Ветровая нагрузка на вальмовые покрытия Исходные данные

Ветровая нагрузка на вальмовые покрытия
Исходные данные:
Уклон местности:
- Эффективная высота перепада высот местности
H = 3000 см = 3000 / 100 = 30 м;
- Фактическая длина проекции наветренной стороны
Lu = 8000 см = 8000 / 100 = 80 м;
Базовая скорость ветра:
- Основное значение базовой скорости ветра vb, 0 = 22 м/с;
Расчетная поверхность:
- Площадь рассчетной поверхности A = 90000 см 2 = 90000 / 10000 = 9 м 2;
Размеры покрытия:
- Угол наклона вальмового покрытия для зоны направления набегающего потока 0 град a0 = 20 град;
- Угол наклона вальмового покрытия для зоны направления набегающего потока 90 град a90 = 40 град;
Размеры здания, сооружения, конструкции:
- Высота здания (сооружения) h = 1000 см = 1000 / 100 = 10 м;
- Размер вдоль направляющей профиля здания l1 = 1500 см = 1500 / 100 = 15 м;
- Размер поперек направляющей профиля здания
l2 = 900 см = 900 / 100 = 9 м;
Результаты расчета:
Тип местности - II в т.ч. расстояние не более 1 км от зоны II.
Параметр шероховатости:
z0 = 0,05 м .
Минимальная высота:
zmin = 2 м .
Базовая высота для внешнего давления:
ze = h = 10 м .
Плотность воздуха:
r = 1,25 кг/м 3 .
Коэффициент, учитывающий направление ветра:
cdir = 1,0 = 1 .
Сезонный коэффициент:
cseason = 1,0 = 1 .
Базовая скорость ветра:
vb = cdir cseason vb, 0 = 1 · 1 · 22 = 22 м/с (формула (4.1); п. 4.2 ).
Коэффициент турбулентности:
ki = 1,0 = 1 .
Максимальная высота:
zmax = 200 м .
Параметр шероховатости для типа местности II:
z0, II = 0,05 м .
Коэффициент местности:
kr = 0,19 (z0/z0, II) (0,07) =
= 0,19 · (0,05/0,05) (0,07) = 0,19 (формула (4.5); п. 4.3.2 ).
z r 200 м (5% от предельного значения) - условие выполнено .
Т.к. z = 10 м t zmin = 2 м и z = 10 м r zmax = 200 м :
Коэффициент, учитывающий тип местности:
cr[z] = kr ln(z/z0) = 0,19 · ln(10/0,05) = 1,00668 (формула (4.4); п. 4.3.2 ).
Т.к. z = 10 м t zmin = 2 м и z = 10 м r zmax = 200 м :
Местность - холмы или горы.
Уклон по нормали к направлению действия ветра:
Ф = H /Lu = 30/80 = 0,375 .
Т.к. Ф t 0,05; Ф > 0,3 :
Эффективная длина проекции наветренной стороны:
Le = H /0,3 = 30/0,3 = 100 м .
Расположение объекта - место с наветренными склонами скал или крутыми склонами.
Т.к. Ф > 0,3 :
Орографический коэффициент:
c0[z] = 1 .
Интенсивность турбулентности на высоте z:
lv[z] = ki/(c0[z] ln(z/z0)) =
= 1/(1 · ln(10/0,05)) = 0,18874 (формула (4.7); п. 4.4 ).
Средняя скорость ветра на высоте z:
vm[z] = cr[z] c0[z] vb = 1,00668 · 1 · 22 = 22,14696 м/с (формула (4.3); п. 4.3.1 ).
Пиковое значение скоростного напора:
qp[z] = (1+7 lv[z]) 1/2 r vm[z] 2 10 (-3) =
= (1+7 · 0,18874) · 1/2 · 1,25 · 22,14696 2 · 10 (-3) = 0,71157 кПа (формула (4.8); п. 4.5 ).
a) Зона для направления набегающего потока Q = 0 град.
Размер здания (сооружения) в плане вдоль направления ветра:
d = l2 = 9 м .
Размер здания (сооружения) в плане поперек направления ветра:
b = l1 = 15 м .
e = min(b ; 2 h) = min(15;2 · 10) = 15 м .
Т.к. a = 20 град t 5 град и a = 20 град r 45 град :
Вариант 1. Значение внешнего давления отрицательное.
Зона F
Коэффициент наружного давления для площади 10 кв.м. принимается по табл. 7.5 c pe, 10 = -0,76667 .
Коэффициент наружного давления для площади 1 кв.м. принимается по табл. 7.5 c pe, 1 = -1,83333 .
Значение площади поверхности сбора нагрузок - находится в пределах от 1 до 10 кв. м.
Аэродинамический коэффициент внешнего давления:
cpe = cpe, 1-(cpe, 1-cpe, 10) log(A ) =
= -1,83333-(-1,83333--0,76667) · log(9) = -0,81548 .
Ветровое давление, действующее на внешней поверхности конструкции:
we = qp[ze] cpe = 0,71157 · -0,81548 = -0,58027 кПа (формула (5.1); 5.2(1) ).
Зона G
Коэффициент наружного давления для площади 10 кв.м. принимается по табл. 7.5 c pe, 10 = -0,7 .
Коэффициент наружного давления для площади 1 кв.м. принимается по табл. 7.5 cpe, 1 = -1,5 .
Аэродинамический коэффициент внешнего давления:
cpe = cpe, 1-(cpe, 1-cpe, 10) log(A ) =
= -1,5-(-1,5--0,7) · log(9) = -0,73661 .
Ветровое давление, действующее на внешней поверхности конструкции:
we = qp[ze] cpe = 0,71157 · -0,73661 = -0,52415 кПа (формула (5.1); 5.2(1) ).
Зона H
Коэффициент наружного давления для площади 10 кв.м. принимается по табл. 7.5 c pe, 10 = -0,26667 .
Коэффициент наружного давления для площади 1 кв.м. принимается по табл. 7.5 cpe, 1 = -0,26667 .
Аэродинамический коэффициент внешнего давления:
cpe = cpe, 1-(cpe, 1-cpe, 10) log(A ) =
= -0,26667-(-0,26667--0,26667) · log(9) = -0,26667 .
Ветровое давление, действующее на внешней поверхности конструкции:
we = qp[ze] cpe = 0,71157 · -0,26667 = -0,18975 кПа (формула (5.1); 5.2(1) ).
Зона I
Аэродинамический коэффициент внешнего давления принимается по табл. 7.5 c pe = -0,46667 .
Ветровое давление, действующее на внешней поверхности конструкции:
we = qp[ze] cpe = 0,71157 · -0,46667 = -0,33207 кПа (формула (5.1); 5.2(1) ).
Зона J
Коэффициент наружного давления для площади 10 кв.м. принимается по табл. 7.5 c pe, 10 = -0,9 .
Коэффициент наружного давления для площади 1 кв.м. принимается по табл. 7.5 c pe, 1 = -1,4 .
Аэродинамический коэффициент внешнего давления:
cpe = cpe, 1-(cpe, 1-cpe, 10) log(A ) =
= -1,4-(-1,4--0,9) · log(9) = -0,92288 .
Ветровое давление, действующее на внешней поверхности конструкции:
we = qp[ze] cpe = 0,71157 · -0,92288 = -0,65669 кПа (формула (5.1); 5.2(1) ).
Зона K
Коэффициент наружного давления для площади 10 кв.м. принимается по табл. 7.5 c pe, 10 = -0,96667 .
Коэффициент наружного давления для площади 1 кв.м. принимается по табл. 7.5 c pe, 1 = -1,5 .
Аэродинамический коэффициент внешнего давления:
cpe = cpe, 1-(cpe, 1-cpe, 10) log(A ) =
= -1,5-(-1,5--0,96667) · log(9) = -0,99107 .
Ветровое давление, действующее на внешней поверхности конструкции:
we = qp[ze] cpe = 0,71157 · -0,99107 = -0,70522 кПа (формула (5.1); 5.2(1) ).
Зона L
Коэффициент наружного давления для площади 10 кв.м. принимается по табл. 7.5 c pe, 10 = -1,4 .
Коэффициент наружного давления для площади 1 кв.м. принимается по табл. 7.5 c pe, 1 = -2 .
Аэродинамический коэффициент внешнего давления:
cpe = cpe, 1-(cpe, 1-cpe, 10) log(A ) =
= -2-(-2--1,4) · log(9) = -1,42745 .
Ветровое давление, действующее на внешней поверхности конструкции:
we = qp[ze] cpe = 0,71157 · -1,42745 = -1,01573 кПа (формула (5.1); 5.2(1) ).
Зона M
Коэффициент наружного давления для площади 10 кв.м. принимается по табл. 7.5 cpe, 10 = -0,66667 .
Коэффициент наружного давления для площади 1 кв.м. принимается по табл. 7.5 c pe, 1 = -1,2 .
Аэродинамический коэффициент внешнего давления:
cpe = cpe, 1-(cpe, 1-cpe, 10) log(A ) =
= -1,2-(-1,2--0,66667) · log(9) = -0,69107 .
Ветровое давление, действующее на внешней поверхности конструкции:
we = qp[ze] cpe = 0,71157 · -0,69107 = -0,49174 кПа (формула (5.1); 5.2(1) ).
Зона N
Аэродинамический коэффициент внешнего давления принимается по табл. 7.5 cpe = -0,26667 .
Ветровое давление, действующее на внешней поверхности конструкции:
we = qp[ze] cpe = 0,71157 · -0,26667 = -0,18975 кПа (формула (5.1); 5.2(1) ).
Вариант 2. Значение внешнего давления положительное.
Зона F
Аэродинамический коэффициент внешнего давления принимается по табл. 7.5 c pe = 0,3 .
Ветровое давление, действующее на внешней поверхности конструкции:
we = qp[ze] cpe = 0,71157 · 0,3 = 0,21347 кПа (формула (5.1); 5.2(1) ).
Зона G
Аэродинамический коэффициент внешнего давления принимается по табл. 7.5 cpe = 0,36667 .
Ветровое давление, действующее на внешней поверхности конструкции:
we = qp[ze] cpe = 0,71157 · 0,36667 = 0,26091 кПа (формула (5.1); 5.2(1) ).
Зона H
Аэродинамический коэффициент внешнего давления принимается по табл. 7.5 cpe = 0,26667 .
Ветровое давление, действующее на внешней поверхности конструкции:
we = qp[ze] cpe = 0,71157 · 0,26667 = 0,18975 кПа (формула (5.1); 5.2(1) ).
б) Зона для направления набегающего потока Q = 90 град.
Размер здания (сооружения) в плане вдоль направления ветра:
d = l1 = 15 м .
Размер здания (сооружения) в плане поперек направления ветра:
b = l2 = 9 м .
Т.к. a = 40 град t 5 град и a = 40 град r 45 град :
Вариант 1. Значение внешнего давления отрицательное.
Зона F
Коэффициент наружного давления для площади 10 кв.м. принимается по табл. 7.5 c pe, 10 = -0,16667 .
Коэффициент наружного давления для площади 1 кв.м. принимается по табл. 7.5 c pe, 1 = -0,5 .
Аэродинамический коэффициент внешнего давления:
cpe = cpe, 1-(cpe, 1-cpe, 10) log(A ) =
= -0,5-(-0,5--0,16667) · log(9) = -0,18192 .
Ветровое давление, действующее на внешней поверхности конструкции:
we = qp[ze] cpe = 0,71157 · -0,18192 = -0,12945 кПа (формула (5.1); 5.2(1) ).
Зона G
Коэффициент наружного давления для площади 10 кв.м. принимается по табл. 7.5 c pe, 10 = -0,16667 .
Коэффициент наружного давления для площади 1 кв.м. принимается по табл. 7.5 c pe, 1 = -0,5 .
Аэродинамический коэффициент внешнего давления:
cpe = cpe, 1-(cpe, 1-cpe, 10) log(A ) =
= -0,5-(-0,5--0,16667) · log(9) = -0,18192 .
Ветровое давление, действующее на внешней поверхности конструкции:
we = qp[ze] cpe = 0,71157 · -0,18192 = -0,12945 кПа (формула (5.1); 5.2(1) ).
Зона H
Коэффициент наружного давления для площади 10 кв.м. принимается по табл. 7.5 cpe, 10 = -0,06667 .
Коэффициент наружного давления для площади 1 кв.м. принимается по табл. 7.5 c pe, 1 = -0,06667 .
Аэродинамический коэффициент внешнего давления:
cpe = cpe, 1-(cpe, 1-cpe, 10) log(A ) =
= -0,06667-(-0,06667--0,06667) · log(9) = -0,06667 .
Ветровое давление, действующее на внешней поверхности конструкции:
we = qp[ze] cpe = 0,71157 · -0,06667 = -0,04744 кПа (формула (5.1); 5.2(1) ).
Зона I
Аэродинамический коэффициент внешнего давления принимается по табл. 7.5 cpe = -0,33333 .
Ветровое давление, действующее на внешней поверхности конструкции:
we = qp[ze] cpe = 0,71157 · -0,33333 = -0,23719 кПа (формула (5.1); 5.2(1) ).
Зона J
Коэффициент наружного давления для площади 10 кв.м. принимается по табл. 7.5 cpe, 10 = -0,63333 .
Коэффициент наружного давления для площади 1 кв.м. принимается по табл. 7.5 c pe, 1 = -0,8 .
Аэродинамический коэффициент внешнего давления:
cpe = cpe, 1-(cpe, 1-cpe, 10) log(A ) =
= -0,8-(-0,8--0,63333) · log(9) = -0,64096 .
Ветровое давление, действующее на внешней поверхности конструкции:
we = qp[ze] cpe = 0,71157 · -0,64096 = -0,45609 кПа (формула (5.1); 5.2(1) ).
Зона K
Коэффициент наружного давления для площади 10 кв.м. принимается по табл. 7.5 c pe, 10 = -0,36667 .
Коэффициент наружного давления для площади 1 кв.м. принимается по табл. 7.5 c pe, 1 = -0,36667 .
Аэродинамический коэффициент внешнего давления:
cpe = cpe, 1-(cpe, 1-cpe, 10) log(A ) =
= -0,36667-(-0,36667--0,36667) · log(9) = -0,36667 .
Ветровое давление, действующее на внешней поверхности конструкции:
we = qp[ze] cpe = 0,71157 · -0,36667 = -0,26091 кПа (формула (5.1); 5.2(1) ).
Зона L
Коэффициент наружного давления для площади 10 кв.м. принимается по табл. 7.5 c pe, 10 = -1,33333 .
Коэффициент наружного давления для площади 1 кв.м. принимается по табл. 7.5 c pe, 1 = -2 .
Аэродинамический коэффициент внешнего давления:
cpe = cpe, 1-(cpe, 1-cpe, 10) log(A ) =
= -2-(-2--1,33333) · log(9) = -1,36384 .
Ветровое давление, действующее на внешней поверхности конструкции:
we = qp[ze] cpe = 0,71157 · -1,36384 = -0,97047 кПа (формула (5.1); 5.2(1) ).
Зона M
Коэффициент наружного давления для площади 10 кв.м. принимается по табл. 7.5 c pe, 10 = -0,8 .
Коэффициент наружного давления для площади 1 кв.м. принимается по табл. 7.5 c pe, 1 = -1,2 .
Аэродинамический коэффициент внешнего давления:
cpe = cpe, 1-(cpe, 1-cpe, 10) log(A ) =
= -1,2-(-1,2--0,8) · log(9) = -0,8183 .
Ветровое давление, действующее на внешней поверхности конструкции:
we = qp[ze] cpe = 0,71157 · -0,8183 = -0,58228 кПа (формула (5.1); 5.2(1) ).
Зона N
Аэродинамический коэффициент внешнего давления принимается по табл. 7.5 c pe = -0,2 .
Ветровое давление, действующее на внешней поверхности конструкции:
we = qp[ze] cpe = 0,71157 · -0,2 = -0,14231 кПа (формула (5.1); 5.2(1) ).
Вариант 2. Значение внешнего давления положительное.
Зона F
Аэродинамический коэффициент внешнего давления принимается по табл. 7.5 c pe = 0,63333 .
Ветровое давление, действующее на внешней поверхности конструкции:
we = qp[ze] cpe = 0,71157 · 0,63333 = 0,45066 кПа (формула (5.1); 5.2(1) ).
Зона G
Аэродинамический коэффициент внешнего давления принимается по табл. 7.5 c pe = 0,7 .
Ветровое давление, действующее на внешней поверхности конструкции:
we = qp[ze] cpe = 0,71157 · 0,7 = 0,4981 кПа (формула (5.1); 5.2(1) ).
Зона H
Аэродинамический коэффициент внешнего давления принимается по табл. 7.5 c pe = 0,53333 .
Ветровое давление, действующее на внешней поверхности конструкции:
we = qp[ze] cpe = 0,71157 · 0,53333 = 0,3795 кПа (формула (5.1); 5.2(1) ).
Расчетная ветровая нагрузка, кПа:
NN
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
Зона
а)Зона F. Вариант 1
а)Зона G. Вариант 1
а)Зона H. Вариант 1
а)Зона I. Вариант 1
а)Зона J. Вариант 1
а)Зона K. Вариант 1
а)Зона L. Вариант 1
а)Зона M. Вариант 1
а)Зона N. Вариант 1
а)Зона F. Вариант 2
а)Зона G. Вариант 2
а)Зона H. Вариант 2
б)Зона F. Вариант 1
б)Зона G. Вариант 1
б)Зона H. Вариант 1
б)Зона I. Вариант 1
б)Зона J. Вариант 1
б)Зона K. Вариант 1
б)Зона L. Вариант 1
б)Зона M. Вариант 1
б)Зона N. Вариант 1
б)Зона F. Вариант 2
б)Зона G. Вариант 2
б)Зона H. Вариант 2
Аэродинамическ ий
к оэффициент
Ветровое давление
-0,81548
-0,73661
-0,26667
-0,46667
-0,92288
-0,99107
-1,42745
-0,69107
-0,26667
0,3
0,36667
0,26667
-0,18192
-0,18192
-0,06667
-0,33333
-0,64096
-0,36667
-1,36384
-0,8183
-0,2
0,63333
0,7
0,53333
-0,58027
-0,52415
-0,18975
-0,33207
-0,65669
-0,70522
-1,01573
-0,49174
-0,18975
0,21347
0,26091
0,18975
-0,12945
-0,12945
-0,04744
-0,23719
-0,45609
-0,26091
-0,97047
-0,58228
-0,14231
0,45066
0,4981
0,3795