» Строительство »

Розрахунок вітрового навантаження на суцільний паркан

<< Вступ | Частина 1 | Частина 2 >>

Отже, на паркан діють сили власної ваги і сили, викликані зовнішніми факторами, основним з яких є, звичайно ж, вітер. Якщо сила ваги діє (майже) уздовж осі стовпа і (майже) не викликає згинального моменту, то вітер норовить дути поперек забору, і викликає часом дуже значне навантаження, багаторазово перевищує навантаження від власної ваги.

В результаті на забірний стовп діє згинальний момент, що досягає максимуму в місці виходу забірного стовпа з землі. Саме він є основною причиною руйнування (падіння) забору. Відразу відзначимо, що всі подальші розрахунки засновані на визначенні максимально допустимого згинального моменту, що діє на стовп в місці його жорсткої закладення (у землі).

Моментом від власної ваги (той, який «майже» ...) - нехтуємо як мізерно малим. Розрахунок стовпа на стиск (під власною вагою конструкції) не має сенсу, тому що навіть для труби квадратного перетину 60х2 мм граничне навантаження складає більше 7,5 тн, що практично недосяжно при будь-якої конструкції забору і з будь-яких розумних матеріалів. З тієї ж причини не розглядаємо розрахунок забірного стовпа на зріз (або чистий зсув).

Крім того, обійдений нашою увагою і розрахунок стовпа на стійкість, тобто порушення геометрії стінок і викривлення стовпа в цілому через втрату стійкості. Розрахунком ми знехтували через його надмірну складність і недоцільність в рамках даної статті. Відверто кажучи, оцінка стійкості конструкцій - найскладніша частина курсу інженерно-конструкторського факультету ... На практиці ж немає підстав для занепокоєння, тому що науці не відомі випадки руйнування паркану через втрату стовпами стійкості. Принципова залежність тут проста: чим більше типорозмір стовпа і товщина стінки, тим більше стійкий стовп!

У даній статті ми розраховуємо не просто пред'явити Вам голі цифри, що демонструють переваги наших стовпів, але надати інструмент для самостійного виконання таких розрахунків.

"Вітер, вітер, ти могутній ..." ©

Для початку визначимося, яку силу на паркан надає вітер. Ця сила залежить, по-перше, від швидкості вітру, а також від температури і атмосферного тиску. Два останніх фактори визначають щільність повітря, тобто його масу в одному кубічному метрі. Для нормальних умов вона становить 1,22 кг / м3.

Зі шкільного курсу фізики ми пам'ятаємо, що зі збільшенням тиску і зменшенням температури щільність речовини зростає і навпаки. Так що взимку і при підвищеному тиску вітрове навантаження трохи більше, а влітку, при зниженому, - трохи менше.

Все вищесказане відноситься до сухого чистого повітря. Якщо ж має місце сніжна або піщана буря чи сильна злива з поривами вітру, то щільність навколишнього середовища істотно збільшується на невизначену величину. У наших розрахунках ми передбачимо таке збільшення навантаження, ввівши коефіцієнт, який в дисципліні «Опір матеріалів» називається запасом міцності.

Кілька істотніше справа йде зі швидкістю вітру. Якщо залежність сили вітру від щільності повітря - лінійна, то від швидкості - квадратична, тобто змінюється пропорційно квадрату швидкості. Таким чином, швидкість вітру - визначальний фактор навантаження на паркан.

Спрощена формула розрахунку сили, що діє на площадку розміром 1 кв.м. виглядає так:

F = 0.61V2 / 9,8

Де F - сила в кгс; 0,61 - 1/2 щільності повітря (в нормальних умовах), V - швидкість вітру в м / с, а 9,8 - це «g» або прискорення вільного падіння для перекладу незрозумілих Ньютоновий (Н) в зрозумілі кілограм-сили ( кгс).

Для різних швидкостей вітру його сила F, що діє на 1 кв.м забору приведена в таблиці і на графіку:

V, м / с 5 10 15 20 25 F, кгс 1,56 6,22 14,01 24,90 38,90

Справедливості заради потрібно відзначити, що швидкість вітру в 25 м / с спостерігається в московському регіоні вкрай рідко, але раз в 5-10 років таке відбувається. Тому все ж візьмемо її за критерій розрахунку міцності забірного стовпа. Адже ми хочемо побудувати паркан не на 10 років, а на 50-100, чи не так? Пориви вітру в 20 м / с - цілком звичайне явище і відбуваються практично щороку. При цьому вони можуть трапитися щодо раптово, без оголошення метеослужбами штормового попередження.

Прогнози швидкості вітру більше 20 м / с обов'язково супроводжуються оголошенням штормового попередження по всіх засобах масової інформації тому виникає реальна небезпека людських жертв від літаючих предметів (гілля і гілки, частини дахів будівель ...) а також від падінь дерев і легких будівельних конструкцій.

Згідно зі шкалою Бофорта, прийнятої для оцінки швидкості вітру Всесвітньою метеорологічною організацією, штормом вважається швидкість вітру в діапазоні від 20,8 до 24,4 м / с. Для довідки, швидкість вітру під час урагану перевищує 32,4 м / с. Він викликає тиск більше 64 кгс на м2. Пересуватися і навіть стояти на місці людині практично неможливо.

Перейти в розділ каталогу " Стовпи для забору "

Адже ми хочемо побудувати паркан не на 10 років, а на 50-100, чи не так?
Посетители рекомендуют:
Полезно знать:
Современные строительные технологии Геология, города и строительство © Все права сохранены.