Ветровая нагрузка

Для зданий и сооружений необходимо учитывать следующие воздействия ветра:

а) основной тип ветровой нагрузки (в дальнейшем – «ветровая нагрузка»);

б) пиковые значения ветровой нагрузки, действующие на конструктивные элементы ограждения и элементы их крепления;

в) резонансное вихревое возбуждение;

г) аэродинамические неустойчивые колебания типа галопирования, дивергенции и флаттера.

Резонансное вихревое возбуждение и аэродинамические неустойчивые колебания типа галопирования необходимо учитывать для зданий и сплошностенчатых сооружений, у которых h/d>10, где h – высота, d – характерный поперечный размер.

Нормативное значение ветровой нагрузки w следует определять как сумму средней wm и пульсационной wр составляющих.

Нормативное значение средней составляющей ветровой нагрузки wm в зависимости от эквивалентной высоты ze над поверхностью земли следует определять по формуле:

- нормативное значение ветрового давления

- коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления для высоты ze

с – аэродинамический коэффициент

Нормативное значение ветрового давления принимается в зависимости от ветрового района,

Эквивалентная высота ze определяется для зданий при

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

h – высота здания

k(16,2) = 1,16, k(10,0) = 1,0.

Согласно приложению Д.1.2 [7], для наветренной стороны здания
с = 0,8, а для подветренной стороны – c’ = -0,5.

Нормативное значение средней составляющей ветровой нагрузки w_m на высотах 19,7; 16,2 и 10,0м оказывается равным:

- для наветренной стороны здания (кПа),

(кПа),

(кПа),

-для подветренной стороны – (кПа),

(кПа),

(кПа).

Пульсационную составляющую ветровой нагрузки допускается определять по формуле:

где определено выше.

- коэффициент пульсации давления ветра, принимаемый по таблице 11.4 или формуле (11.6) [7] для эквивалентной высоты z_e, ; ; .

- коэффициент пространственной корреляции пульсаций давления ветра, (см. п.11.1.11 [7]). По таблице 11.7 [7] находим значения коэффициентов ρ и χ для расчетной поверхности, параллельной основной координатной плоскости zoy (рис. 11.2 [7]): м – шаг колонн, поскольку расчетная поверхность включает в себя те части наветренных и подветренных поверхностей, боковых стен, кровли и подобных конструкций, с которых давление ветра передается на рассчитываемый элемент сооружения; м. По таблице 11.6, интерполируя, находим v_19,7 = 0,801, v_16,2= 0,811, v_10,0 = 0,828.

Пульсационная составляющая ветровой нагрузки w_р оказывается равной:

- для наветренной стороны здания

(кПа),

(кПа),

(кПа),

- для подветренной стороны –

(кПа),

(кПа),

(кПа),

Нормативное значение ветровой нагрузки w:

- для наветренной стороны здания (кПа),

(кПа),

(кПа),

-для подветренной стороны – (кПа),

(кПа),

(кПа).

Расчетная погонная ветровая нагрузка находится по формуле

,

причем, согласно п.11.1.12 [7], коэффициент надежности по нагрузке для ветровой нагрузки g_f = 1,4, поэтому

- для наветренной стороны здания

(кН/м),

(кН/м),

(кН/м),

- для подветренной стороны –

(кН/м),

(кН/м),

(кН/м).

База колонны поперечной рамы расположена ниже уровня земли, а ветровая нагрузка действует только в надземной части. Для упрощения расчета фактическая эпюра ветрового давления заменяется равномерно распределенной по всей высоте колонны, эквивалентной по величине изгибающего момента в заделке. Запишем выражения для изгибающего момента в заделке колонны с учетом обозначений рис. 2.2:

- момент от нагрузки на надземную часть колонны:

- момент от нагрузки на всю колонну:

Рис. 2.2

Приравнивая два последних результата, находим величину эквивалентной распределенной ветровой нагрузки на колонну

- для наветренной стороны здания

(кН/м),

- для подветренной стороны

(кН/м).

Помимо распределенной ветровой нагрузки на колонны здания следует учесть давление ветра на боковые плоскости покрытия (шатер). Это давление обычно прикладывается в уровне нижних поясов стропильных ферм в виде сосредоточенных сил. Значение величины давления ветра на шатер с наветренной стороны равно площади части фактической эпюры ветрового давления ограниченной отметками низа стропильной фермы (+14.400) и верха (+17.900) покрытия:

- для наветренной стороны здания

(кН),

- для подветренной стороны

(кН).