Страница 17: Дбн в. … :2008 (32544)

Доповнення, зауваження та пропозиції:

Додаток Б

(обов’язковий)

ТЕРМІНИ ТА ВИЗНАЧЕННЯ

Висотний будинок – багатоповерховий будинок умовною висотою від до .

Зона – частина висотного будинку по вертикалі, в межах якої здійснюється автономне функціонування інженерних систем та систем протипожежного захисту.

Проміжний технічний поверх – технічний поверх, розташований усередині висотного будинку, що відокремлює дві суміжні (функціональні) зони.

Прогресуюче обвалення – обвалення несучих конструкцій будинку внаслідок їх локального руйнування на одному чи декількох поверхах.

Локальне руйнування – руйнування несучих конструкцій на одному чи декількох поверхах площею до включно із одним вертикальним несучим елементом (колоною).

Пожежобезпечна зона – частина протипожежного відсіку будинку для тимчасового перебування і захисту людей від часу виникнення пожежі до завершення рятувальних робіт, яка відокремлена протипожежними перешкодами та технічними засобами протипожежного захисту.

Об’єктовий пункт пожежогасіння – приміщення у будинку для розміщення первинних засобів пожежогасіння, індивідуальних та колективних рятувальних засобів та інвентарю, необхідного для персоналу і служби пожежної безпеки для гасіння пожежі та рятування людей.

Система автоматизованого пожежогасіння – сукупність технічних засобів та засобів автоматики для автоматичного включення при виникненні пожежі у визначеній зоні будинку.

Система протидимного захисту – сукупність систем димовіддалення та підпору повітря, а також приладів для автоматичного контролю і управління, включаючи джерело електропостачання, з метою запобігання задимленню приміщень, видаленню із них диму та захисту впливу диму на людей.

Доповнення, зауваження та пропозиції:

Додаток В

(рекомендований)

ВИЗНАЧЕННЯ ВІТРОВИХ НАВАНТАЖЕНЬ

В.1 Визначення вітрових навантажень за даними аеродинамічних випробувань моделей висотних будинків

В.1.1 В ДБН В.1.2-2 використовується квазістатичний підхід, при якому вітрові навантаження не розділяються на статичну та пульсаційну складові. Основним нормуючим параметром навантаження являється його характеристичне значення.

При проведенні будь яких видів розрахунків на визначення вітрових навантажень використовуються основні два типи розрахункових значень навантажень:

– граничне розрахункове навантаження;

– експлуатаційне розрахункове навантаження.

У розділі 9 ДБН В.1.2-2 вказано, що для визначення вітрового навантаження на будівлі та споруди складної конструктивної чи геометричної форми, а також для будівель та споруд висотою більш 200 метрів слід виконувати спеціальні динамічні розрахунки з використанням прикладних пакетів чи проводити експериментальні дослідження на моделях будівель та споруд в аеродинамічній трубі. В одному і у другому методах є ряд проблем адекватного моделювання натурних явищ. При математичному моделюванні коректний вибір методу моделювання, завдання початкових умов складають основу точності отриманих результатів. Тому до сьогоднішнього часу найбільш ефективним методом, що використовується для отримання результатів, є фізичне моделювання процесів в аеродинамічних трубах.

Фізичне моделювання процесів обтічності будівель та споруд базується на проведенні двох типових експериментів в аеродинамічній трубі. Коли необхідно визначити сили та моменти, що виникають в основі будівлі від вітрової дії, використовується ваговий експеримент. За його результатами визначаються інтегральні аеродинамічні характеристики об’єкту (безрозмірні аеродинамічні коефіцієнти сил та моментів), які у подальшому використовуються для розрахунку навантажень на фундамент при вітровій дії.

Для визначення навантажень на поверхню будівлі, працездатності вентиляційних систем, вірогідних застійних зон диму на пожежних переходах, зон дискомфорту для мешканців нового мікрорайону використовується дренажний експеримент. За результатами дренажного експерименту отримують значення безрозмірних коефіцієнтів тиску, за якими розраховують навантаження на фасади будівлі, приймають рішення про комфортність умов для мешканців, дають висновок про працездатність вентиляційних систем тощо.

B 1.2 Методика проведення вагового експерименту

Ваговий експеримент призначений для визначення безрозмірних аеродинамічних коефіцієнтів споруди при різних азимутах потоку вітру, що набігає [5]. В процесі випробувань в аеродинамічній трубі визначаються залежності безрозмірних коефіцієнтів сил та моментів у швидкісній системі координат від кута потоку, що набігає .

Як правило, для висотних споруд початок системи координат розташовують у центрі основи споруди. Вісь орієнтують назустріч потоку, що набігає. Вісь орієнтована ліворуч перпендикулярно площини . За додатні значення сил приймаються ті сили, напрямок дії яких співпадає з напрямком відповідної вісі. Додатний напрямок моментів визначається за правилом "буравчика", що вкручується за додатним напрямком тієї чи іншої вісі. Додатні значення кутів завжди народжені додатними моментами. На рис. В.1 показана прийнята система координат з вказівкою додатних сил, моментів та кутів.

Рис. В.1 – Прийнята система координат

Безрозмірні аеродинамічні коефіцієнти розраховуються у відповідності з наступними виразами:

(В.1)

де – ,, виміряні значення проекцій повної аеродинамічної сили; , – виміряні значення проекцій повного аеродинамічного моменту; – характерна площа моделі; – виміряне значення швидкісного напору; – характерні розміри моделі споруди, необхідні для розрахунків коефіцієнтів моментів.

Вимір сил та моментів в аеродинамічному експерименті виконується з допомогою 6-компонентних аеродинамічних електротензометричних ваг. Для виміру швидкісного напору використовується приймач повітряного тиску, який встановлюється у робочій частині труби перед моделлю. Це дозволяє враховувати вплив гальмування потоку в робочій частині труби, обумовлене зміною положення моделі відносно потоку.

Експеримент планується та проводиться в такій послідовності:

• виходячи з геометричних характеристик робочої частини аеродинамічної труби розраховується масштаб для виготовлення моделі будівлі (споруди). Основні вимоги при розрахунку значення масштабу моделі, щоб максимальна площа поперечного перетину моделі в потоці не перевищувала 15 % площі робочої частини аеродинамічної труби та розміри моделі при швидкостях потоку в трубі дозволяли забезпечити автомодельність процесів;
• виготовляється геометрично подібна модель будівлі (споруди) у прийнятому масштабі;
• виготовляється кінематична система для ваг аеродинамічної труби, котра забезпечує обертання моделі відносно вісі у діапазоні кутів від 0 до 360 градусів;
• в процесі проведення вагового експерименту профіль вітру за висотою моделі будівлі задається постійним;
• при заданому куті натікання проводиться аеродинамічний експеримент встановлення швидкості потоку, при якій наступає автомодельність. Для цього послідовно збільшують швидкість в аеродинамічній трубі до максимальної та досліджують аеродинамічні коефіцієнти. Швидкість, при якій аеродинамічні коефіцієнти становляться сталими, використовується у подальшому для проведення аеродинамічного експерименту;
• при заданій швидкості потоку в аеродинамічній трубі електротензометричними вагами виконується замір сил та моментів , , ,,, при дискретній зміні кута натікання повітряного потоку ;
• використовуючи співвідношення (В.1), розраховуються безрозмірні аеродинамічні коефіцієнти та будуються залежності

;

• за гібридною методикою (результатам аеродинамічного експерименту та методиці, наведеній в ДБН, проводиться розрахунок граничних та експлуатаційних значень навантажень на фундамент від вітрової дії.

B 1.3 Використання результатів вагових випробувань

Для розрахунків реальних сил та моментів, яки виникають від вітрових навантажень в основі будинку чи споруди, використовуються значення аеродинамічних коефіцієнтів, отриманих в результаті проведення вагового експерименту. Так, для розрахунку сил та моментів необхідно використати наступні вирази:

• Сила лобового опору , що діє на каркас будівлі в умовах вітру уздовж напрямку вибраної в експерименті будівельної осі, визначається значенням аеродинамічного коефіцієнту лобового опору відповідно до виразу (В.2)

(В.2)

де – характерна площа будівлі (наприклад, площа фасаду будинку), прийнята в експериментальних дослідженнях;

W=Wm – при розрахунках за граничним розрахунковим значенням вітрового навантаження;

W=We – при розрахунках за експлуатаційним розрахунковим значенням вітрового навантаження;

Wm, Wе – розраховуються за формулами (9.1), (9.2) розділу 9 ДБН В.1.2-2 при значенні caer = 1.

• Поперечна сила , що діє на каркас будинку в умовах вітрового впливу, визначається значенням аеродинамічного коефіцієнту поперечної сили відповідно до виразу (В.3)

натури (В.3)

• Сумарний вектор сили вітрового впливу в площині поверхів будинку визначається виразом (В.4)

. (В.4)

• Сила дії вітру в напрямку осі ozа, що визначається виразом (В.5)

, (В.5)

зазвичай незначна і в розрахунках на міцність каркасу будівлі не враховується.

• Висота точки прикладання сили лобового опору і поперечної сили визначаються виразами (В.6)

lx = myаH /cxа ,lу = mхаH /cуа, (В.6)

де mxа, myа – експериментально визначені значення коефіцієнтів моменту від сил і ; Н – характерний лінійний розмір будівлі (зазвичай висота будівлі), прийнятий в експериментальних дослідженнях при визначенні коефіцієнтів моменту перекидальної сили.

• Значення перекидальних моментів від сил і відносно відповідних осей оха і оуа визначаються виразами (В.7)

, , (В.7)

Так як ваговий експеримент проводиться при незмінній швидкості потоку по висоті моделі будинку (споруди), то необхідно це врахувати при розрахунку значення вітрового навантаження W. Розрахунок значення W проводиться в такій послідовності:

• В залежності від типу місцевості, де буде будуватися споруда, та висоти будинку (споруди) над поверхнею землі розраховується значення коефіцієнту висоти споруди Для розрахунку можливе використання рис. 9.2 (розділ 9.9 ДБН В.1.2-2) або логарифмічного закону [1]: (В.8)

де – коефіцієнт, який враховує шорсткість на поверхні місцевості, де будується споруда;

– коефіцієнт, що враховує зміну швидкості вітру в примежовому шарі на поверхні місцевості.

Коефіцієнт розраховується за співвідношенням:

, якщо ;

=, якщо , (В.9)

де – значення висоти споруди, для якої розраховується коефіцієнт висоти;

– параметр шорсткості, що визначає умовну висоту над поверхнею землі, де швидкість вітру ще дорівнює 0 м/с;

– умовна висота, яка визначається типом місцевості.

Типи місцевості, що знаходяться біля споруди, визначаються для кожного розрахункового напряму вітру окремо. Їх детальна класифікація наведена в пункті 9.9 ДБН В.1.2-2. Значення коефіцієнтів, що входять у модель (В.9), наведені в табл. В.1.

Таблиця В.1 – Категорії місцевості та їх параметри

Проводиться корекція значення на рівномірний розподіл швидкості вітру по висоті будинку (споруди). Для цього використовуються співвідношення (В.9) та розраховуються значення цього коефіцієнту в залежності від висоти будинку (споруди) від до з кроком . Використовуючи метод трапеції, знаходиться площина фігури, яку описує залежність

.(В.10)

Виконується корекція коефіцієнту висоти споруди за алгоритмом

.(В.11)

• В залежності від висоти розташування місцевості над рівнем моря згідно пункту 9.10 ДБН В.1.2-2 розраховується коефіцієнт географічної висоти саlt.
• Якщо місцевість, де ведеться будівництво, має пагорби або схили, то необхідно враховувати мікрорельєф місцевості. Для цього використовується коефіцієнт рельєфу сrеl, який розраховується згідно пункту 9.11 ДБН В.1.2-2.
• Якщо споруда будується на відкритій місцевості, то потрібно враховувати нерівномірність вітрового навантаження за напрямками вітру. Для цього використовуються статистичні дані з метеорології місцевості, де ведеться будівництво. В інших випадках коефіцієнт напрямку приймають таким, що дорівнює одиниці сdir =1 (див. 9.12 ДБН В.1.2-2).
• Вплив пульсаційної складової вітрового навантаження та просторову кореляцію вітрового тиску на споруду враховують за допомогою коефіцієнту динамічності сd. Коефіцієнт динамічності сd визначається за графічними залежностями, наведеними в пункті 9.13 ДБН В.1.2-2.
• Отримані значення відповідних коефіцієнтів дозволяють розраховувати коефіцієнт с.

(В.12)

В цьому виразі значення коефіцієнту = 1.

• У залежності від вітрового району, де розташована споруда, визначається характеристичне значення вітрового тиску W0. Для його визначення використовується таблиця додатку Е або карта (рис. 9.1) ДБН В.1.2-2. Дозволяється визначення шляхом статистичного опрацювання добових замірів швидкості вітру, отриманих місцевими метеорологічними станціями. Умови використання цих значень наведені в пункті 9.6 ДБН В.1.2-2.
• Коефіцієнт надійності за граничним розрахунковим значенням вітрового навантаження визначається у залежності від середнього періоду повторюваності Т. Порядок його розрахунку наведено в пункті 9.14 ДБН В.1.2-2.
• Коефіцієнт надійності за експлуатаційним розрахунковим значенням вітрового навантаження визначається в залежності від частки часу , протягом якої можуть порушуватися умови іншого граничного стану. Порядок його розрахунку наведено в пункті 9.15 ДБН В.1.2-2.
• У залежності від вітрового району, де розташована споруда, визначається характеристичне значення вітрового тиску W0. Для його визначення використовується таблиця додатку Е або карта (рис. 9.1) ДБН В.1.2-2. Дозволяється визначення шляхом статистичного опрацювання добових замірів швидкості вітру, отриманих місцевими метеорологічними станціями. Умови використання цих значень наведені в пункті 9.6 ДБН В.1.2-2.
• Використовується співвідношення , за допомогою якого знаходяться значення граничного та експлуатаційного розрахункового вітрового навантаження , .
• Використовуються співвідношення (В.2 – В.7) для розрахунків граничного та експлуатаційного значень відповідних сил та моментів, які діють на основу будинку (споруди).