Quando si progettano edifici e strutture, il calcolo del carico del vento deve essere fatto abbastanza spesso. Questo indicatore è calcolato utilizzando formule speciali. È importante tenere conto di tale carico, ad esempio, quando si redigono i disegni dei sistemi di travatura reticolare del tetto, si sceglie la posizione e il design dei cartelloni pubblicitari, ecc.
Standard SNiP
In re altà, la definizione stessa di questo parametro fornisce SNiP 2.01. 07-85. Secondo questo documento, il carico del vento dovrebbe essere considerato come un aggregato:
- pressione che agisce sulle superfici esterne delle strutture di una struttura o di un elemento;
- forza di attrito diretta tangenzialmente alla superficie della struttura, riferita all'area della sua proiezione verticale o orizzontale;
- pressione normale applicata alla superficie interna di un edificio con involucri edilizi permeabili o aperture aperte.
Come determinare
Quando si calcola il carico del vento, vengono presi in considerazione due parametri principali:
- componente medio;
- pulsante.
Il carico è definito come la somma di questi due parametri.
Componente media: formula base
Se il carico del vento non viene preso in considerazione durante la progettazione, ciò avrà successivamente un impatto estremamente negativo sulle prestazioni dell'edificio o della struttura. La sua componente media è calcolata con la seguente formula:
W=Wok.
Qui W è il valore calcolato del carico del vento ad un' altezza z sopra la superficie terrestre, Wo è il suo valore standard, k è il coefficiente di variazione della pressione con l' altezza. Tutti i dati iniziali di questa formula sono determinati dalle tabelle.
A volte il parametro c viene utilizzato anche nei calcoli: il coefficiente aerodinamico. La formula in questo caso è simile a questa: W=Wokс.
Valore normativo
Per scoprire qual è questo parametro, devi utilizzare la tabella delle regioni per il carico del vento della Federazione Russa. Ce ne sono solo otto. La tabella dei carichi del vento (la dipendenza dei valori Wo da una particolare regione della Russia) è presentata di seguito.
Per le aree poco studiate del paese, così come per le regioni montuose, questo parametro SNiP consente di determinare in base alle stazioni meteorologiche registrate ufficialmente e in base all'esperienza operativa di edifici e strutture esistenti. In questo caso, viene utilizzata una formula speciale per determinare il valore standard del carico del vento. Si presenta così:
Wo=0.61 V2o.
Qui V2o - velocità del vento in metri al secondo a un livello di 10 m, corrispondente a un intervallo medio di 10minuti e superati ogni 5 anni.
Come viene determinato il coefficiente k?
C'è anche una tabella speciale per questo parametro. Nel determinarlo, si tiene conto del tipo dell'area in cui si suppone la costruzione della struttura o dell'edificio. Ce ne sono tre:
- Tipo "A" - aree pianeggianti aperte: coste di mari, laghi e fiumi, steppe, deserti, regioni della tundra, steppe forestali.
- Tipo "B" - terreno coperto da ostacoli fino a 10 metri di altezza: area urbana, foreste, ecc.
- Tipo "C" - aree urbane con edifici alti oltre 25 m.
Anche il tipo di area di costruzione viene determinato tenendo conto dei requisiti di SNiP. Questo deve essere preso in considerazione durante la progettazione. Qualsiasi edificio si considera situato in una località di un certo tipo se quest'ultimo si trova sul lato sopravvento di esso ad una distanza di 30h. Qui h è l' altezza di progetto della struttura fino a 60 m Con un' altezza dell'edificio maggiore, il tipo di terreno è considerato certo se rimane ad almeno 2 km dal lato sopravvento.
Come calcolare il carico di ondulazione
Secondo SNiP il carico del vento, come già accennato, dovrebbe essere determinato come somma dello standard medio e della pulsazione. Il valore dell'ultimo parametro dipende dal tipo di struttura stessa e dalle caratteristiche del suo design. A questo proposito si distinguono:
- strutture con frequenza naturale di oscillazione superiore al valore limite stabilito (camini,torri, alberi, apparati a colonna);
- strutture o elementi della loro costruzione, che sono un sistema con un grado di libertà (telai trasversali di edifici industriali a un piano, torri d'acqua, ecc.);
simmetrico in termini di edificio
Formule per diversi tipi di strutture
Per il primo tipo di strutture, quando si determina il carico del vento pulsante, viene utilizzata la formula:
Wp=WGV.
Qui W è il carico standard determinato dalla formula presentata sopra, G è il coefficiente di pulsazione della pressione all' altezza z, V è il coefficiente di correlazione della pulsazione. Gli ultimi due parametri sono determinati dalle tabelle.
Per strutture con una frequenza di oscillazione naturale superiore al valore limite stabilito, per la determinazione del carico del vento pulsante viene utilizzata la seguente formula:
Wp=WQG.
Qui Q è il coefficiente dinamico determinato dal diagramma (presentato sotto) in funzione del parametro E, calcolato con la formula E=√RW/940f (R è il fattore di sicurezza del carico, f è la frequenza delle oscillazioni naturali) e le fluttuazioni logaritmiche di decremento. L'ultimo parametro è costante e accettato per:
- per edifici con struttura in acciaio come 0,3;
- per alberi, navi, ecc. come 0.15.
Per edifici simmetrici, il carico del vento pulsante è calcolato dalla formula:
-
Wp=mQNY.
Qui Q è il coefficiente di dinamismo, m è la massa della struttura all' altezza z, Y sono le vibrazioni orizzontali della struttura al livello z secondo la prima forma. N in questa formula è un coefficiente speciale, che può essere determinato prima dividendo la struttura in r, il numero di sezioni entro i cui limiti il carico del vento è costante, e usando formule speciali.
Ancora una via
Puoi calcolare il carico del vento usando un metodo leggermente diverso. In questo caso, devi prima determinare la pressione del vento usando la formula:
(Psf)=.00256V^2.
Qui V è la velocità del vento (in mph).
Quindi dovresti calcolare il coefficiente di resistenza. Sarà uguale a:
- 1.2 - per strutture verticali lunghe;
- 0.8 - per brevi linee verticali;
- 2.0 - per strutture orizzontali lunghe;
- 1.4 - per quelli corti (ad esempio la facciata di un edificio).
Successivamente, devi usare la formula generale per il carico del vento su un edificio o struttura:
FA=LAPCd.
Qui A è l'area dell'area, P è la pressione del vento, Cd è il coefficiente di resistenza aerodinamica.
Puoi anche usare una formula leggermente più complicata:
FA=LAPCdKzGh.
Quando applicati, vengono presi in considerazione anche i fattori di esposizione Kz b e la sensibilità alle raffiche Gh. Il primo è calcolato come z/33]^(2/7,il secondo - 65+60 / (h/33)^(1/7). In queste formule, z è l' altezza dal suolo al centro della struttura, h è l' altezza totale di quest'ultima.
Raccomandazioni da esperti
Per calcolare il carico del vento, gli ingegneri spesso consigliano di utilizzare i noti programmi MS Excel e OOo Calc del pacchetto Open Office. La procedura per utilizzare questo software, ad esempio, potrebbe essere:
- Excel è abilitato sul foglio "Energia eolica";
- la velocità del vento è registrata nella cella D3;
- il tempo è in D5;
- area del flusso d'aria - in D6;
- densità dell'aria o gravità specifica - in D7;
- Efficienza della turbina eolica - in D8.
Ci sono altri modi per usare questo software con altri input. In ogni caso, è abbastanza conveniente utilizzare MS Excel e OOo Calc per calcolare il carico del vento su edifici e strutture, nonché sulle loro singole strutture.
