Épületek és építmények tervezésekor gyakran kell elvégezni a szélterhelés számítását. Ezt a mutatót speciális képletekkel számítják ki. Fontos figyelembe venni az ilyen terhelést például a tetőrácsos rendszerek rajzainak elkészítésekor, a hirdetőtáblák helyének és kialakításának kiválasztásakor stb.
SNiP szabványok
Valójában ennek a paraméternek a meghatározása adja az SNiP 2.01-et. 07-85. E dokumentum szerint a szélterhelést aggregátumnak kell tekinteni:
- egy szerkezet vagy elem szerkezetének külső felületére ható nyomás;
- a szerkezet felületét érintő érintőleges súrlódási erő, amely a függőleges vagy vízszintes vetületének területére vonatkozik;
- normál nyomást gyakorolnak az épület belső felületére áteresztő burkolatokkal vagy nyitott nyílásokkal.
Hogyan határozzuk meg
A szélterhelés kiszámításakor két fő paramétert veszünk figyelembe:
- átlagos összetevő;
- pulzáló.
A terhelést ennek a két paraméternek az összegeként határozzuk meg.
Átlagos összetevő: alapképlet
Ha a szélterhelést nem veszik figyelembe a tervezés során, az a későbbiekben rendkívül negatív hatással lesz az épület vagy szerkezet teljesítményére. Átlagos komponensét a következő képlettel számítjuk ki:
W=Wok.
Itt W a szélterhelés számított értéke a földfelszín feletti z magasságban, Wo a standard értéke, k a nyomásváltozás magassági együtthatója. Az ebből a képletből származó összes kezdeti adatot táblázatokból határozzuk meg.
Néha a c paramétert is használják a számításokban – az aerodinamikai együtthatót. A képlet ebben az esetben így néz ki: W=Wokс.
Normatív érték
Ahhoz, hogy megtudja, mi ez a paraméter, használja az Orosz Föderáció szélterhelésére vonatkozó régiók táblázatát. Csak nyolc van belőlük. A szélterhelések táblázata (a Wo értékek függősége Oroszország egy adott régiójától) az alábbiakban látható.
Az ország kevéssé tanulmányozott területein, valamint a hegyvidéki régiókban ez az SNiP paraméter lehetővé teszi a hivatalosan regisztrált időjárási állomások és a meglévő épületek és építmények üzemeltetési tapasztalatai alapján történő meghatározását. Ebben az esetben egy speciális képletet használnak a szélterhelés standard értékének meghatározására. Így néz ki:
Wo=0,61 V2o.
Itt V2o - szélsebesség méter per másodpercben 10 m-es szinten, ami 10-es átlagolási intervallumnak felel megperc, és 5 évente meghaladta.
Hogyan határozzák meg a k együtthatót?
E paraméterhez van egy speciális táblázat is. Meghatározásánál annak a területnek a típusát kell figyelembe venni, ahol az építmény, épület beépítését feltételezik. Három van belőlük:
- „A” típus – nyílt sík területek: tengerek, tavak és folyók partjai, sztyeppék, sivatagok, tundra régiók, erdőssztyeppek.
- „B” típus – legfeljebb 10 méter magas akadályokkal borított terep: városi terület, erdők stb.
- „C” típus – városi területek 25 m feletti épületekkel.
Az építési terület típusát is az SNiP követelményeinek figyelembevételével határozzák meg. Ezt a tervezésnél figyelembe kell venni. Bármely épület egy adott típusú településen találhatónak minősül, ha az annak szél felőli oldalán, 30 órás távolságra található. Itt h az építmény tervezési magassága 60 m-ig. Nagyobb építménymagasságnál a tereptípus akkor tekinthető biztosnak, ha a szélold altól legalább 2 km-re marad.
A hullámterhelés kiszámítása
Az SNiP szerint a szélterhelést, mint már említettük, az átlagos szabvány és a pulzáció összegeként kell meghatározni. Az utolsó paraméter értéke magától a szerkezet típusától és kialakításának jellemzőitől függ. Ebben a tekintetben megkülönböztetik:
- a megállapított határértéket meghaladó természetes rezgési frekvenciájú építmények (kémények,tornyok, oszlopok, oszlop típusú készülékek);
- építmények vagy felépítésük elemei, amelyek egy szabadságfokú rendszert alkotnak (ipari földszintes épületek keresztirányú keretei, víztornyok stb.);
szimmetrikus az épület szempontjából
Képletek különböző típusú szerkezetekhez
Az első típusú szerkezeteknél a pulzáló szélterhelés meghatározásakor a következő képletet használjuk:
Wp=WGV.
Itt W a fent bemutatott képlettel meghatározott standard terhelés, G a nyomás pulzációs együtthatója z magasságban, V a pulzációs korrelációs együttható. Az utolsó két paramétert a táblázatok határozzák meg.
A megállapított határértéket meghaladó természetes rezgésfrekvenciájú szerkezeteknél a pulzáló szélterhelés meghatározásakor a következő képletet alkalmazzuk:
Wp=WQG.
Itt Q a diagramból meghatározott dinamikus együttható az E paramétertől függően (lásd lent) az E=√RW/940f képlettel számítva (R a terhelésbiztonsági tényező, f a természetes rezgések gyakorisága) és a logaritmikus csökkentési ingadozások. Az utolsó paraméter állandó és elfogadott:
- acélvázas épületekhez, mint 0,3;
- árbocokhoz, bélésekhez stb. mint 0,15.
Szimmetrikus épületeknél a pulzáló szélterhelést a következő képlettel számítjuk ki:
-
Wp=mQNY.
Itt Q a dinamizmus együtthatója, m a szerkezet tömege z magasságban, Y a szerkezet vízszintes rezgései a z szinten az első alak szerint. Ebben a képletben N egy speciális együttható, amelyet úgy határozhatunk meg, hogy először r-re osztjuk a szerkezetet, azon szakaszok számát, amelyek határain belül a szélterhelés állandó, és speciális képletekkel határozzuk meg.
Még egy út
A szélterhelést egy kicsit más módszerrel is kiszámíthatja. Ebben az esetben először meg kell határoznia a szélnyomást a következő képlet segítségével:
(Psf)=.00256V^2.
Itt V a szél sebessége (mph-ban).
Ezután ki kell számítania a légellenállási együtthatót. Ez egyenlő lesz:
- 1.2 - hosszú függőleges szerkezetekhez;
- 0,8 - rövid függőleges vonalakhoz;
- 2.0 - hosszú vízszintes szerkezetekhez;
- 1.4 - rövidebbekhez (például egy épület homlokzatához).
Ezután az épület vagy építmény szélterhelésének általános képletét kell használnia:
F=APCd.
Itt A a terület területe, P a szélnyomás, Cd a légellenállási együttható.
Használhat egy kicsit bonyolultabb képletet is:
F=APCdKzGh.
Alkalmazásakor a Kz b expozíciós tényezőket és a Gh széllökések érzékenységét is figyelembe veszik. Az elsőt z/33]^(2/7,a második - 65+60 / (ó/33)^(1/7). Ezekben a képletekben z a talajtól az építmény közepéig mért magasság, h az utóbbi teljes magassága.
A szakértők ajánlásai
A szélterhelés kiszámításához a mérnökök gyakran javasolják az Open Office csomagból jól ismert MS Excel és OOo Calc programokat. A szoftver használatának eljárása például a következő lehet:
- Az Excel engedélyezve van a "Szélenergia" lapon;
- szélsebesség rögzítése a D3 cellában;
- idő a D5-ben van;
- levegőáramlási terület - a D6-ban;
- levegő sűrűsége vagy fajsúlya - D7-ben;
- Szélturbina hatásfoka – D8.
Más módon is használhatja ezt a szoftvert más bemenetekkel. Mindenesetre nagyon kényelmes az MS Excel és az OOo Calc használata az épületek és építmények, valamint azok egyedi szerkezeteinek szélterhelésének kiszámításához.
