Ғимараттар мен құрылыстарды жобалау кезінде жел жүктемесін есептеу жиі жасалуы керек. Бұл көрсеткіш арнайы формулалар арқылы есептеледі. Мұндай жүктемені ескеру маңызды, мысалы, шатырдың фермасы жүйелерінің сызбаларын жасау кезінде, билбордтардың орналасуы мен дизайнын таңдау және т.б.
SNiP стандарттары
Шын мәнінде, бұл параметрдің анықтамасының өзі SNiP 2.01 береді. 07-85. Осы құжатқа сәйкес жел жүктемесі жиынтық ретінде қарастырылуы керек:
- құрылым немесе элемент құрылымдарының сыртқы беттеріне әсер ететін қысым;
- конструкцияның бетіне тангенциалды бағытталған, оның тік немесе көлденең проекциясының ауданына қатысты үйкеліс күші;
- өткізгіш құрылыс конверттері немесе ашық саңылаулары бар ғимараттың ішкі бетіне түсетін қалыпты қысым.
Қалай анықтауға болады
Жел жүктемесін есептеу кезінде екі негізгі параметр ескеріледі:
- орташа компонент;
- пульсациялық.
Жүктеме осы екі параметрдің қосындысы ретінде анықталады.
Орташа компонент: негізгі формула
Жобалау кезінде жел жүктемесі ескерілмесе, бұл кейіннен ғимараттың немесе құрылыстың өнімділігіне өте жағымсыз әсер етеді. Оның орташа құрамдас бөлігі келесі формула бойынша есептеледі:
W=Wok.
Мұнда W – жер бетінен z биіктіктегі жел жүктемесінің есептелген мәні, Wo – оның стандартты мәні, k – биіктікке байланысты қысымның өзгеру коэффициенті. Осы формуладағы барлық бастапқы деректер кестелерден анықталған.
Кейде c параметрі есептеулерде де қолданылады - аэродинамикалық коэффициент. Бұл жағдайда формула келесідей болады: W=Wokс.
Нормативтік мән
Бұл параметрдің қандай екенін білу үшін Ресей Федерациясының жел жүктемесі бойынша аймақтар кестесін пайдалану керек. Олардың сегізі ғана бар. Жел жүктемелерінің кестесі (Wo мәндерінің Ресейдің белгілі бір аймағына тәуелділігі) төменде берілген.
Елдің аз зерттелген аудандары үшін, сондай-ақ таулы аймақтар үшін бұл SNiP параметрі ресми тіркелген метеостанциялар бойынша және қолданыстағы ғимараттар мен құрылыстардың пайдалану тәжірибесіне сүйене отырып анықтауға мүмкіндік береді. Бұл жағдайда жел жүктемесінің стандартты мәнін анықтау үшін арнайы формула қолданылады. Мынадай көрінеді:
Wo=0,61 V2o.
Мұнда V2o - 10 орташа интервалға сәйкес келетін секундына метрмен 10 м деңгейіндегі жел жылдамдығыминут және 5 жыл сайын асып түседі.
K коэффициенті қалай анықталады?
Бұл параметр үшін арнайы кесте де бар. Оны анықтау кезінде құрылымның немесе ғимараттың құрылысы болжанатын аумақтың түрі ескеріледі. Олардың үшеуі бар:
- "А" түрі - ашық жазық аймақтар: теңіздердің, көлдердің және өзендердің жағалаулары, далалар, шөлдер, тундра аймақтары, орманды далалар.
- "B" түрі - биіктігі 10 метрге дейінгі кедергілермен жабылған жер: қала аумағы, ормандар және т.б.
- "C" түрі - биіктігі 25 м-ден асатын ғимараттары бар қалалық аймақтар.
Құрылыс алаңының түрі де ҚНжЕ талаптарын ескере отырып анықталады. Мұны жобалау кезінде ескеру қажет. Кез келген ғимарат белгілі бір елді мекенде орналасқан болып саналады, егер соңғысы оның жел жағында 30 сағ қашықтықта орналасса. Мұнда h – 60 м-ге дейінгі құрылымның жобалық биіктігі. Ғимараттың биіктігі жоғары болған кезде жер бедері желден кемінде 2 км қашықтықта болса, белгілі болып саналады.
Толқынды жүктемені қалай есептеуге болады
SNiP сәйкес жел жүктемесі, жоғарыда айтылғандай, орташа стандарт пен пульсацияның қосындысы ретінде анықталуы керек. Соңғы параметрдің мәні құрылымның түріне және оның дизайнының ерекшеліктеріне байланысты. Осыған байланысты олар мыналарды ажыратады:
- тербелістің табиғи жиілігі белгіленген шекті мәннен асатын құрылымдар (дымоходы,мұнаралар, діңгектер, баған тәрізді құрылғылар);
- бір еркіндік дәрежесі бар жүйе болып табылатын конструкциялар немесе олардың конструкциясының элементтері (өндірістік бір қабатты ғимараттардың көлденең рамалары, су мұнаралары және т.б.);
ғимарат бойынша симметриялы
Әртүрлі құрылымдарға арналған формулалар
Бірінші типті құрылымдар үшін пульсирленген жел жүктемесін анықтау кезінде формула қолданылады:
Wp=WGV.
Мұнда W – жоғарыда келтірілген формула бойынша анықталатын стандартты жүктеме, G – z биіктіктегі қысымның пульсация коэффициенті, V – пульсация корреляциясының коэффициенті. Соңғы екі параметр кестелер арқылы анықталады.
Табиғи тербеліс жиілігі белгіленген шекті мәннен асатын құрылымдар үшін пульсирленген жел жүктемесін анықтау кезінде келесі формула қолданылады:
Wp=WQG.
Мұнда Q – диаграммадан (төменде берілген) анықталатын динамикалық коэффициент, E параметріне байланысты, E=√RW/940f формуласымен есептелген (R – жүктің қауіпсіздік коэффициенті, f – табиғи тербелістердің жиілігі.) және логарифмдік кему тербелістері. Соңғы параметр тұрақты және мыналар үшін қабылданады:
- болат қаңқалы ғимараттар үшін 0,3;
- мастерлер, төсемдер және т.б. үшін 0,15.
Симметриялық ғимараттар үшін пульсирленген жел жүктемесі мына формула бойынша есептеледі:
-
Wp=mQNY.
Мұндағы Q – динамизм коэффициенті, m – z биіктіктегі құрылымның массасы, Y – бірінші пішінге сәйкес z деңгейіндегі құрылымның көлденең тербелістері. Бұл формуладағы N арнайы коэффициент болып табылады, оны алдымен құрылымды r-ге бөлу, шекараларында жел жүктемесі тұрақты болатын учаскелер санын және арнайы формулаларды қолдану арқылы анықтауға болады.
Тағы бір жол
Сіз жел жүктемесін сәл басқа әдіспен есептей аласыз. Бұл жағдайда алдымен жел қысымын мына формула арқылы анықтау керек:
(Psf)=.00256V^2.
Мұндағы V – жел жылдамдығы (мл/сағ).
Онда кедергі коэффициентін есептеу керек. Ол мынаған тең болады:
- 1.2 - ұзын тік құрылымдар үшін;
- 0,8 - қысқа тік сызықтар үшін;
- 2.0 - ұзын көлденең құрылымдар үшін;
- 1.4 - қысқалар үшін (мысалы, ғимараттың қасбеті).
Содан кейін ғимаратқа немесе құрылысқа түсетін жел жүктемесінің жалпы формуласын пайдалану керек:
F=APCD.
Мұнда A - аудан ауданы, P - жел қысымы, Cd - кедергі коэффициенті.
Сіз сәл күрделірек формуланы да пайдалана аласыз:
F=APCdKzGh.
Қолданған кезде Kz b әсер ету факторлары және екпіні сезгіштігі Gh қосымша ескеріледі. Біріншісі z/33]^(2/7,екіншісі - 65+60 / (с/33)^(1/7). Бұл формулаларда z - жерден құрылымның ортасына дейінгі биіктік, h - соңғысының жалпы биіктігі.
Сарапшылардың ұсыныстары
Жел жүктемесін есептеу үшін инженерлер Open Office пакетіндегі белгілі MS Excel және OOo Calc бағдарламаларын жиі қолдануға кеңес береді. Бұл бағдарламалық құралды пайдалану процедурасы, мысалы, болуы мүмкін:
- Excel "Жел энергиясы" парағында қосылған;
- жел жылдамдығы D3 ұяшығына жазылған;
- уақыт D5-те;
- ауа ағынының аймағы - D6;
- ауаның тығыздығы немесе меншікті салмағы - D7-де;
- Жел турбинасы тиімділігі - D8-де.
Бұл бағдарламалық құралды басқа кірістермен пайдаланудың басқа жолдары бар. Қалай болғанда да, ғимараттар мен құрылыстарға, сондай-ақ олардың жеке құрылымдарына түсетін жел жүктемесін есептеу үшін MS Excel және OOo Calc бағдарламаларын пайдалану өте ыңғайлы.
