» ГЛАВНАЯ > К содержанию номера
 » Все публикации автора

Журнал научных публикаций
«Наука через призму времени»

Июнь, 2019 / Международный научный журнал
«Наука через призму времени» №6 (27) 2019

Автор: Цаболова Ольга Эриковна, Студент
Рубрика: Физико-математические науки
Название статьи: Анализ влияния ветровых нагрузок на строительные сооружения

Статья просмотрена: 154 раз
Дата публикации: 22.05.2019

УДК 69.032.22

АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ ВЕТРОВЫХ НАГРУЗОК НА СТРОИТЕЛЬНЫЕ СООРУЖЕНИЯ

Кушнаренко АннаСергеевна

Цаболова  Ольга Эриковна

Хуррамов Замонбек Ёркин угли

студент 1 курса, кафедра строительства

научный руководитель: Тимофеева Елена Федоровна

канд. физ.-мат. наук, доцент кафедры высшей алгебры и геометрии

СКФУ, г. Ставрополь

 

Аннотация. Данная статья рассказывает об удобном методе определения ветровой нагрузки на высотные здания на примере задачи. Она познакомит с удобным для расчетов методом, который не требует дополнительных знаний и средств  для решения поставленной задачи.

Ключевые слова: ветровая нагрузка, высотные здания.

 

Сложно представить современную цивилизацию без высотных зданий и сооружений. Благодаря развитию индустрии строительства, в возведении многоэтажных сооружений применяют новые технологии и материалы.

Одной  из самых серьезных задач, с которыми  сталкиваются архитекторам и проектировщикам - расчет влияния ветровых нагрузок на строительные сооружения, благодаря которым нагрузки сводятся к минимуму, а устойчивость здания к максимуму. В результате анализа воздействия ветровых нагрузок выбираются наиболее оптимальные модификации конструкций, материалы облицовки и т.д.

Современные многоэтажные сооружения, выполненные из стекла, бетона и металла подвергаются ветровому влиянию, в отличие от своих предшественников, построенных из кирпичной кладки. На момент строительства первых многоэтажных зданий действие ветровых нагрузок не учитывали, так как соотношение массы, высоты и размеров здания в плане позволяла обеспечивать боковую устойчивость. Но в дальнейшем, с ростом высоты постройки и возрастании его гибкости, расчет конструкции на боковые нагрузки приобрел главную роль.

Из этого следует, что главная задача проектировщика - обеспечение выполнения требованийСП 20.13330.2011 СНиП 2.01.07—85 по безопасности и надежности возводимого здания при воздействии ветровых нагрузок и его соответствие нормальной эксплуатации в течение его срока службы.

Для высокорослых конструкций с высоким аспектным отношением анализ нестационарного вихревого линения имеет важное значение, поскольку он индуцирует колебательные силы поперечного ветра с определенной частотой. Если эти колебания совпадают с собственной частотой структуры, то движение может быть усилено, приводя к повреждению или даже разрушению структуры.

     Для решения вопроса о том, какой материал будет использоваться в строительстве, проектировщику необходимо проанализировать ветровую нагрузку на здание, и сравнить с износостойкостью разных материалов, для выбора оптимального.

Если предположить, что перед архитектором стоит задача вычисления минимальной толщины стекла при строительстве здания высотой 100 м, длину и ширину 60м, построенного в г. Ставрополе. Тип местности С (см. ниже), уклон крыши 15 градусов,  площадь застекления 1700x1100 мм.

Формула расчета основной средней ветровой нагрузки следующая:

Где Wm – нормативное значение основной средней ветровой нагрузки, кг/м2;

W0 – нормативное значение ветрового давления, кг/м2;

kкоэффициент, который учитывает влияние высоты на давление ветра;

c - аэродинамический коэффициент.

Средняя составляющая основной ветровой нагрузки

Значение ветрового давления W0можно найти на специальном калькуляторе или же, по таблице, зная свой ветровой район (у Ставрополя V):

Ветровой коэффициент k зависит от эквивалентной высоты Ze.

Если высота здания (h) 100м, высота от поверхности земли (d) 60м, Ze будет принимать значение: Ze=h=100м.

 

Для разных участков по высоте бывают разные эквиваленты высоты.

После нахождения эквивалентной высоты Ze, находится коэффициент k:

Типы местности:

А- открытые местности (степи, лесостепи, побережье морей, сельские местности с высотой построек до 10 м).

В- городские территории, лесные массивы и др. территории с высотой построек более 10 м.

С- городские районы с плотной застройкой зданиями высотой более 25 м.

Для типа местности С (по условию) берется значение k=1,25.

Завершающим этапом определения средней составляющей ветровой нагрузки - нахождение аэродинамического коэффициента c.

Данный коэффициент может быть как положительным, так и отрицательным, и зависит от формы здания или сооружения и направления ветра. В данном примере говорится о здании с двускатным покрытием.

1.                  Направление ветра сбоку.

2.                  Ветер направлен в торец здания

По данным условий, аэродинамический коэффициент c (b=60м, d=60м,  h1=94м, h=96м) будет равен:

e1=2∙h1=2∙94=188м

e=2∙h=96∙2=192м

При умножения W0на k и на cполучится  конечное распределение ветровой нагрузки:

 кг/м2

 кг/м2

 кг/м2

 кг/м2

 кг/м2

 кг/м2

Знак «-» показывает, что нагрузка будет направлена от здания.

Расчеты показали, что максимальная нагрузка оказываемая на здание равна 60 кг/м2, а максимальная нагрузка от здания 75 кг/м2.

Для расчета толщины стекла удобно пользоваться таблицой:

Максимальная нагрузка на здание 75 кг/м2 = 735,5 Па, следовательно толщина стекла, с учетом его размеров (1700x1100мм), должна быть не меньше 6 мм.

Таким образом, можно сделать вывод о том, что влияние ветровых нагрузок на строительные сооружения велико. Поэтому, каждый проектировщик обязан произвести расчет ветрового воздействия, чтобы избежать сильных колебаний и разрушений зданий.



Список литературы:

  1. Леденев В. В Высотные здания: учеб.пособие / В.В. Леденев; Тамбовск. гос. техн. ун-т. – Тамбов, 2014. – 277 с.
  2. Симиу Э., Сканлан Р. Воздействие ветра на здания и сооружения. М., 1984.
  3. [электронный ресурс] ГОСТ Р 56728-2015 Здания и сооружения. Методика определения ветровых нагрузок на ограждающие конструкции URL: https://allgosts.ru/91/080/gost_r_56728-2015
  4. [электронный ресурс] Расчет ветровой нагрузки по формуле. Источник URL: https://homehill.ru/krovlya/stropil/raschet-vetrovoj-nagruzki.html
  5. [электронный ресурс] Оконный Континент. Описание продукта. URL: http://product.okonti.ru/Newtopic342.html
  6. [электронный ресурс] Cтроительныйсайт.URL:https://prostobuild.ru/osaite.html.


Комментарии:

Фамилия Имя Отчество:
Комментарий: