Rakennuksia ja rakenteita suunniteltaessa tuulikuorma on laskettava melko usein. Tämä indikaattori lasketaan erityisillä kaavoilla. Tällainen kuormitus on tärkeää ottaa huomioon esimerkiksi kattoristikkojärjestelmien piirustuksia laadittaessa, mainostaulujen paikkaa ja suunnittelua valittaessa jne.
SNiP-standardit
Itse asiassa tämän parametrin määritelmä antaa SNiP 2.01:n. 07-85. Tämän asiakirjan mukaan tuulikuormitusta on pidettävä kokonaisuutena:
- rakenteen tai elementin rakenteiden ulkopintoihin vaikuttava paine;
- kitkavoima, joka kohdistuu tangentiaalisesti rakenteen pintaan, viittaa sen pysty- tai vaakaprojektion alueeseen;
- normaali paine kohdistetaan rakennuksen sisäpintaan, jossa on läpäiseviä rakennusvaipan tai avoimia aukkoja.
Kuinka määritetään
Tuulikuormaa laskettaessa otetaan huomioon kaksi pääparametria:
- keskimääräinen komponentti;
- sykkii.
Kuorma määritellään näiden kahden parametrin summana.
Keskiarvokomponentti: peruskaava
Jos tuulikuormaa ei oteta huomioon suunnittelussa, sillä on myöhemmin erittäin negatiivinen vaikutus rakennuksen tai rakenteen suorituskykyyn. Sen keskimääräinen komponentti lasketaan seuraavalla kaavalla:
W=Wok.
Tässä W on tuulikuorman laskettu arvo korkeudella z maanpinnan yläpuolella, Wo on sen standardiarvo, k on paineen muutoskerroin korkeudella. Kaikki tämän kaavan alkutiedot määritetään taulukoista.
Joskus laskelmissa käytetään myös parametria c - aerodynaamista kerrointa. Kaava näyttää tässä tapauksessa tältä: W=Wokс.
Normatiiviarvo
Jos haluat selvittää, mikä tämä parametri on, sinun on käytettävä Venäjän federaation tuulikuorman aluetaulukkoa. Niitä on vain kahdeksan. Tuulikuormien taulukko (Wo-arvojen riippuvuus tietystä Venäjän alueesta) on esitetty alla.
Maan vähän tutkituilla alueilla sekä vuoristoalueilla tämän SNiP-parametrin avulla voit määrittää virallisesti rekisteröityjen sääasemien ja olemassa olevien rakennusten ja rakenteiden käyttökokemuksen perusteella. Tässä tapauksessa käytetään erityistä kaavaa tuulikuorman vakioarvon määrittämiseen. Se näyttää tältä:
Wo=0,61 V2o.
Tässä V2o - tuulen nopeus metreinä sekunnissa 10 metrin tasolla, mikä vastaa 10:n keskiarvoväliäminuuttia ja ylittää 5 vuoden välein.
Miten kerroin k määritetään?
Tälle parametrille on myös erityinen taulukko. Sitä määritettäessä otetaan huomioon alueen tyyppi, jolla rakenteen tai rakennuksen rakentaminen on tarkoitus ottaa huomioon. Niitä on kolme:
- Tyyppi "A" - avoimet tasaiset alueet: merien, järvien ja jokien rannikot, arot, aavikot, tundra-alueet, metsäarot.
- Tyyppi "B" - jopa 10 metriä korkeiden esteiden peittämä maasto: kaupunkialue, metsät jne.
- Tyyppi "C" - kaupunkialueet, joissa on yli 25 metriä korkeita rakennuksia.
Rakennusalueen tyyppi määritetään myös SNiP:n vaatimukset huomioon ottaen. Tämä on otettava huomioon suunnittelussa. Rakennuksen katsotaan sijaitsevan tietyntyyppisellä paikkakunnalla, jos se sijaitsee sen tuulen puolella 30 tunnin etäisyydellä. Tässä h on rakenteen suunnittelukorkeus 60 m asti. Suuremmalla rakennuskorkeudella maaston tyyppi katsotaan varmaksi, jos se pysyy vähintään 2 km päässä tuulen puolelta.
A altoilukuorman laskeminen
SNiP:n mukaan tuulikuorma, kuten jo mainittiin, on määritettävä keskimääräisen standardin ja pulsaation summana. Viimeisen parametrin arvo riippuu itse rakenteen tyypistä ja sen suunnittelun ominaisuuksista. Tässä suhteessa he erottavat:
- rakenteet, joiden luonnollinen värähtelytaajuus ylittää vahvistetun raja-arvon (piiput,tornit, mastot, pylvästyyppiset laitteet);
- rakenteet tai niiden rakenneosat, jotka ovat yhden vapausasteen järjestelmä (teollisten yksikerroksisten rakennusten poikittaisrungot, vesitornit jne.);
symmetrinen rakennuksen suhteen
Kaavat erityyppisille rakenteille
Ensimmäisen tyyppisille rakenteille pulsoivaa tuulikuormaa määritettäessä käytetään kaavaa:
Wp=WGV.
Tässä W on edellä esitetyllä kaavalla määritetty standardikuorma, G on paineen pulsaatiokerroin korkeudella z, V on pulsaatiokorrelaatiokerroin. Kaksi viimeistä parametria määritetään taulukoiden avulla.
Rakennuksissa, joiden luonnollinen värähtelytaajuus ylittää vahvistetun raja-arvon, käytetään seuraavaa kaavaa määritettäessä sykkivä tuulikuorma:
Wp=WQG.
Tässä Q on dynaaminen kerroin, joka on määritetty kaaviosta (esitetty alla) parametrista E riippuen, laskettuna kaavalla E=√RW/940f (R on kuorman varmuuskerroin, f on luonnollisten värähtelyjen taajuus) ja logaritmisen dekrementin vaihtelut. Viimeinen parametri on vakio ja hyväksytty:
- teräsrunkoisille rakennuksille 0,3;
- mastoja, vuorauksia jne. varten 0.15.
Symmetristen rakennusten sykkivä tuulikuorma lasketaan kaavalla:
-
Wp=mQNY.
Tässä Q on dynaamisuuskerroin, m on rakenteen massa korkeudella z, Y on rakenteen vaakavärähtely tasolla z ensimmäisen muodon mukaan. N tässä kaavassa on erityinen kerroin, joka voidaan määrittää jakamalla rakenne ensin r:ksi, niiden osien lukumääräksi, joiden rajoissa tuulikuorma on vakio, ja käyttämällä erityisiä kaavoja.
Yksi tapa vielä
Voit laskea tuulikuorman hieman eri menetelmällä. Tässä tapauksessa sinun on ensin määritettävä tuulen paine kaavalla:
(Psf)=.00256V^2.
Tässä V on tuulen nopeus (mph).
Sitten sinun pitäisi laskea vastuskerroin. Se on yhtä suuri kuin:
- 1.2 - pitkille pystysuuntaisille rakenteille;
- 0,8 - lyhyille pystysuorille viivoille;
- 2.0 - pitkille vaakasuuntaisille rakenteille;
- 1.4 - lyhyille (esimerkiksi rakennuksen julkisivulle).
Seuraavaksi sinun on käytettävä yleistä kaavaa rakennuksen tai rakenteen tuulikuormitukselle:
F=APCd.
Tässä A on pinta-ala, P on tuulenpaine, Cd on ilmanvastuskerroin.
Voit myös käyttää hieman monimutkaisempaa kaavaa:
F=APCdKzGh.
Käytettäessä otetaan lisäksi huomioon altistustekijät Kz b ja puuskaherkkyys Gh. Ensimmäinen lasketaan z/33]^(2/7,toinen - 65+60 / (t/33)^(1/7). Näissä kaavoissa z on korkeus maasta rakenteen keskelle, h on jälkimmäisen kokonaiskorkeus.
Asiantuntijoiden suosituksia
Tuulikuorman laskemiseen insinöörit neuvovat usein käyttämään Open Office -paketin tunnettuja MS Excel- ja OOo Calc -ohjelmia. Tämän ohjelmiston käyttötapa voi olla esimerkiksi:
- Excel on käytössä "Tuulienergia"-taulukossa;
- tuulen nopeus tallennetaan soluun D3;
- aika on D5:ssä;
- ilmavirtausalue - kohdassa D6;
- ilman tiheys tai ominaispaino - kohdassa D7;
- Tuuliturbiinin hyötysuhde – D8.
On muita tapoja käyttää tätä ohjelmistoa muiden tulojen kanssa. Joka tapauksessa on varsin kätevää käyttää MS Exceliä ja OOo Calcia laskea rakennusten ja rakenteiden sekä niiden yksittäisten rakenteiden tuulikuormitus.
