Projektējot ēkas un būves, vēja slodzes aprēķins jāveic diezgan bieži. Šo rādītāju aprēķina, izmantojot īpašas formulas. Ar šādu slodzi ir svarīgi ņemt vērā, piemēram, sastādot jumta kopņu sistēmu rasējumus, izvēloties stendu izvietojumu un dizainu utt.
SNiP standarti
Patiesībā šī parametra definīcija sniedz SNiP 2.01. 07-85. Saskaņā ar šo dokumentu vēja slodze jāuzskata par kopsavilkumu:
- spiediens, kas iedarbojas uz konstrukcijas vai elementa konstrukciju ārējām virsmām;
- berzes spēks, kas vērsts tangenciāli uz konstrukcijas virsmu, attiecas uz tās vertikālās vai horizontālās projekcijas laukumu;
- normāls spiediens tiek pielikts uz ēkas iekšējo virsmu ar caurlaidīgām ēkas norobežojošām konstrukcijām vai atvērtām atverēm.
Kā noteikt
Aprēķinot vēja slodzi, tiek ņemti vērā divi galvenie parametri:
- vidējā sastāvdaļa;
- pulsē.
Slodze ir definēta kā šo divu parametru summa.
Vidējais komponents: pamatformula
Ja projektēšanas laikā netiks ņemta vērā vēja slodze, tam būs ļoti negatīva ietekme uz ēkas vai būves veiktspēju. Tās vidējo komponentu aprēķina pēc šādas formulas:
W=Wok.
Šeit W ir aprēķinātā vēja slodzes vērtība augstumā z virs zemes virsmas, Wo ir tās standarta vērtība, k ir spiediena izmaiņu koeficients ar augstumu. Visi sākotnējie dati no šīs formulas ir noteikti no tabulām.
Dažkārt aprēķinos tiek izmantots arī parametrs c - aerodinamiskais koeficients. Formula šajā gadījumā izskatās šādi: W=Wokс.
Normatīvā vērtība
Lai uzzinātu, kas ir šis parametrs, jums jāizmanto Krievijas Federācijas vēja slodzes reģionu tabula. Tās ir tikai astoņas. Vēja slodžu tabula (Wo vērtību atkarība no konkrēta Krievijas reģiona) ir parādīta zemāk.
Maz pētītajiem valsts apgabaliem, kā arī kalnu reģioniem šis SNiP parametrs ļauj noteikt saskaņā ar oficiāli reģistrētajām meteoroloģiskām stacijām un pamatojoties uz esošo ēku un būvju darbības pieredzi. Šajā gadījumā vēja slodzes standarta vērtības noteikšanai tiek izmantota īpaša formula. Tas izskatās šādi:
Wo=0,61 V2o.
Šeit V2o - vēja ātrums metros sekundē 10 m līmenī, kas atbilst vidējam intervālam 10minūtēs un pārsniedz ik pēc 5 gadiem.
Kā nosaka koeficientu k?
Šim parametram ir arī īpaša tabula. Nosakot to, ņem vērā tās platības veidu, kurā paredzēts būves vai ēkas celtniecība. Ir trīs no tiem:
- A tips - atklātas plakanas zonas: jūru, ezeru un upju krasti, stepes, tuksneši, tundras reģioni, meža stepes.
- B tips - reljefs, kas klāts ar šķēršļiem līdz 10 metriem augstiem: pilsētas teritorija, meži utt.
- C tips - pilsētu teritorijas ar ēkām, kuru augstums pārsniedz 25 m.
Arī apbūves veids tiek noteikts, ņemot vērā SNiP prasības. Tas jāņem vērā projektējot. Jebkura ēka tiek uzskatīta par novietotu noteikta veida apvidū, ja tā atrodas tās pretvēja pusē 30h attālumā. Šeit h ir konstrukcijas projektētais augstums līdz 60 m. Ja apbūves augstums ir lielāks, reljefa veids tiek uzskatīts par noteiktu, ja tas paliek vismaz 2 km attālumā no vēja puses.
Kā aprēķināt pulsācijas slodzi
Saskaņā ar SNiP vēja slodze, kā jau minēts, jānosaka kā vidējā standarta un pulsācijas summa. Pēdējā parametra vērtība ir atkarīga no pašas konstrukcijas veida un tā dizaina iezīmēm. Šajā sakarā viņi izšķir:
- būves ar dabisku svārstību frekvenci, kas pārsniedz noteikto robežvērtību (skursteņi,torņi, masti, kolonnu tipa aparāti);
- būves vai to konstrukcijas elementi, kas ir sistēma ar vienu brīvības pakāpi (rūpniecisko vienstāvu ēku šķērskarkasi, ūdenstorņi utt.);
simetrisks ēkas ziņā
Formulas dažāda veida konstrukcijām
Pirmā tipa konstrukcijām, nosakot pulsējošo vēja slodzi, tiek izmantota formula:
Wp=WGV.
Šeit W ir standarta slodze, kas noteikta pēc iepriekš norādītās formulas, G ir spiediena pulsācijas koeficients augstumā z, V ir pulsācijas korelācijas koeficients. Pēdējos divus parametrus nosaka tabulas.
Būvēm, kuru dabiskās svārstību frekvence pārsniedz noteikto robežvērtību, pulsējošā vēja slodzes noteikšanai izmanto šādu formulu:
Wp=WQG.
Šeit Q ir dinamiskais koeficients, kas noteikts no diagrammas (parādīts zemāk) atkarībā no parametra E, kas aprēķināts pēc formulas E=√RW/940f (R ir slodzes drošības koeficients, f ir dabisko svārstību frekvence) un logaritmiskās samazināšanas svārstības. Pēdējais parametrs ir nemainīgs un pieņemts:
- tērauda karkasa ēkām kā 0,3;
- mastiem, starplikām utt. kā 0,15.
Simetriskām ēkām pulsējošo vēja slodzi aprēķina pēc formulas:
-
Wp=mQNY.
Šeit Q ir dinamisma koeficients, m ir konstrukcijas masa augstumā z, Y ir konstrukcijas horizontālās vibrācijas līmenī z saskaņā ar pirmo formu. N šajā formulā ir īpašs koeficients, ko var noteikt, vispirms sadalot konstrukciju ar r, to posmu skaitu, kuru robežās vēja slodze ir nemainīga, un izmantojot īpašas formulas.
Vēl viens veids
Vēja slodzi varat aprēķināt, izmantojot nedaudz atšķirīgu metodi. Šajā gadījumā vispirms ir jānosaka vēja spiediens, izmantojot formulu:
(Psf)=.00256V^2.
Šeit V ir vēja ātrums (jūdzes stundā).
Tad jums vajadzētu aprēķināt pretestības koeficientu. Tas būs vienāds ar:
- 1.2 - garām vertikālām konstrukcijām;
- 0,8 - īsām vertikālām līnijām;
- 2.0 - garām horizontālām konstrukcijām;
- 1.4 - īsiem (piemēram, ēkas fasādei).
Pēc tam jums ir jāizmanto vispārīgā formula vēja slodzei uz ēku vai konstrukciju:
F=APCd.
Šeit A ir apgabala laukums, P ir vēja spiediens, Cd ir pretestības koeficients.
Varat izmantot arī nedaudz sarežģītāku formulu:
F=APCdKzGh.
Lietojot, papildus tiek ņemti vērā ekspozīcijas faktori Kz b un brāzmu jutīgums Gh. Pirmais tiek aprēķināts kā z/33]^(2/7,otrais - 65+60 / (h/33)^(1/7). Šajās formulās z ir augstums no zemes līdz konstrukcijas vidum, h ir pēdējās kopējais augstums.
Ekspertu ieteikumi
Vēja slodzes aprēķināšanai inženieri bieži iesaka izmantot labi zināmās programmas MS Excel un OOo Calc no Open Office pakotnes. Šīs programmatūras lietošanas procedūra, piemēram, varētu būt šāda:
- Vēja enerģija ir iespējota programmā Excel;
- vēja ātrums tiek ierakstīts šūnā D3;
- laiks ir D5;
- gaisa plūsmas apgabals - D6;
- gaisa blīvums vai īpatnējais svars - D7;
- Vēja turbīnas efektivitāte - D8.
Ir citi veidi, kā izmantot šo programmatūru ar citām ieejām. Jebkurā gadījumā ir diezgan ērti izmantot MS Excel un OOo Calc, lai aprēķinātu vēja slodzi uz ēkām un būvēm, kā arī to atsevišķām konstrukcijām.
