Ветровая нагрузка на рекламный щит: Методика инженерного расчета ветровой нагрузки на поверхность рекламного щита :: HighExpert.RU

Исследование напряжений и деформаций рекламного щита при ветровой нагрузке. Оценка рисков разрушения конструкции рекламного щита под действием ветровой нагрузки

Введение

Согласно пункту 6 СНиП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия» ветровая нагрузка рассматривается как совокупность нормального давления, действующего на внешние поверхности конструкций сооружения или элемента; силы трения, направленной по касательной к поверхности конструкции, отнесенных к площади её вертикальной либо горизонтальной проекции; нормального давления, приложенного к внутренним поверхностям зданий с проницаемыми ограждающими конструкциями, открывающимися или постоянно открытыми проёмами [1, с. 6].

В новой редакции СП 20.13330.2016 «Нагрузки и воздействия» к этому определению добавилась совокупность проекций внешних сил, обусловленных общим сопротивлением здания, и крутящий момент [6, с. 7].

Ветровая нагрузка состоит в основном из эффектов давления и всасывания. Это происходит из-за распределения давления вокруг здания, которое подвергается воздействию потока ветра.

При проектировании зданий и сооружений расчёт ветровой нагрузки ведётся с учётом двух параметров – средней составляющей и пульсационной. При этом нагрузка определяется как сумма этих двух параметров.

Величина нагрузки зависит от нескольких факторов:

• скорости ветра;
• этажности здания;
• конструктивных особенностей (формы) дома.

Если известна среднегодовая скорость ветра, вероятность ветров различной силы для данного района, тогда может быть смоделировано действие ветра на исследуемое сооружение [2, с. 72].

Ветер – это динамическая нагрузка, так как его скорость меняется все время. Реакция сооружения на ветер будет различной, конструкции с жесткой опорой воспринимают ее обычно, как статическую. Влияние порывов ветра в основном оценивают по динамическому коэффициенту [3, с. 55].

Для высоких сооружений учет ветровой нагрузки является одним из самых основных при проектировании. При расчете напряженно-деформированного состояния высоких крупногабаритных конструкций нужны детальные сведения о ветре в месте предполагаемого строительства, чем указанные в нормативных документах.

Существует карта районирования территорий по интенсивности ветровой нагрузки.

Ветровая нагрузка на сооружения зачастую зависит не только от габаритов сооружения и скорости ветра, но и от конструктивной формы, которые оцениваются аэродинамическими коэффициентами [1, с. 6].

Требуется четкое физическое представление о действии ветра на сооружения, для познания которого привлечены и смежные научные дисциплины, такие как прикладная климатология, механика, математическая статистика, теория колебаний – могут гарантировать правильность расчета сооружений.

Ниже представлены последствия неправильно учтенной ветровой нагрузки в расчетах сооружений:

1. На 238-м километре внутренней стороны ЦКАД на проезжую часть упал информационный щит после порывов сильного ветра.
2. Два человека пострадали при падении рекламного щита в Санкт-Петербурге, пострадавшие находятся в реанимации в тяжелом состоянии. Инцидент произошел из-за сильного ветра на проспекте Энгельса у станции метро Проспект Просвещения.
3. Москвичка получила травму головы на Елецкой улице. По словам женщины, вечером ей на голову упал рекламный щит, ранее МЧС предупредило москвичей об усилении ветра до 20 метров в секунду.

Существует множество случаев разрушения конструкций из-за сильных порывов ветра, что на примере показывает важность учета ветровой нагрузки при расчетах сооружений.

Рекламные щиты, установленные на многолюдных улицах и в местах проезда автотранспорта – являются ответственными сооружениями, которые должны отвечать всем требованиям надежности и безопасности современных норм строительного проектирования. Повышенная циклическая ветровая нагрузка может создавать угрозу для жизни людей и угрозу разрушений для стоящих рядом конструкций и сооружений.

Одним из основных воздействий на наружные рекламные и информационные конструкции является ветер. Любая реклама, установленная на улице, будь то отдельно стоящий щит, установка на крыше здания или вывеска, украшающая фасад, должна изготавливаться и монтироваться с обязательным учетом запаса прочности при повышенном воздействии на нее ветровых нагрузок. Это поможет избежать трагических последствий и несчастных случаев в итоге обрушения рекламных конструкций, а также огородят рекламодателей от существенного материального ущерба и судебных исков.

Предполагаемый материальный ущерб при разрушении рекламной конструкции, включает в себя повреждения товарно-материальных ценностей – автомобилей и зданий, а также других конструкций, находящихся в зоне обрушения.

Возможный нематериальный ущерб при возникновении включает в себя затраты связанные с падением репутации владельца и причинением вреда здоровью людям, находящимся в зоне обрушения, например проходящих мимо по тротуару или ожидающих на остановке общественного транспорта.

Для получения достоверных данных необходимо владеть информацией о точном месторасположении рекламной установки, типе местности, её габаритных размерах, высоте над поверхностью земли, и монтажной схеме.

Широко используемой формой рекламных конструкций является конструкция, состоящая из опорных стоек и рекламного щита. Определяющим критерием несущей способности данных рекламных конструкций, как показывает опыт их эксплуатации, является несущая способность их опорной стойки, а наиболее распространенной формой их разрушение потеря прочности опорных стоек [4, с. 31].

При расчете ветровых нагрузок на рекламную конструкцию учитывается ветровое давление конкретного ветрового района, который имеет соответствующий номер:

• ветровой район по СП 20.13330.2011 в городе Муром – I;
• ветровое давление – 230 Па;
• скорость ветра – 19,5 м/с.

Целью исследования являлась оценка фактического состояния конструкции рекламного щита и составление на основании математического расчета заключения о его пригодности к дальнейшей безопасной эксплуатации. При проектировании наружной рекламы был проигнорирован или выполнен неверно расчет ветровой нагрузки на наружную рекламу, на стойки щита.

Расчет ветровой нагрузки

Рассмотрим для примера рекламный щит, высотой 5м, установленный на монолитном железобетонном фундаменте мелкого заглубления. Общая площадь рекламной вывески 8 м².

Стойки рекламного щита выполнены из стальной трубы диаметром 100 мм с толщиной стенки 5 мм. Геометрические характеристики сечения трубы:

• наружный диаметр трубы D = 100 мм;
• внутренний диаметр трубы d = 90 мм;
• площадь сечения А_ст = πD²/4 [1- (d/D)²] = 14,9 см²;
• момент сопротивления сечения Wx = πD³/32 [1- (d/D)⁴] = 33.75 см³;
• момент инерции сечения I_x= πD⁴ / 64 [1- (d/D)⁴] = 168,7см⁴.

Динамическое давление ветра на поверхность рекламного щита определяется по формуле:

f = r v²/ 2g,

где r = 1.225 кг/м³ – плотность воздуха;

g = 9.81 м/с² – ускорение свободного падения;

v – скорость ветра, воздействующая на поверхность рекламного щита (для 1-го района на высоте до 8 метров

v = 19,5 м/с).

Тогда, подставив числовые данные, получим:

f = 1,225 х19,5²/ 2х 9,81 = 23,74 кгс/м² [5, с. 121].

Максимальная полная ветровая нагрузка на наветренную максимальную поверхность рекламного щита:

F_max = f A_щ n c,

где с = 1.2 – аэродинамический коэффициент поверхности;

n = 1.5 – коэффициент, учитывающий динамическую составляющую ветровой нагрузки. Тогда, подставив числовые данные, получим значение максимальной полной ветровой нагрузки для максимальной наветренной поверхности рекламного щита А_щ = 8 м²:

F_max = 23.74 х 8х1.5 х 1.2 = 341.8 кгс.

Изгибающий момент в сечении одной стойки в месте ее сопряжения с фундаментом составляет

М

= 341,8 х 4/2 = 683,7 кгс м.

Напряжение в металле стойки от ветровой нагрузки

σ = 683,7 х 100 х1,3 / 33.75 = 2633,5 кгс/см² > 2100 кгс/см² [6, с. 8].

Условие прочности не выполнено.

Проверим величину прогиба стойки в месте сопряжения стойки и щита.

Прогиб в металле стойки от ветровой нагрузки

Δ = 3х10⁶(2х3х1367,2 + 3х341,8) /6(2х10⁶х168,7) = 13,68 см> 2,4см.

Предельно допустимый прогиб для данной конструкции по СП 20.13330.2011 Нагрузки и воздействия. Ветровые нагрузки» составляет 2,4 см. [7, с. 62].

Заключение

Проведенные исследования позволяют рассчитать стойки рекламных щитов, которые могут выдерживать большие ветровые нагрузки. Полученные в работе выражения позволяют рассчитать максимальную полную ветровую нагрузку, напряжение и отклонение в металлической стойке опоры. Это позволяет оценить надежность конструкции рекламного щита.

Из полученных результатов можно сделать вывод, что стойка рекламного щита не обладает достаточной прочностью и жесткостью, не пригодна к нормальной эксплуатации, высок риск обрушения конструкции.

Рекламный щит – самый популярный вид наружной рекламы

Их можно встретить повсюду: на оживленных городских улицах, у крупных торговых центров, на загородных трассах. Рекламные щиты России пользуются особой популярностью среди рекламодателей в нашей стране.

---

И этому есть свои объяснения.

• Отдельно стоящие щиты с размещенной на них рекламой гарантированно привлекают внимание целевой аудитории, что обеспечивает эффективность наружной рекламы товаров и услуг.

• Щит хорошо виден водителям, пешеходам, пассажирам общественного транспорта, людям разных социальных групп.

• Большой рекламный щит, оборудованный яркой подсветкой, работает круглосуточно.

• Ненавязчивость. В отличие от рекламы на телевидении или радио щиты воспринимаются людьми более благосклонно.

Чтобы реклама работала эффективно, макеты рекламных щитов разрабатывают с учетом определенных правил. Как говорят эксперты агентства «Золотой город» (Набережные Челны), хороший образец рекламного щита обладает следующими характеристиками.

• Он рассказывает какую-то историю – о названии сайта, бренда, продукте или услуге. История доносит до потенциального потребителя важную мысль, например, о том, что бренд вашей компании – это веселье. Или что ваш продукт решает определенную проблему потребителя. Рассказывается такая история при помощи изображений и текста. Можно поиграть словами, придумать эффектную картину.

• Краткость – обязательное условие успеха рекламы на щите. Когда автомобиль проезжает мимо на средней скорости, у водителя есть всего пять-десять секунд, чтобы рассмотреть щит. Поэтому слов должно быть как можно меньше – не более семи.

• Большой размер. Крупноформатное изображение какого-то одного элемента или предмета привлекает намного больше внимания, чем мелкие картинки рекламного щит. Дополнительный плюс – яркие цвета.

• Правильное место. К примеру, реклама ресторана или кафе будет особенно уместна на междугородней трассе, ближе к пункту назначения. В нескольких километрах от города многие водители уже ощутимо проголодались, и это поможет им лучше запомнить рекламное сообщение.

Самый востребованный формат рекламного щита

Размеры щитов варьируются в широких пределах. Однако самыми востребованными на протяжении десятков лет остаются проекты рекламных щитов 3х6. Этой площади достаточно, чтобы разместить свое сообщение для потенциальных покупателей, и в то же время проект рекламного щита 3х6 типовой доступен по цене.

На одном щите может размещаться сразу три рекламных сообщения, если использовать особую конструкцию – призматрон. Ее поверхность представляет собой ряд трехсторонних элементов (призм). Они вращаются вокруг своей оси, при каждом повороте формируется новая фотография рекламного щита. Динамическая конструкция привлекает больше внимания.

Как установить рекламный щит?

Установкой таких конструкций имеют право заниматься только предприятия, обладающие соответствующими разрешениями и заключившие договор с городской, краевой, областной администрацией. Такими организациями являются рекламные агентства, где вы можете заказать щит для своей рекламы.

При разработке проекта учитывается на рекламный щит ветровая нагрузка. От этого зависит, каким будет фундамент под рекламный щит, чтобы выдержать его вес. Принимаются во внимание и другие нагрузки рекламного щита, когда выбирается фундамент рекламный щит.

Как правило, устанавливается подсветка, чтобы выделить рекламный щит ночью. Мощность освещения также рассчитывается при подготовке проекта.

Готовится мокап рекламный щит – трехмерный компьютерный макет, позволяющий наглядно увидеть, как продукт будет выглядеть в реальности.

Заказать рекламу

Мы подробно проконсультируем вас по всем вопросам: чем отличается информационный щит от рекламного, как выполняется расчет ветровой нагрузки на рекламный щит и другим.

Звоните по номеру +7 (8552) 706-555 или вносите свои контактные данные в форму обратной связи на сайте. Мы перезвоним вам в ближайшее время.

Анализ ветровой нагрузки на прикрепленный рекламный щит с учетом турбулентного ветра

Главная Прикладная механика и материалы Прикладная механика и материалы Vols. 90-93 Анализ ветровой нагрузки на прикрепленный рекламный щит…

Обзор статьи

Резюме:

Из-за применимой высоты установки, небольшой массы, гибкости и небольшой влажности прикрепленный рекламный щит может легко вызвать вибрацию с эффектом ветра. Основным фактором является турбулентность среди причинно-следственных связей. Сочетая структурно-динамическую теорию и учитывая характеристики прикрепленного рекламного щита, формула расчета ветрового воздействия устанавливается с учетом турбулентного ветра, возникающего в результате вибрации 1-го типа. Надеемся предоставить некоторые ссылки на аналогичные проекты структур.

Доступ через ваше учреждение

Вас также могут заинтересовать эти электронные книги

Предварительный просмотр

Рекомендации

[1] Ли Бо, Ян Циншань, Хуан Таоин. Предписание характеристик турбулентности ветра в китайских, американских и австралийских нормах нагрузки. Журнал архитектуры и строительства, 2008, 25(3):23—26.

Академия Google

[2] ASNI/ASCE7202, Минимальные расчетные нагрузки для зданий и других сооружений, (2002 г. ).

Академия Google

[3] Чжоу Юнь, Ли Вупин, Хуан Ши и др. Предотвращение и смягчение последствий стихийных бедствий. Пекин: Китайская архитектурная и строительная пресса (2007 г.).

Академия Google

[4] Сян Хайфань и др. Современная теория и практика ветроустойчивости мостов. Пекин: Китайская коммуникационная пресса (2005 г.).

Академия Google

[5] Нормы загрузки для проектирования строительных конструкций (GB50009—2001). Пекин: Китайская архитектурная и строительная пресса (2001).

Академия Google

[6] Техническая спецификация стальной конструкции объекта наружной рекламы (CECS148: 2003). Пекин: Стандарты Китайской ассоциации стандартизации инженерного строительства (2003 г.).

Академия Google

Цитируется

Ветровые нагрузки на твердые знаки – Статья

08.01.2021

Пока я во сне ехал по шоссе, я увидел изображение, показанное выше, и подумал про себя, что это должен быть знак. Я был прав, это был знак. Знак, что нам нужно написать статью, объясняющую, как рассчитать ветровые нагрузки на твердые знаки. Хотя это должен быть относительно простой расчет, мы все узнали, что в ASCE 7 не так много действительно простых вещей. Пройдемся по деталям расчета ветровых нагрузок на сплошные знаки.

Формула ветровой нагрузки:

Ветровая нагрузка на знаки и отдельно стоящие стены рассматривается в ASCE 7-16 в разделе 29.3 «Расчетные ветровые нагрузки: монолитные отдельно стоящие стены и сплошные знаки». Формула очень проста, и мы видели ее много раз в ASCE 7-16, за исключением введения Cf, который представляет собой коэффициент чистой силы, взятый из рисунка 29.3-1.

Этот метод применяется к «сплошному» знаку. Вывеска или отдельно стоящая стена считаются сплошными, если проемы составляют менее 30% общей площади вывески или отдельно стоящей стены. Усилия на сплошных знаках с отверстиями допускается умножать на следующий понижающий коэффициент: 91.5

e = Коэффициент прочности = Площадь сплошности / Площадь брутто

 

ASCE 7-16 29.

3-1. На этом рисунке показано до трех различных условий нагружения, которые необходимо учитывать: случай A, B и, возможно, C.

На рис. 1, который в основном охватывает диапазон почти всех возможностей. Случай C следует рассматривать только тогда, когда B/s>= 2, что означает, что его следует рассматривать только в том случае, если ширина знака как минимум вдвое превышает его высоту.

Знаки, поддерживаемые колоннами:

Когда знак опирается на колонны, мы имеем не только ветровую нагрузку на знак, но и ветер, действующий на колонны. Для расчета ветровой нагрузки на колонну мы руководствуемся критериями ветровой нагрузки на дымоходы. К счастью, мы написали статью, объясняющую этот подход, и эту информацию можно найти здесь.

Используя коэффициенты формы дымохода, мы рассчитываем ветровые нагрузки, действующие на колонны.

Знаки, прикрепленные к стенам:

Когда табличка прикреплена к стене, в Разделе 29.3.2 указывается, что коэффициент внутреннего давления (GCpi) должен быть установлен равным нулю и использоваться давление стены. Тот же критерий применяется, если знак прикреплен к стене, но не находится в непосредственном контакте со стеной, при условии, что зазор между стеной и знаком не превышает 3 футов [0,9 м], а край знака составляет не менее 3 фута [0,9 м] от свободных краев стены (боковых и верхних краев, а также нижних краев приподнятых стен).

Ветровая нагрузка на сплошной знак Пример: 92 = 28,26 PSF [1,353 кПа]

B = 20 футов, S = 10 футов, H = 20 футов
б / с = 20 футов / 10 футов = 2,0
с / ч = 10 футов / 20 футов = 0,5

Случай A Ветровые нагрузки:

Обращаясь к Рисунку 29.3-1 для B/s = 2 и s/h = 0,5, мы получаем коэффициент силы 1,7

Случай A сила становится:

Fa = qh * G * Cf * As = 28,26*0,85*1,7*(10*20) = 8167 фунтов [36,34 кН]

Ветровые нагрузки для случая B:

Ветровые нагрузки для случая B идентичны случаю A, за исключением того, что они применяются со смещением от центр лица (см. схему). Поскольку знак не двусторонний, особых условий, указанных на рис.