Ветровое давление на поверхности

(1) Ветровое давление w_е, действующее на внешние поверхности конструкций здания, следует определять по формуле (5.1)

,(5.1)

где q_p(z_e)— пиковое значение скоростного напора ветра;

z_e — базовая высота для внешнего давления по разделу 7;

с_ре — аэродинамический коэффициент внешнего давления по разделу 7.

Примечание — Значение q_p(z) определено в 4.5.

(2) Ветровое давление w_i, действующее на внутренние поверхности конструкций здания, следует определять по формуле (5.2)

,(5.2)

где q_p(z_i)— пиковое значение скоростного напора ветра;

z_i — базовая высота для внутреннего давления по разделу 7;

с_рi — аэродинамический коэффициент внутреннего давления по разделу 7.

Примечание — Значение q_p(z) определено в 4.5.

(3) Ветровое давление нетто на стену, кровлю или их элементы является результатом внешнего и внутреннего давления. Примеры показаны на рисунке 5.1.

Примечание — Давление на поверхность считается положительным.

Рисунок 5.1 — Давление на поверхности

Ветровые усилия

(1) Ветровые усилия для всей конструкции и конструктивных элементов следует определять:

— по расчетным усилиям с использованием коэффициентов усилий (см. (2)) или

— по расчетным усилиям через поверхностные давления (см. (3)).

(2) Ветровое усилие F_w, действующее на конструкцию или конструктивный элемент, может быть определено непосредственно с использованием формулы

(5.3)

или векторным сложением (суммированием) ветровых усилий, действующих на отдельные конструктивные элементы, с использованием формулы

(5.4)

где c_sc_d — конструкционный коэффициент по разделу 6;

c_f — аэродинамический коэффициент усилия для конструкции или конструктивного элемента (по разделу 7 или 8);

q_p(z_e)— пиковое значение скоростного напора ветра (по 4.5) на базовой высоте z_e (по разделу 7 или 8);

A_ref— базовая площадь конструкции или конструктивного элемента (по разделу 7 или 8).

Примечание — В разделе 7 значения коэффициента с_f указаны для таких конструкций или конструктивных элементов, как решетчатые, призматические, цилиндрические конструкции, кровли (покрытия), рекламные щиты и флаги. В разделе 8 значения с_f указаны для мостов. Значения с_f включают в себя влияние трения.

(3) Ветровое усилие F_w, действующее на конструкцию или конструктивный элемент, может быть определено векторным сложением сил F_w,e, F_w,I и F_fr. Силы F_w,e и F_w,I рассчитывают из наружных
и внутренних давлений, используя формулы (5.5) и (5.6). Силы трения, действующие параллельно наружной поверхности конструкций, рассчитывают по формуле (5.7).

Усилие F_w,e, действующее на внешнюю (наружную) поверхность здания, равно

.(5.5)

Усилие F_w,i, действующее на внутреннюю поверхность здания, равно

.(5.6)

Сила трения F_fr определяется по формуле

,(5.7)

где c_sc_d — конструкционный коэффициент по разделу 6;

w_e — внешнее (наружное) ветровое давление на отдельную поверхность на высоте z_e,
определяемое по выражению (5.1);

w_i — внутреннее ветровое давление на отдельную поверхность на высоте z_i, определяемое по выражению (5.2);

A_ref— базовая площадь отдельной поверхности конструкции или конструктивного элемента;

c_fr — коэффициент трения, получаемый согласно 7.5;

A_fr — площадь наружной поверхности, параллельной направлению действия ветра, получаемая согласно 7.5.

Примечание 1 — Для элементов (например, стен, покрытий) ветровое усилие принимается равным разнице (разности) между наружными и внутренними результирующими усилиями.

Примечание 2 — Силы трения F_fr действуют в направлении ветровой составляющей, параллельной наружной поверхности.

(4) Эффектами трения на поверхности конструкции или конструктивного элемента можно пренебречь, если общая площадь всех параллельных направлению действия ветра поверхностей (и площади с незначительным угловым отклонением от параллельности) равна или менее четырехкратной величины всех площадей, перпендикулярных направлению ветра (наветренная и подветренная сторона).

(5) При сложении ветровых усилий, действующих на сооружение, допускается учитывать отсутствие корреляции между давлением ветра с наветренной и подветренной стороны.

Примечание — В национальном приложении может быть допущено, что отсутствие корреляции может быть применено в общем или ограничено для стен, как это применяется в 7.2.2(3). Рекомендуется рассматривать отсутствие корреляции только для стен (см. 7.2.2(3)).

6 Конструкционный коэффициент c_sc_d

Общие положения

Конструкционный коэффициент c_sc_d учитывает возможность неодновременного возникновения пиковых значений скоростного напора ветра по всей поверхности (составляющая c_s), а также влияние резонансных колебаний сооружения вследствие турбулентности ветра (составляющая c_d).

Примечание — В соответствии с требованиями 6.3 конструкционный коэффициент можно подразделить на масштабный (размерный) коэффициент с_s и динамический коэффициент с_d. Информация о том, допустимо ли разделение конструкционного коэффициента, может быть дана в национальном приложении.

6.2 Определение c_sc_d

(1) Значение коэффициента c_sc_d допускается определять следующим образом:

а) для здания высотой h < 15 м допускается принимать c_sc_d = 1;

b) для фасадов и элементов покрытия, имеющих собственную частоту колебаний более 5 Гц, допускается принимать c_sc_d = 1;

с) для каркасных зданий, которые имеют несущие стены и высота которых менее 100 м и не превышает четырехкратного размера здания по нормали к направлению действия ветра, допускается принимать c_sc_d = 1;

d) для дымовых труб с круглым поперечным сечением и высотой h < 60 м или h < 6,5 × d (где d — диаметр), допускается принимать c_sc_d = 1;

е) в случаях а), b), c) и d) значения c_sc_d допускается определять в соответствии с 6.3.1;

f) для инженерных сооружений (за исключением мостов, рассматриваемых в разделе 8) дымовых труб и сооружений, на которые не распространяется с) и d), коэффициент c_sc_d определяют по 6.3.

Примечание 1 — Собственные частоты колебаний фасадов и элементов покрытий могут быть рассчитаны по приложению F (остекленные поверхности с пролетом менее 3 м имеют обычно собственную частоту, превышающую 5 Гц).

Примечание 2 — На рисунках в приложении D представлены ориентировочные значения с_sс_d для различных типов конструкций. На рисунках даны огибающие безопасных значений, рассчитанных с применением моделей с учетом требований 6.3.1.

Подробный метод

6.3.1 Конструкционный коэффициент c_sc_d

(1) Подробная процедура для конструкционного коэффициента c_sc_d дается в выражении (6.1). Условием применения является соблюдение условий 6.3.1(2).

,(6.1)

где z_s — базовая высота для определения конструкционного коэффициента, см. рисунок 6.1. Для сооружений, к которым рисунок 6.1 не применим, применяют z_s = h, где h — высота сооружения;

k_p — пиковый коэффициент как отношение максимального значения пульсационной составляющей реакции сооружения к его стандартному отклонению;

l_v — интенсивность турбулентности по 4.4;

В²— фоновая составляющая реакции, учитывающая отсутствие полной корреляции давления на поверхность конструкции;

R²— резонансная составляющая реакции, учитывающая резонансные колебания с учетом формы колебаний вследствие турбулентности.

Примечание 1 — Масштабный (размерный) коэффициент с_s учитывает снижение эффекта от ветрового воздействия в результате неодновременного появления пиковых значений скоростного напора ветра на поверхности и может рассчитываться следующим образом:

.(6.2)

Примечание 2 — Динамический коэффициент с_d учитывает влияние резонансных колебаний сооружения вследствие турбулентности ветра и может рассчитываться следующим образом:

.(6.3)

Примечание 3 — Метод определения k_p, B и R может быть указан в национальном приложении. Рекомендуемый метод указан в приложении В. Альтернативный метод приведен в приложении С. В сравнении
с приложением В, при определении с_sс_d с использованием приложения С получают значения, превышающие первоначальные не более чем на 5 %.

(2)Р Подробная процедура по выражению (6.1) применяется при выполнении следующих условий:

— конструкция здания соответствует одной из форм, показанных на рисунке 6.1;

— основная форма изгибных колебаний в направлении действия ветра является определяющей и приводит к перемещениям только в одном направлении при отсутствии изменения знака.

Примечание — Второй и последующими формами изгибных колебаний в направлении действия ветра можно пренебречь.

а) вертикальные сооружения, такие как здания и т. п.	b) горизонтальные конструкции типа балок и т. п.	с) отдельно стоящие сооружения типа рекламных щитов и т. п.

Примечание — Ограничения применения см. также в 1.1(2).

Рисунок 6.1 — Общие формы конструкций, на которые распространяется расчетная процедура.