Сначала скажу про мачту на оттяжках. Тут мы прикладываем нагрузку (а ветровая для неё самая значимая) и смотрим на перемещения. Дальше в зависимости от этих перемещений выбираем необходимую силу натяжения (иногда практически "методом тыка" подбираем такую силу натяжения тросов, чтобы перемещения были меньше максимально допустимых от наихудшего сочетания нагрузок). Отсюда вытекает и расчет фундамента, но по большей части на почти вертикальную нагрузку; расчет на выдёргивание крепления оттяжек (если эти крепления в земле); расчет различных болтовых соединений (локальный расчет, для него нужно сначала рассчитывать конструкцию в целом, чтобы узнать какие усилия будут, например, в рассчитываемом болте) и т.д. и т.п.
Что касается многоэтажек (НЕ небоскрёбов и других уникальных зданий), ветровая нагрузка не вносит особо значимый вклад, куда страшнее может оказаться, например, снеговая нагрузка. Получается, что после расчета всех нагрузок мы их складываем всяко разно, но согласно норм и правим, прикладываем к расчетной модели здания, и получаем внутренние усилия во всех элемента. Далее, зная усилия, например в той же балке, я могу рассчитать сколько и какой арматуры мне надо в эту балку впихнуть.
Здесь я предполагаю, что расчёты ведутся в каком-нибудь программном комплексе на полноценной информационной модели сооружения методами конечных элементов. В случае же, если мы будем считать ручками на бумажке, то тут принцип, конечно, останется тот же, но добавится куча хитростей, непонятных полу-эмпирических формул и упрощений расчётной модели (на удивление, результаты будут везде плюс-минус одинаковые, что говорит о справедливости современных методов расчёта)
Пример из интернета. Здесь приведена мозаика перемещений (элементы раскрашены в цвет, а слева показана шкала перемещений в мм)
Когда не оказалось таблицы объёмов красных резиновых мячей (шутка)
Типичный вопрос на форуме строителей (на скриншоте). Я не осуждаю, этот вопрос на самом деле достаточно справедливый и до конца для многих не раскрытый.
Территории нашей страны достаточны полно исследованы (например, в отчетах по инженерно-геологическим изысканиях я не раз читал про природу, реки, папоротники... а не о том, что искал (о характеристике грунтов), но тем не менее об абсолютной точности речи не идет, да и необходимости в этом нет (здесь я говорю конкретно про ветер и применимо к общегражданскому строительству). А если необходимость всё-таки появляется, то, например, у операторов сотовой связи есть свои, разрешенные к использованию, хендбуки.
А вот вам пример кто измеряет и рассчитывает (я не конкретно про Яндекс.Погода, я, скорее, про BigDataSience)
Люди учатся на своих ошибках, и в нормативах это также отражается. Во-первых, когда мы рассчитываем сооружение, то принимаем различные коэффициенты (коэффициент по надежности, по нагрузке, для сочетания нагрузок, по условию работы...) на них умножаются рассчитанные значения нагрузок, тем самым значительно повышая запас прочности (NOTE как правило эти коэффициенты меньше 2) Во-вторых, проектируя, мы рассматриваем достаточно большое количество сочетаний нагрузок, например, вес максимального количества людей + вес оборудования + снеговые мешки + порывистый ветер... и все это в разных местах. В-третьих, как пример, загрузить цельную балку опирающуюся более, чем в двух местах (инженеры такую балку называют многопролетной неразрезной) сосредоточенной небольшой нагрузкой в одном пролете на много опаснее, чем нагрузить значительной силой, но равномерно распределенной.
пояснение к "в-третьих"
И в-четвертых, допустим, плита перекрытия прежде, чем полностью потерять несущую способность и разрушиться, способна значительно изогнуться. Поэтому, т. к. обывателям, как правило, не приятно смотреть на потрескавшуюся и изогнутую плиту, расчёт делится на две части: по первым предельным состояниям (разрушение) и по вторым предельным состояниям (эстетика и максимально допустимые перемещения). Note. Трещины в растянутой части железобетонного изделия зачастую хороший знак, потому что это говорит нам о том, что арматура вступила работу и приняла на себя растягивающие усилия (бетон на растяжения почти не работает).
Всё перечисленное это конечно не х16 несущей способности, но, особенно учитывая что мы не можем забыть про экономическую составляющую строительства, этого более чем достаточно. Другое дело что нормы соблюдаются не всегда и чаще всего из-за отсутствия понимания.
сейчас часто преподаватели приводят этот пример студентам.
Одной из главных проблем я бы, наверное, назвал, что канат работает крайне не линейно: мы не можем пренебречь удлинениями, на растяжение он работает, на сжатие, видите-ли, нет, всё время меняются собственные часты и их вообще толком не определишь, следовательно мы не знаем резонирующие частоты, нагрузка по нему всё время перемещается, как по рельсам, только рельсы-та лежат, а канат где-то в горах болтается, всякие бегущие и стоячие волны, регулировка натяжения, сила которого должна меняться в зависимости от температуры...) Помимо этого ещё есть небольшие трудности с монтажом такой конструкции. Но в целом методики уже разработаны, опыт проектирования и строительства есть, осталось только совершенствовать.
В общем, достаточно интересная мысль требующих долгих дискуссий и рассуждений в программных комплексах и на испытательных стендах.
Конечно можно. Считаем по формуле из СП 20.13330.2016 нормативное значение давления ветра
обратите внимание на требование к V50 - это ваши 30м/с
Получаем 387 Па = 0,39 кПа. Умножаем на коэффициент k(ze) (допустим у нас тип местности А)
Получаем 0,39*0,75 = 0,29 кПа
Осталось определиться с аэродинамическим коэффициентом. Чтобы самим не моделировать, не считать, не изобретать велосипед смотрим в приложении к СП:
Вообще, судя по картинке, на разных участках у нас будет разное давление, но если представить, что забор бесконечно длинный, то у нас везде будет участок D. Следовательно получаем: 0,29 кПа*1,2 = 0,35 кПа или, примерно, 36 кг/м^2. Так мы получили нормативное значение. В расчете сооружения нагрузки домножаются ещё на "коэффициенты по нагрузке", для ветра такой коэффициент равен 1,4. Получаем 50,4 кг/м^2 - это та часть ветровой нагрузки, которая относительно постоянная (правда проектировщики называют её кратковременной), так же есть импульсная составляющая, о ней я планирую рассказать в следующей статье, с ней всё намного интереснее.
В результате мы получили нормативное значение средней составляющей основной ветровой нагрузки на сооружение. Давление 0,3 кПа - это базовое значение, которое предлагает нам СП "Нагрузки и воздействие", его мы в последствии умножаем на коэффициенты, значения которых так же регламентируется этим же нормативным документом и которые зависят от геометрических характеристик конструкции и типа местности.
Что касается 10, 30, 100... лет. Во первых, если мы строем некое уникальное сооружение, выходящее за рамки стандартного гражданского строительства, то для определения ветровой нагрузки проводится свое полноценное исследование и к нему предъявляются свои, достаточно обширные требования.
Во-вторых, в общих случаях строительства скорость ветра взятая из норм гарантировано (что подтверждается наблюдениями) будет превышена в среднем один раз в 50 лет.
И самое главное. Здесь мы посчитали статическую составляющую нагрузки, намного опасней то, что у ветра есть свойство "на мгновение" заметно увеличивать скорость создавая тем самым импульсное воздействие. И мало того, такие импульсы ещё могу повторятся с определенной частотой, а у зданий есть свои собственные частоты и когда всё это дело совпадает, мы наблюдаем эффект резонанса. Именно таких нагрузок (после сейсмики) больше всего боятся различного рода небоскрёбы, мосты, мачты...
Сначала скажу про мачту на оттяжках. Тут мы прикладываем нагрузку (а ветровая для неё самая значимая) и смотрим на перемещения. Дальше в зависимости от этих перемещений выбираем необходимую силу натяжения (иногда практически "методом тыка" подбираем такую силу натяжения тросов, чтобы перемещения были меньше максимально допустимых от наихудшего сочетания нагрузок).
Отсюда вытекает и расчет фундамента, но по большей части на почти вертикальную нагрузку; расчет на выдёргивание крепления оттяжек (если эти крепления в земле); расчет различных болтовых соединений (локальный расчет, для него нужно сначала рассчитывать конструкцию в целом, чтобы узнать какие усилия будут, например, в рассчитываемом болте) и т.д. и т.п.
Что касается многоэтажек (НЕ небоскрёбов и других уникальных зданий), ветровая нагрузка не вносит особо значимый вклад, куда страшнее может оказаться, например, снеговая нагрузка.
Получается, что после расчета всех нагрузок мы их складываем всяко разно, но согласно норм и правим, прикладываем к расчетной модели здания, и получаем внутренние усилия во всех элемента. Далее, зная усилия, например в той же балке, я могу рассчитать сколько и какой арматуры мне надо в эту балку впихнуть.
Здесь я предполагаю, что расчёты ведутся в каком-нибудь программном комплексе на полноценной информационной модели сооружения методами конечных элементов. В случае же, если мы будем считать ручками на бумажке, то тут принцип, конечно, останется тот же, но добавится куча хитростей, непонятных полу-эмпирических формул и упрощений расчётной модели (на удивление, результаты будут везде плюс-минус одинаковые, что говорит о справедливости современных методов расчёта)
Типичный вопрос на форуме строителей (на скриншоте). Я не осуждаю, этот вопрос на самом деле достаточно справедливый и до конца для многих не раскрытый.
Территории нашей страны достаточны полно исследованы (например, в отчетах по инженерно-геологическим изысканиях я не раз читал про природу, реки, папоротники... а не о том, что искал (о характеристике грунтов), но тем не менее об абсолютной точности речи не идет, да и необходимости в этом нет (здесь я говорю конкретно про ветер и применимо к общегражданскому строительству).
А если необходимость всё-таки появляется, то, например, у операторов сотовой связи есть свои, разрешенные к использованию, хендбуки.
А вот вам пример кто измеряет и рассчитывает (я не конкретно про Яндекс.Погода, я, скорее, про BigDataSience)
Люди учатся на своих ошибках, и в нормативах это также отражается.
Во-первых, когда мы рассчитываем сооружение, то принимаем различные коэффициенты (коэффициент по надежности, по нагрузке, для сочетания нагрузок, по условию работы...) на них умножаются рассчитанные значения нагрузок, тем самым значительно повышая запас прочности (NOTE как правило эти коэффициенты меньше 2)
Во-вторых, проектируя, мы рассматриваем достаточно большое количество сочетаний нагрузок, например, вес максимального количества людей + вес оборудования + снеговые мешки + порывистый ветер... и все это в разных местах.
В-третьих, как пример, загрузить цельную балку опирающуюся более, чем в двух местах (инженеры такую балку называют многопролетной неразрезной) сосредоточенной небольшой нагрузкой в одном пролете на много опаснее, чем нагрузить значительной силой, но равномерно распределенной.
И в-четвертых, допустим, плита перекрытия прежде, чем полностью потерять несущую способность и разрушиться, способна значительно изогнуться. Поэтому, т. к. обывателям, как правило, не приятно смотреть на потрескавшуюся и изогнутую плиту, расчёт делится на две части: по первым предельным состояниям (разрушение) и по вторым предельным состояниям (эстетика и максимально допустимые перемещения).
Note. Трещины в растянутой части железобетонного изделия зачастую хороший знак, потому что это говорит нам о том, что арматура вступила работу и приняла на себя растягивающие усилия (бетон на растяжения почти не работает).
Всё перечисленное это конечно не х16 несущей способности, но, особенно учитывая что мы не можем забыть про экономическую составляющую строительства, этого более чем достаточно. Другое дело что нормы соблюдаются не всегда и чаще всего из-за отсутствия понимания.
Одной из главных проблем я бы, наверное, назвал, что канат работает крайне не линейно: мы не можем пренебречь удлинениями, на растяжение он работает, на сжатие, видите-ли, нет, всё время меняются собственные часты и их вообще толком не определишь, следовательно мы не знаем резонирующие частоты, нагрузка по нему всё время перемещается, как по рельсам, только рельсы-та лежат, а канат где-то в горах болтается, всякие бегущие и стоячие волны, регулировка натяжения, сила которого должна меняться в зависимости от температуры...)
Помимо этого ещё есть небольшие трудности с монтажом такой конструкции. Но в целом методики уже разработаны, опыт проектирования и строительства есть, осталось только совершенствовать.
В общем, достаточно интересная мысль требующих долгих дискуссий и рассуждений в программных комплексах и на испытательных стендах.
Конечно можно. Считаем по формуле из СП 20.13330.2016 нормативное значение давления ветра
Получаем 387 Па = 0,39 кПа. Умножаем на коэффициент k(ze) (допустим у нас тип местности А)
Получаем 0,39*0,75 = 0,29 кПа
Осталось определиться с аэродинамическим коэффициентом. Чтобы самим не моделировать, не считать, не изобретать велосипед смотрим в приложении к СП:
Вообще, судя по картинке, на разных участках у нас будет разное давление, но если представить, что забор бесконечно длинный, то у нас везде будет участок D. Следовательно получаем: 0,29 кПа*1,2 = 0,35 кПа или, примерно, 36 кг/м^2. Так мы получили нормативное значение. В расчете сооружения нагрузки домножаются ещё на "коэффициенты по нагрузке", для ветра такой коэффициент равен 1,4. Получаем 50,4 кг/м^2 - это та часть ветровой нагрузки, которая относительно постоянная (правда проектировщики называют её кратковременной), так же есть импульсная составляющая, о ней я планирую рассказать в следующей статье, с ней всё намного интереснее.
В результате мы получили нормативное значение средней составляющей основной ветровой нагрузки на сооружение.
Давление 0,3 кПа - это базовое значение, которое предлагает нам СП "Нагрузки и воздействие", его мы в последствии умножаем на коэффициенты, значения которых так же регламентируется этим же нормативным документом и которые зависят от геометрических характеристик конструкции и типа местности.
Что касается 10, 30, 100... лет.
Во первых, если мы строем некое уникальное сооружение, выходящее за рамки стандартного гражданского строительства, то для определения ветровой нагрузки проводится свое полноценное исследование и к нему предъявляются свои, достаточно обширные требования.
Во-вторых, в общих случаях строительства скорость ветра взятая из норм гарантировано (что подтверждается наблюдениями) будет превышена в среднем один раз в 50 лет.
И самое главное. Здесь мы посчитали статическую составляющую нагрузки, намного опасней то, что у ветра есть свойство "на мгновение" заметно увеличивать скорость создавая тем самым импульсное воздействие. И мало того, такие импульсы ещё могу повторятся с определенной частотой, а у зданий есть свои собственные частоты и когда всё это дело совпадает, мы наблюдаем эффект резонанса. Именно таких нагрузок (после сейсмики) больше всего боятся различного рода небоскрёбы, мосты, мачты...