных задач.

Вы хотите избежать ручного расчета? Мы можем помочь вам автоматизировать такие процедуры. Свяжитесь с нами сегодня.

Что такое ветровая нагрузка и как выдерживает Ничиха?

Для архитекторов и строителей, особенно в районах, подверженных ураганам, невероятно важно создавать проекты, которые соответствуют нормам ветровой нагрузки или превышают их. Это помогает поддерживать безопасность всех жильцов здания и вносит свой вклад в эксплуатационную функциональность здания на протяжении всего срока его службы.

Но что такое ветровая нагрузка и почему она важна? Ветровая нагрузка – это, по сути, давление ветра или сила ветра в фунтах на квадратный фут, воздействующая на здание. Могут быть подъемная ветровая нагрузка (воздействует на крышу/горизонтальные конструкции), поперечная ветровая нагрузка (горизонтальное давление, которое может повредить стены) и боковая ветровая нагрузка (может вызвать проблемы с фундаментом).

Мы рады поделиться своими знаниями о строительных нормах, общих требованиях к ветровым нагрузкам для зданий и информацией о том, как ветровые нагрузки влияют на каждый компонент коммерческих и жилых зданий.

Ветровая нагрузка и как к ней относится Строительный кодекс

Ветровая нагрузка относится к величине давления, оказываемого на любую данную зону здания и его компоненты. Параметры, используемые для определения ветровой нагрузки:

• Базовая скорость ветра
• Поток ветра или его направление
• Категория воздействия
• Топографические факторы
• Факторы воздействия порывов ветра
• Классификация корпуса
• Коэффициент внутреннего давления

Многие люди думают, что ветровая нагрузка – это всего лишь меры предосторожности в районах, подверженных ураганам, но правда в том, что ветровая нагрузка определяется для всех зданий и во всех географических районах. Первые пять параметров полностью зависят от географического положения конструкции, а последние два параметра зависят от самой конструкции конструкции.

Таким образом, в районах, подверженных ураганам, таких как Флорида, действуют дополнительные требования, но все проектировщики обязаны определять необходимые меры безопасности для своих стен, крыш и облицовки.

Первым и наиболее важным параметром при определении ветровой нагрузки на конструкции является базовая скорость ветра. Основные скорости ветра далее подразделяются на одну из четырех возможных категорий риска, касающихся, прежде всего, предполагаемого использования и мощности. Риск I, самая низкая категория риска, включает незанятые здания, такие как бункеры или сараи. Категория наивысшего риска, Риск IV, включает в себя густонаселенные здания, требующие полномасштабной эвакуации, такие как больницы.

Чем выше категория риска, тем выше базовая скорость ветра. Чем выше базовая скорость ветра, тем выше должна быть расчетная ветровая нагрузка для данной конкретной конструкции.

В Международном строительном кодексе и ASCE 7-10 опубликованы основные контурные карты скорости ветра по категориям риска. Ниже приведен пример базовой карты скорости ветра для категорий III и IV.

С разрешения ASCE: стр. 248b ASCE 7-10, рисунок 26.5.1B; Название: Основные скорости ветра для зданий категории риска III и IV при воздействии C на высоте 33 фута.

Базовая скорость ветра определяется Институтом проектирования конструкций как «трехсекундная скорость порыва ветра на высоте 33 фута над землей при воздействии категории C». ». Категория воздействия относится к преобладающему направлению ветра относительно шероховатости поверхности местности или ландшафта, окружающего сооружение.

Существуют три категории: B, C и D. Эти категории варьируются от городских районов с жилыми домами до плоских, свободных участков и водных пространств.

Итак, как узнать категорию воздействия и основные скорости ветра в вашем районе при проектировании здания?

1. Определите категорию риска в зависимости от занятости вашего здания.
2. Найдите местоположение вашего здания на карте категории риска.
3. Следуйте контурной линии с базовой скоростью ветра, соответствующей местоположению вашего здания.

Это знание важно, потому что нам нужно знать, будут ли продукты, установленные в наших зданиях, стоять, когда придет сильный шторм.

По закону производители обязаны предоставлять эту информацию в своих сторонних отчетах об оценке кода, поскольку они обязаны предоставлять своим клиентам безопасную и долговечную конструкцию. Вы должны быть в состоянии найти его на веб-сайте производителя, или вы можете запросить его у них напрямую.

Помощь уже в пути

Нужна помощь в проектировании или ценообразовании? Представители Nichiha всегда готовы ответить на ваши вопросы, убедиться, что ваши детали технически обоснованы и что ваш проект соответствует всем требованиям к продукту и дизайну.

Свяжитесь с представителем

Расчетное давление в каждой зоне здания

Как производители определяют ветровые нагрузки для своей продукции? Чтобы понять, как производители получают эти данные, вы должны сначала понять зоны застройки и проектные нагрузки.

В любой момент времени здание может находиться под действием нескольких типов сил, так как здание подвергается воздействию как изнутри, так и снаружи (например, поперечная нагрузка, подъемная нагрузка, боковая нагрузка или множественные направления нагрузки). Расчетное давление в этом разделе упоминаются те, которые воздействуют на ограждающие конструкции здания (или внешние окружающие стены). Расчетное давление определяется как эквивалентное статическое давление, используемое при определении ветровой нагрузки на здания.

Производители обшивки предоставляют информацию об эксплуатационных характеристиках своих сайдингов в соответствии с расчетным давлением, которое они могут выдержать при предписанном графике крепления. Эти цифры всегда должны публиковаться в сторонних отчетах об оценке кода и в собственном центре технических ресурсов производителя.

Изнутри здания действует положительное давление на внешние стены. Извне на наружную стену также воздействуют отрицательное и положительное давление, в том числе давление ветра или других физических факторов. Направление этих сил может меняться в зависимости от погодных условий, что может усложнить задачу проектировщикам зданий.

Общая расчетная нагрузка на стену учитывает параметры, перечисленные выше, и значения получаются различными способами. Проще говоря, некоторые из этих значений получены на основе исторических данных с помощью таблиц гидродинамики и вибрации в справочнике SEI ASCE/SE17: Минимальные расчетные нагрузки для зданий и других конструкций.

Существует три возможных класса корпуса здания:

1. Открытый
2. Частично закрытый
3. Закрытый

Расчеты ветровой нагрузки упрощены для малоэтажных зданий или зданий высотой менее 60 футов. Здания, которые выше, имеют более сложные расчеты. ASCE7 разбивает здание на зоны, чтобы справиться с этой сложностью. Зоны 4 и 5 расположены на наружных стенах строения. Ширина зоны 5 определяется различными методами и зависит от высоты здания и габаритных ветров.

Как только проектировщик здания сможет учесть эффект порыва ветра в данном месте, он сможет сотрудничать с производителем, графики крепления которого могут соответствовать стандарту, необходимому для высоких основных скоростей ветра, которые оказывают давление на зоны зданий 4 и 5.  

Как стандартизированные тесты показывают эффективность здания при сильном ветре

Чтобы производитель сайдинга знал, какие графики крепления должны быть в том или ином здании, он подвергает свою продукцию тщательным испытаниям, чтобы определить производительность для обеспечения безопасности клиентов. При выполнении этих тестов существует ряд стандартов на выбор.

Наиболее широко принятым стандартом является ASTME330, или Стандартный метод испытаний конструктивных характеристик наружных окон, дверей, световых люков и навесных стен с помощью равномерной разницы статического давления воздуха. Используя образец сборки сайдинга и вакуум в испытательной камере, этот тест имитирует различные заданные интервалы давления и отмечает, когда происходит отказ.

Разрушение может произойти по двум причинам:

1. Вытягивание крепежа: Когда сила всасывания ветра, действующая на крепеж, превышает максимальную силу вырыва соединения.
2. Протягивание крепежа: Когда крепеж прорывает сайдинг из-за давления ветра.

Разрушение при протягивании в основном зависит от прочности сайдинга в направлении прохождения сайдинга и от диаметра головки крепежа. Чем толще сайдинг и больше диаметр головки, тем прочнее соединение.

Прочность соединения сильно зависит от четырех факторов:

1. Длина застежки: Чем длиннее сайдинговый гвоздь, тем прочнее соединение.
2. Тип обработки крепежа: Гвозди с гладким стержнем обеспечивают более прочное соединение.
3. Диаметр хвостовика: Чем больше диаметр, тем прочнее соединение.
4. Плотность пиломатериала, используемого в элементах каркаса : Породы древесины с более высоким удельным весом прочнее.

Поскольку деревянный каркас представляет сложности с точки зрения сорта используемого пиломатериала и частого отказа крепежа, многие испытания проводятся с каркасом из стальных стоек вместо дерева, даже несмотря на то, что большинство жилых домов построено с деревянными стойками.

По этой причине важно, чтобы официальное лицо, утверждающее разрешения на выполнение работ и проверяющее установки, знало точную сборку, используемую при испытаниях, и получало определенное расчетное давление для обеспечения безопасности конечного пользователя. Чтобы воспроизвести характеристики в испытательной лаборатории, необходимо использовать правильный тип шпильки.

Должностные лица Кодекса полагаются на отчеты об оценке эффективности, опубликованные аккредитованной третьей стороной от имени любых производителей. Эти отчеты доказывают, что конкретный продукт соответствует требованиям последней версии строительных норм или превосходит их. Существуют органы и агентства, чья единственная задача заключается в обеспечении того, чтобы в зданиях устанавливались только безопасные продукты.

Код органов и агентств

Существует длинный список государственных и частных агентств, которые участвуют в установке безопасного сайдинга.

Эти агентства включают:

• ISO (Международная организация по стандартизации): Охватывает все, что связано с производством, электротехникой, ядерной энергетикой, качеством и многим другим.
• ANSI (Американский национальный институт стандартов): Представитель ISO в США.
• ASTM (Американское общество по испытаниям и материалам): Сотни отраслевых экспертов разрабатывают и публикуют добровольные согласованные стандарты для широкого спектра продуктов, материалов, систем и услуг.
• ASCE-SEI (Американское общество инженеров-строителей – Институт инженеров-строителей): Разрабатывает стандарты, касающиеся зданий и сооружений.
• ICC (Совет по международным нормам): Отвечает за разработку Международных строительных норм и правил, которые публикуются каждые 3 года и призваны обеспечить стандарт для строительства зданий.
• Программы государственного страхования: Государственные агентства, целью которых является обеспечение безопасности своих клиентов, в первую очередь в случае стихийных бедствий.

Очевидно, что когда дело доходит до стандартов тестирования, в игре много ценных игроков. В Соединенных Штатах и ​​​​Канаде насчитывается более 300 аккредитованных испытательных лабораторий.

Существует также множество сущностей оценки кода, и постоянно появляются новые. Несмотря на то, что стандарты испытаний довольно подробны, руководитель лаборатории и технические специалисты могут их интерпретировать.

В интересах производителя работать в тесном контакте с испытательным агентством по своему выбору, чтобы определить наилучшие потребности, сборки, материалы и результаты испытаний. Почему? Что ж, производители этих продуктов также являются членами некоторых из этих добровольных организаций.

Это имеет смысл, потому что производители являются экспертами в отрасли строительных материалов, и мы заинтересованы в том, чтобы наша продукция беспрепятственно появлялась на рынке.

Однако становится сложнее, когда стандарты неправильно интерпретируются испытательными агентствами, независимыми от ASTM. Интерпретация стандарта одной лабораторией может оказаться катастрофой для потребителя, если безопасность не будет проблемой номер один.

Производители обязаны проводить повторные испытания своей продукции, поскольку эти стандарты со временем меняются, как и строительные нормы и правила. Чтобы сохранить единообразие и безопасность, общее эмпирическое правило состоит в том, чтобы повторно тестировать продукты каждые 10 лет или каждый раз, когда продукт претерпевает значительные изменения в составе или производственном процессе.

Подводя итог, можно сказать, что производители могут играть очень активную роль в разработке стандартов и политик, непосредственно влияющих на установку продаваемой ими продукции. В Nichiha мы стремимся тесно сотрудничать с другими отраслевыми экспертами, а иногда даже с нашими конкурентами, чтобы гарантировать, что наши продукты будут наилучшим образом служить нашим клиентам.

Положитесь на Nichiha

В Nichiha мы наладили отношения с официальными лицами во всех упомянутых выше государственных учреждениях и каждый день усердно работаем над улучшением характеристик нашей продукции, чтобы выйти за рамки даже последних опубликованных строительных норм и правил.