Калькулятор ветровой нагрузки

Расчёт нужен, когда у конструкции большая площадь, обращённая к ветру: забор из профлиста, навес, рекламный щит, стена, ограждение на кровле. По результату оценивают, какое усилие придётся на крепления, стойки и фундамент.

Что подготовить:

• ветровой район - по карте приложения Е СП 20.13330.2016 (Москва - первый район, Санкт-Петербург - второй); в списке рядом с районом указано нормативное давление ветра;
• тип местности: А - открытые побережья, степи, тундра; В - городские территории, лесные массивы с препятствиями выше 10 м; С - городские районы с застройкой выше 25 м;
• высоту над землёй (эквивалентную высоту) в метрах - для зданий до 100 м; для низких сооружений берут высоту верха;
• аэродинамический коэффициент по приложению В СП 20.13330: наветренная стена +0,8, подветренная -0,5, отдельно стоящий щит 1,4;
• площадь, воспринимающую ветер, в кв. м - ширина * высота по чертежу или замеру.

Типичные ошибки: выбрать местность А для участка в городе или В для открытого поля - коэффициент изменения давления ветра по высоте при этом заметно меняется; потерять знак аэродинамического коэффициента: отрицательное значение означает отсос, то есть усилие направлено от поверхности; ввести площадь или высоту не в метрах.

Для проверки конструкции используйте расчётную нагрузку (с коэффициентом надёжности по нагрузке 1,4) и расчётную силу на площадь - в кН или кгс. Результат учитывает только среднюю составляющую ветра: для зданий выше примерно 40 м и для гибких конструкций он занижен.

Расчёт справочный: он подходит для предварительной оценки и не заменяет проект конструкций, выполненный специалистом.

Расчёт выполняется по разделу 11 СП 20.13330.2016 "Нагрузки и воздействия", формула (11.2):

Нормативная нагрузка = Нормативное давление ветра * Коэффициент высоты * Аэродинамический коэффициент
Расчётная нагрузка = Нормативная нагрузка * 1,4
Сила, кН = Расчётная нагрузка * Площадь
Сила, кгс = Сила, кН * 1000 / 9,80665
Коэффициент высоты - по таблице 11.2 с линейной интерполяцией между высотами

Переменные:

• Нормативное давление ветра - по ветровому району (таблица 11.1), кПа;
• Коэффициент высоты - коэффициент изменения давления ветра по высоте для выбранного типа местности (таблица 11.2);
• Аэродинамический коэффициент - вводится вручную;
• 1,4 - коэффициент надёжности по нагрузке (п. 11.1.12);
• Площадь - площадь, воспринимающая ветер, кв. м; 1 кПа * 1 кв. м = 1 кН; 1 кгс = 9,80665 Н.

Нормативное давление ветра по таблице 11.1:

• первый "а" - 0,17 кПа; первый - 0,23; второй - 0,30; третий - 0,38;
• четвёртый - 0,48; пятый - 0,60; шестой - 0,73; седьмой - 0,85 кПа.

Коэффициент высоты по таблице 11.2 для местности А / В / С:

• до 5 м - 0,75 / 0,5 / 0,4;
• 10 м - 1,0 / 0,65 / 0,4;
• 20 м - 1,25 / 0,85 / 0,55;
• 40 м - 1,5 / 1,1 / 0,8;
• 60 м - 1,7 / 1,3 / 1,0;
• 80 м - 1,85 / 1,45 / 1,15;
• 100 м - 2,0 / 1,6 / 1,25.

Между узлами - линейная интерполяция, ниже 5 м берётся значение для 5 м.

Округление: коэффициент высоты и нагрузки в кПа - до 0,001, сила в кН - до 0,01, в кгс - до целого.

Ограничения: считается только средняя составляющая; пульсационная составляющая (п. 11.1.8) и динамический расчёт не учитываются, поэтому для высоких и гибких сооружений результат занижен. Высота - от 0 до 100 м; большая или отрицательная высота даёт ошибку.

Пример: второй ветровой район, местность В, высота 10 м, аэродинамический коэффициент 0,8, щит 6 кв. м.

Нормативная нагрузка = 0,30 * 0,65 * 0,8 = 0,156 кПа
Расчётная нагрузка = 0,156 * 1,4 = 0,2184 примерно 0,218 кПа
Сила = 0,2184 * 6 = 1,3104 примерно 1,31 кН
Сила = 1,3104 * 1000 / 9,80665 примерно 134 кгс