12964x

001586

Dipl.-Ing. (BA) Markus Baumgärtel

2019-08-21

Ветровые нагрузки, возникающие вследствие трения

Ветер, действующий параллельно поверхности конструкции, может на данной поверхности вызывать силы трения. Dieser Effekt ist vor allem meist bei sehr großen Bauwerken von Interesse.

В норме определяются различные эффекты трения, вызванные действием ветра, для отдельностоящей стенки, отдельностоящей крыши и для вытянутого закрытого помещения [1].

В общих ветровых нагрузках, действующих на конструкцию, доля силы трения, которая возникает вследствие воздействия ветра, определяется по следующей формуле:

F_{fr, j} = c_{fr, j} \cdot q_{p (ze) j} \cdot A_{fr, j}

Формула 1

[1] (5.7)

где
c_fr = коэффициент трения
q_p(ze) = максимальное давление ветра в исходной высоте z_e
A_Fr = площадь внешней, параллельной ветру поверхности

Доля ветровых нагрузок, возникающая вследствие трения, комбинируется с остальными ветровыми силами F_w,e (внешнее давление ветра) и F_w,i (внутреннее давление ветра) путем складывания векторов. Результирующие силы трения действуют исключительно в направлении ветровых нагрузок, параллельно внешней поверхности.

Однако, воздействие трения ветра на поверхность можно не учитывать, в случае, если общая площадь всех поверхностей, в параллельном направлении к действию ветра (или под небольшим уклоном от него), равна или меньше чем четырехкратное значение общей площади всех внешних поверхностей, в перпендикулярном направлении к действию ветра (наветренная и подветренная сторона). См. [1] 5.3 (4).

У гладких поверхностей, таких как сталь или гладкий бетон, коэффициент трения c_fr равен 0,01.
На грубых поверхностях, таких как грубый бетон или рубероид, коэффициент трения c_fr составляет 0,02.
У очень грубых поверхностей (чешуйчатые, ребристые или складчатые покрытия), коэффициент трения c_fr равен 0,04.

Исходная высота z_e равна у стен высоте h их верхнего края, а у отдельностоящих крыш, высотe их крыши.

Beispiel Wand mit gewellter Oberfläche

Зона ветровой нагрузки 2
Категория рельефа 2

c_fr = 0,04
Длина d = 20 м
Исходная высота z_e = 2,5 м

\begin{array}{l} A_{fr} = 2 \cdot 2.5 m \cdot 20 m = 100 m ² \\ q_{p (ze)} = 1.7 \cdot qb = 1.7 \cdot 0.39 kN / m ² = 0.663 kN / m ² \\ F_{fr} = 0.04 \cdot 0.663 kN / m ² \cdot 100 m ² = 2.65 kN \end{array}

Формула 2

Beispiel freistehendes Dach mit gerippter Oberfläche

Зона ветровой нагрузки 2
Категория рельефа 2

c_fr = 0,04
Длина d = 7 м
Ширина b = 4 м
Исходная высота z_e = 3 м

\begin{array}{l} A_{fr} = 2 \cdot 4 m \cdot 7 m = 56 m ² \\ q_{p (ze)} = 1.7 \cdot qb = 1.7 \cdot 0.39 kN / m ² = 0.663 kN / m ² \\ F_{fr} = 0.04 \cdot 0.663 kN / m ² \cdot 56 m ² = 1.49 kN \end{array}

Формула 3

Beispiel Halle mit gerippter Oberfläche

Зона ветровой нагрузки 2
Категория рельефа 2

c_fr = 0,04
Длина d = 30 м
Ширина b = 10 м
Исходная высота z_e = 5,5 м
Общая площадь всех, параллельных ветру поверхностей A_total = 2 ⋅ 30 м ⋅ 4 м + 2 ⋅ 30 м ⋅ 5,22 м = 553,2 м²

Для расстояния y от передней наветренной кромки, необходимо использовать минимальное значение 2 ⋅ b или 4 ⋅ h.

\begin{array}{l} y = 2 \cdot 10 = 20 m \\ A_{fr} = 2 \cdot (30 m - 20 m) \cdot 4 m 2 \cdot (30 m - 20 m) \cdot 5.22 m = 184.4 m ² \\ q_{p (ze)} = 2.1 \cdot q_{b} \cdot {(\frac{z}{10})}^{0.24} = 2.1 \cdot 0.39 kN / m ² \cdot {(\frac{5.5 m}{10})}^{0.24} = 0.711 kN / m ² \\ F_{fr} = 0.04 \cdot 0.711 kN / m ² \cdot 184.4 m ² = 5.245 kN \end{array}

Формула 4

Автор

Г-н Баумгертель осуществляет техническую поддержку пользователей Dlubal Software.

Ссылки

Еврокод 1: Воздействия на конструкции - Часть 1-4: Общие воздействия, Ветровые нагрузки; BS EN 1991-1-4:2010-12
Немецкий институт нормирования (DIN). (2010). Национальное приложение - Национальные параметры - Еврокод 1: Einwirkungen auf Tragwerke - Teil 1-4: Allgemeine Einwirkungen - Windlasten; DIN EN 1991-1-4/NA:2010-12

Скачивания

Файл модели в программе RFEM

1,41 MB

;