Приложение В. Ветровые нагрузки

Приложение В

Ветровые нагрузки

В.1 Аэродинамические коэффициенты

В.1.1 Отдельно стоящие плоские сплошные конструкции
(стены, заборы и т.д.)

Для различных участков конструкций (рисунок В.1) коэффициент определяется по таблице В.1;

.

Таблица В.1

Участки плоских сплошных конструкций на земле (см. рисунок В.1)
А	В	С	D
2,1	1,8	1,4	1,2

Рекламные щиты

Для рекламных щитов, поднятых над землей на высоту не менее d/4 (рисунок В.2): , где - определено в В.1.15.

Равнодействующую нагрузку, направленную по нормали к плоскости щита, следует прикладывать на высоте его геометрического центра с эксцентриситетом в горизонтальном направлении .

.

В.1.2 Прямоугольные в плане здания с двускатными покрытиями

Вертикальные стены прямоугольных в плане зданий

Таблица В.2

Боковые стены			Наветренная стена	Подветренная стена
Участки
A	В	С	D	Е
-1,0	-0,8	-0,5	0,8	-0,5

Для наветренных, подветренных и различных участков боковых стен (рисунок В.3) аэродинамические коэффициенты приведены в таблице В.2.

Для боковых стен с выступающими лоджиями аэродинамический коэффициент трения .

Двускатные покрытия

Для различных участков покрытия (рисунок В.4) коэффициент определяется по таблице В.3, а и В.3, б в зависимости от направления средней скорости ветра.

Для углов при необходимо рассмотреть два варианта распределения расчетной ветровой нагрузки.

Для протяженных гладких покрытий при (рисунок В.4, б) аэродинамические коэффициенты трения .

Таблица В.3а

Уклон	F	G	H	I	J
0°	-1,8	-1,3	-0,7	-0,5	-0,5
15°	-0,9	-0,8	-0,3	-0,4	-1,0
	0,2	0,2	0,2
30°	-0,5	-0,5	-0,2	-0,4	-0,5
	0,7	0,7	0,4
45°	0,7	0,7	0,6	-0,2	-0,3
60°	0,7	0,7	0,7	-0,2	-0,3
75°	0,8	0,8	0,8	-0,2	-0,3

Таблица В.3б

Уклон	F	G	Н	I
0°	-1,8	-1,3	-0,7	-0,5
15°	-1,3	-1,3	-0,6	-0,5
30°	-1,1	-1,4	-0,8	-0,5
45°	-1,1	-1,4	-0,9	-0,5
60°	-1,1	-1,2	-0,8	-0,5
75°	-1,1	-1,2	-0,8	-0,5

В.1.3 Прямоугольные в плане здания со сводчатыми и близкими к ним по очертанию покрытиями

Распределение аэродинамических коэффициентов по поверхности покрытия приведено на рисунке В.5.

Аэродинамические коэффициенты для стен принимаются в соответствии с таблицей В.2.

При определении эквивалентной высоты , см. 11.1.5 и коэффициента v в соответствии с 11.1.11: .

В.1.4 Круглые в плане здания с купольными покрытиями

Значения коэффициентов в точках А и С, а также в сечении ВВ приведены на рисунке В.6. Для промежуточных сечений коэффициенты определяются линейной интерполяцией.

При определении эквивалентной высоты , см. 11.1.5 и коэффициента v в соответствии с 11.1.11: .

В.1.5 Здания с продольными фонарями

Для участков А и В (рисунок В.7) коэффициенты следует определять в соответствии с таблицами В.3, а и В.3, б.

Для фонарей участка С при ; при для каждого фонаря ; при , здесь .

Для остальных участков покрытия .

Для вертикальных поверхностей и стен зданий коэффициенты следует определять в соответствии с таблицей В.2.

При определении эквивалентной высоты , см. 11.1.5 и коэффициента v в соответствии с 11.1.11: .

В.1.6 Здания с зенитными фонарями

Для наветренного фонаря коэффициент следует определять в соответствии с таблицами В.3, а и В.3, б.

Для остальных фонарей коэффициенты определяются так же, как и для участка С (раздел В.1.5).

Для остальной части покрытия .

Для вертикальных поверхностей и стен зданий коэффициенты следует определять в соответствии с таблицей В.2.

При определении эквивалентной высоты , см. 11.1.5 и коэффициента v в соответствии с 11.1.11 .

В.1.7 Здания с шедовыми покрытиями

Для участка А коэффициент следует определять в соответствии с таблицами В.3, а и В.3, б. Для остальной части покрытия .

Для вертикальных поверхностей и стен зданий коэффициенты следует определять в соответствии с таблицей В.2.

При определении эквивалентной высоты (11.1.5) и коэффициента v (11.1.11) .

Для шедовых покрытий аэродинамический коэффициент трения .

В.1.8 Здания с уступами

Для участка М коэффициент .

Для участка К коэффициенты следует принимать в соответствии с таблицей В.2.

Для участка L коэффициент следует определять линейной интерполяцией.

Для остальных вертикальных поверхностей коэффициент необходимо определять в соответствии с таблицей В.2.

Для покрытия зданий коэффициенты определяются в соответствии с таблицами В.3, а и В.3, б.

В.1.9 Здания с открывающими и постоянно открытыми проемами

При проницаемости ограждения . Для каждой стены здания знак "плюс" или "минус" следует выбирать из условия реализации наиболее неблагоприятного варианта нагружения.

При ; .

Аэродинамические коэффициенты для внешней поверхности следует принимать в соответствии с В.1.2-В.1.7.

Примечание - Проницаемость ограждения следует определять как отношение суммарной площади имеющихся в нем проемов к полной площади ограждения.

В.1.10 Навесы

Аэродинамические коэффициенты для четырех типов навесов (рисунок В.12) без сплошностенчатых вертикальных ограждающих конструкций определяются по таблице В.4.

Таблица В.4

Тип схемы	, град.	Значения коэффициентов
I	10	0,5	-1,3	-1,1	0
	20	1,1	0	0	-0,4
	30	2,1	0,9	0,6	0
II	10	0	-1,1	-1,5	0
	20	1,5	0,5	0	0
	30	2	0,8	0,4	0,4
III	10	1,4	0,4	-	-
	20	1,8	0,5	-	-
	30	2,2	0,6	-	-
IV	10	1,3	0,2	-	-
	20	1,4	0,3	-	-
	30	1,6	0,4	-	-
Примечания 1 Коэффициенты , , , соответствуют суммарному давлению на верхнюю и нижнюю поверхности навесов. 2 Для отрицательных значений , , , направление давления на схемах следует изменять на противоположное. 3 Для навесов с волнистыми покрытиями аэродинамический коэффициент трения . 4 Для горизонтально расположенных навесов необходимо рассмотреть два варианта нагружения, соответствующих схемам III и IV при .

В.1.11 Сфера

Аэродинамические коэффициенты лобового сопротивления сферы при (рисунок В.13) приведены на рисунке В.14 в зависимости от числа Рейнольдса Re и относительной шероховатости , где , м, - шероховатость поверхности (см. В.1.16). При коэффициент следует увеличить в 1,6 раза.

Коэффициент подъемной силы сферы принимается равным:

при ;

при .

Эквивалентная высота, см. 11.1.5 .

При определении коэффициента v в соответствии с 11.1.11 следует принимать

b = h = 0,7d.

Число Рейнольдса Re определяется по формуле

, (B.1)

где d, м, - диаметр сферы;

, Па, - определяется в соответствии с 11.1.4;

, м, - эквивалентная высота;

- определяется в соответствии с 11.1.6;

- коэффициент надежности по нагрузке, см. 11.1.12.

В.1.12 Сооружения и конструктивные элементы с круговой цилиндрической поверхностью

Аэродинамический коэффициент внешнего давления определяется по формуле

, (В.2)

где при ; для , определено в В.1.15.

Распределение коэффициентов по поверхности цилиндра при (см. В.1.16) приведены на рисунке В.16 для различных чисел Рейнольдса Re. Значение указанных на этом рисунке углов и , а также соответствующее им значение коэффициентов и приведены в таблице В.5.

Значения аэродинамических коэффициентов давления и (рисунок В.15) приведены в таблице В.6. Коэффициент следует учитывать для опущенного покрытия ("плавающая кровля"), а также при отсутствии покрытия.

Аэродинамические коэффициенты лобового сопротивления определяются по формуле

, (В.3)

где - определено в В.1 в зависимости от относительного удлинения сооружения (см. В.1.15). Значения коэффициентов приведены на рисунке В.17 в зависимости от числа Рейнольдса Re и относительной шероховатости (см. В.1.16); для цилиндрических сооружений с ребрами - высота ребра.

Таблица В.5

Re
	85	-2,2	135	-0,4
	80	-1,9	120	-0,7
	75	-1,5	105	-0,8

Таблица В.6

h/d	1/6	1/4	1/2	1	2
,	-0,5	-0,55	-0,7	-0,8	-0,9	-1,05

Для проводов и тросов (в том числе покрытых гололедом) .

Аэродинамические коэффициенты лобового сопротивления наклонных элементов (рисунок В.18) определяются по формуле

, (B.4)

где - определяется в соответствии с данными В.1.12, В.1.13 и В.1.14;

- угол между осью элемента и скоростью ветра V, направленной вдоль оси х.

При определении коэффициента v в соответствии с 11.1.11:

; .

Число Рейнольдса Re определяется по формуле, приведенной в В.1.11, где для вертикально расположенных сооружений;

равно расстоянию от поверхности земли до оси горизонтально расположенного сооружения.

В.1.13 Призматические сооружения и конструктивные элементы

Аэродинамические коэффициенты лобового сопротивления призматических сооружений определяются по формуле

, (В.5)

где определено в В.1.15 в зависимости от относительного удлинения сооружения .

Значения коэффициента для прямоугольных сечений приведены на рисунке В.19, а для n-угольных сечений и конструктивных элементов (профилей) - в таблице В.7.

Аэродинамические коэффициенты лобового сопротивления для конструкционных профилей принимаются равными 1,4 .

Таблица В.7

Эскизы сечений и направлений ветра	, град.	n (число сторон)	при
Правильный многоугольник	Произвольный	5	1,8
		6-8	1,5
		10	1,2
		12	1,0

В.1.14 Решетчатые конструкции

Аэродинамические коэффициенты решетчатых конструкций отнесены к площади граней пространственных ферм или площади контура плоских ферм.

Направление оси х для плоских ферм совпадает с направлением ветра и перпендикулярно плоскости конструкции; для пространственных ферм расчетные направления ветра показаны в таблице В.8.

Аэродинамические коэффициенты отдельно стоящих плоских решетчатых конструкций определяются по формуле

, (В.6)

где - аэродинамический коэффициент i-гo элемента конструкции, принимаемый равным 1,4 для профилей и определяемый в соответствии с указаниями В.1.12 и В.1.13 для элементов с круглым и прямоугольным поперечными сечениями, соответственно; при этом ;

- площадь проекции i-го элемента конструкции;

- площадь, ограниченная контуром конструкции.

Ряд плоских параллельно расположенных решетчатых конструкций

Для наветренной конструкции коэффициент определяется так же, как и для отдельно стоящей фермы;

Для второй и последующих конструкций .

Для ферм из профилей из труб при коэффициент определяется по таблице В.8 в зависимости от относительного расстояния между фермами b/h (рисунок В.19) и коэффициента заполнения ферм .

Таблица В.8

	b/h
	1/2	1	2	4	6
0,1	0,93	0,99	1	1	1
0,2	0,75	0,81	0,87	0,9	0,93
0,3	0,56	0,65	0,73	0,78	0,83
0,4	0,38	0,48	0,59	0,65	0,72
0,5	0,19	0,32	0,44	0,52	0,61
	0	0,15	0,3	0,4	0,5

Для ферм из труб при .

Примечание - Число Рейнольдса Re следует определять по формуле в В.1.11, где d - средний диаметр трубчатых элементов.

Решетчатые башни и пространственные фермы

Аэродинамические коэффициенты решетчатых башен и пространственных ферм определяются по формуле

, (В.7)

где - определяется так же, как и для отдельно стоящей фермы;

- определяется так же, как и для ряда плоских ферм.

Значения коэффициента приведены в таблице В.9.

Таблица В.9

Форма контура поперечного сечения и направление ветра
	1
	0,9
	1,2

В.1.15 Учет относительного удлинения

Значения коэффициента в зависимости от относительного удлинения элемента или сооружения приведены на рисунке В.23. Относительное удлинение зависит от параметра и определяется по таблице В.10; степень заполнения .

Таблица В.10

Примечание - l, b - соответственно максимальный и минимальный размеры сооружения или его элемента в плоскости, перпендикулярной направлению ветра.

В.1.16 Учет шероховатости внешней поверхности

Шероховатость поверхностей конструкций, в зависимости от их обработки и материала, из которого они изготовлены, приведены в таблице В.11.

Таблица B.11

Тип поверхности	Шероховатость , мм	Тип поверхности	Шероховатость , мм
Стекло	0,0015	Оцинкованная сталь	0,2
Полированный металл	0,002	Шлифованный бетон	0,2
Тонкомолотая масляная краска	0,006	Шероховатый бетон	1,0
Распыленная краска	0,02	Ржавчина	2,0
Литейный чугун	0,2	Каменная, кирпичная кладка	3,0

В.1.17 Пиковые значения аэродинамических коэффициентов для прямоугольных в плане зданий

а) Для стен прямоугольных в плане зданий пиковое положительное значение аэродинамического коэффициента .

б) Пиковые значения отрицательного аэродинамического коэффициента для стен и плоских покрытий (рисунок В.24) приведены в таблице В.12.

Таблица В.12

Участок	А	В	С	D	Е
	-2,2	-1,2	-3,4	-2,4	-1,5

В.2 Резонансное вихревое возбуждение

В.2.1 Для однопролетных сооружений и конструктивных элементов интенсивность воздействия F(z), действующего при резонансном вихревом возбуждении по i-й собственной форме в направлении, перпендикулярном средней скорости ветра, определяется по формуле

, Н/м, (В.8)

где d, м, - размер сооружения или конструктивного элемента в направлении, перпендикулярном средней скорости ветра;

, м/с, - см. 11.3.2;

- аэродинамический коэффициент поперечной силы при резонансном вихревом возбуждении;

- логарифмический декремент колебаний принимаемый равным:

- для металлических сооружений; - для железобетонных сооружений;

z - координата, изменяющаяся вдоль оси сооружения;

- i-я форма собственных колебаний в поперечном направлении, удовлетворяющая условию

. (В.9)

Примечание - Для высотных зданий воздействие при резонансном вихревом необходимо устанавливать на основе данных их модельных аэродинамических испытаний.

В.2.2 Аэродинамические коэффициенты поперечной силы определяются следующим образом:

а) Для круглых поперечных сечений .

б) Для прямоугольных поперечных сечений при b/d > 0,5:

для ;

для ,

здесь b - размер сооружения в направлении средней скорости ветра.

При расчет на резонансное вихревое возбуждение допускается не проводить.

В.2.3 При расчете сооружения на резонансное вихревое возбуждение наряду с воздействием (В.2.1) необходимо учитывать также действие ветровой нагрузки, параллельной средней скорости ветра. Средняя и пульсационная составляющие этого воздействия определяются по формулам:

; , (В.10)

где - расчетная скорость ветра на высоте , на которой происходит резонансное вихревое возбуждение, определяемое по формуле (11.13);

и - расчетные значения средней и пульсационной составляющих ветровой нагрузки, определяемые в соответствии с указаниями 11.1.

В.2.4 Критические скорости могут иметь достаточно большую повторяемость в течение расчетного срока эксплуатации сооружения и, в связи с этим, резонансное вихревое возбуждение может привести к накоплению усталостных повреждений.

Для предотвращения резонансного вихревого возбуждения могут быть использованы различные конструктивные мероприятия: установка вертикальных и спиралевидных ребер, перфорация ограждения и установка соответствующим образом настроенных гасителей колебаний.

В.3 Динамическая комфортность

При оценке комфортности пребывания людей в зданиях (динамическая комфортность) расчетные значения ветровой нагрузки принимаются равными

, (В.11)

где - нормативное значение пульсационной составляющей основной ветровой нагрузки (11.1.8).

При этом максимальное ускорение этажа здания не должно превышать величины

. (В.12)

Примечание - Для общественных и административных зданий методику оценки динамической комфортности допускается уточнять при надлежащем обосновании.