При расчете ветровой нагрузки необходимо учитывать многие ее составляющие, но для упрощения всего расчета будем считать ее основную составляющую – среднюю составляющую основной ветровой нагрузки Wm. Для наглядности в таблицу ниже сведены все составляющие ветровой нагрузки согласно СП 20.13330.2016:
Формула расчета основной средней ветровой нагрузки следующая:
Где Wm – нормативное значение основной средней ветровой нагрузки, кг/м2 Wo – нормативное значение ветрового давления, кг/м2 k – коэффициент, который учитывает влияние высоты на давление ветра с – аэродинамический коэффициент
1. Его можно найти у нас в калькуляторе снеговой/ветровой нагрузок, выбрав необходимый город 2. В таблице ниже, зная свой ветровой район:
Теперь давайте разберемся с коэффициентом k.
Данный коэффициент зависит от эквивалентной высоты Ze. Обратите внимание, что это не просто высота до расчетной отметки, и искать ее необходимо следующими вариантами.
Для разных участков по высоте бывают разные эквивалентные высоты
После того, как вы нашли эквивалентную высоту Ze, зная тип вашей местности, находим коэффициент k:
Типы местности: А – открытые местности (степи, лесостепи, побережье морей, озер, пустыни, тундра, сельские местности с высотой построек до 10 м) В – городские территории, лесные массивы и другие территории с высотой построек более 10м С – городские районы с плотной застройкой зданиями высотой более 25м
Завершающим этапом определения средней составляющей ветровой нагрузки является нахождение аэродинамического коэффициента c.
Данный коэффициент может быть как положительным, так и отрицательным, и зависит от формы здания или сооружения и направления ветра. Давайте рассмотрим основные формы зданий и сооружений, с которыми приходится работать.
1. Прямоугольные здания с двускатными покрытиями a. Ветер направлен сбоку
Если на участке стоит буква вместо цифры, то значение коэффициента необходимо определять интерполяцией в зависимости от уклона крыши.
2. Отдельно стоящие плоские сплошные конструкции (стены, заборы, рекламные щиты)
На рисунках показаны разные участки здания и сооружения и соответствующие аэродинамические коэффициенты с для них.
После того, как все три неизвестные найдены – легко найти нормативное значение основной средней ветровой нагрузки.
Напоминаем формулу Wm = Wo·k·c
Найдем коэффициент k методом интерполяции между 0,5 и 0,65. Получаем k = 0,56.
Далее находим аэродинамический коэффициент с. Здесь b=12м, d=6м, h1=4м, h=7м е1 – это наименьшее из b или 2·h1. е1=2·4=8м (меньше чем b=12м) e – это наименьшее из b или 2·h. е=12м (меньше чем 2·h =2·8=16 м)
Зная все размеры, получаем следующее распределение коэффициентов c:
И путем умножения Wo на k и на с мы получаем окончательное распределение ветровой нагрузки:
Для нахождения расчетной ветровой нагрузки необходимо каждое значение еще умножить на коэффициент надежности по ветровой нагрузке равный 1,4.
От автора: Если данная статья была Вам полезна, то буду очень благодарен, если Вы поделитесь ей с друзьями и коллегами, и сохраните себе в закладки. Также в ближайшее время будет реализован калькулятор по определению ветровой нагрузки.
При создании проектов по возведению сооружений и зданий расчет ветровой нагрузки приходится выполнять достаточно часто. Рассчитывается этот показатель по специальным формулам. Важно принимать во внимание такую нагрузку, например, при создании чертежей для возведения стропильных систем кровель домов, подборе конструкции и площади расположения рекламных щитов и проч.
Значение процедуры
Если пренебречь расчетами нагрузки движения воздуха, можно, как говорится, на корню загубить все дело и подвергнуть опасности жизни людей.
Если с давлением снега на стены зданий обычно сложностей не возникает — нагрузку эту видно, её можно взвесить и даже потрогать — то с ветровой всё гораздо сложнее. Ее не видно, предугадать ее интуитивно очень сложно. Да, конечно, ветер какое-то воздействие на несущие конструкции оказывает, и в некоторых случаях оно бывает даже разрушительное: скручивает рекламные баннеры, заваливает заборы и каркасы стен, срывает крыши. Но как же возможно предугадать и учесть эту силу? Поддаётся ли в принципе она расчётам?
Поддаётся! Однако дело это муторное, и непрофессионалы ветровую нагрузку подсчитывать крайне не любят. Тому существует понятное объяснение: значение расчетов — дело очень ответственное и трудное, гораздо сложнее расчётов снеговой нагрузки. Если в специально посвященному этому СП снеговой нагрузке уделено всего лишь две с половиной страницы, то исчисление ветровой втрое больше! Плюс к нему приписано обязательное приложение, размещаются на 19 страницах с указанием аэродинамических коэффициентов.
Если гражданам России еще повезло с этим, то для жителей Беларуси всё ещё сложнее — документ TKP_ЕN_1991−1−4−2О09 «Ветровые воздействия», регламентирующий нормативы и расчеты, имеет объем в 120 страниц!
С Еврокодом (ЕN_1991−1−4−2О09) в масштабах постройки частного сооружения по ветровым воздействиям немногим захочется разбираться дома за чашкой чая. Профессионально интересующимся рекомендуется скачать и изучать его основательно, имея в окружении специалиста-консультанта. Иначе из-за неверного подхода и понимания последствия расчетов могут быть плачевными.
Нормативы СНиП
Фактически само определение данному параметру дает СНиП № 2.01. 07−85. Согласно этому документу, нагрузка ветровых масс обязана рассматриваться как совокупность следующих входных данных:
Как рассчитать нагрузку
При ее вычислении необходимо учитывать два ключевых параметра − пульсационную и среднюю составляющую. Нагрузка определяется как сумма двух этих параметров.
Рассмотрим основную формулу расчета средней составляющей. Если при проектировании ветровой напор учтен не будет, то впоследствии это крайне негативно отразится на эксплуатационных свойствах сооружения или здания.
Средняя составляющая рассчитывается по следующей формуле: W = Wо * k.
Каждое начальное значение из указанной формулы определяется согласно уже имеющимся таблицам. В некоторых случаях при вычислениях употребляют также параметр C — это обозначение аэродинамического коэффициента. Формула в этом случае будет выглядеть таким образом: W = Wo * kс.
Нахождение нормативного значения
Чтобы определить, какое конкретное значение имеет этот параметр, потребуется прибегнуть к таблице районов по ветровой нагрузке Российской Федерации. Таковых имеется всего восемь, и они легко находятся в свободном доступе в интернете.
Для малоизученных местностей государства, а также для горных регионов этот параметр СНиП позволяет определять по информации официально зарегистрированных метеорологических станций и на основе опыта использования уже имеющихся сооружений и зданий. В таком случае для установления нормативного значения ветровой нагрузки употребляется специальная формула. Выглядит она таким образом: Wo=0.61 * V2o. Здесь V2o — скорость ветра в измерении метр в секунду на уровне 10 метров, который соответствует интервалу усреднения за 10 мин. и превышающей 1 раз за 5 лет.
Краткие рекомендации специалистов
Для подсчета показателей возможностей ветровой нагрузки инженеры зачастую советуют использовать хорошо известные большинству компьютерных пользователей программами ОOo Calc и MS Excel из пакета Open Office. Порядок расчетов при применении этого обеспечения может быть следующим:
Далее программа сама произведет расчеты согласно введенным в них формулам.
Существуют и другие способы применения этого ПО с другими исходными данными. Но как бы то ни было, применять OOo Calc и МS Excel для подсчета ветровой нагрузки на сооружения и здания, а также их раздельные конструкции, довольно удобно.
Как правильно рассчитать ветровую нагрузку и закрепить кровлю, чтобы ее точно не сорвало
Из-за ошибок, допущенных при строительстве, у домов нередко срывает кровли во время непогоды. Кажется, что не так часто случаются сильные ураганы и смерчи, но даже один катаклизм в год может полностью разрушить крышу.
Это происходит потому, что исполнители работ не рассчитывают количество крепежа для мембраны по необходимым формулам и обычно делают все по принципу «на глазок». В итоге плохо закрепленная кровля может попросту оторваться и ее надо будет заново монтировать. Также от точного расчета зависит расход материалов, которые при неправильных подсчетах приходится докупать, либо иногда остается лишнее.
Рассказываем, как сделать правильный расчет ветровой нагрузки для крепления кровли и определить количество крепежа, чтобы конструкция устояла перед стихийным бедствием и долго служила.
Как ветровая нагрузка действует на кровлю
Представьте себе, что на постройку непрерывно с разной скоростью и силой дует ветер. Потоки воздуха создают давление, которое способно навредить покрытию кровли. При этом совершенно необязательно, чтобы ветер дул перпендикулярно или по касательной к поверхности крыши – даже если он направлен вдоль плоской кровли, он создает значительную отрывающую нагрузку.
Суммируя все ветреные дни и добавив катаклизмы, которые хоть и редко, но случаются, мы получаем постепенное непрерывное разрушение материала. Именно поэтому возникает необходимость рассчитывать ветровую нагрузку и количество креплений кровельного материала.
Как рассчитывают ветровую нагрузку для крепления кровли
От ветровой нагрузки зависит, сколько нужно использовать крепежных элементов и какую выбрать ширину рулона мембраны. Чем выше нагрузка, тем больше нужно крепежа на квадратный метр. Ширину мембраны также приходится уменьшать, чтобы крепеж уместился в шов.
Чтобы самостоятельно рассчитать ветровое воздействие на кровлю, можно воспользоваться методикой в 7 пункте документа, разработанного специалистами ТЕХНОНИКОЛЬ вместе с ЦНИИПромзданий.
Существует и более простой способ расчета ветровой нагрузки
Если вы хотите быстро получить точный результат и не связываться со сложными формулами, таблицами и картами, воспользуйтесь нашим онлайн-калькулятором для кровли из материалов ТЕХНОНИКОЛЬ.
Калькулятор помогает рассчитать не только ветровую нагрузку для плоских крыш, но и количество необходимого крепежа на каждом участке, а также требуемую ширину рулонов гидроизоляции.
Расчеты основаны на действующих российских нормах СП 20.13330.2016 и СП 17.13330.2017.
В калькулятор встроена карта России с районированием по давлению ветра, так что вам не нужно самостоятельно искать на картах и в таблицах нужные значения. Достаточно выбрать место и кликнуть или указать точное название населенного пункта.
Вы выбираете тип местности – открытую, равномерно покрытую препятствиями или высотную городскую застройку. По этим двум параметрам калькулятор выдает первое значение – пиковую ветровую нагрузку согласно СП 20.133330.2016 п.11.
Далее переходим к основанию кровли и выбираем – тяжелый бетон, ОСП и металлическое основание профлист (0,7 мм или 0,75–2,5 мм). При выборе профлиста калькулятор предложит еще пять вариантов в зависимости от шага между гофрами. Вы также можете указать свой вариант.
На третьем этапе нужно указать толщину утеплителя, который вы будете использовать, и способ его укрепления. Также возможен вариант без утеплителя.
На этапе гидроизоляции нужно указать способ ее фиксации. В калькуляторе предусмотрено два варианта крепления: механический и балластный. Если у вас балластный, также нужно указать его тип – армированная стяжка или гранитный щебень. Далее выбирайте тип мембраны: битумная или полимерная. Кстати, у каждого материала можно посмотреть характеристики и всю необходимую информацию, нажав на кнопку с вопросом.
Пятый этап включает работу с геометрией объекта, где нужно вводить параметры участка кровли. Калькулятор рассчитывает значение только для плоских крыш прямоугольной формы, поскольку методика расчета использует пиковые значения аэродинамических коэффициентов ветровой нагрузки. Вам нужно указать высоту здания и его габариты. Высоту принимаем по самой высокой точке здания – парапетной зоне.
После вы получаете промежуточный расчет, где видите основные результаты, например, ширину рулона и шаг крепежа, и проверяете введенные значения, которые можно подкорректировать, если ошиблись.
После этого получаете готовый отчет, где рассчитано:
На любой стадии расчета можно «откатить» назад на любой этап и изменить исходные данные. А также сохранить и отправить себе на почту в виде ссылки, чтобы потом вернуться к нему, если вы что-то не доделали. Благодаря формату PDF расчет можно вносить в проект или просто удобно хранить и использовать эти данные.
При создании проектов по возведению сооружений и зданий расчет ветровой нагрузки приходится выполнять достаточно часто. Рассчитывается этот показатель по специальным формулам. Важно принимать во внимание такую нагрузку, например, при создании чертежей для возведения стропильных систем кровель домов, подборе конструкции и площади расположения рекламных щитов и проч.
При ее вычислении необходимо учитывать два ключевых параметра − пульсационную и среднюю составляющую. Нагрузка определяется как сумма двух этих параметров.
Чтобы определить, какое конкретное значение имеет этот параметр, потребуется прибегнуть к таблице районов по ветровой нагрузке Российской Федерации. Таковых имеется всего восемь, и они легко находятся в свободном доступе в интернете.
