Онлайн Калькулятор снеговой и ветровой нагрузки, глубины промерзания грунта
Выберите страну:
Российская федерацияАзербайджанская республикаРеспублика АрменияРеспублика БеларусьГрузияРеспублика КазахстанРеспублика МолдоваРеспублика ТаджикистанРеспублика УзбекистанУкраина
Выберите область:
Республика Адыгея Алтайский край Амурская область Архангельская область Астраханская область Республика Башкортостан Белгородская область Брянская область Республика Бурятия Владимирская область Волгоградская область Вологодская область Воронежская область Республика Дагестан Ивановская область Иркутская область Кабардино-БалкарскаяРеспублика Калининградская область Республика Калмыкия Калужская область Камчатская область Карачаево-ЧеркесскаяРеспублика Республика Карелия Кемеровская область Республика Коми Костромская область Краснодарский край Красноярский край Курганская область Курская область Липецкая область Ленинградская область Магаданская область Республика Марий Эл Республика Мордовия Московская область Мурманская область Нижегородская область Новгородская область Новосибирская область Омская область Оренбургская область Орловская область Пензенская область Пермская область Приморский край Псковская область Ростовская область Рязанская область Самарская область Саратовская область Сахалинская область Свердловская область Республика Северная Осетия Смоленская область Ставропольский край Тамбовская область Республика Татарстан Тверская область Томская область Республика Тыва Тульская область Тюменская область Удмуртская Республика Ульяновская область Хабаровский край Республика Хакассия Челябинская область Чеченская Республика Читинская область Чувашская Республика Чукотский АО (Магаданская область) Республика Саха (Якутия) Ярославская область Автономная республика Крым Брестская область Витебская область Гомельская область Гродненская область Минская область Могилевская область Абхазская Республика Аджарская Республика Алматинская область Джезказганская область Западно-Казахстанская область Карагандинская область Кзыл-Ординская область Кокчетавская область Кустанайская область Мангистауская область Павлодарская область Северо-Казахстанская область Талды-Курганская область Тургайская область Южно-Казахстанская область Районы республиканского подчинения Хатлонская область Андижанская область Бухарская область Джизакская область Кашкадарьинская область Навоийская область Наманганская область Самаркандская область Сурхандарьинская область Ташкентская область Ферганская область Хорезмская область Винницкая область Волынская область Днепропетровская область Донецкая область Житомирская область Закарпатская область Запорожская область Ивано-Франковская область Киевская область Кировоградская область Луганская область Львовская область Николаевская область Одесская область Полтавская область Ровенская область Сумская область Тернопольская область Харьковская область Херсонская область Хмельницкая область Черкасская область Черниговская область Черновицкая область
Выберите город:
Майкоп Алейск Барнаул Бийск-Зональная Рубцовск Архара Белогорск Благовещенск Ерофей Павлович Зея Норский Склад Поярково Свободный Сковородино Тында Шимановск Архангельск Котлас Мезень Онега Астрахань Верхний Баскунчак Белорецк Уфа Белгород Брянск Бабушкин Багдарин Кяхта Нижнеангарск СосновоОзерское Улан-Удэ Хоринск Владимир Муром Волгоград Камышин Котельниково Эльтон Вологда Никольск Воронеж Дербент Махачкала Иваново Кинешма Братск Ербогачен Жигалово Зима Иркутск Киренск Тайшет Усть-Ордынский—Бурятский АО Нальчик Калининград Элиста Калуга Ключи Козыревск Корф — Корякский АО Мильково Оссора — Корякский АО Петропавловск Камчатский Усть-Камчатск Усть-Хайрюзово Черкесск Кемь Олонец Петрозаводск Кемерово Киселевск Воркута Печора Сыктывкар ТроицкоПечорское Усть-Цильма Ухта Кострома Шарья Краснодар Сочи Тихорецк Ачинск Байкит — Эвенкийский АО Боготол Ванавара — Эвенкийский АО Волочанка Диксон — Таймырский АО Дудинка — Таймырский АО Енисейск Ессей — Эвенкийский АО Кежма Красноярск Тура — Эвенкийский АО Туруханск Хатанга- Таймырский АО Ярцево Курган Курск Липецк Санкт-Петербург Магадан (Нагаева. бухта) Сусуман Йошкар-Ола Саранск Москва Кандалакша Мончегорск Мурманск Ниванкюль Умба Арзамас Выкса Нижний Новгород Боровичи Новгород Барабинск Болотное Карасук Кочки Купино Кыштовка Новосибирск Татарск Чулым Омск Тара Черлак Оренбург Сорочинск Орел Пенза Пермь Владивосток Дальнереченск Партизанск Великие Луки Псков Миллерово Ростов-на-Дону Таганрог Рязань Самара Александров Гай Балашов Саратов АлександровскСахалинский Долинск Курильск Поронайск ЮжноКурильск ЮжноСахалинск Екатеринбург Каменск-Уральский Владикавказ Вязьма Смоленск Невинномысск Ставрополь Тамбов Казань Бежецк Тверь Ржев Томск Кызыл Тула Березово- ХантыМансийский АО Демьянское Надым Октябрьское Салехард Сургут — Ханты-МансийскийАО Тарко-Сале- ЯмалоНенецкий АО Тобольск Тюмень Уренгой — Ямало-НенецкийАО ХантыМансийск- ХантыМансийский АО Глазов Ижевск Ульяновск Аян Бикин Бира Биробиджан Комсомольск-на-Амуре Николаевск- на-Амуре Облучье Охотск Софийский Прииск Хабаровск Чумикан Абакан Шира Челябинск Грозный Агинское Акша Борзя Могоча Нерчинск Чара Чита Чебоксары Анадырь Березово Алдан Амга Верхоянск Вилюйск Витим Дружина Жиганск Зырянка Ленск Нагорный Нюрба Нюя Оймякон Олекминск Оленек Сангар Саскылах Среднеколымск Сунтар Томмот Тяня Усть-Мая Усть-Миль Чульман Якутск Нарьян-Мар Ярославль Симферополь Феодосия
Брест Витебск Полоцк Василевичи Гомель Гродно Минск Горки Могилев
Сухуми Батуми Челкар
Баканас Балхаш Карсакпай Джамбейты Уральск Караганда Каркаралинск Аральское Море Казалинск Кзыл-Орда Кокчетав Кустанай Форт-Шевченко Баянаул Павлодар Петропавловск Талды-Курган Тургай Туркестан Чимкент
Душанбе Куляб Курган-Тюбе
Андижан Бухара Джизак Гузар Навои Наманган Самарканд Термез Ташкент Фергана Ургенч
Винница Ковель Луцк Днепропетровск Комиссаровка Кривой Рог Донецк Житомир Овруч Ужгород Запорожье Ивано-Франковск Киев Кировоград Луганск Львов Николаев Измаил Одесса Сарата Лубны Полтава Ровно Сарны Ромны Сумы Тернополь Лозовая Харьков Херсон Хмельницкий Золотоноша Умань Чернигов Черновцы
Баку Ереван Степанаван Кишинев
Выберите грунт:
глина/суглиноксупесь, мелкий пылеватый песокпески средней крупности, крупные и гравелистыекрупнообломочные грунты
| Наименование | Значение |
|---|---|
| Глубина промерзания, м | 0.27 |
| Снеговая нагрузка по СП20.13330.2011 (отмененный), кг/м2 | 120 |
| Нормативная снеговая нагрузка по СП20.13330.2016 (актуальный), кг/м2 | 100 |
| Нормативная ветровая нагрузка, кг/м2 | 23 |
РАСЧЕТ
Калькулятор выполнен в виде таблицы, в которой можно выбрать город, и она покажет значения снеговой и ветровой нагрузки онлайн в вашем городе и глубину промерзания грунта в вашем городе
Порядок работы:
1. Укажите страну
2. При необходимости Выберите область
3. Укажите город
4. Далее нужно выбрать тип грунта (не обязательно, тогда калькулятор вам не выведет глубину промерзания грунта в городе)
5. Нажать кнопку «Расчет» вот и все!
Для справки:
— значение снеговой нагрузки по СП 20.13330.2011 — расчетное. Если вам нужно получить нормативное значения просто умножайте на 0.7
— глубина промерзания грунта получается на основании СНиП 23-01-99 «СТРОИТЕЛЬНАЯ КЛИМАТОЛОГИЯ»
Если Онлайн калькулятор снеговой и ветровой нагрузки + глубины промерзания грунта оказался Вам полезен – не забывайте делиться им с друзьями и коллегами ссылкой в соц.сети, а также посмотреть другие строительные калькуляторы, они простые но здорово облегчают жизнь строителям и тем кто решил сам строить свой дом с нуля.
Для справки прикладываем Карту снеговых районов
Бесплатный онлайн-калькулятор ветровой нагрузки | SkyCiv
О калькуляторе ветровой нагрузки
Ветровые нагрузки являются важным фактором в проектировании конструкций при проектировании конструкции.. Добавление к уже имеющемуся списку бесплатных инструментов SkyCiv, это новый калькулятор ветровой нагрузки для ASCE 7-16, ТАК КАК 1170.2 и В 1991 (EC1). Этот простой в использовании калькулятор отображает скорость ветра по местоположению на карте скорости ветра в соответствии с указанными выше строительными нормами.. Программное обеспечение также позволяет вам добавлять дополнительную информацию о вашем здании, чтобы определить необходимое давление ветра, которое будет применяться.. В бесплатной версии есть некоторые ограничения, которые позволят вам получить местную скорость ветра для 3 поисков в день, и количество давлений строительного типа.
Это ASCE 7-16 / EN1991 / NBCC 2015 / ТАК КАК 1170 Калькулятор ветровой нагрузки извлечен из нашей полной Структурное программное обеспечение 3D — который позволяет вам определять давление ветра по местоположению и применять его непосредственно к вашей структурной модели. Вы можете отредактировать ввод, чтобы повторно применить, и по мере того, как вы меняете свою модель, ветровые нагрузки будут автоматически регулироваться, поэтому вам не придется удалять и повторно применять!
Калькулятор скорости ветра
Первым шагом программного обеспечения является определение скорости ветра из кода проекта в зависимости от местоположения, введенного пользователем или почтовый индекс. Просто введите местоположение (адрес улицы, Долгота широта, почтовый индекс) и программа выдаст вам соответствующий скорость ветра по местоположению согласно стандарту проектирования. Если вы только войдете в локацию, то получите скорость ветра, но вы также можете получить давление ветра и местоположение, введя некоторые дополнительные переменные для типа здания. С помощью этой информации программное обеспечение может определить категорию риска для ASCE. 7 16.
Калькулятор давления ветра
После расчета скорости ветра, пользователь может предоставить дополнительную информацию о здании (например, высота здания, тип и облицовка) получить давление ветра (ветровая нагрузка) на основе ASCE 7-16, ТАК КАК 1170 и EN 1991 положения. Обеспечивает расчеты ветровой нагрузки при подъеме., подветренный, наветренные и кровельные силы здания. Расчеты давления ветра покажут давление ветра, и область, где будет применяться давление. Некоторые типы зданий заблокированы для бесплатной версии, но наш экономичная подписка даст вам доступ ко всему, что вам нужно для ветровой нагрузки!
Подробные расчеты ветровой нагрузки
SkyCiv предлагает полный отчет о дизайне, чтобы показать расчеты ветровых нагрузок и давлений., чтобы вы могли точно увидеть, как программное обеспечение рассчитало давление ветра для ASCE 7-16 и, как 1170. Это важно для любого инженера, чтобы они могли следовать предположениям программного обеспечения, расчеты и ссылки на коды проектирования. SkyCiv верит в полную прозрачность, поэтому подробные структурные отчеты являются общими для всего нашего программного обеспечения для строительства. Обновите и просматривайте полные отчеты, или вы хотите увидеть любой ASCE 7 16 примеры расчета ветровой нагрузки.
ASCE 7 16, ТАК КАК 1170, NBCC 2015, В 1990, плюс еще …
В настоящее время вышеуказанные программное обеспечение силы ветра основан на США, Австралия, Канада и Европа, чтобы помочь инженерам определить расчетную скорость ветра для зданий. Это требуется во многих конструкторских или строительных нормах и нормах и часто может быть определяющим вариантом нагрузки в районах с сильными ветрами.. Мы всегда ищем способы улучшить — так что если вы не найдете то, что ищете — пожалуйста дай нам знать! Мы очень открыты и очень ценим отзывы и предложения по улучшению. Прямо сейчас инструмент действует как ASCE 7-16 калькулятор ветровой нагрузки по умолчанию.
О SkyCiv
SkyCiv предлагает широкий спектр программного обеспечения для анализа и проектирования облачных вычислений для инженеров. Как постоянно развивающаяся технологическая компания, мы стремимся к инновациям и стимулированию существующих рабочих процессов, чтобы сэкономить время инженеров в их рабочих процессах и проектах.
Доступно больше бесплатных инструментов
Программы и формулы для расчета ветровой нагрузки
Программы для расчета ветровой нагрузки
Формулы для расчета ветровой нагрузки
Источник: СНиП 2.01.07-85 (с изм. 1 1993)
Давление ветровой нагрузки определяется по формуле:
Wm = W0kc
где Wo- нормативное значение давления (см. таб.1)
k — коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте, определяется по таб.2 в зависимости от типа местности. Принимаются следующие типы местности:
- А — открытые побережья морей, озёр и водохранилищ, пустыни, лесостепи, тундра;
- В — городские территории, лесные массивы и другие местности, равномерно покрытые препятствиями высотой не более 10 м;
- С — городские районы с застройкой зданниями высотой более 25 м.
с — аэродинамический коэффициент.
W0 = 0,61V02
где V0 -численно равно скорости ветра, м/с, на уровне 10 м над поверхностью земли для местности типа А, соответствующей 10-минутному интервалу осреднения и превышаемой в среднем раз в 5 лет (если техническими условиями, утверждёнными в установленном порядке, не регламентированы другие периоды повторяемости скоростей ветра).
Таблица 1.
| Ветровые районы СССР | Ia | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
| Wo,кПа(кгс/м3) |
0,17
(23)
|
0,23
(23)
|
0,30
(30)
|
0,38
(38)
|
0,48
(48)
|
0,60
(60)
|
0.73
(73)
|
0,85
(85)
|
Таблица 2.
| Высота z,м | коэффициент k для типов местности | ||
| A | B | C | |
| < 5 | 0,75 | 0,5 | 0,4 |
| 10 | 1 | 0,65 | 0,4 |
| 20 | 1,25 | 0,85 | 0,55 |
| 40 | 1,5 | 1,1 | 0,8 |
| 60 | 1,7 | 1,3 | 1 |
| 80 | 1,85 | 1,45 | 1,15 |
| 10 | 2 | 1,6 | 1,25 |
| 150 | 2,25 | 1,9 | 1,55 |
| 200 | 2,45 | 2,1 | 1,8 |
| 250 | 2,652 | 2,3 | 2 |
| 300 | 2,75 | 2,5 | 2,2 |
| 350 | 2,75 | 2,75 | 2,35 |
| >480 | 2,75 | 2,75 | 2,75 |
Таблица 3.
| Высота z,м | Коэффициент пульсаций давления ветра z для типов местности | ||
| A | B | C | |
| £ 5 | 0,85 | 1,22 | 1,78 |
| 10 | 0,76 | 1,06 | 1,78 |
| 20 | 0,69 | 0,92 | 1,5 |
| 40 | 0,62 | 0,8 | 1,26 |
| 60 | 0,58 | 0,74 | 1,14 |
| 80 | 0,56 | 0,7 | 1,06 |
| 100 | 0,54 | 0,67 | 1 |
| 150 | 0,51 | 0,62 | 0,9 |
| 200 | 0,49 | 0,58 | 0,84 |
| 250 | 0,47 | 0,56 | 0,8 |
| 300 | 0,46 | 0,54 | 0,76 |
| 350 | 0,46 | 0,52 | 0,73 |
| ³ 480 | 0,46 | 0,5 | 0,68 |
Таблица 4. Определение аэродинамического коэффициента для разных типов сооружений
4.1. Сфера
| b, град | 0 | 15 | 3 | 45 | 60 | 75 | 90 |
| с | 1 | 0,8 | 0,4 | -0,2 | -0,8 | -1,2 | -1,25 |
| b, град | 105 | 120 | 135 | 150 | 175 | 180 | |
| с | -1 | -0,6 | -0,2 | 0,2 | 0,3 | 0,4 |
4.2. Призматические сооружения
| l | 5 | 10 | 20 | 35 | 50 | 100 | беск. |
| k | 0,6 | 0,65 | 0,75 | 0,85 | 0,9 | 0,95 | 2 |
Пример расчета ветровой нагрузки:
Для трубы диаметром D=500 мм, высотой h=1000 мм, расположенной на высоте 10 м. Скорость ветра v0=8 м/с. Местность-город.
W = W0kc = (0,61*64)*0,65*0,75 = 19,032 (кПа)
Обновленный расчет ветрового давления в Excel
zzzzz-5
, 15 января 2009 в 07:01
#1
спасибо .проверим
Геннадий1147
, 20 января 2009 в 00:13
#2
Спасибо. На неделе посмотрю — отпишу.
IVlad
, 22 января 2009 в 16:20
#3
tutanhamon,
если не секрет, по какому нормативному документу считается
Значение коэф. K на высоте?
В нашей фирме используют к-ты поболее.
tutanhamon
, 22 января 2009 в 16:26
#4
Коэффициент k, учитывающий изменение ветрового давления по высоте z, определяется по табл.6 СНиП 2.01.07-85* «Нагрузки и воздействия» в зависимости от типа местности. Для промежуточных значений высоты, значение коэффициента k определяется линейной интерполяцией.
А у вас, наверно, по МГСН береться?…
tutanhamon
, 22 января 2009 в 16:28
#5
Но если есть желание — то можете изменять эту таблицу в экселевской книге по своему желанию =))..
IVlad
, 22 января 2009 в 16:38
#6
Нет, у нас по МДС 20-1.2006.
IVlad
, 22 января 2009 в 16:48
#7
…там например на 20 м и типе местности В
К(z)- 1,65, т.е. почти в 2 раза больше!
tutanhamon
, 22 января 2009 в 16:51
#8
Подправил в описании к листу — сделал указание на соответствующий лист…
В принципе, тут проблемы нет никакой, достаточно подправить значения в диапазоне «Значения_по_высоте» на листе «Таблицы СНиП».. Но если возникнет у вас желание — могу добавить расчет и по МДС 20-1.2006 сегодня к вечеру…
IVlad
, 22 января 2009 в 17:09
#9
tutanhamon,
нет, спасибо, мне то не надо.
Я себе сделал файлик считающий все нагрузки требуемые для статического расчета вент. фасада (учитывая тип системы, массы отделки и элементов систем и т.д.).
Я то к тому, кто по каким нормам проектирует.
vlr
, 28 января 2011 в 22:14
#10
Можно добавить мелочь, но приятную? Шаг поперечных рам здания. Затем перемножить значения ветрового давления на шаг, т.е. погонную нагрузку на раму получить. Ну чтобы уж всё в одном флаконе было.
Ветровая нагрузка. Расчет в Excel.
Опубликовано 15 Дек 2013
Рубрика: О жизни | 23 комментария
Смесь газов, названная воздухом и образующая атмосферу нашей планеты, постоянно движется с различной скоростью и в разных направлениях над сушей и океанами Земли. Это явление мы называем ветром. Ветер создает комфортные условия среды обитания, но…
…ветровая нагрузка может создавать угрозу для жизни живых существ и угрозу разрушений для конструкций и сооружений.
Человеку комфортно, когда скорость ветра мала и не превышает 5 м/с. Сильный ветер – это ветер со скоростью более 12 м/с. Ветер со скоростью более 20 м/с – это шторм, а более 30 м/с – ураган.
Энергия ветра.
С точки зрения полезного использования ветровой энергии в энергетике на сегодняшний день оптимальными являются скорости ветра 8…18 м/с. При меньших скоростях ветроэнергетические установки малоэффективны, при больших возникает опасность разрушения конструкций установки.
Так как воздух имеет массу, и эта масса движется с некоторой скоростью относительно поверхности земли, то трудно даже представить, какой колоссальной кинетической энергией обладает окружающее нас воздушное пространство!!!
Чтобы составить представление о величине этой энергии, давайте вырежем из пространства его часть в виде цилиндра, мысленно расположив некий обруч плоскостью перпендикулярно направлению вектора скорости ветра. Площадь сечения обруча – S=1 м2 (диаметр d=1,13 м).
Если на вашем компьютере не установлена программа MS Excel, можно воспользоваться свободно распространяемой программой OOo Calc из пакета Open Office.
Правила форматирования ячеек листа Excel, применяемые в статьях этого блога, можно посмотреть на странице «О блоге».
Включаем Excel и на листе «Энергия ветра» и составляем простую расчетную программу, которая позволит быстро рассчитывать мощность ветроустановок при различных исходных условиях.
Исходные данные:
1. Скорость ветра vв в м/с записываем
в ячейку D3: =10,0
2. Время t в с заносим
в ячейку D5: =1
3. Площадь сечения потока воздуха S в м2 вписываем
в ячейку D6: =1,000
4. Плотность воздуха или удельный вес воздуха при нормальных условиях (атмосферном давлении 101325 Па = 760 мм рт. ст. и температуре +273,15° К = 0° C) γ в кг/м3 вписываем
в ячейку D7: =1,293
5.2/2 =647
T=m*vв2/2
9. Мощность N в КВт, которую мы смогли бы отобрать из этой струи воздуха при заданном КПД, вычисляем
в ячейке D13: =D11/D4*D7/1000 =0,226
N=(T/t)*КПД=(S*γ*vв3/2)*КПД
При реальных КПД ветроэнергетических установок около 0,3…0,4, при скорости ветра vв=10 м/с и диаметре лопастей ветряка d=1,13 м (площадь круга S=1 м2) можно получить мощность порядка N=200…250 Вт. Этой мощности хватит чтобы за час вспахать полсотки земли! Представляете сколько вокруг нас энергии, которую мы никак не научимся эффективно отбирать и преобразовывать?! Сегодняшние ветроэнергетические установки мало-мальски начинают работать при скорости ветра vв>4 м/с, выходя на рабочий режим при скорости vв=9…13 м/с. Однако уже при скорости ветра vв>17 м/с приходится больше заботиться о безопасности окружающих людей, животных, сооружений и сохранности установки, нежели о производстве энергии…
Итак, возможности использования ветра слегка затронули, переходим к проблемам, которые он создает.
Упрощенный расчет в Excel ветровой нагрузки.
Ветровая нагрузка, воздействуя на сооружение, пытается его опрокинуть, разорвать, сдвинуть в направлении действия потока воздуха.
Определим ветровое давление на плоскую стенку перпендикулярную направлению ветра, используя законы и формулы элементарной физики.
В файле Excel на листе «Упрощенный расчет» составляем небольшую расчетную программу, которая позволит рассчитывать ветровую нагрузку на плоскую стенку.
Исходные данные:
1. Скорость ветра vв в м/с записываем
в ячейку D3: =24,0
Скорость ветра необходимо принять для расчетов максимально возможную в данной местности с учетом даже кратковременных порывов, например, для города Омска это 24 м/с.2*D5/2/D6 =38,0
Q=vв2*γ/(2*g)
6. Максимальную для данной местности ветровую нагрузку на плоскую поверхность W в кг/м2 рассчитываем
в ячейке D10: =D9*D7 =60,7
W=Q*k
Расчет в Excel ветровой нагрузки по СП 20.13330.2011.
В главе №11 СП 20.13330.2011 «Нагрузки и воздействия» /Актуализированная редакция СНиП 2.01.07-85* от 20.05.2011/ для профессионалов-строителей расписана методика определения ветровой нагрузки. Кроме нормального (перпендикулярного к поверхностям) давления она учитывает силу трения воздуха о неровности поверхностей, пульсации воздушного потока, аэродинамические колебания (флаттер, дивергенцию, галопирование), предусматривает проверку на отсутствие вихревого резонанса. Мы не будем далеко забираться в эти дебри и ограничимся укрупненным расчетом. Если вам необходим полный профессиональный расчет по действующим нормативам, то открывайте СП 20.13330.2011 – и считайте, разобраться в алгоритме не сложно. Дело в том, что расчеты для разных объектов весьма индивидуальны! Могу порекомендовать адрес в Интернете, где расположены ссылки на три бесплатные неплохие программы определения ветровых нагрузок: http://fordewind.org/wiki/doku.php?id=опр_ветра.
Перед началом работы необходимо найти и скачать из Интернета СП 20.13330.2011, включая все приложения.
Часть материалов из СП 20.13330.2011 находятся в файле, который подписчики сайта могут скачать по ссылке, размещенной в самом конце этой статьи.
В примечаниях к ячейкам столбца C с исходными данными поместим некоторые важные данные и ссылки на пункты СП 20.13330.2011!!!
В файле Excel на листе «Расчет по СП 20.13330.2011» начинаем составлять программу, которая позволит определять расчетную ветровую нагрузку по второму алгоритму.
Исходные данные:
1. Вписываем коэффициент надежности по нагрузке γf
в ячейку D3: =1,4
2. Определяем тип местности, воспользовавшись примечанием к ячейке C4. Например, наша местность относится к типу B. Выбираем соответствующую строку с записью B в поле с выпадающим списком, расположенном поверх
ячейки D4: =ИНДЕКС(I5:I7;I2) =B
3. Открываем Приложение Ж в СП 20.13330.2011 и по карте «Районирование территории Российской Федерации по давлению ветра» определяем для интересующей нас местности номер ветрового района (карта есть в файле для скачивания). Например, для Санкт-Петербурга и Омска – это II ветровой район. Выбираем соответствующую строку с записью II в поле с выпадающим списком, расположенном поверх
ячейки D5: =ИНДЕКС(G5:G12;G2) =II
О том, как работает функция ИНДЕКС совместно с полем со списком можно прочитать здесь.
4. Задаем эквивалентную высоту объекта над землей ze в м, пользуясь п.11.1.5 СП 20.13330.2011
в ячейке D6: =5
5. Аэродинамический коэффициент c выбираем по приложению Д.1 СП 20.13330.2011, например, для плоской стенки и записываем
в ячейку D7: =1,3
cmax < 2,2 — с наветренной стороны
cmin > -3,4 — с подветренной стороны
Определение двух следующих коэффициентов, влияющих на значение пульсационной составляющей ветровой нагрузки, является очень непростой задачей, требующей расчета частот собственных колебаний объекта! Расчет этот для разных сооружений ведется по различным и очень непростым алгоритмам!!! Я укажу далее лишь примерные возможные диапазоны значений этих коэффициентов. Желающие разобраться досконально с частотами колебаний должны обратиться к другим источникам.
6.(-α)
15. Нормативное значение средней составляющей ветровой нагрузки wm в кг/м2 рассчитываем
в ячейке D19: =D11*D17*D7 =19,2
wm= w0* k (ze)*c
16. Нормативное значение пульсационной составляющей ветровой нагрузки wp вкг/м2 определяем
в ячейке D20: =D19*D9*D18*D8 =23,9
wp= wm*ξ*ζ(ze)*ν
17. Нормативное значение ветровой нагрузки w вкг/м2 вычисляем
в ячейке D21: =D19+D20 =43,1
w = wm+wp
18. Расчетную ветровую нагрузку W вкг/м2 с учетом коэффициента надежности рассчитываем
в ячейке D22: =D21*D3 =60,3
W = w*γf
Итоги
В расчетах по упрощенной методике и по СП 20.13330.2011 мы получили очень близкие результаты. Хотя во многом это скорее случайное совпадение, обе методики имеют право на жизнь и могут использоваться каждая для решения своих задач. По упрощенному расчету можно быстро сделать оценку нагрузки и при выполнении детального проекта уточнить ветровую нагрузку расчетом по СП 20.13330.2011.
В заключении хочу сказать, что эта статья написана для того, чтобы читающий смог составить общее представление о том, что такое энергия ветра, понять созидательные и разрушительные аспекты темы. Расчет ветровой нагрузки достаточно сложная и многофакторная задача. Я не спроста разместил статью в рубрике «О жизни». Это не справочный материал для инженера-проектировщика! Пользуясь представленными материалами можно приблизительно рассчитать нагрузку на небольшой забор, легкую теплицу или маленькую доску объявлений. Ветровая нагрузка на более серьезные объекты должна быть рассчитана специалистом строго по главе №11 СП 20.13330.2011!
Прошу уважающих труд автора скачать файл после подписки на анонсы статей.
Ссылка на скачивание файла: veter (xls 1,97MB).
Буду рад прочитать ваши комментарии, уважаемые читатели!!! Профессионалам – строителям в комментариях прошу учитывать, что статья написана для широкой аудитории.
Другие статьи автора блога
На главную
Статьи с близкой тематикой
Отзывы
как рассчитать допустимую снеговую и ветровую нагрузку, вес снега на квадратный метр
Кровля осуществляет постоянную защиту здания от всех погодных и климатических проявлений, исключая контакт всех материалов с атмосферной или дождевой водой и являясь граничным слоем, отсекающим воздействие морозного воздуха на чердачное помещение.
Таковы основные и наиболее важные функции кровли в представлении неподготовленного человека, они вполне верны, но не отражают полный список функциональных нагрузок и испытываемых напряжений.
При этом, реальность гораздо суровее, чем это выглядит на первый взгляд, и воздействие на кровлю не ограничивается определенным износом материала.
Оно передается практически всем несущим элементам постройки — в первую очередь, стенам здания, на которые непосредственно опирается вся крыша, а в конечном счете — фундаменту.
Пренебрегать всеми создающимися нагрузками нельзя, это приведет к скорому (иногда — внезапному) разрушению постройки.
Содержание статьи
Типы нагрузок на кровлю
Основными и наиболее опасными воздействиями на кровлю и на всю конструкцию в целом являются:
- Снеговые нагрузки.
- Ветровые нагрузки.
При этом, снеговые действуют в течение определенных зимних месяцев, отсутствуя в теплое время, тогда как ветер создает воздействие круглый год. Ветровые нагрузки, имея сезонные колебания силы и направления, в той или иной степени присутствуют постоянно и опасны периодически случающимися шквальными усилениями.
Кроме того, интенсивность этих нагрузок имеет разный характер:
- Снег создает постоянное статическое давление, которое можно регулировать путем очистки крыши и удаления скоплений. Направление действующих усилий постоянно и никогда не меняется.
- Ветер действует непостоянно, рывками, внезапно усиливаясь или утихая. Направление может изменяться, что заставляет все конструкции крыши иметь солидный запас прочности.
Внезапный сход с крыши больших масс снега может причинить ущерб имуществу или людям, оказавшимся в местах падения. Кроме того, периодически случаются кратковременные, но чрезвычайно разрушительные атмосферные явления — ураганные ветра, сильные снегопады, особенно опасные при наличии мокрого снега, который на порядок тяжелее обычного. Предсказать дату таких событий практически невозможно и в качестве защитных мер можно лишь увеличивать прочность и надежность кровли и стропильной системы.
Сбор нагрузок на кровлю
Зависимость нагрузок от угла наклона крыши
Угол наклона крыши определяет площадь и мощность контакта кровли с ветром и снегом. При этом, снеговая масса имеет вертикально направленный вектор силы, а ветровое давление, вне зависимости от направления — горизонтальный.
Поэтому, принимая угол наклона более крутым, можно снизить давление снежных масс, а иногда и полностью исключить возникновение скоплений снега, но, при этом, увеличивается «парусность» крыши, ветровые напряжения возрастают.
ВАЖНО!
Это обстоятельство вынуждает искать «золотую середину», то есть — оптимальный угол наклона кровли, максимально снижающий снеговое давление и, при этом, создающий как можно меньшее препятствие для ветра.
Очевидно, что для снижения ветровых нагрузок идеальной была бы плоская кровля, тогда как именно она не позволит скатываться массам снега и поспособствует образованию больших сугробов, при таянии способных промочить всю постройку. Выходом из ситуации является выбор такого угла наклона, при котором максимально удовлетворяются требования как по снеговой, так и по ветровой нагрузкам, а они в разных регионах имеют индивидуальные значения.
Зависимость нагрузки от угла крыши
Вес снега на квадратный метр крыши в зависимости от региона
Количество осадков — показатель, напрямую зависящий от географии региона. Более южные районы снега почти не видят, более северные имеют постоянное сезонное количество снеговых масс.
При этом, высокогорные районы, вне зависимости от географической широты, имеют высокие показатели по количеству выпадающего снега, что, в сочетании с частыми и сильными ветрами, создает массу проблем.
Строительные Нормы и Правила (СНиП), соблюдение положений которых является обязательным к выполнению, содержат специальные таблицы, отображающие нормативные показатели количества снега на единицу поверхности в разных регионах.
ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ!
Следует учитывать обычное состояние снеговых масс в данном районе. Мокрый снег в несколько раз тяжелее сухого.
Эти данные являются основой расчетов снеговых нагрузок, поскольку они вполне достоверны, а также приводятся не в средних, а в предельных значениях, обеспечивающих должный запас прочности при строительстве крыши.
Тем не менее, следует учитывать устройство кровли, ее материал, а также — наличие дополнительных элементов, вызывающих скопления снега, поскольку они могут существенно превышать нормативные показатели.
Вес снега на квадратный метр крыши в зависимости от региона на схеме ниже.
Регион снеговой нагрузки
Расчет снеговой нагрузки на плоскую крышу
Расчет несущих конструкций выполняется по методу предельных состояний, то есть таких, когда испытываемые усилия вызывают необратимые деформации или разрушения. Поэтому прочность плоской кровли должна превышать величину снеговой нагрузки для данного региона.
Для элементов крыши существует два типа предельных состояний:
- Конструкция разрушается.
- Конструкция деформируется, выходит из строя без полного разрушения.
Расчеты ведутся по обоим состояниям, имея целью получить надежную конструкцию, гарантированно выдерживающую нагрузку без последствий, но и без излишних затрат строительных материалов и труда. Для плоских крыш значения снеговых нагрузок будут максимальными, т.е. поправочный коэффициент уклона равен 1.
Таким образом, согласно таблицам СНиП, общий вес снега на плоской кровле составит величину норматива, умноженную на площадь кровли. Значения могут достигать десятки тонн, поэтому зданий с плоскими крышами в нашей стране практически не строят, особенно в регионах с высокими нормами осадков в зимнее время.
Нагрузка на плоскую крышу
Расчет снеговой нагрузки на кровлю онлайн
ВАЖНО!
Как рассчитать снеговую нагрузку на крышу? Для этого воспользуйтесь нашим онлайн калькулятором.
Пример расчета снеговой нагрузки поможет наглядно продемонстрировать порядок действий, а также покажет возможную величину давления снега на конструкции дома.
Снеговая нагрузка на кровлю рассчитывается с помощью следующей формулы:
S = Sg * µ;
где S — давление снега на квадратный метр кровли.
Sg — нормативная величина снеговой нагрузки для данного региона.
µ — поправочный коэффициент, учитывающий изменение нагрузки на разных углах наклона кровли. От 0° до 25° значение µ принимается равным 1, от 25° до 60° — 0,7. При углах наклона кровли свыше 60° снеговая нагрузка не учитывается, хотя в реальности бывают скопления мокрого снега и на более крутых поверхностях.
Произведем подсчет нагрузки на кровлю площадью 50 кв.м, угол наклона — 28° (µ=0,7), регион — Московская область.
Тогда нормативная нагрузка составляет (по данным СНиП) 180 кг/кв.м.
Умножаем 180 на 0,7 — получаем реальную нагрузку 126 кг/кв.м.
Полное давление снега на кровлю составит: 126 умножаем на площадь кровли — 50 кв.м. Результат — 6300 кг. Таков расчетный вес снега на крыше.
Снеговое воздействие на кровлю
Ветровая нагрузка на кровлю
Расчет ветровой нагрузки производится подобным образом. За основу берется нормативное значение ветровой нагрузки, действующее в данном регионе, которое умножается на поправочный коэффициент высоты здания:
W= Wo * k;
W — ветровая нагрузка на квадратный метр площади.
Wo — нормативная величина по региону.
k — поправочный коэффициент, учитывающий высоту над поверхностью земли.
Роза ветров
Имеются три группы значений :
- Для открытых участков земной поверхности.
- Для лесных массивов или городской застройки с высотой препятствий от 10 м.
- Для городских поселений или местностей со сложным рельефом с высотой препятствий от 25 м.
Все нормативные значения, как и поправочные коэффициенты содержатся в таблицах СНиП и должны учитываться при расчетах нагрузок.
ОСТОРОЖНО!
При проведении расчетов следует учитывать независимость снеговых и ветровых нагрузок друг от друга, а также — одновременность их воздействия. Общая нагрузка на кровлю — это сумма обоих значений.
В заключение необходимо подчеркнуть большую величину и неравномерность нагрузок, создаваемых снегом и ветрами. Значения, сопоставимые с собственным весом крыши, нельзя игнорировать, такие величины слишком серьезны. Невозможность регулировать или исключать их присутствие заставляет реагировать путем увеличения прочности и правильного выбора угла наклона.
Все расчеты должны опираться на СНиП, для уточнения или проверки результатов рекомендуется использовать онлайн-калькуляторы, которых много в сети. Лучшим способом станет применение нескольких калькуляторов с последующим сравнением полученных величин. Правильный расчет — основа долговременной и надежной службы кровли и всей постройки.
Полезное видео
Более подробно о кровельных нагрузках вы можете узнать из этого видео:
Вконтакте
Google+
Одноклассники
Ветровая нагрузка на односкатные и двускатные крыши в Германии
В Германии применение ветровых нагрузок регулируется нормой DIN EN 1991-1-4 и Национальным приложением DIN EN 1991-1-4/NA. Данная норма распространяется на высотные и инженерные сооружения высотой до 300 м.
Ветер, является естественной переменной величиной во времени на наружных конструкциях. Ветровая нагрузка классифицируется в качестве переменных свободных воздействий, благодаря чему нагрузку можно легко сочетать с другими воздействиями (например, вынужденная нагрузка или снег) в определенных расчетных ситуациях в соответствии с нормой сочетания DIN EN 1990. Изменения аэродинамического коэффициента, вызванные другими воздействиями (снег, движение транспорта или гололед) и вследствие модификаций конструкции, должны учитываться во время строительства. Однако, в случае ветровых нагрузок, окна и двери считаются закрытыми. Случайно открытые окна и двери должны рассматриваться как особая расчетная ситуация.
Динамическая ветровая нагрузка должна быть в упрощенном виде отображена в виде эквивалентного давления ветра или силы ветра, которые соответствуют максимальному действию турбулентного ветра. Ветер действует на внешние поверхности замкнутых конструкций, а также на внутренние поверхности проницаемых или открытых конструкций. Воздействие должно быть применено перпендикулярно рассматриваемым поверхностям. В случае больших поверхностей при циркулирующем ветре, необходимо дополнительно учесть фрикционную составляющую, параллельную площади поверхности.
Ветровая нагрузка в качестве нормативного значения определяется в норме ветровой нагрузки DIN EN 1991-1-4 с Национальным приложением Германии. Данное значение определяется базовой скоростью ветра с годовым значением превышения вероятности 2% и средним периодом повторяемости 50 лет.
Результирующая ветровая нагрузка в случае достаточно жестких зданий, не восприимчивых к колебаниям, можно описать как статическую эквивалентную силу, которая зависит от максимальной скорости. Напротив, для восприимчивых к колебаниям зданий пиковая скорость дополнительно модифицируется конструктивным фактором для определения статической эквивалентной нагрузки [1] , [2] .
Проще говоря, конструкции не рассматриваются в качестве восприимчивых к вибрациям, если деформация под действием ветровой нагрузки, вызванная резонансом с порывистым ветром, не увеличилась более чем на 10%. Данный критерий применим к типичным зданиям высотой до 25 м, которые не подвержены вибрациям. Во всех остальных случаях можно использовать следующий классификационный критерий [3] :
Формула 1
xSh ≤ δhrefh · h bb 0,125 · hhref2
где
xS = смещение головки в м из-за собственного веса в направлении ветра
h = высота здания в м; href = 25 м
b = ширина здания перпендикулярно направлению ветра в м
δ = логарифмический приращение затухания по норме DIN EN 1991-1-4, приложение F
| Тип конструкции | Затухание в строительстве δmin |
|---|---|
| Железобетонная конструкция | 0,1 |
| Стальные конструкции | 0,05 |
| Смешанная конструкция (сталь и бетон) | 0,08 |
Зависимое от высоты пиковое давление скорости
Ветровая нагрузка на здание, не подверженное колебаниям, зависит от пикового давления скорости qp . Данное значение равнозначно скорости ветра порыва ветра длительностью от двух до четырех секунд, с учетом условий окружающей местности. Для определения нагрузки в местоположении, Национальное приложение Германии содержит карту зоны ветра с соответствующими базовыми значениями основных скоростей ветра vb, 0 и основными значениями базовых давлений скорости ветра qb, 0, а также спецификации различных типы ландшафтов (категории I — IV) [1] , [2] , [3] .
При увеличении зоны ветра увеличивается и основное значение базовой скорости ветра.
Pисунок 01 — Ветровые зоны Германии
При увеличении категории местности он становится более грубым.
| Топография | Описание |
|---|---|
| Категория рельефа местности I | Открытое море, озера с открытой площадью не менее 5 км по направлению ветра; гладкая, ровная, без препятствий |
| Категория рельефа местности II | Место с оградами, отдельными фермами, домами или деревьями, например сельскохозяйственные угодья |
| Категория местности III | Пригороды, промышленные или торговые зоны; леса |
| Категория рельефа IV | В городских районах, где здания составляют не менее 15% площади, их средняя высота превышает 15 м |
| Побережье смешанного профиля | Переходная область между категориями местности I и II |
| Внутренний смешанный профиль | Переходная область между категориями местности II и III |
Пиковое давление скорости vb, 0 можно определить, определив базовое значение базовой скорости ветра qp и тип местности.
| пиковое скоростное давление qp в кН/м² [3] | Подход 1 Таблица NA-B.1 | Подход 2 NA.B.3.3 | Подход 3 NA.B.3.2 | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Влияние уровня моря NNmod | Ниже 800 м над уровнем моря | 1,0 | ||||||||||
| Между 800 м и 1100 м над уровнем моря | 0,2 + Hs/1000 | |||||||||||
| Над 1 100 м над уровнем моря | Требуемые специальные соображения | |||||||||||
| Ветровая зона | 1 | 2 | 3 | 4 | 1 | 2 | 3 | 4 | ||||
| Основная главная скорость ветра vb, 0 в м/с | 22.5 | 25.0 | 27,5 | 30.0 | — | — | — | — | ||||
| Коэффициент направленности cdir | 1,0 | — | — | — | — | |||||||
| Коэффициент сезона cсезона | 1,0 | — | — | — | — | |||||||
| базовая скорость ветра qb в кН/м² | 0,32 | 0,39 | 0,47 | 0,56 | — | — | — | — | ||||
| Категория местности | Высота конструкции | qp в кН/м² | ||||||||||
| qp (z) в кН/м² | ||||||||||||
| Категория рельефа местности I | До 2 м | 1,90 ⋅ qb ⋅ NNmod | — | — | — | — | — | |||||
| От 2 до 300 м | 2,60 ⋅ qb ⋅ (z/10) 0,19 ⋅ NNmod | |||||||||||
| Категория рельефа местности II | До 4 м | 1,70 ⋅ qb ⋅ NNmod | — | — | — | — | — | |||||
| От 4 до 300 м | 2,10 ⋅ qb ⋅ (z/10) 0,24 ⋅ NNmod | |||||||||||
| Категория местности III | До 8 м | 1,50 ⋅ qb ⋅ NNmod | — | — | — | — | — | |||||
| От 8 до 300 м | 1,60 ⋅ qb ⋅ (z/10) 0,31 ⋅ NNmod | |||||||||||
| Категория рельефа IV | До 16 м | 1,30 ⋅ qb ⋅ NNmod | — | — | — | — | — | |||||
| От 16 до 300 м | 1,10 ⋅ qb ⋅ (z/10) 0,40 ⋅ NNmod | |||||||||||
| Острова в Северном море I | До 2 м | — | 1.10 ⋅ NNmod | — | — | — | — | |||||
| От 2 до 300 м | 1,50 ⋅ (z/10) 0,19 ⋅ NNmod | |||||||||||
| Прибрежные зоны и острова Балтийского моря I — II | До 4 м | — | 1,80 ⋅ qb ⋅ NNmod | — | — | — | — | |||||
| От 4 до 50 м | 2,30 ⋅ qb ⋅ (z/10) 0,27 ⋅ NNmod | |||||||||||
| От 50 до 300 м | 2,60 ⋅ qb ⋅ (z/10) 0,19 ⋅ NNmod | |||||||||||
| Внутренние районы II — III | До 7 м | — | 1,50 ⋅ qb ⋅ NNmod | — | — | — | — | |||||
| От 7 до 50 м | 1,70 ⋅ qb ⋅ (z/10) 0,37 ⋅ NNmod | |||||||||||
| От 50 до 300 м | 2,10 ⋅ qb ⋅ (z/10) 0,24 ⋅ NNmod | |||||||||||
| Континент | До 10 м | — | — | 0,50 ⋅ NNmod | 0,65 ⋅ NNmod | 0,80 ⋅ NNmod | 0,95 ⋅ NNmod | |||||
| От 10 м до 18 м | 0,65 ⋅ NNmod | 0,80 ⋅ NNmod | 0,95 ⋅ NNmod | 1,15mod NNmod | ||||||||
| 18 м до 25 м | 0,75 ⋅ NNmod | 0,90mod NNmod | 1.10 ⋅ NNmod | 1,30 ⋅ NNmod | ||||||||
| Балтийское море | До 10 м | — | — | — | 0,85 ⋅ NNmod | 1,05mod NNmod | — | |||||
| От 10 м до 18 м | — | 1,00 ⋅ NNmod | 1,20mod NNmod | — | ||||||||
| 18 м до 25 м | — | 1.10 ⋅ NNmod | 1,30 ⋅ NNmod | — | ||||||||
| Острова Северное и Балтийское море и Балтийское море | До 10 м | — | — | — | — | — | 1,25 ⋅ NNмод | |||||
| От 10 м до 18 м | — | — | — | 1.40 ⋅ NNmod | ||||||||
| 18 м до 25 м | — | — | — | 1,55 ⋅ NNmod | ||||||||
| Острова в Северном море | До 10 м | — | — | — | — | — | 1.40 ⋅ NNmod | |||||
| От 10 м до 18 м | — | — | — | Согласно подходу 2 | ||||||||
| 18 м до 25 м | — | — | — | Согласно подходу 2 | ||||||||
Определение местного базового давления скорости ветра с помощью онлайн-службы Dlubal
Онлайн-служба Dlubal, объединяющая стандартные спецификации и цифровые технологии, сочетает в себе различные снеговые, ветровые и сейсмические нагрузки . Данная служба совмещает соответствующую карту зон, в зависимости от выбранного типа нагрузки (снеговая, ветровая, сейсмическая) и нормы для определенной страны, с картами Google. Применив поиск, вы можете поместить маркер в запланированное место строительства, указав адрес, географические координаты или местные условия. Приложение с помощью точной высоты над уровнем моря и данных о требуемой зоне, определяет нормативную нагрузку или ускорение в данном местоположении. Если новое место строительства не удалось определить по конкретному адресу, можно увеличить изображение и сместить фокус в требуемое место. При перемещении маркера расчет корректируется по новой высотной отметке и отображаются правильные значения нагрузок.
Онлайн-служба находится на веб-сайте Dlubal в разделе Применение → Сетевые средства
Определив следующие параметры…
1. тип нагрузки = ветер
2. Норматив = EN 1991-1-4
3. Национальное приложение = Германия | DIN EN 1991-1-4
4. address = Целльвег 2, Тифенбах
… для выбранного местоположения получены следующие результаты:
5. зона ветра
6. если применимо: дополнительная информация
7. фундаментальная базовая скорость ветра vb, 0
8. базовая скорость ветра давление qb
Pисунок 02 — Онлайн -сервис Dlubal
При выборе местоположения выше 1 100 м, онлайн-служба отображаетс в точке 6 «Не задана ветровая нагрузка выше 1 100 м | NCI A.2 (3) ». Нагрузки не могут быть определены в соответствии с существующим правилом, поэтому для данного места требуются особые меры.
давление ветра на поверхности
Воздействие действующего давления ветра, действующего на поверхность, является продуктом определяющего пикового давления скорости, умноженным на аэродинамический коэффициент [1] , [2] .
Для наружных поверхностей:
we = qp (ze ) ⋅ cpe
где
др (ге) = давление пиковой скорости
ze = исходная высота внешнего давления
cpe = аэродинамический коэффициент для внешнего давления
Для внутренних поверхностей:
wi = qp (zi ) ⋅ cpi
где
др (гя) = пиковое давление скорости
zi = исходная высота для внутреннего давления
cpi = аэродинамический коэффициент для внутреннего давления
Полученная нагрузка от внешнего и внутреннего давления является нагрузкой нетто-давления на поверхность. Давление на поверхности считается положительным, а давление (отсос) от поверхности отрицательным.
Полезное давление:
wnet = we + wi
Pисунок 03 — Давление на поверхности
Выбранные аэродинамические коэффициенты
Давления и нагрузки всасывания применяются на поверхности конструкции, которая находится в потоке ветра. Величина воздействия на внешние поверхности зависит от области приложения их нагрузки. Область приложения нагрузки — это поверхность, которая поглощает равномерную ветровую нагрузку и концентрично передает ее конструктивной системе ниже. Для данного типа расчета норма содержит аэродинамические коэффициенты внешнего давления, которые зависят от поверхности приложения нагрузки [1] , [2] .
| Область приложения нагрузки A [3] | Аэродинамическая Коэффициент внешнего давления cpe | Описание |
|---|---|---|
| <1 м² | cpe, 1 | Расчет небольших конструктивных элементов и их креплений (например, элементов обшивки или кровли) |
| От 1 м² до 10 м² | cpe, 1 — (cpe, 1 — cpe, 10 ) ⋅ log10 (A) | |
| > 10 м² | cpe, 10 | Проектирование всей конструкции |
Вертикальные стены зданий с прямоугольной планировкой
Скорость ветра, естественно, нелинейно увеличивается с высотой над уровнем моря. Полученное результирующее распределение пикового скоростного давления можно применить в упрощенном и масштабированном виде к высоте наветренной поверхности здания (наветренная площадь D), в зависимости от отношения высоты здания h к ширине здания b [1] , [2] .
Pисунок 04 — Распределение давления скорости порыва по высоте
Всасывающие нагрузки на стены остальных подветренных поверхностей здания, параллельных ветру (области A, B, C и E), зависят от аэродинамики здания. Конечные аэродинамические коэффициенты для наружных поверхностей могут быть определены и применены в масштабе в зависимости от отношения высоты здания h к глубине здания d.
| Зона | I | B | C | d | E | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ч/д | cpe, 10 | cpe, 1 | cpe, 10 | cpe, 1 | cpe, 10 | cpe, 1 | cpe, 10 | cpe, 1 | cpe, 10 | cpe, 1 |
| ≥5 | -1,4 | -1,7 | -0,8 | -1,1 | -0,5 | -0,7 | +0,8 | +1,0 | -0,5 | -0,7 |
| 1 | -1,2 | -1,4 | -0,8 | -1,1 | -0,5 | +0,8 | +1,0 | -0,5 | ||
| ≤0,25 | -1,2 | -1,4 | -0,8 | -1,1 | -0,5 | +0,8 | +1,0 | -0,3 | -0,5 | |
| Более высокие силы всасывания могут возникать в области всасывания у отдельных зданий, расположенных на открытых площадках. Допускается линейная интерполяция промежуточных значений. Для зданий с h/d> 5 общая ветровая нагрузка должна быть определена с помощью значений сил по норме DIN EN 1991-1-4 плюс Национальное приложение Германии главы 7.6 — 7.8 и 7.9.2. | ||||||||||
Pисунок 05 — Классификация поверхностей стен для вертикальных стен
Односкатная
Подобно размерам здания, форма кровли оказывает также аэродинамическое воздействие на внешние поверхности кровли. Кровлю с наклоном более 5 °, с характерным высоким и низким карнизом, называют односкатной. Вследствие аэродинамики, в зависимости от угла наклона кровли действуют ветровые нагрузки на поверхности приложения нагрузки [1] , [2] .
| Зона | F |
Pисунок 06 — Деление кровельных поверхностей для односкатных кровель | h | i | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Направление потока θ = 0 ° 2) | ||||||||||
| Угол наклона α 1) | cpe, 10 | cpe, 1 | cpe, 10 | cpe, 1 | cpe, 10 | cpe, 1 | cpe, 10 | cpe, 1 | ||
| 5 ° | -1,7 | -2,5 | -1,2 | -2,0 | -0,6 | -1,2 | — | — | ||
| +0,0 | +0,0 | +0,0 | ||||||||
| 15° | -0,9 | -2,0 | -0,8 | -1,5 | -0,3 | — | — | |||
| +0,2 | +0,2 | +0,2 | ||||||||
| 30° | -0,5 | -1,5 | -0,5 | -1,5 | -0,2 | — | — | |||
| +0,7 | +0,7 | +0,4 | ||||||||
| 45 ° | -0,0 | -0,0 | -0,0 | — | — | |||||
| +0,7 | +0,7 | +0,6 | ||||||||
| 60 ° | +0,7 | +0,7 | +0,7 | — | — | |||||
| 75 ° | +0,8 | +0,8 | +0,8 | — | — | |||||
| Направление потока θ = 180 ° | ||||||||||
| 5 ° | -2,3 | -2,5 | -1,3 | -2,0 | -0,8 | -1,2 | — | — | ||
| 15° | -2,5 | -2,8 | -1,3 | -2,0 | -0,9 | -1,2 | — | — | ||
| 30° | -1,1 | -2,3 | -0,8 | -1,5 | -0,8 | — | — | |||
| 45 ° | -0,6 | -1,3 | -0,5 | -0,7 | — | — | ||||
| 60 ° | -0,5 | -1,0 | -0,5 | -0,5 | — | — | ||||
| 75 ° | -0,5 | -1,0 | -0,5 | -0,5 | — | — | ||||
| Направление потока θ = 90 ° | ||||||||||
| fвысокие | Fнизкая | |||||||||
| cpe, 10 | cpe, 1 | cpe, 10 | cpe, 1 | |||||||
| 5 ° | -2,1 | -2,6 | -2,1 | -2,4 | -1,8 | -2,0 | -0,6 | -1,2 | -0,5 | |
| 15° | -2,4 | -2,9 | -1,6 | -2,4 | -1,9 | -2,5 | -0,8 | -1,2 | -0,7 | -1,2 |
| 30° | -2,1 | -2,9 | -1,3 | -2,0 | -1,5 | -2,0 | -1,0 | -1,3 | -0,8 | -1,2 |
| 45 ° | -1,5 | -2,4 | -1,3 | -2,0 | -1,4 | -2,0 | -1,0 | -1,3 | -0,9 | -1,2 |
| 60 ° | -1,2 | -2,0 | -1,2 | -2,0 | -1,2 | -2,0 | -1,0 | -1,3 | -0,7 | -1,2 |
| 75 ° | -1,2 | -2,0 | -1,2 | -2,0 | -1,2 | -2,0 | -1,0 | -1,3 | -0,5 | |
| 1) Допускается линейная интерполяция промежуточных значений при условии, что знак не изменится. Для интерполяции задано значение 0.0. 2) При направлении потока θ = 0 ° и углах наклона α = + 5 ° до + 45 ° давление меняется очень быстро между положительными и отрицательными значениями. Таким образом, для данной площади задается как положительный, так и отрицательный коэффициент внешнего давления. Для таких кровель оба случая (давление и всасывание) должны рассматриваться отдельно, учитывая во-первых только положительные значения (давление), а во-вторых только отрицательные значения (всасывание). | ||||||||||
Pисунок 06 — Деление кровельных поверхностей для односкатных кровель
Двускатная
Двухскатная кровля называется форма кровли, состоящая из двух поверхностей кровли, наклоненных в противоположных направлениях, которые пересекаются на верхнем горизонтальном краю в коньке кровли. Данная геометрия имеет свои собственные аэродинамические эффекты в областях приложения нагрузки [1] , [2] .
| Зона | F |
Pисунок 06 — Деление кровельных поверхностей для односкатных кровель | h | i | J | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Направление потока θ = 0 ° 2) | |||||||||||
| Угол наклона α 1) | cpe, 10 | cpe, 1 | cpe, 10 | cpe, 1 | cpe, 10 | cpe, 1 | cpe, 10 | cpe, 1 | cpe, 10 | cpe, 1 | |
| 5 ° | -1,7 | -2,5 | -1,2 | -2,0 | -0,6 | -1,2 | -0,6 | +0,2 | |||
| +0,0 | +0,0 | +0,0 | -0,6 | ||||||||
| 15° | -0,9 | -2,0 | -0,8 | -1,5 | -0,3 | -0,4 | -1,0 | -1,5 | |||
| +0,2 | +0,2 | +0,2 | +0,0 | +0,0 | +0,0 | ||||||
| 30° | -0,5 | -1,5 | -0,5 | -1,5 | -0,2 | -0,4 | -0,5 | ||||
| +0,7 | +0,7 | +0,4 | +0,0 | +0,0 | |||||||
| 45 ° | -0,0 | -0,0 | -0,0 | -0,2 | -0,3 | ||||||
| +0,7 | +0,7 | +0,6 | +0,0 | +0,0 | |||||||
| 60 ° | +0,7 | +0,7 | +0,7 | -0,2 | -0,3 | ||||||
| 75 ° | +0,8 | +0,8 | +0,8 | -0,2 | -0,3 | ||||||
| Направление потока θ = 90 ° | |||||||||||
| 5 ° | -1,6 | -2,2 | -1,3 | -2,0 | -0,7 | -1,2 | -0,6 | — | — | ||
| 15° | -1,3 | -2,0 | -1,3 | -2,0 | -0,6 | -1,2 | -0,5 | — | — | ||
| 30° | -1,1 | -1,5 | -1,4 | -2,0 | -0,8 | -1,2 | -0,5 | — | — | ||
| 45 ° | -1,1 | -1,5 | -1,4 | -2,0 | -0,9 | -1,2 | -0,5 | — | — | ||
| 60 ° | -1,1 | -1,5 | -1,2 | -2,0 | -0,8 | -1,0 | -0,5 | — | — | ||
| 75 ° | -1,1 | -1,5 | -1,2 | -2,0 | -0,8 | -1,0 | -0,5 | — | — | ||
| 1) При направлении потока θ = 0 ° и углах наклона α = -5 ° до + 45 ° давление меняется очень быстро между положительными и отрицательными значениями. Поэтому, и положительное, и отрицательное значение указано. Для таких крыш должно учитываться четыре случая, в которых наименьшее или наибольшее значение для областей F, G и H сочетается с наименьшим или наибольшим значением для областей I и J. Не допускается смешивание положительных и отрицательных значений на поверхности кровли. 2) Для уклонов кровли между указанными значениями допускается линейная интерполяция при условии, что знак коэффициентов давления не изменится. Для уклона между α = + 5 ° и -5 ° должны быть применены значения для плоских кровель по норме DIN EN 1991-1-4 плюс глава 7.2.3. Нулевое значение задается для интерполяции. | |||||||||||
Pисунок 07 — Деление кровли для скатной кровли
Бесплатный онлайн-калькулятор ветровой нагрузки
О калькуляторе ветровой нагрузки
Ветровые нагрузки являются важным фактором при проектировании конструкций при проектировании конструкции. Добавлением к уже имеющемуся списку бесплатных инструментов SkyCiv является новый калькулятор ветровой нагрузки для ASCE 7-16, AS 1170.2 и EN 1991 (EC1). Этот простой в использовании калькулятор отображает скорость ветра по местоположению на карте скорости ветра в соответствии с указанными выше строительными нормами. Программное обеспечение также позволяет добавлять дополнительную информацию о вашем здании, чтобы определить необходимое давление ветра.В бесплатной версии есть некоторые ограничения, которые позволят вам получить локальную скорость ветра для трех поисков в день и количество значений давления для здания.
Этот калькулятор ветровой нагрузки ASCE 7-16 / EN1991 / NBCC 2015 / AS 1170 был взят из нашего полного программного обеспечения Structural 3D, которое позволяет вам определять давление ветра по местоположению и применять его непосредственно к вашей структурной модели. Вы можете отредактировать ввод для повторного применения, и по мере того, как вы меняете модель, ветровые нагрузки автоматически корректируются, поэтому вам не нужно удалять и повторно применять!
Калькулятор скорости ветра
Первым шагом программного обеспечения является определение скорости ветра из кода проекта на основе введенного пользователем местоположения или почтового индекса.Просто введите местоположение (почтовый адрес, долгота / широта, почтовый индекс), и программа выдаст соответствующую скорость ветра для каждого местоположения в соответствии со стандартом проектирования. Только ввод местоположения даст вам скорость ветра, но вы также можете получить давление ветра и местоположения, введя некоторые дополнительные переменные для типа здания. С помощью этой информации программное обеспечение может определить категорию риска для ASCE 7 16.
Калькулятор давления ветра
После расчета скорости ветра пользователь может предоставить дополнительную информацию о здании (например, высоту здания, тип и облицовку), чтобы получить давление ветра (ветровую нагрузку) на основе ASCE 7-16 , Положениями AS 1170 и EN 1991.Он обеспечивает расчеты ветровой нагрузки на подъемные, подветренные, наветренные и кровельные силы здания. Расчеты давления ветра покажут давление ветра и область, где должны применяться давления. Некоторые типы зданий заблокированы для бесплатной версии, но наши экономичные подписки предоставят вам доступ ко всему, что вам нужно для ветровой нагрузки!
Подробные расчеты ветровой нагрузки
SkyCiv предлагает полный отчет о проектировании, чтобы показать расчеты ветровых нагрузок и давлений, чтобы вы могли точно увидеть, как программное обеспечение рассчитало ветровое давление для ASCE 7-16 и AS 1170.Это важно для любого инженера, так как он может следовать предположениям программного обеспечения, расчетам и ссылкам на коды проектирования. SkyCiv верит в полную прозрачность, поэтому подробные структурные отчеты являются обычным делом для всего нашего программного обеспечения для строительства. Обновите и просматривайте полные отчеты, или вы хотите увидеть какие-либо примеры расчета ветровой нагрузки ASCE 7 16.
ASCE 7 16, AS 1170, NBCC 2015, EN 1990, а также другие …
В настоящее время указанное выше программное обеспечение для определения силы ветра основано на США, Австралии, Канаде и Европе, чтобы помочь инженерам определить расчетную скорость ветра для зданий. .Это требуется во многих конструктивных или строительных нормах и правилах и часто может быть определяющим вариантом нагрузки в районах с сильными ветрами. Мы всегда ищем способы совершенствоваться — поэтому, если вы не найдете то, что ищете — сообщите нам об этом! Мы очень открыты и очень ценим отзывы и предложения по улучшению. Сейчас инструмент по умолчанию действует как вычислитель ветровой нагрузки ASCE 7-16.
О SkyCiv
SkyCiv предлагает широкий спектр облачного программного обеспечения для структурного анализа и проектирования для инженеров.Как постоянно развивающаяся технологическая компания, мы стремимся внедрять инновации и совершенствовать существующие рабочие процессы, чтобы сэкономить время инженеров в их рабочих процессах и проектах.
Доступны дополнительные бесплатные инструменты
Онлайн-расчеты для Еврокода 1: Действия над конструкциями
Онлайн-расчеты для Еврокода 1: Действия над конструкциями
я
Я
Я
я
- Резюме:
Расчеты для Еврокода 1: максимальное скоростное давление, ветровая нагрузка на плоские крыши и стены зданий, парапеты, вывески, цилиндры, прямоугольные элементы.
Все Еврокоды
EN1991-1-4: Общие воздействия — Ветровые воздействия
Скорость и давление ветра
Пиковое давление скорости ветра
- Описание:
- Расчет максимальной скорости давления q p в зависимости от базовой скорости ветра и категории местности в месте расположения конструкции.Воздействие ветра на конструкцию (силы и давления) можно определить по пиковому скоростному давлению.
- Согласно:
- EN 1991-1-4: 2005 + A1: 2010 Раздел 4
- Добавлено:
- 17 августа 2017
Пиковое давление скорости ветра — Национальное приложение Великобритании
- Описание:
- Расчет максимального скоростного давления q p в зависимости от базовой скорости ветра из карты ветров Национального приложения Великобритании и расстояния от участка до береговой линии и границы города.Воздействие ветра на конструкцию (силы и давления) можно определить по пиковому скоростному давлению. Расчет в соответствии с Национальным приложением Великобритании.
- Согласно:
- EN 1991-1-4: 2005 + A1: 2010 Раздел 4 и Национальное приложение Великобритании к BS EN 1991-1-4: 2005 + A1: 2010
- Добавлено:
- 08 марта 2019
Коэффициенты давления
Ветровая нагрузка на боковые стены здания (коэффициенты внешнего и внутреннего давления)
- Описание:
- Расчет воздействия ветровой нагрузки на вертикальные боковые стены здания.Чистое влияние внешнего и внутреннего ветрового давления для зон A, B, C, D, E на поверхность стены рассчитывается из соответствующих коэффициентов давления.
- Согласно:
- EN 1991-1-4: 2005 + A1: 2010 Раздел 7.2.2
- Добавлено:
- 30 июня 2018
Ветровая нагрузка на плоские кровли (коэффициенты внешнего и внутреннего давления)
- Описание:
- Расчет влияния ветровой нагрузки на плоские кровли (в том числе малые парапеты).Чистое влияние внешнего и внутреннего ветрового давления для зон F, G, H, I на поверхность крыши рассчитывается из соответствующих коэффициентов внешнего давления.
- Согласно:
- EN 1991-1-4: 2005 + A1: 2010 Раздел 7.2.3
- Добавлено:
- 22 февраля 2018
Ветровая нагрузка на односкатные навесные крыши (коэффициенты полезного давления и общий коэффициент силы)
- Описание:
- Расчет влияния ветровой нагрузки на односкатные навесы (т.е. крыши строений, не огороженных несъемными боковыми стенами). Чистое влияние давления ветра на верхнюю и нижнюю поверхности для зон A, B, C на поверхности крыши рассчитывается из соответствующих коэффициентов полезного давления. Общий эффект воздействия ветра на конструкцию также рассчитывается по соответствующему коэффициенту силы.
- Согласно:
- EN 1991-1-4: 2005 + A1: 2010 Раздел 7.3
- Добавлено:
- 26 января 2020
Ветровая нагрузка на отдельно стоящие стены и парапеты (коэффициенты полезного давления)
- Описание:
- Расчет воздействия ветровой нагрузки на отдельно стоящие стены и парапеты.Чистое ветровое давление для зон A, B, C, D по длине конструкции рассчитывается из коэффициентов чистого давления, соответствующих общему воздействию на переднюю и заднюю поверхности.
- Согласно:
- EN 1991-1-4: 2005 + A1: 2010 Раздел 7.4.1
- Добавлено:
- 12 декабря 2017
Коэффициенты силы для изолированных элементов
Ветровая нагрузка на призматические элементы прямоугольного сечения (силовой коэффициент)
- Описание:
- Расчет воздействия ветровой нагрузки на призматические элементы прямоугольного сечения.Общая горизонтальная ветровая сила рассчитывается из коэффициента силы, соответствующего общему влиянию ветра на конструкцию.
- Согласно:
- EN 1991-1-4: 2005 + A1: 2010 Раздел 7.6
- Добавлено:
- 02 октября 2017
Ветровая нагрузка на круглые цилиндры (коэффициент силы)
- Описание:
- Расчет влияния ветровой нагрузки на элементы круглого цилиндра.Полная горизонтальная ветровая сила рассчитывается из коэффициента силы, соответствующего общему влиянию ветрового воздействия на цилиндрическую конструкцию или цилиндрический изолированный элемент.
- Согласно:
- EN 1991-1-4: 2005 + A1: 2010 Раздел 7.9.2
- Добавлено:
- 21 сентября 2017
Ветровая нагрузка на вывески (коэффициент силы)
- Описание:
- Расчет влияния ветровой нагрузки на вывески с прямоугольной площадью поверхности.Общая горизонтальная сила, горизонтальный эксцентриситет и опрокидывающий момент основания рассчитываются из коэффициента силы, соответствующего общему воздействию ветра на конструкцию.
- Согласно:
- EN 1991-1-4: 2005 + A1: 2010 Раздел 7.4.3
- Добавлено:
- 17 августа 2017
Расчет ветровой нагрузки
на здание с помощью CFD
Дизайн-проект здания — это сложное дело с высокими ставками.Аспекты проектирования, такие как прогнозирование ветровой нагрузки, тепловой комфорт людей, стратегии вентиляции, среди прочего, имеют решающее значение для правильной работы с первого раза. В этой сложной среде вычислительная гидродинамика (CFD) стала эффективным инструментом, который помогает архитекторам и инженерам-строителям снизить неопределенность и принимать обоснованные решения на ранних этапах процесса проектирования, позволяя им прогнозировать физические характеристики своих зданий в различных условиях.
Важно отметить, что стоимость проекта определяется на самых ранних этапах процесса проектирования, поэтому особенно важно принимать обоснованные решения по фундаментальным аспектам проектирования в это время.На карту поставлен не только бюджет проекта — хорошо протестированная и тщательно продуманная конструкция может означать снижение энергопотребления и более устойчивую производительность, а также минимизацию риска отказа.
Эти важные решения охватывают различные аспекты дизайна, как внутренние, так и внешние, включая прогнозирование ветровых нагрузок, безопасность и контроль загрязнения, а также обеспечение комфорта пешеходов, а также теплового комфорта внутри здания.
С появлением облачных инструментов CFD выполнение необходимого моделирования и анализа соответствующих проектных параметров больше не является дорогостоящей и трудоемкой задачей, как раньше.Теперь от импорта модели САПР до принятия окончательного решения требуется всего несколько часов или дней (в зависимости от сложности), даже не выходя из веб-браузера. Это решение потенциально может сэкономить вам дни работы и значительную сумму денег, помогая избежать последующих изменений конструкции или проблем с производительностью.
Что такое анализ ветровой нагрузки?
По мере того, как высокие здания и небоскребы становятся все более сложными по общей конструкции и масштабу, они подвергаются большему риску воздействия ветра.В некоторых регионах с высокой скоростью ветра (например, прибрежные районы) даже при проектировании обычных зданий необходимо учитывать ветровые нагрузки. Анализ ветра — это оценка динамического воздействия ветра на конструкцию, который используется для оптимизации конструкции с целью наилучшего смягчения этих эффектов. Задача архитекторов и инженеров-проектировщиков — обеспечить безопасное, устойчивое и экономичное проектирование, используя исследования ветроэнергетики и принимая во внимание аэродинамику здания.
Как ветровая нагрузка влияет на конструкцию?
Есть два основных момента, которые архитекторы и инженеры принимают во внимание при анализе влияния ветровой нагрузки на конструкции зданий.
1. Давление на конструкцию и конструкцию фасада
Это в основном включает постоянный анализ для выявления областей высокого и низкого пикового давления, которые будут испытывать большие силы и могут потребовать усиления для обеспечения безопасности. Хотя часто можно получить нагрузки давления для простых конструкций с помощью базовой методологии кода, необходимо использовать подробные испытания в аэродинамической трубе или численный анализ, чтобы получить точные результаты для сложных форм.
2. Определение и смягчение динамического воздействия ветровой нагрузки
Для высоких конструкций с высоким коэффициентом удлинения крайне важен анализ ветрового рассеяния нестационарного вихря, поскольку он вызывает колебательные силы бокового ветра с определенной частотой.Если эти колебания совпадают с собственной частотой конструкции, движение может усилиться, что приведет либо к повреждению, либо даже к разрушению конструкции.
Расчет ветровой нагрузки
Некоторые из основных стратегий модификации конструкции, которые могут быть предприняты для уменьшения воздействия ветра, работают в основном за счет уменьшения или подавления вихрей. К ним относятся:
- Создание спойлеров потока или возмущения
- Смягчение углов
- Сужение высоты или изменение формы поперечного сечения
- Добавление пористости, открытых полов / секций или выпускных щелей
Эти модификации могут быть изучены во время цикла проектирования, и они сами по себе могут уменьшить и уменьшить силы, вызываемые ветром, на 25-60% [1].
Ветровая инженерия: CFD для оптимизации проектирования зданий
В большинстве случаев обычной практикой является использование испытаний в аэродинамической трубе для исследования вышеупомянутых модификаций конструкции. CFD обеспечивает численный подход к моделированию виртуальной аэродинамической трубы. Это позволяет инженерам выполнять рентабельный анализ нагрузок ветрового давления и динамических ветровых нагрузок. Численный анализ представляет как трехмерные визуальные контуры, так и количественные данные по давлению, силе и скорости, которые легко понять и которые очень детализированы.Моделируются и идентифицируются области сложного рециркулирующего потока и локализованных вихрей. Моделирование средних профилей ветра и пограничных слоев атмосферы относительно просто, и несколько сценариев и схем можно моделировать параллельно.
Чтобы проиллюстрировать преимущества использования CFD и моделирования потоков в процессе проектирования зданий, мы провели онлайн-демонстрацию, запись которой вы можете посмотреть, заполнив эту форму. В этом случае мы исследовали влияние ветровой нагрузки и обсудили важность уменьшения образования вихрей в высоких зданиях.
В центре внимания проекта
: выпадение вихрей в высоких зданиях
Целью этого проекта является исследование и уменьшение образования вихрей вокруг 50-этажного здания при высокой скорости ветра 45 м / с. Здание имеет высоту 150 метров и имеет фиксированное квадратное крестообразное основание размером 20 х 20 метров. Анализируются два дизайна; исходный дизайн имеет острые углы, а второй вариант оптимизирован с помощью смягчения углов с помощью закругленных углов. Для изучения динамических эффектов ветровой нагрузки выполняется переходный анализ с несжимаемым турбулентным потоком.
Результаты показывают изолинии нагружения давлением и скорости для первоначальной конструкции и сравнение эффектов динамической ветровой нагрузки от вихрей для модифицированной конструкции.
Вы можете сравнить изолинии скорости, показывающие выделение вихрей для двух конструкций:
Сравнение контуров скорости, показывающих распространение вихрей для двух конструкций зданий
Изображения ясно показывают, что исходная конструкция с острыми углами создавала сильное явление образования вихрей.Это приводит к возникновению прерывистых сил большой амплитуды в направлении бокового ветра, которые могут повредить конструкцию, если расчетная частота сопоставима с ее собственной частотой. В этом случае расчетная частота оригинальной конструкции составляет около ~ 0,23 Гц, что довольно близко к типичному значению собственной частоты ~ 0,2 Гц для 50-этажного здания, подобного этому [2].
С другой стороны, модифицированная конструкция создает более слабые вихри, что приводит к силам малой амплитуды. Моделирование показывает, что конструкция с закругленными углами значительно снизила вызванные ветром динамические силы в направлении бокового ветра, тем самым снизив риск повреждения и разрушения конструкции.
Как начать расчет ветровой нагрузки
В прошлом CFD предназначались для специалистов крупных корпораций, имевших доступ к сложному аппаратному и программному обеспечению, необходимому для выполнения сложных анализов. Это уже не так. Инженерные решения и инструменты моделирования зданий в последние годы претерпели кардинальные изменения, становясь все более доступными; Независимо от того, являетесь ли вы архитектором, дизайнером или инженером, использование всех доступных инструментов для создания лучших проектов имеет решающее значение и проще, чем кажется.
В рамках этого проекта мы исследовали влияние ветровых нагрузок на строительные конструкции и соответствующие последствия для проектирования, но это лишь один пример того, как архитекторы и инженеры могут использовать CFD для улучшения своих проектов. Библиотека публичных проектов SimScale имеет широкий выбор шаблонов моделирования, охватывающих различные аспекты ветроэнергетики, включая комфорт ветра для пешеходов, контроль загрязнения, тепловой комфорт, естественную вентиляцию и многое другое.
Ссылки
- Проблемы ветра в дизайне высотных зданий, Питер А.Ирвин, RWDI, Совет по проектированию высотных зданий Лос-Анджелеса, 7 мая 2010 г.
- Вихри и высокие здания: рецепт резонанса, Питер А. Ирвин, 2010 г. Американский институт физики, S-0031-9228-1009-350- 6 www.physicstoday.org
Критерии расчета ветровой нагрузки — Курс повышения квалификации PE
Описание
Ознакомьтесь с проектными параметрами для ветровых нагрузок, которые применимы к методикам, разрешенным Строительным кодексом Флориды, раздел 1609.
Прочтите текст и проверьте перед покупкой (PDF)
Этот онлайн-курс PDH охватывает параметры проектирования ветровой нагрузки, которые применимы к методикам, разрешенным в Строительном кодексе Флориды, Раздел 1609. Зарегистрируйтесь сегодня.
С принятием Строительного кодекса Флориды 2010 года и предыдущих версий 2001, 2004 и 2007 годов произошли изменения в отношении проектирования, строительства и проверки строящихся зданий.
Эти изменения включают следующее:
- Строительные чиновники и эксперты по планированию ищут дополнительную информацию о планах и спецификациях. Во многих случаях у проектировщика запрашиваются расчеты для подтверждения конструктивных деталей, показанных на планах.
- Полевым инспекторам требуется дополнительная информация / детали.
- Строительная промышленность становится все более ориентированной на соблюдение нормативных требований.
«Критерии проектирования ветровой нагрузки» знакомят профессиональных инженеров с расчетными параметрами ветровых нагрузок, которые применимы к методикам, разрешенным в Строительном кодексе Флориды издания 2010 г., вступившем в силу 15 марта 2012 г., и стандарте ASCE 7-10.
Этот курс повышения квалификации PE дает право на получение кредитов PDH во всех юрисдикциях. Позвольте PDHNow помочь вам с продлением лицензии PE для продолжения образования.
Зарегистрируйтесь на этот онлайн-курс PE PDH и начните зарабатывать кредиты уже сегодня!
Задачи курса
По окончании курса инженерии ветровой нагрузки профессиональный инженер сможет:
- Напомните, объясните и примените инженерные принципы, необходимые для определения силы ветра и реакции на ветровые нагрузки, путем правильного выполнения и применения расчетов.
- Напомните и объясните критерии инженерного проектирования и процедуры проектирования для ветровой нагрузки, применяя эти критерии и процедуры к инженерным проектам.
Просмотрите и объясните типичные примеры расчетов для расчета ветровой нагрузки, выполнив и применив эти расчеты к проблемам.
Тематическое описание:
- Фон
- Характеристики ураганов
- Взаимодействие зданий и событий ветра
- Определение силы ветра
- Основные реакции на ветровые нагрузки
- Критерии проектирования
- Процедуры проектирования
- Типичные примеры
Получите мгновенный доступ к
74 доллара.95
Мы с гордостью принимаем
Ветровая нагрузка
Вкладка Wind Loading доступна только в том случае, если имя проекта выбрано в дереве заданий. Свойства здесь влияют на каждый уровень и каждого члена в работе.
Здесь вы можете задать настройки, специфичные для конструкции и региона, которые будут передаваться каскадом на любой элемент, допускающий боковые ветровые нагрузки (в настоящее время стойки и встроенные в стену колонны).Если вы обнаружите, что, скорее всего, вы будете повторно использовать одни и те же настройки для каждого задания, просто нажмите кнопку Сохранить как по умолчанию в правом верхнем углу окна, и Forte сохранит эти настройки для каждого последующего задания. Если вы не проектируете стойки, нагруженные ветром, или встроенные в стену колонны, вы можете пропустить этот шаг.
Строительный кодекс IBC
Для 2009 IBC Building Code Forte программное обеспечение автоматически рассчитывает боковую ветровую нагрузку на стенные стойки и закладные колонны в стенах, используя стандарты ASCE / SEI 7-05.Просто выберите категорию загруженности и базовую скорость ветра на уровне работы, и Forte будет использовать настройки, которые вы установили на вкладке «Свойства уровня», для автоматического расчета расчетного давления ветра для каждой стойки и встроенной в стену колонны в проекте.
Для IBC 2012 и 2015 каждая категория риска имеет уникальный набор карт и рассчитывает боковую ветровую нагрузку с использованием стандартов ASCE / SEI 7-10.
IBC 2018 рассчитывает боковую ветровую нагрузку с использованием ASCE / SEI 7-16.
Вы можете ввести свою собственную боковую ветровую нагрузку, установив флажок «Не применять настройки ветровой нагрузки …», а затем введите свои нагрузки в поле для флажка на вкладке «Нагрузки».
Строительный кодекс NBCC
Для NBCC программное обеспечение Forte автоматически рассчитывает боковую ветровую нагрузку на стенные стойки, колонны и коллекторы с использованием Раздела B, Часть 4, Раздел 4.1.7 стандартов. Вы можете выбрать, чтобы давление ветра основывалось на выбранном местоположении или на пользовательском значении давления ветра. Если вы используете местоположение, выберите провинцию и местоположение на уровне работы, и Forte будет использовать эти настройки вместе с относительными настройками вкладки «Уровень» для автоматического расчета расчетной ветровой нагрузки для каждой стойки и встроенной в стену колонны в проекте. Поле для давления ветра под раскрывающимся списком Местоположение будет обновляться в зависимости от вашего выбора местоположения.
Вы можете ввести собственную боковую ветровую нагрузку, установив флажок «Не применять настройки ветровой нагрузки»… «, затем введите свои собственные нагрузки в поле для флажка на вкладке» Нагрузки «.
карт скорости ветра | North Port, FL
Строительный кодекс Флориды (FBC) 2010 года, принятый 15 марта 2012 года, включает новые карты скорости ветра, используемые для определения минимальных ветровых нагрузок, которые должны выдерживать все здания, сооружения и их части.Эти спецификации применимы к крышам, окнам, дверям, облицовке и другим компонентам. Карты находятся в разделе 1609 FBC 2010 года.
Чтобы помочь подрядчикам, профессионалам в области проектирования и широкой общественности, город Северный порт создал интерактивную интерактивную карту, которая показывает расчетную скорость ветровой нагрузки для каждого участка в городе Северный порт. Функция «Поиск» карты позволяет пользователю найти посылку по Parcel I.D. по номеру или по адресу. Инструкции по использованию карты скорости ветра приведены ниже.
Карта скорости ветра инструкции по поиску собственности:
1. Щелкните следующую ссылку: Средство просмотра скорости ветра.
2. Введите адрес, который вы ищете, в текстовое поле с красным бычьим глазом, затем нажмите «Найти».
3. Нажмите кнопку «Увеличить до» в поле адреса, чтобы увеличить участок.
4. После того, как вы нашли недвижимость, которую ищете, нажмите кнопку «i» (кнопка «Определить») в синем кружке на верхней панели.
5.Выберите синюю точку в синем поле (укажите по точке).
6. Щелкните снова на участке, который вы искали.
7. Прокрутите синее поле вниз до «Категории ветровой нагрузки». Скорости ветра по данным FBC за 2010 г. будут показаны для каждой категории риска (см. Примеры ниже).
8. Описание каждой категории риска можно найти в Таблице 1604. 5 FBC 2010. Скорости ветра основаны на картах предельной скорости ветра (рисунки 1609A, 1609B и 1609C из FBC 2010 г.). Вот несколько типичных примеров конструкций, отвечающих критериям для каждой категории:
Категория риска 1: экраны, навесы;
Категория риска II: односемейные жилища, коммерческое использование;
Категория риска III: сборные здания, школы, медицинские учреждения;
Категория риска IV: Основные производственные объекты, пожарные и полицейские участки.
Расчет ветровой нагрузки
Почему некоторые округа требуют от инженеров расчета ветровой нагрузки?
Исторически сложилось так, что строительные нормы и правила меняются в ответ на уроки, извлеченные после катастрофических событий, таких как ураганы. Последствия этих событий составляют основу изменений в сегодняшних строительных нормах и правилах. Для поставщиков и подрядчиков по установке важно полностью понимать положения кодекса, чтобы свести к минимуму свою подверженность риску и ответственности.Самым большим изменением для производителей оборудования, дилеров и подрядчиков по установке является то, что оборудование должно быть правильно спроектировано, а также должным образом закреплено на конструкции здания в соответствии с требованиями ветровой нагрузки.
Скорость ветра сама по себе не влияет на проектные требования для строительства; ветровая нагрузка.
Недавно принятый Строительный кодекс Флориды заменяет 470 местных норм, действующих в штате. Реализация Строительного кодекса Флориды требует учета многих новых соображений для правильного определения ветровых нагрузок на здания.
Существует три (3) категории скорости ветра от 110 миль в час на юге до 90 миль в час на севере. В дополнение к скорости ветра, «3-секундный пиковый порыв ветра» является вторым условием ветровой нагрузки. Это измерение находится в диапазоне скоростей от 150 до 100 миль в час.
Есть также два (2) новых определения в Строительном кодексе Флориды, которые необходимо учитывать в отношении ветровых нагрузок. «Категории воздействия» — это термин, используемый для описания области, окружающей здание, с учетом способности ветра дуть прямо на конструкцию, не нарушая при этом окружающие конструкции.Второй термин, «Зона обломков, переносимых ветром», определяет зону с 3-секундной максимальной скоростью порыва ветра на скорости 120 миль в час или выше, на высоте 30 футов над землей.
Важно иметь полное представление о требованиях к ветровой нагрузке вашего здания. Свяжитесь с местным муниципалитетом или представителем ConServ Building Services для получения дополнительной информации при замене или установке нового оборудования HVAC.
ConServ Building Services, LLC предоставляет отличные коммерческие услуги HVAC, охлаждения, сантехники и общего строительства для предприятий на юго-востоке США.