עומס רוח: כללי חישוב, המלצות מאנשי מקצוע

2024 מְחַבֵּר: Aaron Duncan | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-15 04:26

בעת תכנון מבנים ומבנים, חישוב עומס הרוח צריך להיעשות לעתים קרובות למדי. מחוון זה מחושב באמצעות נוסחאות מיוחדות. חשוב לקחת בחשבון עומס כזה, למשל, בעת שרטוט שרטוטי מערכות מסבך גג, בחירת מיקום ועיצוב שלטי חוצות וכדומה.

SNiP standards

למעשה, עצם ההגדרה של פרמטר זה נותן SNiP 2.01. 07-85. לפי מסמך זה, יש להתייחס לעומס הרוח כמצרף:

• לחץ הפועל על המשטחים החיצוניים של מבנים של מבנה או אלמנט;
• כוח החיכוך המכוון למשיק לפני השטח של המבנה, מתייחס לאזור ההקרנה האנכית או האופקית שלו;
• לחץ רגיל המופעל על פני השטח הפנימיים של בניין עם מעטפות בניין חדירות או פתחים פתוחים.

איך לקבוע

בעת חישוב עומס הרוח, שני פרמטרים עיקריים נלקחים בחשבון:

• average component;
• פועם.

העומס מוגדר כסכום של שני הפרמטרים האלה.

רכיב ממוצע: נוסחה בסיסית

אם עומס הרוח לא נלקח בחשבון במהלך התכנון, תהיה לכך השפעה שלילית ביותר על ביצועי הבניין או המבנה. הרכיב הממוצע שלו מחושב לפי הנוסחה הבאה:

W=וואוk.

כאן W הוא הערך המחושב של עומס הרוח בגובה z מעל פני כדור הארץ, Wo הוא הערך הסטנדרטי שלו, k הוא מקדם שינוי הלחץ עם הגובה. כל הנתונים הראשוניים מנוסחה זו נקבעים מטבלאות.

לפעמים הפרמטר c משמש גם בחישובים - המקדם האווירודינמי. הנוסחה במקרה זה נראית כך: W=Wokс.

ערך נורמטיבי

כדי לגלות מהו פרמטר זה, עליך להשתמש בטבלת האזורים עבור עומס הרוחות של הפדרציה הרוסית. יש רק שמונה מהם. טבלת עומסי הרוח (התלות של ערכי Wo באזור מסוים ברוסיה) מוצגת להלן.

עבור אזורים שנחקרו מעט בארץ, כמו גם עבור אזורים הרריים, פרמטר SNiP זה מאפשר לך לקבוע על פי תחנות מזג אוויר רשומות רשמית ועל סמך ניסיון התפעול של מבנים ומבנים קיימים. במקרה זה, נוסחה מיוחדת משמשת לקביעת הערך הסטנדרטי של עומס הרוח. זה נראה כך:

Wo=0.61 V2o.

Here V2o - מהירות הרוח במטרים לשנייה ברמה של 10 מ', המקבילה למרווח ממוצע של 10דקות וחורג כל 5 שנים.

איך נקבע מקדם k?

יש גם טבלה מיוחדת לפרמטר זה. בעת קביעתו, סוג השטח בו אמורה להילקח בחשבון בניית המבנה או המבנה. יש שלושה מהם:

1. סוג "A" - שטחים שטוחים פתוחים: חופי ים, אגמים ונהרות, ערבות, מדבריות, אזורי טונדרה, ערבות יער.
2. סוג "B" - שטח מכוסה מכשולים בגובה של עד 10 מטרים: אזור עירוני, יערות וכו'.
3. סוג "C" - אזורים עירוניים עם בניינים בגובה של מעל 25 מ'.

סוג שטח הבנייה נקבע גם תוך התחשבות בדרישות של SNiP. יש לקחת זאת בחשבון בעת התכנון. כל בניין נחשב לממוקם ביישוב מסוג מסוים אם האחרון ממוקם בצד הרוחב שלו במרחק של 30 שעות. כאן h הוא גובה התכנון של המבנה עד 60 מ'. עם גובה בנייה גבוה יותר, סוג השטח נחשב בטוח אם הוא נשאר לפחות 2 ק מ מהצד לרוח.

איך לחשב עומס אדוות

לפי SNiP עומס הרוח, כפי שכבר צוין, צריך להיקבע כסכום הסטנדרט והפעימה הממוצעים. הערך של הפרמטר האחרון תלוי בסוג המבנה עצמו ובתכונות העיצוב שלו. בהקשר זה, הם מבחינים:

• מבנים עם תדר טבעי של תנודה החורגת מערך הגבול שנקבע (ארובות,מגדלים, תרנים, מכשירים מסוג עמודים);

• מבנים או אלמנטים של בנייתם, שהם מערכת בעלת דרגת חופש אחת (מסגרות רוחביות של מבנים חד-קומתיים תעשייתיים, מגדלי מים וכו');

סימטרי מבחינת הבניין

נוסחאות לסוגים שונים של מבנים

עבור הסוג הראשון של מבנים, בעת קביעת עומס הרוח הפועם, נעשה שימוש בנוסחה:

W_p=WGV.

כאן W הוא העומס הסטנדרטי שנקבע על ידי הנוסחה שהוצגה לעיל, G הוא מקדם פעימת הלחץ בגובה z, V הוא מקדם מתאם הפעימה. שני הפרמטרים האחרונים נקבעים על ידי הטבלאות.

עבור מבנים עם תדירות תנודה טבעית החורגת מערך הגבול שנקבע, נעשה שימוש בנוסחה הבאה לקביעת עומס הרוח הפועם:

W_p=WQG.

כאן Q הוא המקדם הדינמי שנקבע מהתרשים (המוצג להלן) בהתאם לפרמטר E, המחושב על ידי הנוסחה E=√RW/940f (R הוא מקדם הבטיחות לעומס, f הוא תדירות התנודות הטבעיות) ותנודות ההפחתה הלוגריתמית. הפרמטר האחרון קבוע ומקובל עבור:

• לבנייני מסגרת פלדה כ-0.3;
• עבור תרנים, ספינות וכו' כ-0.15.

עבור מבנים סימטריים, עומס הרוח הפועם מחושב לפי הנוסחה:

• W_p=mQNY.

כאן Q הוא מקדם הדינמיות, m היא מסת המבנה בגובה z, Y היא הרעידות האופקיות של המבנה ברמה z לפי הצורה הראשונה. N בנוסחה זו הוא מקדם מיוחד, אותו ניתן לקבוע על ידי חלוקה תחילה של המבנה ל-r, מספר המקטעים שבתחומם עומס הרוח קבוע, ושימוש בנוסחאות מיוחדות.

דרך אחת נוספת

ניתן לחשב את עומס הרוח בשיטה מעט שונה. במקרה זה, תחילה עליך לקבוע את לחץ הרוח באמצעות הנוסחה:

(Psf)=.00256V^2.

כאן V היא מהירות הרוח (בקמ ש).

אז אתה צריך לחשב את מקדם הגרר. זה יהיה שווה ל:

• 1.2 - למבנים אנכיים ארוכים;
• 0.8 - עבור קווים אנכיים קצרים;
• 2.0 - למבנים אופקיים ארוכים;
• 1.4 - לקצרים (לדוגמה, חזית של בניין).

לאחר מכן, עליך להשתמש בנוסחה הכללית לעומס הרוח על בניין או מבנה:

F=APCd.

כאן A הוא שטח, P הוא לחץ הרוח, Cd הוא מקדם גרר.

אתה יכול גם להשתמש בנוסחה קצת יותר מסובכת:

F=APCdKzGh.

כאשר מיושמים, נלקחים בחשבון בנוסף גורמי החשיפה K_z b ורגישות משב הרוח G_{h. הראשון מחושב כ-z/33]^(2/7,השני - 65+60 / (h/33)^(1/7). בנוסחאות אלו, z הוא הגובה מהקרקע לאמצע המבנה, h הוא הגובה הכולל של האחרון.}

המלצות ממומחים

כדי לחשב את עומס הרוח, מהנדסים ממליצים לעתים קרובות להשתמש בתוכנות MS Excel ו-OOo Calc המוכרות מחבילת Open Office. ההליך לשימוש בתוכנה זו, למשל, יכול להיות:

• Excel מופעל בגיליון "אנרגיית רוח";
• מהירות הרוח מתועדת בתא D3;
• זמן הוא ב-D5;
• אזור זרימת אוויר - ב-D6;
• צפיפות אוויר או משקל סגולי - ב-D7;
• יעילות טורבינת רוח - ב-D8.

ישנן דרכים אחרות להשתמש בתוכנה זו עם כניסות אחרות. בכל מקרה, די נוח להשתמש ב-MS Excel ו-OOo Calc כדי לחשב את עומס הרוח על מבנים ומבנים, כמו גם על המבנים הבודדים שלהם.