» 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
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;
k – коэффициент,
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:
- Леденев В. В Высотные здания: учеб.пособие / В.В. Леденев; Тамбовск. гос. техн. ун-т. – Тамбов, 2014. – 277 с.
- Симиу Э., Сканлан Р. Воздействие ветра на здания и сооружения. М., 1984.
- [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
- [электронный ресурс] Расчет ветровой нагрузки по формуле. Источник URL: https://homehill.ru/krovlya/stropil/raschet-vetrovoj-nagruzki.html
- [электронный ресурс] Оконный Континент. Описание продукта. URL: http://product.okonti.ru/Newtopic342.html
- [электронный ресурс] Cтроительныйсайт.URL:https://prostobuild.ru/osaite.html.
Комментарии: