عند تصميم المباني والهياكل ، يجب حساب حمل الرياح في كثير من الأحيان. يتم حساب هذا المؤشر باستخدام صيغ خاصة. من المهم مراعاة مثل هذا الحمل ، على سبيل المثال ، عند رسم رسومات أنظمة الجمالون السقف ، واختيار موقع وتصميم اللوحات الإعلانية ، وما إلى ذلك.
معايير SNiP
في الواقع ، يعطي تعريف هذه المعلمة SNiP 2.01. 07-85. وفقًا لهذا المستند ، يجب اعتبار حمل الرياح إجماليًا:
- ضغط يعمل على الأسطح الخارجية لهياكل أو عنصر ؛
- قوة الاحتكاك الموجهة بشكل عرضي إلى سطح الهيكل ، والمشار إليها بمنطقة إسقاطها الرأسي أو الأفقي ؛
- الضغط العادي المطبق على السطح الداخلي للمبنى مع مظاريف المبنى القابلة للاختراق أو الفتحات المفتوحة.
كيفية تحديد
عند حساب حمل الرياح ، يتم أخذ معلمتين رئيسيتين في الاعتبار:
- مكون متوسط
- نابض.
يتم تعريف الحمل على أنه مجموع هاتين المعلمتين.
متوسط المكون: الصيغة الأساسية
إذا لم يتم أخذ حمل الرياح في الاعتبار أثناء التصميم ، فسيكون لذلك تأثير سلبي للغاية على أداء المبنى أو الهيكل. يتم حساب متوسط مكونه بالصيغة التالية:
W=Wok.
هنا W هي القيمة المحسوبة لحمل الرياح عند ارتفاع z فوق سطح الأرض ، Wo هي قيمتها القياسية ، k هي معامل تغير الضغط مع الارتفاع. يتم تحديد جميع البيانات الأولية من هذه الصيغة من الجداول.
في بعض الأحيان يتم استخدام المعلمة c أيضًا في الحسابات - المعامل الديناميكي الهوائي. تبدو الصيغة في هذه الحالة كما يلي: W=Wokс.
قيمة معيارية
لمعرفة ماهية هذه المعلمة ، تحتاج إلى استخدام جدول المناطق لحمل الرياح في الاتحاد الروسي. لا يوجد سوى ثمانية منهم. يتم عرض جدول أحمال الرياح (اعتماد قيم Wo على منطقة معينة من روسيا) أدناه.
بالنسبة للمناطق التي لم يتم دراستها كثيرًا في البلاد ، وكذلك بالنسبة للمناطق الجبلية ، تتيح لك معلمة SNiP هذه التحديد وفقًا لمحطات الطقس المسجلة رسميًا واستنادًا إلى الخبرة التشغيلية للمباني والهياكل القائمة. في هذه الحالة ، يتم استخدام صيغة خاصة لتحديد القيمة القياسية لحمل الرياح. يبدو كالتالي:
Wo=0.61 V2o.
هنا V2o - سرعة الرياح بالأمتار في الثانية عند مستوى 10 أمتار ، وهو ما يقابل متوسط فترة 10دقيقة وتتجاوز كل 5 سنوات.
كيف يتم تحديد المعامل k؟
يوجد أيضًا جدول خاص لهذه المعلمة. عند تحديده ، نوع المنطقة التي من المفترض أن يؤخذ في الاعتبار إنشاء الهيكل أو المبنى. هناك ثلاثة منهم:
- اكتب "أ" - مناطق مسطحة مفتوحة: سواحل البحار والبحيرات والأنهار والسهوب والصحاري ومناطق التندرا وسهوب الغابات.
- النوع "ب" - تضاريس مغطاة بعوائق يصل ارتفاعها إلى 10 أمتار: منطقة حضرية ، غابات ، إلخ.
- اكتب "C" - المناطق الحضرية التي يزيد ارتفاع المباني فيها عن 25 مترًا.
يتم تحديد نوع منطقة البناء أيضًا مع مراعاة متطلبات SNiP. يجب أن يؤخذ هذا في الاعتبار عند التصميم. يعتبر أي مبنى يقع في منطقة من نوع معين إذا كانت الأخيرة تقع على جانب الريح منها على مسافة 30 ساعة. هنا h هو الارتفاع التصميمي للهيكل حتى 60 مترًا. مع ارتفاع ارتفاع المبنى ، يعتبر نوع التضاريس مؤكدًا إذا بقي على الأقل 2 كم من جانب الريح.
كيفية حساب تموج الحمل
وفقًا لحمل الرياح SNiP ، كما ذكرنا سابقًا ، يجب تحديده كمجموع متوسط المعيار والنبض. تعتمد قيمة المعلمة الأخيرة على نوع الهيكل نفسه وخصائص تصميمه. وفي هذا الصدد يميزون:
- الهياكل ذات التردد الطبيعي للتذبذب الذي يتجاوز القيمة الحدية المحددة (المداخن ،أبراج ، صواري ، أجهزة من نوع العمود) ؛
- هياكل أو عناصر من بنائها ، وهي عبارة عن نظام بدرجة واحدة من الحرية (إطارات عرضية للمباني الصناعية ذات الطابق الواحد ، وأبراج المياه ، وما إلى ذلك) ؛
متماثل من حيث البناء
صيغ لأنواع مختلفة من الهياكل
بالنسبة للنوع الأول من الهياكل ، عند تحديد حمل الرياح النابض ، يتم استخدام الصيغة:
Wp=WGV.
هنا W هو الحمل القياسي المحدد بالصيغة المعروضة أعلاه ، G هو معامل نبض الضغط عند الارتفاع z ، V هو معامل ارتباط النبض. يتم تحديد المعلمتين الأخيرين بواسطة الجداول.
بالنسبة للهياكل ذات التردد الطبيعي للتذبذب الذي يتجاوز القيمة المحددة المحددة ، يتم استخدام الصيغة التالية عند تحديد حمل الرياح النابض:
Wp=WQG.
هنا Q هو المعامل الديناميكي المحدد من الرسم التخطيطي (المعروض أدناه) اعتمادًا على المعلمة E ، محسوبة بالصيغة E=√RW / 940f (R هو عامل أمان الحمل ، f هو تردد التذبذبات الطبيعية) وتقلبات التناقص اللوغاريتمي. المعلمة الأخيرة ثابتة ومقبولة لـ:
- لمباني الهياكل الفولاذية كـ 0.3 ؛
- للصواري ، والبطانات ، وما إلى ذلك مثل 0.15.
بالنسبة للمباني المتماثلة ، يتم حساب حمل الرياح النابض بالصيغة:
-
Wp=mQNY.
هنا Q هي معامل الديناميكية ، m هي كتلة الهيكل عند الارتفاع z ، Y هي الاهتزازات الأفقية للهيكل عند المستوى z وفقًا للشكل الأول. N في هذه الصيغة هو معامل خاص ، يمكن تحديده عن طريق تقسيم الهيكل أولاً إلى r ، وعدد الأقسام التي يكون حمل الرياح ضمن حدودها ثابتًا ، وباستخدام الصيغ الخاصة.
طريقة أخرى
يمكنك حساب حمل الرياح باستخدام طريقة مختلفة قليلاً. في هذه الحالة ، تحتاج أولاً إلى تحديد ضغط الرياح باستخدام الصيغة:
(Psf)=.00256V ^ 2.
هنا V هي سرعة الرياح (ميل في الساعة).
ثم يجب عليك حساب معامل السحب. سيساوي:
- 1.2 - للهياكل العمودية الطويلة ؛
- 0.8 - للخطوط العمودية القصيرة ؛
- 2.0 - للهياكل الأفقية الطويلة ؛
- 1.4 - للأشياء القصيرة (على سبيل المثال ، واجهة المبنى).
بعد ذلك ، تحتاج إلى استخدام الصيغة العامة لحمل الرياح على مبنى أو هيكل:
F=APCd.
هنا A هي مساحة المنطقة ، P هي ضغط الرياح ، Cd هو معامل السحب.
يمكنك أيضًا استخدام صيغة أكثر تعقيدًا:
F=APCdKzGh.
عند تطبيقها ، تؤخذ أيضًا في الاعتبار عوامل التعرض Kzb وحساسية العواصف Gh. يتم حساب الأول على أنه z / 33] ^ (2/7 ،الثانية - 65 + 60 / (ح / 33) ^ (1/7). في هذه الصيغ ، z هو الارتفاع من الأرض إلى منتصف الهيكل ، h هو الارتفاع الكلي للأخير.
توصيات من الخبراء
لحساب حمل الرياح ، ينصح المهندسون غالبًا باستخدام برامج MS Excel و OOo Calc المعروفة من حزمة Open Office. الإجراء الخاص باستخدام هذا البرنامج ، على سبيل المثال ، يمكن أن يكون:
- تم تمكين Excel في ورقة "طاقة الرياح" ؛
- يتم تسجيل سرعة الرياح في الخلية D3 ؛
- الوقت في D5 ؛
- منطقة تدفق الهواء - في D6 ؛
- كثافة الهواء أو الجاذبية النوعية - في D7 ؛
- كفاءة توربينات الرياح - في D8.
هناك طرق أخرى لاستخدام هذا البرنامج مع مدخلات أخرى. على أي حال ، من الملائم استخدام MS Excel و OOo Calc لحساب حمل الرياح على المباني والهياكل ، وكذلك الهياكل الفردية.
