Для зданий высотой более девяти этажей доминирующей является
нагрузка, вызванная действием скоростного напора ветра. Для зданий высотой более 12 этажей, а также для более высоких зданий и сооружений с периодом собственных колебаний, превышающим 0,25 сек, расчетная ветровая
нагрузка должна определяться путем суммирования статического действия скоростного напора и динамического воздействия порывов ветра.
Расчет крупнопанельных зданий на горизонтальные (ветровые) нагрузки включает следующие этапы, а) определение расчетных величин вертикальных и действующих на все
здание горизонтальных (ветровых) нагрузок; б) распределение нагрузок, воспринимаемых отдельными плоскими конструкциями (несущими стенами, рамами и т. п.), расположенными в направлении действия ветра; в) проверка прочности перекрытий в горизонтальном направлении, рассматриваемых как жесткие диски, которые обеспечивают совместную работу стен на горизонтальную нагрузку; г) определение расчетных усилий, по которым производится проверка прочности сечений конструкций и стыков между ними; проверка устойчивости
здания с целью выяснения необходимости установки анкеров для крепления надземных конструкций к фундаментам; д) расчет основания с учетом действия усилий от
ветровой нагрузки.
Определение статического воздействия ветра на
здание является легко решаемой и сравнительно простой задачей, тогда как определение динамического воздействия пульсаций порывов ветра в соответствии с методикой и формулами, приведенными в изменении № 1 (СНиП II-A.11—62. Нагрузки и воздействия. Нормы проектирования), утвержденном Госстроем СССР в 1965 г., требует сложных и трудоемких вычислений. Для облегчения труда проектировщиков на осиове применяемого институтом Моспроект приближенного метода расчета динамического воздействия пульсаций, вызываемых порывами ветра, составлена таблица, которая содержит вычисленные значения статического и динамического воздействий ветра (табл. 11).
Точность этого метода достаточна для практических расчетов многоэтажных зданий (погрешность не превышает 10%). Приняв коэффициент пульсаций т = 0,2 и форму колебаний
здания, близкую к прямой линии, динамическое воздействие порывов ветра на
1 м2
поверхности фасада на высоте К можно определить по формуле
4 Н
где Н — высота
здания;
q — статическая ветровая расчетная
нагрузка на уровне земли;
ди — то же, на уровне зерха
здания; е — коэффициент динамичности, величина которого зависит от периода собственных колебаний
здания Т (табл. 12).
Изгибающий момент в основании
здания от динамического воздействия ветра на полосу фасада шириной 1 м и высоту
здания Я
М™« = 0,0333B Н2 (2qH + qe). (2)
При вычислении данных, приведенных в табл. 11, были приняты следующие условия" коэффициент перегрузки п=1,2; аэродинамический коэффициент с учетом действия ветра на вертикальные
поверхности здания с наветренной и подветренной сторон с = 0,8 + 0,6= 1,4; динамический коэффициент равен 2,4; нормативный скоростной напор ветра на уровне
поверхности земли для II климатического района СССР равен 35 кг/м2 (для других районов СССР даны соответствующие поправочные коэффициенты). В табл. 11 приведены данные для расчета зданий высотой от 10 до 100 м; qH — расчетный напор ветра на 1 м2 фасада
здания на высоте Н от
поверхности земли; W—расчетный напор ветра на всю высоту
здания Н на участке фасада шириной 1 м; М — расчетный изгибающий момент от
ветровой нагрузки, действующей на всю высоту
здания на уровне первого этажа на участке фасада шириной 1 м.
Можно вычислить также полные воздействия ветра на фасад всего
здания, имеющего протяженность В: полная
нагрузка Qw ------
= WB, изгибающий момент на уровне первого этажа MW=MB, изгибающий момент на уровне фундаментов М* = Mw + QJi, где h — глубина заложения фундамента от
поверхности земли, м.
Следует отметить, что ускорение колебаний
здания на уровне его верха, определяемое по нормативным ветровым нагрузкам, умноженным на коэффициент 0,6 не должно превышать 15 м/сек2.
В практике проектирования бывает необходимо определять расчетную ветровую нагрузку на часто расположенные поперечные стенки, например в период монтажа
здания.