Будинки і споруди проектування висотних житлових і громадських будинків

ch(z)=[kb -сДг)]-

1 + -

(В. 14)

с Д Е)

Де к

коефіцієнт, який враховую шорсткість на поверхні місцевості, де бущується споруда;

коефіцієнт, що враховує зміну швидкості вітру в при межевому шарі над поверхнею місцевості.

коефіцієнт су (z) розраховується за співвідношенням

Zl, ~CZ,l 'W'SU>

Ді С Ш '‘-’Д >

Ха =Схч -W'Sh;

(В.1І

. I

Мхи =тха-К’Му,<=тш-W-Su■hu >Mz« =т-м -W’SH Ч, > |

Xa, YlV Za, - відповідно сила лобового опору, поперечна сила, вертикальна сила; м Mva, М,,а - перекидний момент у напрямку вітру, боковий перекидний момент, крутильний момент відповідно;

• характерна площа натурного будинку, іцо відповідає характерній площі S моделі будинк) у вибраному масштабі моделювання;
• характерний лінійний розмір при визначенні перекидних моментів, що відповідає характерному розміру h моделі будинку у вибраному масштабі моделювання;
• характерний лінійний розмір при визначенні крупного моменту, що відповідає характерному розміру d моделі будинку у вибраному масштабі моделювання:

W - при розрахунках за граничним розрахунковим значенням вітрового навантаження:

де

Ce(z) - In

якщо zmin <z<zmjx;

V zo

S

се(г) = In

(В.

якщо г у к,.

Де

нпсота над рівнем землі, для якої розраховується коефіцієнт висоти споруди;

параметр шорсткосп, що визначає умовну висоту над поверхнею землі, де швидкість вітру і!(е дорівнює 0 м/с;

} моюіа висота, яка визначається типом місцевості.

d.

' і і і і і 1

W

Типи місцевості, що оточують споруду, визначаються для кожного розрахункового напрям) вітру окремо. їх детальна класифікація наведена в розділі 9.9 ДБН В. 1.2-2. Значення параметрів, ц| входять у модель (В. 14), в залежності від типу місцевості наведені в таблиці В.1.j

Таблиця В.1 - Типи місцевості та параметри|

В 2 Методика проведення дренажного експерименту для визначення навантажень на поверхню будинку (споруди)

(м)

Щ (м)

0,01

0,05

0,30

1,00

h

0, і 7 0.19 0,22 0,24

Типи місцевості

I

II

III

4

8

16

IV

Проводиться корекція значення c,.(zn1M) на рівномірний розподіл швидкості вітру по вис*; будинку (споруди). Для цього використовуються співвідношення (В. 15) та розраховуються значені цього коефіцієнта в залежності від висоти будинку (споруди) ВІД Zq до сшах з кроком 1 М, Вик; ристовуючм метод трапеції, знаходять площину фігури, яку описує залежність се(z):

J =(Мч)+П(2н і ))/2 ■Фи”

Виконується корекція коефіцієнта висоти споруди за алгоритмом

с

ае р о д і ш а м і ч н і іі тру б і.

розраховується коефіцієнт географічної висоти Саи .

Якщо місцевість, де ведеться будівництво, має пагорби аоо схили, то необхідно враховуй

згідно з 9.11 ДБН В. 1.2-2,

Якщо споруда будується на відкритій місцевості, то потрібно враховувати нерівномірність рового навантаження за напрямками вітру. Для цього використовуються статистичні дані з мете рології місцевості., де ведеться будівництво, в інших випадках коефіцієнт напрямку приймак! таким, що дорівнює одиниці С(і,г = 1 (див. 9.12 ДБН В. 1.2-2).

Вплив пульсаційної складової вітрового навантаження та просторову кореляцію вітрового тис; В 2.2 Опрацювання результатів дренажних випробувань на споруду враховують за допомогою коефіцієнта динамічності С(/ який визначається за графічню залежностями, наведеними в 9.13 ДБН В,1.2-2.

Отримані значення відповідних коефіцієнтів дозволяють розраховувати коефіцієнт С при зн ченні коефіцієнта Cat.r = 1 за формулою:

У процесі проведення експерименту визначаються масиви миттєвих значень тиску р, (t) для N фепажппх отворів. Отримані значення перераховуються в безрозмірні коефіцієнти тиску

_Рі(0-Рс,

сріІЇ):

(В. 19)

-2

0,5р4

(В.1

CO. -С

с=сІІСГ -Сн -СіШ -Сп,,

dir

Де

визначає номер точки на моделі споруди;

час накопичення значень тиску при вимірюванні;

тиск в і-тому дренажному отворі;

швидкість та тиск незбуреного потоку; густина повітря.

У залежності від вітрового району, де розташована споруда, визначається характеристичне зі чення вітрового ГЦСКУ Wq, як це 6уло зазначено вище при використанні (В.12).

Коефіцієнт надійності за граничним розрахунковим значенням вітрового навантаження'» визначається у залежності від середньою періоду повторюваност і 'Г. Порядок його розрахунку на! дено в 9.14 ДБН В. 1.2-2.|

V,

Iі

Р.

Коефіцієнт надійності за експлуатаційним розрахунковим значенням вітрового навантажень^ІСІШЯ масивУ ЗМ1Ш1 безрозмірного коефіцієнта тиску cpl(t) в конкретній точці і дає

а '/х/1ьрозрахуватийогосереднєзначеннята пульсаційну складову.

За зн

-ічепнями масивів параметрів (В.19) розраховуються середні значення

маю 11 малы и- значення амплітуди коефіцієнта тиску

ю, -/(Рл) жнажноі точки і на поверхні моделі спс

оефіпіентів тиску при зміні куіа потоку!

с„ -тій,. (с. і. t „

а). К11 [, і

іачепіі

нзначає' зо 560''’

максимальне

І.

max,

/■ •

В.2.1 У результаті аеродинамічного експерименту повинні рути отримані масиви безрозмірних 'коефіцієнтів тиску Ср{ на поверхні моделі в залежності від азимуту натікання вітру р.

Іжеперимент планується та виконується у такій послідовності,

I J КІПУГ-ТЬСЯ кількість перерізів для дренажу моделі споруди по її висоті. Як правило, це визнати іься замовником роботи (рекомендована відстань між перерізами в моделі відповідає розміру на герцоги об'єкта в діапазоні 15-25 м). Рекомендується контрольні перерізи розташовувати також у місцях зміїні геометричної форми перерізу споруди,

Кількість дренажних отворів у перерізі визначається замовником і залежить від складності гсометрпчіїої форами перерізу та кутових виступів. Рекомендується обов’язкове розташування дренажних отворів у місцях різкої зміни геометрії споруди (кутів кромок споруди, виступів тощо), оскільки в цих місцях виникають значні амплітудні коливання тиску.

Розраховується масштаб моделі споруди. При цьому необхідно враховувати, шо максимальна площина модельного комплексу не повинна перевищувати 15 % площі поперечного перезрізу робочої чистіш аеродинамічної труби. Отримані розміри моделі споруди повинні гарантувати авто- імодельність отриманих аеродинамічних характеристик споруди. Відомо, що для споруд окладної І геометричної форми в плані автомодельність реалізується при числах Re, більших за Re ~ 2 х і О5.

,Іи,)=/ іzimx .(В.Г-Лпходячії з цього значення числа Re, коригується масштаб моделі споруди при заданій швидкості

У залежності від висоти розташування місцевості над рівнем моря згідно з 9.10 ДБН ВДДпогоку або. навпаки, при заданому масштабі моделі розраховується робоча швидкість потоку в

Для моделі будівлі чи споруди, виготовленої у відповідному масштабі, визначається швидкість

Мікрорельєф місцевості. Для цього використовується коефіцієнт рельєфу Crd, який розраховуєте "‘"-оку. за якої настає автомодельність процесу.

У процесі проведення дренажного експерименту профіль вітру за висотою моделі будівлі задається постійним.

І ірії задам in швидкості потоку в аеродинамічній трубі виконуються заміри та накопичення ієні, тиску у відповідних дренажних точках р: (t) при дискретній зміні кута натікання повітря- Іпого потоку (і.

у ч визначається у залежності від проміжку часу ц , протягом якого можуть порушуватися ум1

іншого граничного стану. Порядок його розрахунку наведено в 9.15 ДБН В.1.2-2.

Використовується співвідношення (В. 12) для визначення граничного та експлуатаційного р рахункового вітрового навантаження 14 .... , Wt.

Використовуються співвідношення (В.іі) для розрахунків граничного та експлуатацій®; значень відповідних сил та моментів які діють на основу будинку (споруди).

Визначається значення найбільшої амплітуди коефіцієнта тиску в i-й дренажній точці при зміц|

кута потоку (З від 0° до 360°

Іде 4

кр..

^ max'-*"

ДЄ

U

81

L /, =

ДЄ

піску V0 для потрібного вітрового району"; cn,j - коефіцієнт рельєфу згідно з 9.11 ДБН В. 1,2-2;

(і = 1,25 кг/м3 - густина повітря в стандартних умовах.

Число Струхаля визначається експериментально або за довідковими даними. Для поперечних перерізів прямокутної форми із співвідношенням розмірів 0,5<d/b< число St визначається за

• виходячи з середнього періоду повторюваності Т та частки часу ц розраховуються значенніДЛІШМІ| їаб>ІИці В 7

коефіцієнтів у,1Р та у,;•

• за співвідношенням (В.12) визначається граничне розрахункове значення Wm та експлуИ а ,ШЧЯ В-2 - оначення числа St для перерізів прямокутної форми

таціпне розрахункове значення We вітрового навантаження;’

• отримані значення параметрів Wm , Wc використовуються для визначення місцевих вітровіі| ►

навантажень, які необхідні для міцнісних розрахунків елементів огорожі будинку чи споруди, еЩ ментів навісних фасадів, вітражів, підбору скла віконних прорізів тощо.

dlb

< 1

3,5

10

сі

St

0,11

0,06

0,06

0,15

0,11

0,09

Sw = ma'VC>).(В-23|

Отримані дані дозволяють виявити критичні точки на фасаді споруди, де виникають максц|

мальні вітрові навантаження, та розрахувати ці навантаження.1

І

В 2,3 Використання результатів дренажних випробуваньj

При визначенні вітрового навантаження на поверхню будинку (споруди) необхідно отримат| його граничне та експлуатаційне розрахункове значення.|

Розрахунок граничного та експлуатаційного значення як для вагового, так і для дренажної експерименту ведеться з використанням гібридної методики, де аеродинамічний коефіцієнт С/Твиз§ качається за результатами аеродинамічного експерименту, а значення коефіцієнтів С/г, Ca!t, Сге1, С( Ссі розраховуються згідно з ДБН В, 1.2-2.

Визначення коефіцієнтів yJm, у fc, VV0 також здійснюється згідно з ДБН В. 1.2-2.

Послідовність розрахунку:|

- за результатами аеродинамічного експерименту визначається поверхня споруди, на якій кое| фіцієнт тиску має мінімальне від’ємне значення ср , та поверхня, на якій коефіцієнт тиску мщ максимальне позитивне значення с , Ці значення присвоюються коефіцієнту Саег , який буд|

використано в наступних розрахунках;

• у залежності від типу місцевості, де будуватиметься споруда, та висоти поверхні будинк (споруди) над рівнем землі я, де коефіцієнти тиску досягають значень с р та ср (, розраховуєш

значення коефіцієнта висоти споруди Ch. Для розрахунку можна використовувати рисунок 9, (розділ 9.9 ДБН В.1.2-2) та співвідношення (В.14), (В.15);ІДе

• розрахунок коефіцієнтів Сац, Crd, Cdir, Q проводиться за методикою, наведеною в ДБН В.1.2-і аналогічно, як і для вагового експерименту;
• розраховується коефіцієнт С за формулою (В. 18);
• по карті (рисунок 9,1) ДБН В. 1.2-2 або з допомогою таблиць додатка Е ДББІ В. 1,2-2 визначаєтьо характеристичне значення вітрового тиску Иф . Як і для вагового експерименту, дозволяється виз начення WQ шляхом статистичного опрацювання замірів метеорологічних станцій;

- критична швидкість вітру для збудження згинальних коливань за г-ю формою визначається як найменша швидкість вітру, за якої частота генерації вихрів дорівнює власній частоті коливань будинку або його елемента, і розраховується за формулою (В.25); максимальне значення середньої швидкості вітру (осереднення на 10 хвилинному інтервалі) з урахуванням типу оточуючої місцевості і нахилу рельєфу на висоті я, де відбувається схід вихорів, яке визначається за формулою (В.27)

ь-д,

V/ ,(В.25)

St

• поперечний (відносно напрямку вітру) розмір горизонтального перерізу будинку, на якому має місце вихрове резонансне збудження, м;
• власна частота згинальних коливань за г-ю формою, Гц. Основна частота згинальних коливань/, для багатоповерхових будинків заввишки понад 50 м приблизно може бути оцінена за формулою

/=46//і,(В.26)

• висота будинку, м;

/;/

Ц'

шсло Струхаля поперечного перерізу; частота сходу вихорів при швидкості повітряного потоку V.

VmaAz)=h 'CAZ)-C,vi ' Vb ’

базова швидкість вітру, яка визначається характеристичним значенням вітрового

(В.27)

'2117

V Р

іу-).- і алокування

Аеропружна нестійкість липу галопування можлива на ділянках азимуту вітру, де виконується умова аеропружної нестійкості (В.28). При цьому конструкція будинку здійснює самочинні попе- Р<- пп відносно швидкості повітряного потоку аеропружні згинальні коливання на одній із власних іаиоі. Причиною коливань є змінна аеродинамічна сила, обумовлена зміною ефективного кута ■-11 ікання повітряного потоку при коливаннях будинку, яка змінює знак сумарного демпфірування і иірпяе коливанням конструкції.

В.З Резонансне вихрове збудження та аеропружна нестійкість;

В.3.1 Вихрове збудження;

*гі. ... -с 1; , < 0,

зеродп памічшнї коефіцієн г поздовжньої сили;

ж;

" -7, похідна аеродинамічного коефіцієнта поперечної сили за азимутом.

Вихрове збудження відбувається, коли вихорі почергово сходять із протилежних боків будинк1! Це явище створює змінні навантаження, перпендикулярні до напрямку вітру. Резонансне вихрой збудження виникає, коли швидкість вітру дорівнює критичній швидкості V J. Частота виникнейК і тривалість умов критичної швидкості визначаютькількістьциклів навантажень, яка впливає *