Κατά το σχεδιασμό κτιρίων και κατασκευών, ο υπολογισμός του φορτίου ανέμου πρέπει να γίνεται αρκετά συχνά. Αυτός ο δείκτης υπολογίζεται χρησιμοποιώντας ειδικούς τύπους. Είναι σημαντικό να λαμβάνεται υπόψη ένα τέτοιο φορτίο, για παράδειγμα, κατά την κατάρτιση των σχεδίων των συστημάτων δοκών οροφής, την επιλογή της θέσης και του σχεδιασμού των πινακίδων κ.λπ.
πρότυπα SNiP
Στην πραγματικότητα, ο ίδιος ο ορισμός αυτής της παραμέτρου δίνει το SNiP 2.01. 07-85. Σύμφωνα με αυτό το έγγραφο, το φορτίο ανέμου θα πρέπει να θεωρείται ως άθροισμα:
- πίεση που δρα στις εξωτερικές επιφάνειες των δομών μιας δομής ή στοιχείου;
- δύναμη τριβής που κατευθύνεται εφαπτομενικά στην επιφάνεια της κατασκευής, αναφέρεται στην περιοχή της κάθετης ή οριζόντιας προβολής της·
- κανονική πίεση που εφαρμόζεται στην εσωτερική επιφάνεια ενός κτιρίου με διαπερατούς φακέλους κτιρίων ή ανοιχτά ανοίγματα.
Πώς να προσδιορίσετε
Κατά τον υπολογισμό του φορτίου ανέμου, λαμβάνονται υπόψη δύο κύριες παράμετροι:
- μέσο συστατικό;
- παλμικό.
Το φορτίο ορίζεται ως το άθροισμα αυτών των δύο παραμέτρων.
Μέση συνιστώσα: βασικός τύπος
Εάν το φορτίο ανέμου δεν ληφθεί υπόψη κατά τη μελέτη, αυτό θα έχει στη συνέχεια εξαιρετικά αρνητικό αντίκτυπο στην απόδοση του κτιρίου ή της κατασκευής. Η μέση συνιστώσα του υπολογίζεται με τον ακόλουθο τύπο:
W=Wok.
Εδώ W είναι η υπολογιζόμενη τιμή του φορτίου ανέμου σε ύψος z πάνω από την επιφάνεια της γης, Wo είναι η τυπική τιμή του, k είναι ο συντελεστής αλλαγής πίεσης με το ύψος. Όλα τα αρχικά δεδομένα από αυτόν τον τύπο προσδιορίζονται από πίνακες.
Μερικές φορές η παράμετρος c χρησιμοποιείται επίσης στους υπολογισμούς - ο αεροδυναμικός συντελεστής. Ο τύπος σε αυτήν την περίπτωση μοιάζει με αυτό: W=Wokс.
Κανονιστική τιμή
Για να μάθετε ποια είναι αυτή η παράμετρος, πρέπει να χρησιμοποιήσετε τον πίνακα των περιοχών για το φορτίο ανέμου της Ρωσικής Ομοσπονδίας. Υπάρχουν μόνο οκτώ από αυτούς. Ο πίνακας των φορτίων ανέμου (η εξάρτηση των τιμών Wo από μια συγκεκριμένη περιοχή της Ρωσίας) παρουσιάζεται παρακάτω.
Για ελάχιστα μελετημένες περιοχές της χώρας, καθώς και για ορεινές περιοχές, αυτή η παράμετρος SNiP σάς επιτρέπει να προσδιορίζετε σύμφωνα με επίσημα εγγεγραμμένους μετεωρολογικούς σταθμούς και με βάση την εμπειρία λειτουργίας των υπαρχόντων κτιρίων και κατασκευών. Σε αυτή την περίπτωση, χρησιμοποιείται ένας ειδικός τύπος για τον προσδιορισμό της τυπικής τιμής του φορτίου ανέμου. Μοιάζει με αυτό:
Wo=0,61 V2o.
Εδώ V2o - ταχύτητα ανέμου σε μέτρα ανά δευτερόλεπτο σε επίπεδο 10 m, που αντιστοιχεί σε ένα μέσο διάστημα 10λεπτά και υπερβαίνει κάθε 5 χρόνια.
Πώς προσδιορίζεται ο συντελεστής k;
Υπάρχει επίσης ένας ειδικός πίνακας για αυτήν την παράμετρο. Κατά τον προσδιορισμό του, λαμβάνεται υπόψη ο τύπος της περιοχής όπου υποτίθεται ότι η κατασκευή της δομής ή του κτιρίου. Υπάρχουν τρία από αυτά:
- Τύπος "A" - ανοιχτές επίπεδες περιοχές: ακτές θαλασσών, λιμνών και ποταμών, στέπες, ερήμους, περιοχές τούνδρας, δασικές στέπες.
- Τύπος "Β" - έδαφος καλυμμένο με εμπόδια ύψους έως και 10 μέτρων: αστική περιοχή, δάση κ.λπ.
- Τύπος "C" - αστικές περιοχές με κτίρια ύψους άνω των 25 μέτρων.
Ο τύπος της περιοχής κατασκευής καθορίζεται επίσης λαμβάνοντας υπόψη τις απαιτήσεις του SNiP. Αυτό πρέπει να λαμβάνεται υπόψη κατά το σχεδιασμό. Οποιοδήποτε κτίριο θεωρείται ότι βρίσκεται σε τοποθεσία συγκεκριμένου τύπου, εάν ο τελευταίος βρίσκεται στην προσήνεμη πλευρά του σε απόσταση 30 ωρών. Εδώ h είναι το ύψος σχεδιασμού της κατασκευής έως 60 μ. Με υψηλότερο ύψος κτιρίου, ο τύπος του εδάφους θεωρείται βέβαιος εάν παραμένει τουλάχιστον 2 km από την προσήνεμη πλευρά.
Πώς να υπολογίσετε το φορτίο κυματισμού
Σύμφωνα με το φορτίο ανέμου SNiP, όπως ήδη αναφέρθηκε, θα πρέπει να προσδιορίζεται ως το άθροισμα του μέσου προτύπου και του παλμού. Η τιμή της τελευταίας παραμέτρου εξαρτάται από τον τύπο της ίδιας της δομής και τα χαρακτηριστικά του σχεδιασμού της. Από αυτή την άποψη, διακρίνουν:
- κατασκευές με φυσική συχνότητα ταλάντωσης που υπερβαίνει την καθορισμένη οριακή τιμή (καμινάδες,πύργοι, ιστοί, συσκευές τύπου στήλης);
- κατασκευές ή στοιχεία της κατασκευής τους, τα οποία είναι ένα σύστημα με έναν βαθμό ελευθερίας (εγκάρσια πλαίσια βιομηχανικών μονώροφων κτιρίων, πύργοι νερού κ.λπ.);
συμμετρικό ως προς το κτίριο
Τύπες για διαφορετικούς τύπους κατασκευών
Για τον πρώτο τύπο κατασκευών, κατά τον προσδιορισμό του παλμικού φορτίου ανέμου, χρησιμοποιείται ο τύπος:
Wp=WGV.
Εδώ W είναι το τυπικό φορτίο που προσδιορίζεται από τον τύπο που παρουσιάζεται παραπάνω, G είναι ο συντελεστής παλμών πίεσης στο ύψος z, V είναι ο συντελεστής συσχέτισης παλμών. Οι δύο τελευταίες παράμετροι καθορίζονται από τους πίνακες.
Για κατασκευές με φυσική συχνότητα ταλάντωσης που υπερβαίνει την καθορισμένη οριακή τιμή, χρησιμοποιείται ο ακόλουθος τύπος κατά τον προσδιορισμό του παλμικού φορτίου ανέμου:
Wp=WQG.
Εδώ Q είναι ο δυναμικός συντελεστής που προσδιορίζεται από το διάγραμμα (παρουσιάζεται παρακάτω) ανάλογα με την παράμετρο E, που υπολογίζεται με τον τύπο E=√RW/940f (R είναι ο συντελεστής ασφάλειας φορτίου, f είναι η συχνότητα των φυσικών ταλαντώσεων) και τις λογαριθμικές διακυμάνσεις μείωσης. Η τελευταία παράμετρος είναι σταθερή και γίνεται αποδεκτή για:
- για κτίρια από χαλύβδινο σκελετό ως 0,3;
- για ιστούς, επενδύσεις κ.λπ. ως 0,15.
Για συμμετρικά κτίρια, το παλμικό φορτίο ανέμου υπολογίζεται με τον τύπο:
-
Wp=mQNY.
Εδώ Q είναι ο συντελεστής δυναμισμού, m είναι η μάζα της κατασκευής στο ύψος z, Y είναι οι οριζόντιες δονήσεις της κατασκευής στο επίπεδο z σύμφωνα με την πρώτη μορφή. Το N σε αυτόν τον τύπο είναι ένας ειδικός συντελεστής, ο οποίος μπορεί να προσδιοριστεί διαιρώντας πρώτα τη δομή σε r, τον αριθμό των τμημάτων εντός των οποίων το φορτίο ανέμου είναι σταθερό και χρησιμοποιώντας ειδικούς τύπους.
Ένας ακόμη τρόπος
Μπορείτε να υπολογίσετε το φορτίο ανέμου χρησιμοποιώντας μια ελαφρώς διαφορετική μέθοδο. Σε αυτήν την περίπτωση, πρέπει πρώτα να προσδιορίσετε την πίεση του ανέμου χρησιμοποιώντας τον τύπο:
(Psf)=.00256V^2.
Εδώ V είναι η ταχύτητα του ανέμου (σε mph).
Τότε θα πρέπει να υπολογίσετε τον συντελεστή οπισθέλκουσας. Θα ισούται με:
- 1.2 - για μεγάλες κάθετες κατασκευές;
- 0,8 - για σύντομες κάθετες γραμμές;
- 2.0 - για μεγάλες οριζόντιες κατασκευές;
- 1.4 - για κοντές (για παράδειγμα, η πρόσοψη ενός κτιρίου).
Στη συνέχεια, πρέπει να χρησιμοποιήσετε τον γενικό τύπο για το φορτίο ανέμου σε ένα κτίριο ή μια κατασκευή:
F=APCd.
Εδώ A είναι το εμβαδόν, το P είναι η πίεση ανέμου, το Cd είναι ο συντελεστής οπισθέλκουσας.
Μπορείτε επίσης να χρησιμοποιήσετε έναν ελαφρώς πιο περίπλοκο τύπο:
F=APCdKzGh.
Όταν εφαρμόζεται, λαμβάνονται επιπλέον υπόψη οι παράγοντες έκθεσης Kz b και η ευαισθησία ριπών Gh. Το πρώτο υπολογίζεται ως z/33]^(2/7,το δεύτερο - 65+60 / (h/33)^(1/7). Σε αυτούς τους τύπους, z είναι το ύψος από το έδαφος έως το μέσο της κατασκευής, h είναι το συνολικό ύψος της τελευταίας.
Συστάσεις από ειδικούς
Για τον υπολογισμό του φορτίου ανέμου, οι μηχανικοί συμβουλεύουν συχνά τη χρήση των γνωστών προγραμμάτων MS Excel και OOo Calc από το πακέτο Open Office. Η διαδικασία για τη χρήση αυτού του λογισμικού, για παράδειγμα, θα μπορούσε να είναι:
- Το Excel είναι ενεργοποιημένο στο φύλλο "Αιολική Ενέργεια";
- η ταχύτητα ανέμου καταγράφεται στο κελί D3;
- η ώρα είναι σε D5;
- περιοχή ροής αέρα - στο D6;
- πυκνότητα αέρα ή ειδικό βάρος - σε D7;
- απόδοση ανεμογεννήτριας - στο D8.
Υπάρχουν άλλοι τρόποι χρήσης αυτού του λογισμικού με άλλες εισόδους. Σε κάθε περίπτωση, είναι πολύ βολικό να χρησιμοποιήσετε το MS Excel και το OOo Calc για να υπολογίσετε το φορτίο ανέμου σε κτίρια και κατασκευές, καθώς και τις επιμέρους κατασκευές τους.
