Ветер

В этом режиме выполняется расчет ветровых нагрузок на некоторые из представленных в приложении 4 СНиП, KMK, приложении И ДБН и приложении B СП 20.13330.2016 схем зданий, сооружений и элементов конструкций. Во всех случаях определяется статическое значение ветровой нагрузки, нормальной к поверхности сооружения. Для ввода исходных данных и получения результатов используется двухстраничное диалоговое окно Ветер.

Первая страница Общие сведения предназначена для ввода информации о типе местности и ветровом районе расположения объекта расчета. В список Ветровой район и поле Нормативное значение ветрового давления (по СНиП), Характеристическое значение ветрового давления (по ДБН) переносятся значения из диалогового окна Местность (если в нем была нажата кнопка Применить). Однако, возможен и независимый выбор ветрового района из одноименного списка. Если вводится отличное от рекомендаций норм нормативное значение ветрового давления, то наименование ветрового района в списке не указывается.

Если в качестве норм проектирования выбран ДБН, кнопка image\west_3.jpg обеспечивает доступ к списку городов Украины, в котором (на основании Приложения Е) содержатся уточненные данные о характеристическом значении нагрузки. Если выбрать нужный город и нажать кнопку OK, характеристическое значение нагрузки будет автоматически перенесено в исходные данные.

Кроме того, при определении ветровых нагрузок по ДБН необходимо указать, превышает ли старший период собственных колебаний конструкции (сооружения) 0,25 с.

Тип местности выбирается из соответствующего списка. Назначение типа сооружения реализуется с помощью соответствующей группы маркеров.

Пользователь имеет возможность изменить значение коэффициента надежности в режиме корректировки параметров (кнопка 1).

После назначения данных на странице Общие сведения следует перейти к следующей странице — Вычисление ветровых нагрузок, где задаются дополнительные исходные данные, необходимые для расчета, и представляются результаты расчета. Ниже приводится описание этого окна для различных типов сооружений.

Правило знаков при выводе значений ветрового давления для всех видов сооружений принято в соответствии с указаниями п.6.6 СНиП, KMK и п. 9.8 ДБН, а именно: положительным считается давление ветра, направленное на соответствующую поверхность, отрицательным — направленное от поверхности.

Для некоторых типов зданий СП 20.13330 разрешает определять пульсационную составляющую ветровой нагрузки на основании формулы (11.5) без вычисления собственных частот и форм колебаний. В программе этот расчет реализуется при взведении одноименного маркера.

Для всех сооружений (кроме навесов) и стен зданий учитывается изменение скоростного напора ветра по высоте. Для всех кровель принято, что ветровая нагрузка не меняется по высоте и соответствует отметке верхней точки покрытия.

При использовании  СП 20.13330.2011 специальный маркер Строящееся здание или сооружение позволяет учесть требования п.4.5 СП. В СП 20.13330.2016 снижение расчетной нагрузки для строящихся зданий и сооружений не является обязательным, поэтому данный маркер отсутствует, а учесть снижение нагрузки (допускаемое СП 20.13330.2016) можно снижением на 20% коэффициента надежности по нагрузке.

Вертикальные и отклоняющиеся от вертикали не более чем на 15 градусов поверхности

При выборе этого типа сооружения (схема 1 из приложения 4 СНиП, KMK или приложения И ДБН, схема В.1.1 из приложения В СП 20.13330.2016) на странице Вычисление ветровых нагрузок вводится значение высоты сооружения Н (при расчете по СП 20.13330.2016 задается еще и длина L)  и указывается шаг сканирования результата. Из выпадающего списка выбирается наименование поверхности (наветренная, подветренная), для которой следует вычислить значения ветровой нагрузки.

При расчетах по СП 20.13330.2016 указывается, какая зона кровли или стен будет рассматриваться.

В окне выдачи результатов приводится график изменения нагрузки по высоте. Возможна динамическая оцифровка этого графика, когда для указанного курсором значения высоты на экран монитора выводятся значения нагрузки. Высоты соответствуют выбранному шагу сканирования.

Зеленые точки (метки) по оси ординат указывают промежуточные значения высоты, для которых будут выполнены вычисления. Их шаг соответствует заданному шагу сканирования. Метки можно удалять и вновь восстанавливать, подведя к ним курсор и щелкнув левой кнопкой мыши. Значения ветрового давления на отметках с неудаленными метками приводятся в таблице, которая формируется по нажатию кнопки Таблица и выводится в окно Результаты расчета.

Кнопки Выбрать все и Очистить все позволяют, соответственно, добавить в таблицу или убрать из таблицы все точки в соответствующие шагу сканирования.

Над графиком изменения нагрузки установлены кнопки масштабирования изображения. Знаком плюс отмечена кнопка увеличения масштаба, каждое нажатие которой вызывает удвоение размеров графика. Кнопка, отмеченная знаком минус, используется для пошагового уменьшения изображения и работает только после кнопки «плюс». Возврат к исходному размеру графика можно выполнить за один шаг, используя кнопку «равно».

Аналогичные кнопки используются во всех режимах, где демонстрируются графики изменения нагрузки.

Однопролетные здания без фонарей

Для сооружений этого типа (схема 2 из приложения 4 СНиП, KMK или приложения И ДБН, схема В.1.2 из СП 20.13330.2016) на странице Вычисление ветровых нагрузок вводятся значения размеров здания. Из раскрывающегося списка выбирается наименование поверхности (кровля, левая стена, правая стена, боковые стены), для которой следует вычислить значения ветровой нагрузки, а маркером указывается расчетное направление ветра.

Для кровли вычисляются значения нагрузок, не меняющиеся по длине ската, а для стен строится график ветровой нагрузки.

При расчетах по СП 20.13330.2016 указывается, какая зона кровли или стен будет рассматриваться.

Однопролетные здания без фонарей постоянно открытые с одной стороны

При выборе этого типа сооружения (схема 9 из приложения 4 СНиП, KMK или приложения И ДБН, схема В.1.9 из приложения В СП 20.13330.2016) на странице Вычисление ветровых нагрузок вводятся значения размеров здания. Из выпадающего списка выбирается наименование поверхности (кровля, левая стена, внутренние поверхности, боковые стены), для которой следует вычислить значения ветровой нагрузки. Маркером указывается расчетное направление ветра.

При расчетах по СП 20.13330.2016 указывается, какая зона кровли или стен будет рассматриваться.

Поскольку в этом случае рассматривается одновременное действие ветрового давления снаружи и внутри сооружения, то в качестве результата указывается суммарная нагрузка на выбранную поверхность.

Значение аэродинамического коэффициента внутреннего давления Сi при заданном значении проницаемости в диапазоне от 5% и до 30% вычислено путем интерполяции между указанными в нормах граничными значениями величин.

Здания со сводчатыми и близкими к ним по очертаниям покрытиями

При выборе этого типа сооружения (схема 3 из приложения 4 СНиП, KMK или приложения И ДБН, схема В.1.3 из приложения В СП 20.13330.2016) на странице Вычисление ветровых нагрузок вводятся значения размеров здания. Из выпадающего списка выбирается наименование поверхности (кровля, левая стена, правая стена, боковые стены), для которой следует вычислить значения ветровой нагрузки. Маркером указывается расчетное направление ветра.

Навес

При выборе типа сооружения "Навес" (схема 11 из приложения 4 СНиП, KMK или приложения И ДБН, схема В.1.10 из приложения В СП 20.13330.2016) на странице Вычисление ветровых нагрузок с помощью маркеров выбирается конструкция навеса, вводятся значения размеров, а также указывается расчетное направление ветра.

Значения нагрузки на кровлю представляются в форме графика, для которого возможна динамическая оцифровка, но с выбором не высотного положения расчетной точки, а ее ординаты на горизонтальной проекции кровли.

Цилиндрический резервуар

При выборе этого типа сооружения (схема 12,б из приложения 4 СНиП, KMK или приложения И ДБН) на странице Вычисление ветровых нагрузок вводятся значения размеров сооружения. Из выпадающего списка выбирается наименование поверхности (кровля сферическая, стена по высоте, стена в плане, внутреннее давление), для которой следует вычислить значения ветровой нагрузки. С помощью маркера следует указать расчетное направление ветра.

В представленной версии коническая кровля не рассматривается, поэтому наименование поверхности кровли сопровождается уточнением «сферическая».

Поскольку внутреннее давление реализуется только при отсутствии кровли или при опущенном положении плавающей кровли, то здесь значения внутреннего давления даются отдельно, без суммирования с внешним давлением на стенку. Выбор расчетного случая (суммарное значение или отдельные варианты) остается за пользователем, который к тому же должен рассмотреть различные варианты заполнения резервуара и, следовательно, начала отсчета внутреннего давления по высоте.

Для описания распределения давления по поверхности стенки используется два графика:

 

В зависимости от того, какой из графиков был выбран, результатом будет:

Вытянутые сооружения и элементы с цилиндрической поверхностью

Для конструкций такого типа, в отличие от ранее описанных, определяется не поверхностная, а погонная нагрузка. После выбора этого типа сооружения (схема 14 из приложения 4 СНиП, KMK или приложения И ДБН, схема В.1.12 из приложения В СП 20.13330.2016) на странице Вычисление ветровых нагрузок необходимо задать высоту и диаметр сооружения, выбрать из выпадающего списка тип поверхности (деревянная, стальная, бетонная или железобетонная, кирпичная кладка), определив тем самым параметр шероховатости Δ. При необходимости этот параметр можно задать в соответствующем поле ввода.

Значение ветрового давления зависит от числа Рейнольдса Re, для которого в нормах рассматривается диапазон значений до Re = 3,2•106. При выходе за это значение принимается, что величина аэродинамического коэффициента Cx∞ остается постоянной.

По параметру относительной шероховатости Δ/D выполняется линейная интерполяция между графиками, представленными в схеме 14 из приложения 4 СНиП, KMK или приложения И ДБН. При этом в случае Δ/d < 10-4 и Δ/d > 0,05 величина Cx∞ определяется по крайним кривым.

Результаты вычислений представляются в форме графика изменения погонной нагрузки по высоте. Возможна динамическая оцифровка этого графика, когда для указанного курсором значения высоты на экран монитора выводятся значения нагрузки.

Наклонные трубчатые элементы

При выборе этого типа сооружения (схема 18 из приложения 4 СНиП, KMK или приложения И ДБН) на странице Вычисление ветровых нагрузок вводятся значения размеров элемента и указывается направление ветра. Здесь, как и в предыдущем случае, определяется погонная нагрузка. Причем рассматривается только компонента нагрузки нормальная к оси элемента.

Вследствие явно ошибочной формулировки для этого случая в приложении В СП 20.13330.2016, расчеты по этому нормативному документу не выполняются.

Правило знаков для нагрузки формулируется следующим образом — нагрузка является положительной, если ее проекция на вертикаль направлена вниз, т.е. эффекты веса и ветра суммируются.

Результаты вычислений представляются в форме графика изменения погонной нагрузки по высоте. Возможна динамическая оцифровка этого графика, когда для указанного курсором значения высоты на экран монитора выводятся значения функции.

Оттяжки

Исходные данные для расчета ветровой нагрузки на оттяжки мачт (см. СП 20.13330.2011 приложение Д, рис. Д.18 и  СП 20.13330.2016 приложение В, рис. В.18) задаются на странице Вычисление ветро­вых нагрузок и включают параметры, определяющие положение оттяжки в пространстве, ее диаметр и направление вектора скорости ветра.

Результатом расчета являются представленные в глобальной системе координат компоненты ветрового давления на оттяжку:

qpl,X, qpl,Y, qpl,Z — действующие в плоскости провисания оттяжки;

qort,X, qort,Y  — направленные перпендикулярно плоскости провисания.

Такое разделение требуется в связи с тем, что при нелинейном расчете используется компонента qpl,Z  просуммированная с нагрузкой от собственного веса оттяжки.

Результаты вычислений представляются в форме графика изменения нагрузки по высоте. Возможна динами­ческая оцифровка этого графика, когда для указанного курсором значения высоты на экран выводятся значения функции.