Тип местности по ветровой нагрузке

Ветровая нагрузка на молниеприёмники

Материал статьи призван помочь проектировщику в подборе молниезащитной продукции, удовлетворяющей российским стандартам и нормам. В первой ее части рассмотрены основные требования, предъявляемые к сечению и материалу молниеприемников и токоотводов. Вторая часть посвящена нормированию воздействий, оказываемых ветром на конструкции молниеприемных мачт. Молниеприемник считается соответствующим российским нормам, если он испытан на ветровое давление, равное или превышающее нормативное. В статье приведен алгоритм расчета нормативного ветрового давления. Однако различные производители по-разному указываю информацию о стойкости их мачт к ветровым воздействиям (указывают ветровую зону, скорость ветра…). Заключительная часть статьи посвящена тому, как использовать эту информацию, чтобы получить значение ветрового давления, на которое испытана мачта.

На современном рынке в избытке представлена молниезащитная продукция различных зарубежных производителей. Поставщики гордо заявляют, что предлагаемая ими продукция изготовлена по новейшим технологиям из качественного сырья и соответствует последним зарубежным стандартам качества и надежности. Разобраться, каким образом эти стандарты соотносятся с российскими, проектировщику порой не так-то просто.

Для начала разделим требования российских норм и стандартов в области молниезащиты на две категории:

1. Требования РД 34.21.122-87 «Инструкции по устройству молниезащиты зданий и сооружений» и СО 153-34.21.122-2003 «Инструкции по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций»

Эти документы предъявляют требования главным образом к материалу и площади сечения молниезащитной продукции, предназначенной для отвода тока молнии в землю — молниеприемников и токоотводов. Требования эти основаны в первую очередь на необходимости обеспечить стойкость этих элементов к молниевым токам. С ними всё достаточно ясно – сравнить площадь сечения и материал изделия со значениями, указанными в нормативных документах, не составляет труда (см. Табл.1 и Табл.2).

Таблица 1. Материал и минимальные сечения элементов внешней МЗС по РД 34.21.122-87

Таблица 2. Материал и минимальные сечения элементов внешней МЗС по СО 153-34.21.122-2003

2. Требования СП 20.13330.2011 «Нагрузки и воздействия. Актуализированная редакция СНиП 2.01.07-85*»

В этом документе приведены требования стойкости различных конструкций к воздействиям окружающей среды, в частности к ветровым нагрузкам. Эти воздействия приобретают особую значимость, если проект предусматривает установку массивных молниеприёмных мачт.

Так в соответствии с СП 20.13330.2011, на территории России выделено 8 ветровых районов (см. Рис.1).

Рисунок 1. Районирование территории Российской Федерации по давлению ветра по СП 20.13330.2011.

Однако не стоит думать, что достаточно знать, к какому ветровому району относится объект, чтобы определить, какую ветровую нагрузку должна выдерживать смонтированная на нём молниеприёмная мачта.

Согласно СП 20.13330.2011 для молниеприёмных мачт необходимо учитывать следующие воздействия ветра:

а) основной тип ветровой нагрузки (в дальнейшем – «ветровая нагрузка»);

б) резонансное вихревое возбуждение;

в) аэродинамические неустойчивые колебания типа галопирования, дивергенции и флаттера.

Учёт резонансного вихревого возбуждения и аэродинамических неустойчивых колебаний осуществляется проверкой «наступят — не наступят», на величину нормируемой ветровой нагрузки они не влияют.

Ручной расчёт ветровой нагрузки достаточно трудоёмкий, чаще всего он производится посредством современных расчётных комплексов. В данной статье мы продемонстрируем общую логику расчёта. Замечу так же, что при использовании расчётных комплексов, стоит учесть, что т.к. СП 20.13330.2011 имеет значительные отличия в методике расчёта нагрузок по сравнению с его предшественником СНиП 2.01.07-85*, расчетные модели САПР, сформированные на основе СНиП, не актуальны.

В соответствии с п. 11.1.2 СП 20.13330.2011 нормативное значение ветровой нагрузки w следует определять как сумму средней w_m и пульсационной w_p составляющих.

Нормативное значение средней составляющей ветровой нагрузки w_m в зависимости от эквивалентной высоты z_e над поверхностью земли следует определять по формуле:

где w₀ — нормативное значение ветрового давления;

k(z_e) — коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления для высоты z_e;

с — аэродинамический коэффициент. Для молниеприемных мачт аэродинамический коэффициент с равен аэродинамическому коэффициенту лобового сопротивления c_x, который варьируется от 0,12 до 1,2 и определяется в соответствии с разделом Д.1.12 приложения Д.1 СП 20.13330.2011.

Нормативное значение ветрового давления w₀ следует принимать в зависимости от ветрового района России по данным табл. 3.

Таблица 3. Значения w₀ для ветровых зон России по СП 20.13330.2011.

Нормативное значение ветрового давления w₀ допускается устанавливать на основе данных метеостанций Росгидромета. При этом нормативное значение ветрового давления w₀, Па, следует определять по формуле

где v₅₀ 2 — давление ветра, соответствующее скорости ветра, м/с, на уровне 10 м над поверхностью земли для местности типа А, определяемой с 10-минутным интервалом осреднения и превышаемой в среднем один раз в 50 лет.

Эквивалентная высота z_e для мачт определяется следующим образом:

Здесь z – высота от поверхности.

Коэффициент k(z_e) определяется по табл. 4 в зависимости от типа местности или по формуле:

Значения параметров k₁₀ и α для различных типов местностей приведены в таблице 5.

Принимаются следующие типы местности:

А — открытые побережья морей, озер и водохранилищ, пустыни, степи, лесостепи, тундра;

В — городские территории, лесные массивы и другие местности, равномерно покрытые препятствиями высотой более 10 м;

С — городские районы с застройкой зданиями высотой более 25 м.

Примечание. При определении ветровой нагрузки типы местности могут быть различными для разных расчетных направлений ветра.

Таблица 5. Значения ζ₁₀ и α для различных типов местностей.

Нормативное значение пульсационной составляющей ветровой нагрузки w_p для мачт можно посчитать по упрощенной формуле п.11.1.8 а)

где w_m— нормативное значение средней составляющей ветровой нагрузки;

ζ(z_e) – коэффициент пульсации давления ветра, принимаемый для эквивалентной высоты z_e по таблице 6 или по формуле:

Значения ζ₁₀ и α для различных типов местностей приведены в таблице 5.

v – коэффициент пространственной корреляции пульсаций давления ветра, определяемый в соответствии с п.11.1.11 СП 20.13330.2011. Для молниеприемных мачт v варьируется от 0,83 до 0,95.

Таблица 6.Коэффициент пульсаций давления ветра ζ для типов местности

Таким образом, для того, чтобы точно рассчитать какое нормативное значение ветровой нагрузки в соответствии с СП 20.13330.2011 должна выдерживать мачта, установленная на конкретном объекте, нужно знать:

1. К какому ветровому району относится объект.

2. Конфигурацию мачты.

3. Суммарную высоту конструкции, в случае если мачта монтируется на объект.

4. В какой именно местности находится объект (тип А, B, C).

Итак, что же чаще всего предлагают нам зарубежные и отечественные производители молниеприемных мачт?

«Добрый» производитель в техническом описании мачты приводит значение ветровой нагрузки, на которую она испытана. Все, что нам нужно — сравнить его с нормативным, который мы рассчитали по вышеописанному образцу.

«Не самый добрый» зарубежный производитель может указать информацию, что мачта рассчитана на ту или иную ветровую зону. В этом случае нужно понимать, что имеется в виду ветровая зона в стране производителя. И в первую очередь нужно выяснить, какое нормативное ветровое давление под этим понимается.

Пример: производитель DEHN в техническом описании к молниеприемным мачтам указывает информацию, что они рассчитаны на II в зону ветровой нагрузки по DIN 4131 (Германия).

Стандарт DIN 4131 выделяет 4 ветровые зоны (см. таблицу 7).

Таблица 7. Зоны ветровой нагрузки в соответствии с DIN 4131.

Значение ветрового давления из таблицы 7 нужно сравнить с рассчитанным нормативным для объекта.

Некоторые производители могут указать, что конструкция их мачты рассчитана на определенную скорость ветра. Для связи скорости ветра с его давлением применяем формулу:

Пример: Молниеприёмные мачты Galmar рассчитаны на скорость ветра 20 м/с. Пересчитываем:

Если говорить о мачтах отечественного производства, в описании к которым указана ветровая зона в соответствии с СП 20.13330.2011, нужно учесть, что производитель не обладает информацией по последним 2 пунктам (суммарная высота конструкции и тип местности), поскольку они являются характеристикой объекта, на который будет монтироваться мачта. Заранее учесть их в расчёте он не может. В этом случае нужно провести проверочный расчет и сравнить полученное в результате этого расчёта значение w со значением w₀ из таблицы 3 (на которое судя по всему ориентировались производители мачты).

Некоторые российские производители могут так же указать информацию, что их молниезащитная продукция испытана на N-ю ветровую зону в соответствии с ПУЭ (7-е издание). Чтобы окончательно внести ясность в вопрос нормирования ветровой нагрузки на территории РФ, поясню, что в ПУЭ приведены нормы для опор высоковольтных линий (см. пп.2.5.38-2.5.42). Нормативное ветровое давление для ВЛ w₀, соответствующее 10-минутному интервалу осреднения скорости ветра (v₀), на высоте 10м над поверхностью земли принимается по таблице 8 в соответствии с картой (рис.2).

Рисунок 2. Районирование территории Российской Федерации по давлению ветра по ПУЭ (7-е издание).

Таблица 8. Значения w₀ для ветровых зон России по ПУЭ (7-е издание).

Нагрузки воспринимаемые стропильными конструкциями

В зависимости от продолжительности действия нагрузок следует различать две группы нагрузок постоянные и временные (длительные, кратковременные, особые).

• К постоянным нагрузкам необходимо отнести нагрузку от веса самой конструкции: кровельного покрытия, веса стропильной конструкции, веса теплоизоляционного слоя и веса материалов отделки потолка;
• К кратковременным нагрузкам относят: вес людей, ремонтного оборудования в зоне обслуживания и ремонта кровли, снеговую нагрузку с полным расчётным значением, ветровую нагрузку;
• К особым нагрузкам, например, относят сейсмическое воздействие.

Расчёт стропильных конструкций по предельным состояниям первой и второй групп нагрузок следует выполнять с учётом неблагоприятного их сочетания.

Снеговая нагрузка

Полное расчётное значение снеговой нагрузки определяется по формуле:
S=Sg*m
где,
Sg — расчётное значение веса снегового покрова на 1м2 горизонтальной поверхности крыши, принимаемое по таблице, в зависимости от снегового района Российской Федерации
m — коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытие. Зависит от угла наклона ската кровли,

• при углах наклона ската кровли меньше 25 градусов мю принимают равным 1
• при углах наклона ската кровли от 25 до 60 градусов значение мю принимают равным 0,7
• при углах наклона ската кровли более 60 градусов значение мю, в расчёте полной снеговой нагрузки, не учитывают

Таблица определения снеговой нагрузки местности

Снеговой район	I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII
Вес снегового покрытия Sg (кгс/м2)	80	120	180	240	320	400	480	560

Карта зон снегового покрова территории РФ

Ветровая нагрузка

Расчётное значение средней составляющей ветровой нагрузки на высоте z над поверхностью земли определяется по формуле: W=Wo*k ,
где Wo-нормативное значение ветровой нагрузки, принимаемое по таблице ветрового района РФ,
k-коэффициент учитывающий изменение ветрового давления по высоте, определяется по таблице, в зависимости от типа местности.

Коэффициент k, учитывающий изменение ветрового давления по высоте z, определяется по табл. 6 в зависимости от типа местности. Принимаются следующие типы местности:

• А — открытые побережья морей, озер и водохранилищ, пустыни, степи, лесостепи, тундра;
• B — городские территории, лесные массивы и другие местности, равномерно покрытые препятствиями высотой более 10 м;
• С — городские районы с застройкой зданиями высотой более 25 м.

Сооружение считается расположенным в местности данного типа, если эта местность сохраняется с наветренной стороны сооружения на расстоянии 30h — при высоте сооружения h до 60 м и 2 км — при большей высоте.

Высота z, м	Коэффициент k для типов местности
	A	B	C
≤ 5	0,75	0,50	0,40
10	1,00	0,65	0,40
20	1,25	0,85	0,55
40	1,50	1,10	0,80
60	1,70	1,30	1,00
80	1,85	1,45	1,15
100	2,00	1,60	1,25
150	2,25	1,90	1,55
200	2,45	2,10	1,80
250	2,65	2,30	2,00
300	2,75	2,50	2,20
350	2,75	2,75	2,35
≥ 480	2,75	2,75	2,75
Примечание. При определении ветровой нагрузки типы местности могут быть различными для разных расчетных направлений ветра.

Таблица определения ветровой нагрузки местности

Ветровой район	Ia	I	II	III	IV	V	VI	VII
Ветровая нагрузка Wo (кгс/м2)	17	23	30	38	48	60	73	85

Карта зон ветрового давления по территории РФ

Пример 1.
Расчет снеговой нагрузки на стропильную систему крыши для Москвы и Московской области

Исходные данные:

• Регион: Москва
• Уклон кровли 35 градусов

Найдем полное расчётное значение снеговой нагрузки S

• Полное расчётное значение снеговой нагрузки определяется по формуле:S=Sg*m
• по карте зон снегового покрова территории РФ определяем номер снегового района для Москвы, в нашем случае — это III, что соответствует по таблице весу снегового покрытия Sg=180 (кгс/м2);
• коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытие для угла крыши в 35 градусов m=0,7
• Получаем: S=Sg*m = 180*0,7 = 126 (кгс/м2)

Пример 2.
Расчет ветровой нагрузки на стропильную систему крыши для Москвы и Московской области

Исходные данные:

• Регион: Москва
• Уклон кровли 35 градусов
• Высота здания 20 метров
• Тип местности — городские территории

Найдем полное расчётное значение ветровой нагрузки W

• Расчётное значение средней составляющей ветровой нагрузки на высоте z над поверхностью земли определяется по формуле: W=Wo*k ,
• По карте зон ветрового давления по территории РФ определяем для Москвы регион I
• Нормативное значение ветровой нагрузки, соответсвующее I району принимаем Wo=23(кгс/м2)
• Коэффициент k, учитывающий изменение ветрового давления по высоте z, определяется по табл. 6 k=0,85
• Получаем: W=Wo*k = 23*0,85 = 19,55(кгс/м2)

© 2000- 2021 Арком Про — Ваша крыша

+7 (916) 619‑4993
+7 (916) 183‑6495
+7 (926) 568‑1311
arkompro@gmail.com

• Ваша крыша
• Деревянные конструкции
• Стоимость
• Огнезащита
• Нагрузки
• Крыши Фото ☆
• Фальцевая кровля
• Медь KME, Luvata, SofiaMed, ЗОЦМ
• Цинк-титан Rheinzink
• Алюминий Prefa
• Сталь Ruukki, Corus, Arcelor
• Системы безопасности
• Кровли Фото ☆
• Фасады Eternit
• сайдинг CEDRAL™
• сайдинг CEDRAL™ click
• Керамическая черепица
• ABC
• Cottosenese
• Creaton
• Erlus
• Nelskamp
• Braas
• Tondach
• Maruso
• Цементно-песчаная черепица
• Braas
• Забудова
• Комплектующие
• Мягкая кровля
• TegoSolar
• Tegola
• Ruflex
• Shinglas
• Цены на кровельные работы
• Полезная информация
• Партнеры
• Контакты

Ветровые нагрузки и ветровые районы по городам России

Снеговые и ветровые нагрузки просто необходимо учитываться при строительстве ангаров и других промышленных и сельскохозяйственных сооружений, дабы избежать непредвиденных обстоятельств с обрушением здания и потерей урожая или порчи товаров, хранимых на складах. В отличие от снеговой нагрузки, расчет ветровой нагрузки намного сложнее и требует от исполнителя специальных знаний.

Мы работаем по всей России. Оставьте заявку на расчет стоимости ангара на нашем сайте, сравните сметы разных компаний и выберите лучшее предложение.

Для расчета ветровой нагрузки необходимо учитывать несколько параметров воздействия ветра на конструкцию:

• основной тип ветровой нагрузки;
• пиковые значения ветровой нагрузки, действующие на конструктивные элементы ограждения и элементы их крепления;
• резонансное вихревое возбуждение;
• аэродинамические неустойчивые колебания типа галопирования, дивергенции и флаттера.

Но последние два пункта (резонансное вихревое возбуждение и аэродинамические неустойчивые колебания) можно не рассчитывать для одноэтажных зданий и сооружений, у которых высота в 10 и более раз больше характерного поперечного размера, а значит для расчета ветровой нагрузки на ангары, они не актуальны.

Чтобы не утруждать себя сложными расчётами, большинство подрядчиков опираются на таблицу ветровых районов для определения ветровой нагрузки на возводимые сооружения. Что вполне приемлемо при строительстве небольших объектов. А при строительстве огромных зданий и ангаров, требующих прохождения экспертизы пользуются услугами проектных бюро, где все расчеты будут произведены специалистами и закреплены в проектной документации.

Значительно упрощают работу и специализированные программы для проектирования зданий и сооружений, которые в автоматическом режиме просчитывают воздействие ветровой и снеговой нагрузки на отдельные узлы и конструкции здания.

Ветровые районы по городам России

Под ветровой нагрузкой подразумевается длительное воздействие ветра на конструкции здания, в том числе ангара. Силу потоков ветра, в том числе его пиковых значений при порывистом ветре, оказываемых на стены и крышу здания, необходимо учитывать при проектировании.

ГОСТ Р 56728—2015 предусматривает 8 ветровых районов на территории России по которым рассчитано нормативное значение ветрового давления. Чтобы определить ветровую нагрузку в вашем регионе воспользуйтесь таблицей ветровых нагрузок. В форме ниже найдите свой город и определите ветровой район, а по таблице нормативное значение ветрового давления места строительства. При этом необходимо учитывать тип местности для определения шероховатости земной поверхности с наветренной стороны строительной площадки.

Определить ветровой район своего города и рассчитать ветровую нагрузку вы можете воспользовавшись формой ниже. Выберите свой город и нажмите на кнопку «Рассчитать«.

Если вы не нашли своего города в списке, то ориентируйтесь на ветровую нагрузку ближайшего крупного города.

Таблица 1 — Нормативное значение ветрового давления в зависимости от ветрового района России

Ветровые районы России	Ia	I	II	III	IV	V	VI	VII
w0, кг/м2	17	23	30	38	48	60	73	85

Методика определения ветровых нагрузок на ограждающие конструкции (ГОСТ Р 56728-2015)

Расчет ветровой нагрузки при строительстве ангаров и других зданий осуществляется по методике Федерального Агенства по техническому регулированию и метрологии в соответствии ГОСТ Р 56728-2015.

Формула расчета основной средней ветровой нагрузки учитывает нормативное значение основной средней ветровой нагрузки, нормативное значение ветрового давления, коэффициент влияния высоты на давление ветра и аэродинамический коэффициент.

Нормативное значение ветрового давления определяется проще всего, для этого необходимо воспользоваться таблицей 1 (выше по тексту). Из таблицы берется значение соответствующее нашему ветровому району.

Коэффициент, учитывающий влияния высоты зависит от типа местности:

А – открытые местности (степи, лесостепи, побережье морей, озер, пустыни, тундра, сельские местности с высотой построек до 10 м);
В – городские территории, лесные массивы и другие территории с высотой построек более 10м;
С – городские районы с плотной застройкой зданиями высотой более 25м.

Сам коэффициент определяется по таблице:

Аэродинамический коэффициент может быть как положительным, так и отрицательным, и зависит от формы ангара или здания и направления ветра.

С подробным алгоритмом расчета с формулами и пояснениями вы можете ознакомиться в официальном документе ЗДЕСЬ.

Нормативы для расчета ветровых нагрузок действующих на балконные конструкции

В последние десятилетия мы наблюдаем расцвет многоэтажного строительства, радующих наш взор разнообразием прекрасных фасадов, доставляющих не только эстетическое удовольствие, но и также защищающих здание от внешних воздействий.

До последнего времени не существовало специализированного ГОСТа по балконному остеклению.

Ситуация изменилась в 2016 году, когда был введен ГОСТ «Конструкции оконные и балконные различного назначения для жилых зданий». Он является основополагающим документом, регламентирующем основные нормы проектирования, строительства и эксплуатации.

У проектировщиков часто возникал вопрос об определение нормативных характеристик ветровых нагрузок, действующих на конструкции балконного остекления. Предлагаю ответ на данный вопрос.

Давайте перечислим нормативные характеристики, по которым считают ветровую нагрузку:

1. Определение номера ветрового района

Номер ветрового района определяется по географическим координатам объекта, на котором планируется устанавливать и эксплуатировать конструкцию, определяется по карте 2 приложения Е, СП 20.13330.2016 Нагрузки и воздействия.

КАРТА 2. РАЙОНИРОВАНИЕ ТЕРРИТОРИИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПО ДАВЛЕНИЮ ВЕТРА
Ошибка создания миниатюры: Файл с размерами больше 12,5 MP
ДОПОЛНЕНИЯ К КАРТЕ 2. РАЙОНИРОВАНИЕ ТЕРРИТОРИИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПО ДАВЛЕНИЮ ВЕТРА

2. Определение нормативного значения ветрового давления (W₀), происходит по таблице:

Таблица 11.1. (СП 20.13330.2016 Нагрузки и воздействия)