При расчёте любого навеса нагрузка от ветра должна прикладываться обязательно. Но многие обыватели, далёкие от проектирования строительных конструкций, не догадываются об этом или просто пренебрегают. Если навес открыт, то на его стойки он окажет небольшое влияние. А вот крыша — это совсем другое дело. Здесь ветер может сильно увеличить нагрузку на балки, стропила и обрешётку. Эта нагрузка может оказать решающее влияние на размер профилей для данных элементов.
Для расчёта нагрузки от статического ветра на открытый навес вы можете воспользоваться п. 11.1 СП 20.13330.2016 «Нагрузки и воздействия», а также п. В.1.10 (для крыши) и п. В.1.14 (для стоек) приложения В этого же норматива. Это вариант для тех, кто хочет понять весь процесс сбора ветровой нагрузки. Для тех же, кто экономит время, есть более быстрый способ сбора ветровой статической нагрузки — строительные калькуляторы, размещённые на данном сайте.
Согласно п. 11.1.2 СП 20.13330.2016 «Нагрузки и воздействия» значение основной ветровой нагрузки складывается из статического ветра и его пульсационной составляющей. И если первое значение ещё можно более-менее быстро посчитать вручную и довольно быстро посчитать с помощью калькулятора, то с пульсационной составляющей основной ветровой нагрузки всё гораздо сложнее. Весь расчёт описан в п.11.1.8 — 11.1.11 СП 20.13330.2016 «Нагрузки и воздействия». Это достаточно сложные для понимания пункты не только для неспециалиста, но и для проектировщиков. Но у последних есть на вооружении специальные программные комплексы, например, SCAD или Лира, а первым даже, если прибегнуть к помощи программ, потребуется не один день на их освоение. Поэтому для ускорения процесса и специально для неспециалистов мной были экспериментальным путём выведены коэффициенты, умножая на которые можно учесть пульсационную составляющую ветра.
Данные коэффициенты я получил путём сравнивая значения изгибающих моментов для двух односкатных навесов. Условно: маленький (размером в плане 3х4 м) и большой (размером в плане 7х8 м) навесы.
Маленький навес
Большой навес
Значения моментов я получал в программе SCAD, загружая навесы снеговой и ветровой нагрузкой как без пульсационной составляющей, так и с пульсацией, создавая комбинации из снеговых и ветровых районов.
| Значения изгибающего момента М (только статический ветер) |
| Значения изгибающего момента М (статический ветер + пульсация) |
Сравнивая эти 2 таблицы можно увидеть, что как только к статическому ветру была добавлена его пульсационная составляющая, изгибающий момент увеличился. А на сколько увеличился покажет следующая таблица.
| Коэффициент увеличения значения изгибающего момента |
Из данной таблицы видно, что, например, если навес эксплуатируется в регионе, который относится к Ia ветровому району и IV снеговому району, то учитывание пульсационной составляющей ветра увеличивает ветровую нагрузку на 10% (коэффициент 1,1). При этом максимальный коэффициент 1,806 для региона, относящегося к VII ветровому району и I снеговому району. То есть добавление в этом случае пульсационной составляющей увеличила нагрузку на крышу навеса более, чем на 80%. И это доказывает, что пренебрегать пульсацией при расчёте навеса нельзя.
Из данной таблицы видно, что, например, если навес эксплуатируется в регионе, который относится к Ia ветровому району и IV снеговому району, то учитывание пульсационной составляющей ветра увеличивает ветровую нагрузку на 10% (коэффициент 1,1). При этом максимальный коэффициент 1,806 для региона, относящегося к VII ветровому району и I снеговому району. То есть добавление в этом случае пульсационной составляющей увеличила нагрузку на крышу навеса более, чем на 80%. И это доказывает, что пренебрегать пульсацией при расчёте навеса нельзя.
В последнюю строку таблицы сведены максимальные значения коэффициентов в зависимости от ветрового района. Добавив к этим значениям небольшой запас, я получил те самые коэффициенты, на которые нужно умножать статическую составляющую ветра, чтобы учесть его пульсационную составляющую. Итоговая таблица представлена ниже.
| Коэффициенты, учитывающие пульсационную составляющую ветра |
Формула же, по которой можно быстро определить полный ветер (с учётом статической и пульсационной составляющих) выглядит так:
Wполн = Wст * k, где
Wполн — полная ветровая нагрузка на навес;
Wст — статическая составляющая ветра;
k — коэффициент из таблицы выше, который подбирается в зависимости от ветрового района согласно картам приложения Е СП 20.13330.2016 «Нагрузки и воздействия».
Да, это формула грубого определения пульсационной составляющей и по ней нагрузка от ветра получается больше, чем по формулам из СП 20.13330.2016, но она, как минимум, экономит время. В том случае, если нужен более точный расчёт, то вы можете обратиться ко мне и, я в программном комплексе рассчитаю ваш навес.