بار باد: قوانین محاسبه، توصیه هایی از متخصصان

2024 نویسنده: Aaron Duncan | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-15 04:25

هنگام طراحی ساختمان ها و سازه ها، محاسبه بار باد باید اغلب انجام شود. این شاخص با استفاده از فرمول های خاص محاسبه می شود. مهم است که چنین باری را در نظر بگیرید، به عنوان مثال، هنگام ترسیم نقشه های سیستم های خرپا سقف، انتخاب مکان و طراحی بیلبوردها و غیره.

استانداردهای SNiP

در واقع، تعریف این پارامتر SNiP 2.01 را ارائه می دهد. 07-85. طبق این سند، بار باد باید به عنوان یک کل در نظر گرفته شود:

• فشار وارد بر سطوح بیرونی سازه های یک سازه یا عنصر؛
• نیروی اصطکاک که به طور مماس بر سطح سازه هدایت می شود، به ناحیه برآمدگی عمودی یا افقی آن اشاره دارد؛
• فشار عادی اعمال شده به سطح داخلی ساختمان با پوشش های ساختمانی قابل نفوذ یا دهانه های باز.

چگونه تعیین کنیم

هنگام محاسبه بار باد، دو پارامتر اصلی در نظر گرفته می شود:

• جزء متوسط;
• ضربان دار.

بار به عنوان مجموع این دو پارامتر تعریف می شود.

جزء متوسط: فرمول پایه

اگر بار باد در طول طراحی در نظر گرفته نشود، متعاقباً تأثیر بسیار منفی بر عملکرد ساختمان یا سازه خواهد داشت. مولفه متوسط آن با فرمول زیر محاسبه می شود:

W=Wok.

در اینجا W مقدار محاسبه شده بار باد در ارتفاع z بالای سطح زمین است، Wo مقدار استاندارد آن، k ضریب تغییر فشار با ارتفاع است. همه داده‌های اولیه از این فرمول از جداول تعیین می‌شوند.

گاهی اوقات از پارامتر c نیز در محاسبات استفاده می شود - ضریب آیرودینامیک. فرمول در این مورد به این صورت است: W=Wokс.

مقدار هنجاری

برای اینکه بفهمید این پارامتر چیست، باید از جدول مناطق برای بار باد فدراسیون روسیه استفاده کنید. فقط هشت نفر از آنها وجود دارد. جدول بارهای باد (وابستگی مقادیر Wo به یک منطقه خاص از روسیه) در زیر ارائه شده است.

برای مناطقی از کشور که کمتر مورد مطالعه قرار گرفته اند، و همچنین برای مناطق کوهستانی، این پارامتر SNiP به شما امکان می دهد مطابق با ایستگاه های آب و هوای ثبت شده رسمی و بر اساس تجربه عملیاتی ساختمان ها و سازه های موجود تعیین کنید. در این حالت از فرمول خاصی برای تعیین مقدار استاندارد بار باد استفاده می شود. به نظر می رسد:

Wo=0.61 V2o.

در اینجا V2o - سرعت باد بر حسب متر بر ثانیه در سطح 10 متر، مربوط به میانگین فاصله 10دقیقه و هر 5 سال از آن بیشتر شد.

ضریب k چگونه تعیین می شود؟

همچنین جدول خاصی برای این پارامتر وجود دارد. هنگام تعیین آن، نوع منطقه ای که قرار است ساخت سازه یا ساختمان در آن لحاظ شود. سه مورد از آنها وجود دارد:

1. نوع "A" - مناطق مسطح باز: سواحل دریاها، دریاچه ها و رودخانه ها، استپ ها، بیابان ها، مناطق تندرا، استپ های جنگلی.
2. نوع "B" - زمین پوشیده از موانع تا ارتفاع 10 متر: منطقه شهری، جنگل ها و غیره.
3. نوع "C" - مناطق شهری با ساختمان‌هایی با ارتفاع بیش از 25 متر.

نوع منطقه ساخت و ساز نیز با در نظر گرفتن الزامات SNiP تعیین می شود. این باید در هنگام طراحی در نظر گرفته شود. هر ساختمانی در محلی از نوع خاصی واقع شده است که در سمت باد آن در فاصله 30 ساعت قرار گرفته باشد. در اینجا h ارتفاع طراحی سازه تا 60 متر است. با ارتفاع ساختمان بالاتر، نوع زمین اگر حداقل 2 کیلومتر از سمت بادگیر باقی بماند، قطعی در نظر گرفته می شود.

چگونه بار ریپل را محاسبه کنیم

با توجه به بار باد SNiP، همانطور که قبلا ذکر شد، باید به عنوان مجموع میانگین استاندارد و ضربان تعیین شود. مقدار آخرین پارامتر به نوع سازه و ویژگی های طراحی آن بستگی دارد. در این راستا، آنها متمایز می کنند:

• سازه هایی با فرکانس طبیعی نوسان بیش از مقدار حد تعیین شده (دودکش ها،برج ها، دکل ها، دستگاه های ستونی؛
• سازه ها یا عناصر ساخت آنها که سیستمی با یک درجه آزادی هستند (قاب های عرضی ساختمان های یک طبقه صنعتی، برج های آبی و …)؛

متقارن از نظر ساختمان

فرمول برای انواع مختلف ساختار

برای سازه های نوع اول، هنگام تعیین بار باد ضربانی، از فرمول استفاده می شود:

W_p=WGV.

در اینجا W بار استاندارد تعیین شده با فرمول ارائه شده در بالا است، G ضریب ضربان فشار در ارتفاع z، V ضریب همبستگی ضربان است. دو پارامتر آخر توسط جداول تعیین می شوند.

برای سازه هایی با فرکانس نوسان طبیعی بیش از مقدار حد تعیین شده، از فرمول زیر برای تعیین بار باد ضربانی استفاده می شود:

W_p=WQG.

در اینجا Q ضریب دینامیکی است که از نمودار (ارائه شده در زیر) بسته به پارامتر E محاسبه می شود که با فرمول E=√RW/940f محاسبه می شود (R ضریب ایمنی بار است، f فرکانس نوسانات طبیعی است.) و نوسانات کاهش لگاریتمی. آخرین پارامتر ثابت است و برای: پذیرفته می شود

• برای ساختمان های اسکلت فلزی به عنوان 0.3;
• برای دکل ها، آسترها و غیره به عنوان 0.15.

برای ساختمانهای متقارن، بار باد ضربانی با فرمول محاسبه می شود:

• W_p=mQNY.

در اینجا Q ضریب پویایی، m جرم سازه در ارتفاع z، Y ارتعاشات افقی سازه در سطح z مطابق شکل اول است. N در این فرمول یک ضریب ویژه است که می توان ابتدا سازه را به r تقسیم کرد، تعداد مقاطعی که در محدوده آنها بار باد ثابت است و با استفاده از فرمول های خاص.

یک راه دیگر

می توانید بار باد را با استفاده از روش کمی متفاوت محاسبه کنید. در این مورد، ابتدا باید فشار باد را با استفاده از فرمول تعیین کنید:

(Psf)=0.00256V^2.

اینجا V سرعت باد (بر حسب مایل در ساعت) است.

سپس باید ضریب درگ را محاسبه کنید. برابر خواهد بود با:

• 1.2 - برای سازه های عمودی طولانی؛
• 0.8 - برای خطوط عمودی کوتاه؛
• 2.0 - برای سازه های افقی بلند؛
• 1.4 - برای موارد کوتاه (مثلاً نمای ساختمان).

در مرحله بعد، باید از فرمول کلی برای بار باد در یک ساختمان یا سازه استفاده کنید:

F=APCd.

در اینجا A مساحت مساحت، P فشار باد، Cd ضریب پسا است.

همچنین می توانید از یک فرمول کمی پیچیده تر استفاده کنید:

F=APCdKzGh.

هنگام اعمال، فاکتورهای قرار گرفتن در معرض K_z b و حساسیت به تپش G_{h علاوه بر این در نظر گرفته می شوند. اولی به صورت z/33]^(2/7،دوم - 65+60 / (h/33)^(1/7). در این فرمول ها، z ارتفاع از زمین تا وسط سازه، h ارتفاع کل دومی است.}

توصیه های کارشناسان

برای محاسبه بار باد، مهندسان اغلب توصیه می کنند از برنامه های معروف MS Excel و OOo Calc از بسته Open Office استفاده کنید. برای مثال، روش استفاده از این نرم افزار می تواند به صورت زیر باشد:

• Excel در برگه "Wind Energy" فعال است؛
• سرعت باد در سلول D3 ثبت شده است؛
• زمان در D5 است؛
• منطقه جریان هوا - در D6;
• چگالی هوا یا وزن مخصوص - در D7;
• راندمان توربین بادی - در D8.

راه های دیگری برای استفاده از این نرم افزار با ورودی های دیگر وجود دارد. در هر صورت، استفاده از MS Excel و OOo Calc برای محاسبه بار باد بر روی ساختمان‌ها و سازه‌ها و همچنین سازه‌های جداگانه آنها بسیار راحت است.