Quan es dissenyen edificis i estructures, el càlcul de la càrrega del vent s'ha de fer amb força freqüència. Aquest indicador es calcula mitjançant fórmules especials. És important tenir en compte aquesta càrrega, per exemple, a l'hora d'elaborar els dibuixos dels sistemes d'encavallada del sostre, triar la ubicació i el disseny de les tanques publicitàries, etc.
estàndards SNiP
En realitat, la definició mateixa d'aquest paràmetre dóna SNiP 2.01. 07-85. Segons aquest document, la càrrega del vent s'ha de considerar com a agregat:
- pressió que actua sobre les superfícies exteriors de les estructures d'una estructura o element;
- força de fregament dirigida tangencialment a la superfície de l'estructura, referida a l'àrea de la seva projecció vertical o horitzontal;
- pressió normal aplicada a la superfície interior d'un edifici amb embolcalls permeables o obertures obertes.
Com determinar
Quan es calcula la càrrega del vent, es tenen en compte dos paràmetres principals:
- component mitjà;
- pulsant.
La càrrega es defineix com la suma d'aquests dos paràmetres.
Component mitjà: fórmula bàsica
Si no es té en compte la càrrega del vent durant el disseny, això tindrà un impacte extremadament negatiu en el rendiment de l'edifici o estructura. El seu component mitjà es calcula amb la fórmula següent:
W=Wok.
Aquí W és el valor calculat de la càrrega del vent a una alçada z sobre la superfície terrestre, Wo és el seu valor estàndard, k és el coeficient de canvi de pressió amb l'alçada. Totes les dades inicials d'aquesta fórmula es determinen a partir de taules.
De vegades, el paràmetre c també s'utilitza en els càlculs: el coeficient aerodinàmic. La fórmula en aquest cas té aquest aspecte: W=Wokс.
Valor normatiu
Per esbrinar quin és aquest paràmetre, heu d'utilitzar la taula de regions per a la càrrega de vent de la Federació Russa. Només n'hi ha vuit. La taula de càrregues de vent (la dependència dels valors de Wo d'una regió concreta de Rússia) es presenta a continuació.
Per a les zones poc estudiades del país, així com per a les regions muntanyoses, aquest paràmetre SNiP us permet determinar segons les estacions meteorològiques registrades oficialment i en funció de l'experiència operativa dels edificis i estructures existents. En aquest cas, s'utilitza una fórmula especial per determinar el valor estàndard de la càrrega del vent. Sembla així:
Wo=0,61 V2o.
Aquí V2o - velocitat del vent en metres per segon a un nivell de 10 m, corresponent a un interval de mitjana de 10minuts i superat cada 5 anys.
Com es determina el coeficient k?
També hi ha una taula especial per a aquest paràmetre. A l'hora de determinar-lo, el tipus de zona on se suposa que s'ha de tenir en compte la construcció de l'estructura o edifici. N'hi ha tres:
- Tipus "A": zones planes obertes: costes de mars, llacs i rius, estepes, deserts, regions de tundra, estepes forestals.
- Tipus "B" - terreny cobert d'obstacles de fins a 10 metres d'alçada: zona urbana, boscos, etc.
- Tipus "C": zones urbanes amb edificis de més de 25 m d'alçada.
El tipus d'àrea de construcció també es determina tenint en compte els requisits de SNiP. Això s'ha de tenir en compte a l'hora de dissenyar. Qualsevol edifici es considera ubicat en una localitat d'un tipus determinat si aquesta s'ubica al costat del vent a una distància de 30h. Aquí h és l'alçada de disseny de l'estructura fins a 60 m. Amb una alçada d'edifici més alta, el tipus de terreny es considera cert si es manté com a mínim a 2 km del costat de barlovento.
Com calcular la càrrega ondulada
Segons SNiP, la càrrega de vent, com ja s'ha esmentat, s'ha de determinar com la suma de l'estàndard mitjà i la pulsació. El valor de l'últim paràmetre depèn del tipus d'estructura i de les característiques del seu disseny. En aquest sentit, distingeixen:
- estructures amb una freqüència natural d'oscil·lació superior al valor límit establert (xemeneies,torres, pals, aparells tipus columna);
- estructures o elements de la seva construcció, que són un sistema amb un grau de llibertat (marcs transversals d'edificis industrials d'una sola planta, torres d'aigua, etc.);
simètric pel que fa a l'edifici
Fórmules per a diferents tipus d'estructures
Per al primer tipus d'estructures, a l'hora de determinar la càrrega del vent polsant, s'utilitza la fórmula:
Wp=WGV.
Aquí W és la càrrega estàndard determinada per la fórmula presentada anteriorment, G és el coeficient de pulsació de pressió a l'alçada z, V és el coeficient de correlació de pulsació. Els dos darrers paràmetres els determinen les taules.
Per a estructures amb una freqüència d'oscil·lació natural que superi el valor límit establert, s'utilitza la fórmula següent per determinar la càrrega del vent polsador:
Wp=WQG.
Aquí Q és el coeficient dinàmic determinat a partir del diagrama (que es presenta a continuació) en funció del paràmetre E, calculat per la fórmula E=√RW/940f (R és el factor de seguretat de càrrega, f és la freqüència de les oscil·lacions naturals).) i les fluctuacions de decrement logarítmic. L'últim paràmetre és constant i s'accepta per a:
- per a edificis d'estructura d'acer com a 0,3;
- per a pals, folre, etc. com 0,15.
Per als edificis simètrics, la càrrega del vent polsant es calcula amb la fórmula:
-
Wp=mQNY.
Aquí Q és el coeficient de dinamisme, m és la massa de l'estructura a l'alçada z, Y són les vibracions horitzontals de l'estructura al nivell z segons la primera forma. N en aquesta fórmula és un coeficient especial, que es pot determinar dividint primer l'estructura en r, el nombre de seccions dins dels límits de les quals la càrrega del vent és constant i utilitzant fórmules especials.
Un camí més
Podeu calcular la càrrega del vent mitjançant un mètode lleugerament diferent. En aquest cas, primer heu de determinar la pressió del vent mitjançant la fórmula:
(Psf)=,00256V^2.
Aquí V és la velocitat del vent (en mph).
Aleshores hauríeu de calcular el coeficient d'arrossegament. Serà igual a:
- 1.2 - per a estructures verticals llargues;
- 0,8 - per a línies verticals curtes;
- 2.0 - per a estructures horitzontals llargues;
- 1.4 - per als curts (per exemple, la façana d'un edifici).
A continuació, heu d'utilitzar la fórmula general per a la càrrega del vent en un edifici o estructura:
F=APCd.
Aquí A és l'àrea de l'àrea, P és la pressió del vent, Cd és el coeficient d'arrossegament.
També podeu utilitzar una fórmula una mica més complicada:
F=APCdKzGh.
Quan s'apliquen, també es tenen en compte els factors d'exposició Kz b i la sensibilitat de les ràfegues Gh. El primer es calcula com z/33]^(2/7,el segon - 65+60 / (h/33)^(1/7). En aquestes fórmules, z és l'alçada des del terra fins al centre de l'estructura, h és l'alçada total d'aquesta última.
Recomanacions d'experts
Per calcular la càrrega del vent, els enginyers sovint aconsellen utilitzar els coneguts programes MS Excel i OOo Calc del paquet Open Office. El procediment per utilitzar aquest programari, per exemple, podria ser:
- Excel està habilitat al full "Energia eòlica";
- La velocitat del ventes registra a la cel·la D3;
- hora és a D5;
- àrea de flux d'aire - a D6;
- densitat de l'aire o gravetat específica - a D7;
- Eficiència de l'aerogenerador - a D8.
Hi ha altres maneres d'utilitzar aquest programari amb altres entrades. En qualsevol cas, és molt convenient utilitzar MS Excel i OOo Calc per calcular la càrrega del vent en edificis i estructures, així com les seves estructures individuals.
