РУКОВОДСТВО
ПО РАСЧЕТУ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ НА ДЕЙСТВИЕ ВЕТРА

Руководство содержит рекомендации по определению ветровой нагрузки на здания и сооружения и указания по динамическому расчету высоких сооружений на действие ветра. В приложениях приведено обоснование основных положений и метода динамического расчета и даны примеры расчета зданий и сооружений на действие ветра.

Руководство предназначено для инженерно-технических работников проектных и научно-исследовательских институтов.

ПРЕДИСЛОВИЕ

Руководство составлено к главе СНиП II-6-74* "Нагрузки и воздействия. Нормы проектирования".

________________

* На территории Российской Федерации действуют СНиП 2.01.07-85, здесь и далее по тексту. - Примечание изготовителя базы данных.

В Руководстве приведены основные положения по определению ветровой нагрузки на здания и сооружения, а также указания по динамическому расчету высоких сооружений башенного типа (башни, дымовые трубы и т.п.), высоких зданий, антенно-мачтовых систем, градирен и др.

Рассмотрены вопросы аэродинамического возбуждения высоких сооружений и гибких призматических конструкций.

В прил.1 приведены аэродинамические коэффициенты для зданий, сооружений и конструкций.

Прил.2 содержит обоснование основных положений по определению статической составляющей ветровой нагрузки и метода динамического расчета высоких зданий и сооружений на действие турбулентного ветра.

В прил.3 даны примеры расчета высоких зданий и сооружений на действие ветра.

В Руководстве единицы физических величин приняты в системе СИ. Таблица соотношений между единицами этой системы и технической системы МКГСС дана в прил.4.

Руководство разработано в отделении динамики сооружений Центрального научно-исследовательского института строительных конструкций им. В.А.Кучеренко канд. техн. наук М.Ф.Барштейном.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Настоящее Руководство составлено к главе СНиП II-6-74 "Нагрузки и воздействия. Нормы проектирования" и распространяется на проектирование промышленных, гражданских и сельскохозяйственных зданий и сооружений.

1.2. Здания и сооружения, проектируемые с учетом настоящего Руководства, должны удовлетворять требованиям главы СНиП II-6-74 "Нагрузки и воздействия", а также требованиям, предъявляемым действующими нормативными документами к аналогичным зданиям и сооружениям.

1.3. Ветровая нагрузка на здания и сооружения должна определяться как сумма статической и динамической составляющих.

Статическая составляющая, соответствующая установившемуся скоростному напору, должна учитываться во всех случаях. Динамическая составляющая, вызываемая пульсациями скоростного напора, должна учитываться при расчете: сооружений с периодом собственных колебаний более 0,25 с (мачт, башен, дымовых труб, опор линий электропередачи, аппаратов колонного типа, транспортерных галерей, открытых этажерок и т.п.); многоэтажных зданий высотой более 40 м; поперечных рам одноэтажных однопролетных производственных зданий высотой более 36 м при отношении высоты к пролету более 1,5.

1.4. Для высоких сооружений круговой цилиндрической формы (дымовых труб, мачт и т.п.) необходимо также производить поверочный расчет на резонанс, возникающий при таких скоростях ветра, когда частота срыва вихрей совпадает с собственной частотой колебаний сооружений поперек потока.

Примечание. В гибких призматических конструкциях при определенных скоростях ветра могут возникнуть колебания поперек потока, связанные с явлением аэродинамической неустойчивости таких тел. Указания по расчету и мероприятия по уменьшению колебаний таких конструкций устанавливаются на основании данных аэродинамических испытаний.

2. НОРМАТИВНОЕ ЗНАЧЕНИЕ СТАТИЧЕСКОЙ СОСТАВЛЯЮЩЕЙ ВЕТРОВОЙ НАГРУЗКИ. КОЭФФИЦИЕНТЫ ПЕРЕГРУЗКИ

2.1. Нормативное значение статической составляющей ветровой нагрузки должно определяться по формуле

, Па,                                                           (1)

где

;

- нормативный скоростной напор ветра на высоте 10 м над поверхностью земли, принимаемый по п.3.1; - плотность воздуха, кг/м; - скорость ветра на высоте 10 м над поверхностью земли, м/с; - коэффициент, учитывающий изменение скоростного напора по высоте, принимаемый в соответствии с указаниями, изложенными в пп.4.1-4.4; - аэродинамический коэффициент, принимаемый по табл.1, прил.1.

2.2. Коэффициент перегрузки для ветровой нагрузки на здания должен приниматься равным 1,2; на высокие сооружения, где ветровая нагрузка имеет решающее значение, 1,3, если в нормах проектирования этих сооружений не приводится другое значение этого коэффициента. Коэффициент перегрузки для дымовых труб высотой от 150 до 300 м рекомендуется принимать равным 1,4, выше 300 м - 1,5.

3. НОРМАТИВНЫЕ СКОРОСТНЫЕ НАПОРЫ

3.1. Нормативный скоростной напор ветра () для данного географического района устанавливается на основе статистического анализа климатологических данных по скоростям ветра в этом районе (районы СССР принимаются по карте, приведенной в главе СНиП II-6-74 "Нагрузки и воздействия. Нормы проектирования").

Скоростные напоры в зависимости от района СССР должны приниматься по табл.1.

Таблица 1

Для обозначенных на карте горных и мало изученных районов скоростной напор ветра допускается уточнять по данным Гидрометеорологической службы, а также по результатам обследования районов строительства с учетом опыта эксплуатации. При корректировке нормативный скоростной напор допускается определять по формуле

, Па,                                                      (2)

где - скорость ветра (при двухминутном интервале осреднения), превышаемая в среднем один раз в пять лет, если техническими условиями, утвержденными в установленном порядке, не регламентированы другие периоды повторяемости скорости ветра; - коэффициент к скоростям ветра, полученным из обработки наблюдений по флюгеру, принимаемый не более единицы; при использовании малоинерционных анемометров коэффициент принимается равным единице.

Указания по определению скорости ветра заданной обеспеченности (с заданным периодом повторяемости) даны в п.3, прил.2.

3.2. В случаях когда при расчете здания (сооружения) имеют значения ветры одного-двух румбов, допускается при наличии достоверных данных о скоростях ветра по различным направлениям учитывать направление ветра и определять его скорость заданной обеспеченности по указаниям п.3, прил.2.

4. ИЗМЕНЕНИЕ СКОРОСТНЫХ НАПОРОВ ВЕТРА ПО ВЫСОТЕ

4.1. Для определения скоростного напора ветра по высоте сооружения используется степенной закон изменения нормативной скорости ветра с высотой в нижнем слое атмосферы. Показатель степени в этом законе зависит от шероховатости подстилающей поверхности и от самой скорости ветра (см. п.4, прил.2).

В зависимости от шероховатости подстилающей поверхности земли различают местности типа А, Б и В. К типу А относятся открытые местности (степи, лесостепи, пустыни, открытые побережья морей, озер, водохранилищ). К типу Б относятся города, лесные массивы и тому подобные местности, равномерно покрытые препятствиями высотой более 10 м. К типу В относятся районы крупных городов, имеющие не менее 50% зданий восьми и более этажей.

В главе СНиП II-6-74 приняты два профиля для нормативных скоростных напоров: один для открытой местности (тип А), другой для городов и лесных массивов (тип Б).

Жилые районы в крупных городах со зданиями повышенной этажности и высокими зданиями (25-30 этажей) при надлежащем обосновании могут быть отнесены к местности типа В.

Вертикальные профили скоростных напоров для местности типа Б и В применяются в тех случаях, когда эти местности в направлении действия ветра имеют протяженность не менее 1,5-2 км, при этом в зависимости от шероховатости эти профили могут меняться для разных направлений.

Для сооружений, возводимых в открытом море, скоростной напор определяется по скорости, записанной в районе расположения сооружения.

Значения коэффициентов (A, Б, В), учитывающих изменение скоростного напора в зависимости от высоты и типа местности, определяются по табл.2.

Таблица 2

Примечание. Для промежуточных высот значение допускается определять линейной интерполяцией данных табл.2. В пределах отдельных зон зданий и сооружений при высоте каждой зоны не более 10 м величину коэффициентов допускается принимать постоянной.

4.2. Вертикальные профили нормативных скоростных напоров на границе двух подстилающих поверхностей с различной степенью защищенности (см. п.4, прил.2) определяются по формулам:

при ;

при ,                                          (3)

где .

Параметр относится к местности, расположенной выше по потоку, принимается по табл.2. Показатели степени и относятся к местностям, расположенным соответственно выше и ниже по потоку.

Глубина внутреннего пограничного слоя , зависящая от расстояния от границы до точки, для которой строится переходной профиль, принимается по табл.3.

Таблица 3

4.3. Для зданий высотой до 5 м, расположенных на местности типа А, скоростной напор, определяемый по табл.1, допускается снижать на 25%.

4.4. Для зданий высотой до 40 м, расположенных в местности типа В, скоростной напор принимается как для местности типа Б.

4.5. Если поверхность земли вокруг здания не горизонтальна, то при уклоне 0,3 высота сооружения определяется от его основания.