Binaları ve yapıları tasarlarken, rüzgar yükünün hesaplanması oldukça sık yapılmalıdır. Bu gösterge özel formüller kullanılarak hesaplanır. Böyle bir yükü dikkate almak önemlidir, örneğin, çatı makas sistemlerinin çizimlerini yaparken, reklam panolarının yerini ve tasarımını seçerken vb.
SNiP standartları
Aslında, bu parametrenin tanımı SNiP 2.01'i verir. 07-85. Bu belgeye göre, rüzgar yükü bir toplam olarak düşünülmelidir:
- bir yapının veya elemanın yapılarının dış yüzeylerine etki eden basınç;
- Yapının yüzeyine teğet olarak yönlendirilen, dikey veya yatay izdüşüm alanına atıfta bulunulan sürtünme kuvveti;
- geçirgen bina zarfları veya açık açıklıkları olan bir binanın iç yüzeyine uygulanan normal basınç.
Nasıl belirlenir
Rüzgar yükü hesaplanırken iki ana parametre dikkate alınır:
- ortalama bileşen;
- nabız atıyor.
Yük, bu iki parametrenin toplamı olarak tanımlanır.
Ortalama bileşen: temel formül
Tasarım sırasında rüzgar yükü dikkate alınmazsa, bu daha sonra binanın veya yapının performansı üzerinde son derece olumsuz bir etkiye sahip olacaktır. Ortalama bileşeni şu formülle hesaplanır:
W=Wok.
Burada W, dünya yüzeyinden z yükseklikteki rüzgar yükünün hesaplanan değeridir, Wo standart değeridir, k yükseklikle basınç değişim katsayısıdır. Bu formüldeki tüm ilk veriler tablolardan belirlenir.
Bazen c parametresi hesaplamalarda da kullanılır - aerodinamik katsayı. Bu durumda formül şöyle görünür: W=Wokс.
Normatif değer
Bu parametrenin ne olduğunu öğrenmek için Rusya Federasyonu'nun rüzgar yükü için bölge tablosunu kullanmanız gerekir. Sadece sekiz tane var. Rüzgar yükleri tablosu (Wo değerlerinin Rusya'nın belirli bir bölgesine bağımlılığı) aşağıda sunulmuştur.
Ülkenin az çalışılan alanları ve dağlık bölgeler için bu SNiP parametresi, resmi olarak kayıtlı hava istasyonlarına göre ve mevcut bina ve yapıların işletme deneyimine göre belirlemenize olanak tanır. Bu durumda rüzgar yükünün standart değerini belirlemek için özel bir formül kullanılır. Şuna benziyor:
Wo=0.61 V2o.
Here V2o - 10 metrelik bir ortalama aralığa karşılık gelen, 10 m seviyesinde saniyede metre cinsinden rüzgar hızıdakika ve her 5 yılda bir aşıldı.
k katsayısı nasıl belirlenir?
Ayrıca bu parametre için özel bir tablo vardır. Bunu belirlerken, yapının veya binanın inşa edileceği alanın türü dikkate alınmalıdır. Üç tane var:
- Tip "A" - açık düz alanlar: deniz kıyıları, göller ve nehirler, bozkırlar, çöller, tundra bölgeleri, orman bozkırları.
- Tip "B" - 10 metre yüksekliğe kadar engellerle kaplı arazi: kentsel alan, ormanlar, vb.
- Tip "C" - 25 m'den yüksek binaların bulunduğu kentsel alanlar.
İnşaat alanının türü de SNiP gereksinimleri dikkate alınarak belirlenir. Tasarım yapılırken bu dikkate alınmalıdır. Herhangi bir bina, belirli bir tipte bir mahalde yer alırsa, bu mahal 30 saat uzaklıkta rüzgara karşı tarafında yer alırsa kabul edilir. Burada h, 60 m'ye kadar olan yapının tasarım yüksekliğidir. Daha yüksek bir bina yüksekliği ile, rüzgar tarafı tarafından en az 2 km kalıyorsa, arazi tipi kesin olarak kabul edilir.
Dalgalanma yükü nasıl hesaplanır
SNiP'ye göre rüzgar yükü, daha önce de belirtildiği gibi, ortalama standart ve titreşimin toplamı olarak belirlenmelidir. Son parametrenin değeri, yapının tipine ve tasarımının özelliklerine bağlıdır. Bu bağlamda, ayırt ederler:
- belirlenen sınır değeri aşan doğal bir salınım frekansına sahip yapılar (bacalar,kuleler, direkler, kolon tipi aparatlar);
- Bir serbestlik derecesine sahip bir sistem olan yapılarının veya yapılarının elemanları (enine tek katlı endüstriyel binaların, su kulelerinin vb. enine çerçeveleri);
bina açısından simetrik
Farklı yapı türleri için formüller
İlk yapı türü için, titreşimli rüzgar yükünü belirlerken şu formül kullanılır:
Wp=ÇGV.
Burada W, yukarıda sunulan formülle belirlenen standart yüktür, G, z yüksekliğindeki basınç titreşim katsayısıdır, V, titreşim korelasyon katsayısıdır. Son iki parametre tablolar tarafından belirlenir.
Belirlenen sınır değeri aşan doğal salınım frekansına sahip yapılar için, titreşimli rüzgar yükünü belirlerken aşağıdaki formül kullanılır:
Wp=WQG.
Burada Q, E=√RW/940f formülüyle hesaplanan E parametresine bağlı olarak diyagramdan (aşağıda sunulmuştur) belirlenen dinamik katsayıdır (R, yük güvenlik faktörüdür, f doğal salınımların frekansıdır) ve logaritmik azalma dalgalanmaları. Son parametre sabittir ve şu şekilde kabul edilir:
- çelik çerçeve binalar için 0,3;
- Direkler, gömlekler vb. için 0.15.
Simetrik binalar için, titreşimli rüzgar yükü şu formülle hesaplanır:
-
Wp=mQNY.
Burada Q dinamizm katsayısıdır, m yapının z yüksekliğindeki kütlesidir, Y yapının birinci forma göre z seviyesindeki yatay titreşimleridir. Bu formüldeki N, yapının önce rüzgar yükünün sabit olduğu bölümlerin sayısı olan r'ye bölünerek ve özel formüller kullanılarak belirlenebilen özel bir katsayıdır.
Bir yol daha
Rüzgar yükünü biraz farklı bir yöntem kullanarak hesaplayabilirsiniz. Bu durumda, öncelikle aşağıdaki formülü kullanarak rüzgar basıncını belirlemeniz gerekir:
(Psf)=0,00256V^2.
Burada V rüzgar hızıdır (mph cinsinden).
O zaman sürükleme katsayısını hesaplamanız gerekir. Şuna eşit olacaktır:
- 1.2 - uzun dikey yapılar için;
- 0.8 - kısa dikey çizgiler için;
- 2.0 - uzun yatay yapılar için;
- 1.4 - kısa olanlar için (örneğin, bir binanın cephesi).
Ardından, bir bina veya yapı üzerindeki rüzgar yükü için genel formülü kullanmanız gerekir:
F=APCd.
Burada A alan alanı, P rüzgar basıncı, Cd sürükleme katsayısıdır.
Ayrıca biraz daha karmaşık bir formül de kullanabilirsiniz:
F=APCdKzGh.
Uygulandığında, maruz kalma faktörleri Kz b ve rüzgar hassasiyeti Gh ayrıca dikkate alınır. Birincisi z/33]^(2/7,ikinci - 65+60 / (s/33)^(1/7). Bu formüllerde z, yapının ortasına kadar olan yükseklik, h ise yapının toplam yüksekliğidir.
Uzmanlardan tavsiyeler
Rüzgar yükünü hesaplamak için mühendisler genellikle Open Office paketindeki iyi bilinen MS Excel ve OOo Calc programlarını kullanmanızı önerir. Bu yazılımı kullanma prosedürü örneğin şöyle olabilir:
- Excel, "Rüzgar Enerjisi" sayfasında etkinleştirildi;
- rüzgar hızı D3 hücresine kaydedilir;
- zaman D5'te;
- hava akış alanı - D6'da;
- hava yoğunluğu veya özgül ağırlık - D7'de;
- Rüzgar türbini verimliliği - D8'de.
Bu yazılımı diğer girişlerle kullanmanın başka yolları da var. Her durumda, binalar ve yapılar üzerindeki rüzgar yükünü ve ayrıca bireysel yapıları hesaplamak için MS Excel ve OOo Calc kullanmak oldukça uygundur.
