Страница 18: Дбн в. … :2008 (32544)

B. 2 Методика проведення дренажного експерименту для визначення навантажень по поверхні будинку (споруди)

В.2.1 В результаті аеродинамічного експерименту повинні бути отримані масиви безрозмірних коефіцієнтів тиску в залежності від азимуту натікання вітру .

Експеримент планується та виконується в такій послідовності:

• планується кількість перетинів моделі споруди по її висоті. Як правило це визначається замовником роботи (рекомендована відстань між перетинами в моделі відповідає розміру натурального об’єкту, що знаходиться в діапазоні 15~25м). Рекомендується контрольні перетини розташовувати також в місцях зміни геометричної форми перетину споруди.
• кількість дренажних отворів в перетині визначається замовником і залежить від складності геометричної форми перетину та кутових виступів. Рекомендується обов’язкове розташування дренажних отворів в місцях різкої зміни геометрії споруди (кути кромок споруди, виступи, уступи), так як в цих місцях виникають значні амплітудні коливання тиску.
• розраховується масштаб моделі споруди. При цьому необхідно враховувати, що максимальна площина модельного комплексу повинна не перевищувати 15% площі поперечного розрізу робочої частини аеродинамічної труби. Отримані розміри моделі споруди повинні гарантувати автомодельність отриманих аеродинамічних характеристик споруди.. Відомо, що для споруд складної геометричної форми в плані автомодельність реалізується при числах Re більших за Re ~ 2×105 [3]. Виходячи з цього значення числа Re, коригується масштаб моделі споруди при заданій швидкості потоку, або навпаки при заданому масштабі моделі розраховується робоча швидкість потоку в аеродинамічній трубі.
• для моделі будівлі чи споруди, виготовленої в відповідному масштабі визначається швидкість потоку при якій настає автомодельність процесу.
• в процесі проведення дренажного експерименту профіль вітру за висотою моделі будівлі задається постійним;
• при заданій швидкості потоку в аеродинамічній трубі виконується замір та накопичення значень тиску в відповідних дренажних точках при дискретній зміні кута натікання повітряного потоку .

B 2.2 Опрацювання результати дренажних випробувань

В процесі проведення експерименту отримують масиви миттєвих значень тиску для N дренажних отворів. Отримані значення перераховують в безрозмірні коефіцієнти тиску

,(В.13)

де і – визначає номер точки на моделі споруди;

t – час накопичення значень тиску при вимірюванні;

– тиск в i-тому дренажному отворі;

– швидкість та тиск незбуреного потоку;

– щільність повітря.

Накопичення масиву зміни безрозмірного коефіцієнту тиску в конкретній в точці і дає можливість розрахувати його середнє значення та пульсаційну складову.

По значенням масивів параметрів (В.13) розраховуються середні значення:

(В.14)

та максимальне значення амплітуди коефіцієнти тиску

.(В.15)

Для кожної дренажної точки і на поверхні моделі споруди визначається максимальне та мінімальне значення коефіцієнтів тиску при зміні кута потоку β від 0 до 360º

,. (В.16)

Визначається значення найбільшої амплітуди коефіцієнту тиску в і-й дренажній точці при зміні кута потоку β від 0 до 360º

. (В.17)

Отримані дані дозволяють виявити критичні точки на фасаді споруди де виникають максимальні вітрові навантаження та розрахувати ці навантаження.

В 2.3 Використання результатів дренажних випробувань

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

Згідно ДБН (граничне або експлуатаційне) розрахункове значення вітрового навантаження визначається за формулою:

, (B.18)

де – граничне розрахункове значення вітрового навантаження;

–експлуатаційне розрахункове значення вітрового навантаження;

– коефіцієнт надійності за граничним розрахунковим значенням вітрового навантаження;

– коефіцієнт надійності за експлуатаційним розрахунковим значенням вітрового навантаження;

– характеристичне значення вітрового тиску для місцевості, на якій ведеться забудова.(визначається за таблицею Додатку Е або за картою (рис. 9.1 ДБН). Може також бути отриманий експериментально шляхом статистичної обробки результатів строкових вимірювань швидкості вітру;

– коефіцієнт, що враховує чинники, які діють на споруду.

Розрахунок граничного та експлуатаційного значення як і для вагового, так і дренажного експерименту ведеться з використанням гібридної методики, де аеродинамічний коефіцієнт визначається за результатами аеродинамічного експерименту, а значення коефіцієнтів розраховуються з допомогою ДБН. Також ДБН використовується для визначення коефіцієнтів

Послідовність розрахунку:

• За результатами аеродинамічного експерименту визначається поверхня споруди, на якій коефіцієнт тиску має мінімальне від’ємне значення та поверхня, на якій коефіцієнт тиску має максимальне позитивне значення Ці значення присвоюються коефіцієнту , який буде використано в наступних розрахунках.
• • В залежності від типу місцевості, де буде будуватися споруда, та висоти поверхні будинку (споруди) де коефіцієнти тиску досягають значень та розраховується значення коефіцієнту висоти споруди . Для розрахунку можливе використання рис. 9.2 (пункт 9.9 ДБН) та співвідношень (В.8 – В.9).
  • Розрахунок коефіцієнтів проводиться за методикою наведеною в ДБН, аналогічно як і для вагового експерименту.
  • Розраховується коефіцієнт

(В.19)

• По карті (рис. 9.1) ДБН або з допомогою таблиць додатку Е ДБН визначається характеристичне значення вітрового тиску . Як і для вагового експерименту, дозволяється визначення шляхом статистичного опрацювання замірів метеорологічних станцій.
• Виходячи з середнього періоду повторюваності Т та частки часу розраховуються значення коефіцієнтів та .
• За співвідношенням (В.18) визначається граничне розрахункове значення та експлуатаційне розрахункове значення вітрового навантаження.
• Отримані значення параметрів , використовуються для визначення місцевих вітрових навантажень, які необхідні для розрахунків елементів огорожі будинку чи споруди, елементів навісних фасадів, вітражів, підбору скла віконних прорізів та інше.

В.3 Похідні, що входять в критерії аеропружної стійкості будівель

В.3.1 Визначаються за залежностями аеродинамічних коефіцієнтів від азимуту вітру у швидкісній системі координат, а саме

, , . (B.20)

В.4 Спеціальні аеродинамічні випробування

В.4.1 До спеціальних аеродинамічних випробувань належать дослідження не пов’язані з визначенням вітрових навантажень, але обумовлені іншими факторами вітрового впливу, які є значимими в сфері будівництва.

В.4.2 У дослідженнях аеродинамічного впливу вітру на умови роботи вентиляційних систем визначаються відносні значення перепадів повітряного тиску в i-х місцях виходу систем на покрівлю по відношенню до атмосферного тиску в залежності від азимуту вітру. Із порівняльного аналізу тиску всередині приміщення і на виході вентиляційної системи можна зробити висновок щодо напрямку природного руху повітря у вентиляційній системі і визначити перепад тиску в системі в залежності від швидкості вітру. Якщо прийняти, що тиск в середині приміщення дорівнює атмосферному тиску, то від’ємні значення свідчать про потрібний напрямок роботи вентиляційної системи під дією аеродинамічного впливу вітру. Перепад тиску у вентиляційній системі визначається виразом

, (B.21)

де W0 – розрахункове значення вітрового тиску.

Враховуючи, що великі будівлі створюють локальні зони повітряного тиску, які охоплюють прилеглі будинки і впливають на тиск в середині приміщення, проводяться більш ґрунтовні дослідження перепадів тиску на виході вентиляційної системи і тиску на стіні будинку в місцях розташування вікон, кватирок, або тиску в середині приміщення. В цьому випадку від’ємні значення перепадів тиску також свідчать про потрібний напрямок роботи вентиляційної системи, хоча перепад тиску у порівнянні з атмосферним може мати додатне значення.

В.4.3 Аеродинамічні випробування динамічно подібних моделей будинків і споруд проводяться для визначення частотних характеристик їх власних коливань і величини критичної швидкості повітряного потоку.

В.4.4 В аеродинамічних випробуваннях визначаються частотні характеристики аеродинамічної сили, яку спричиняє нестаціонарна вихрова структура, що утворюється на поверхні моделі будинку, споруди або її елементу в умовах відривного обтікання повітряним потоком, частотні характеристики вихрового сліду за моделлю і його вплив на будівлі, що потрапляють у цей слід, тобто визначаються частотні характеристики аеродинамічної сили, як причини вимушених коливань.

В.4.5 В аеродинамічному експерименті досліджуються умови аерації просторів між будівлями на рівні перших поверхів, стан комфортності вітрової обстановки для пішоходів і мешканців будинку, розподіл концентрацій викидів шкідливих речовин методами візуалізації і вимірювання місцевих тисків і швидкостей повітряного потоку.

Конкретні завдання, що є предметом дослідження в трубному експерименті, визначаються в завданні на експериментальні дослідження.

Доповнення, зауваження та пропозиції:

Додаток Г

(рекомендований)

ВИЗНАЧЕННЯ СЕЙСМІЧНИХ НАВАНТАЖЕНЬ

Г.1 Прямий динамічний метод розрахунку висотних будівель необхідно виконувати на вплив розрахункових акселерограм, згенерованих на основі інструментальних записів, що зареєстровані безпосередньо на будівельному майданчику або в умовах, близьких до умов майданчика будівлі. Розрахункові акселерограм повинні бути підготовлені спеціалізованими організаціями.

Г.2 В разі відсутності розрахункових акселерограм майданчику будівництва дозволяється застосовувати пакет трикомпонентних синтезованих акселерограм, що наведені в таблиці 2, і які були побудовані на основі записів коливань ґрунтів, зареєстрованих у різних регіонах України за допомогою цифрових сейсмостанцій і рекомендовані до застосування ДБН В.1.1-12:2006.

Амплітуди синтезованих акселерограм, в залежності від сейсмічності майданчика: 5 або 6 балів, необхідно множити у всіх випадках при виконанні прямих динамічних розрахунків будівель на масштабний коефіцієнт К, відповідно: 0,25 і 0,5. Набір акселерограм додається до ДБН В.1.1-12 на електронному носії.

Г.3 У разі роздільного використанні у розрахунках будівель на дію горизонтальних і вертикальних компонент акселерограм належить приймати найбільш небезпечні напрямки сейсмічних дій.

Таблиця Г.1 – Рекомендовані трикомпонентні довгоперіодні синтезовані акселерограми

Г.4 Прямі динамічні розрахунки висотних будівель із системами сейсмоізоляції, з адаптивними системами сейсмозахисту (з в’язями, що включаються і виключаються), динамічними гасниками коливань, демпферними пристроями та іншими сейсмозахисними елементами слід виконувати при науковому супроводі та за участю організацій, які мають ліцензію на виконання такого виду робіт.

Г.5 Оцінюючи сейсмостійкість та розраховуючи кріплення обладнання і апаратури, що встановлені на перекриттях будівлі, а також визначаючи сейсмічні навантаження на сталеві конструкції верхніх технічних поверхів необхідно виконувати розрахунок поповерхових акселерограм і поповерхових спектрів відгуку.

У випадку відсутності інструментальних записів прискорень грунту на майданчику будівництва виконання вказаних розрахунків допускається проводити з використанням синтезованих акселерограм, перелік яких наведено в таблиці 2.

Г.6 Розрахунок спектрів відгуку осциляторів належить виконувати за частотою з кроком, наведеним у таблиці 3. У якості розрахункового значення спектра відгуку осцилятора належить приймати максимальне значення його прискорення з усього часового інтервалу дії поповерхової акселерограми.

Таблиця Г.2 – Значення кроку за частотою в частотних діапазонах при розрахунку спектрів відгуку осциляторів

Г.7 При прямих динамічних розрахунках системи "основа – фундамент – висотна будівля" рекомендується приймати експериментальні значення логарифмічних декрементів коливань ґрунту і конструкцій. У випадку відсутності дослідних даних допускається приймати наступні значення декрементів коливань: