НАЦИОНАЛЬНОЕ ПРИЛОЖЕНИЕ · НП ЕН 1991-1-4 . НАЦИОНАЛЬНОЕ ПРИЛОЖЕНИЕ к Еврокоду en 1991-1-4 Еврокод 1: Воздействия

НП ЕН 1991-1-4

НАЦИОНАЛЬНОЕ ПРИЛОЖЕНИЕ к Еврокоду EN 1991-1-4

Еврокод 1: Воздействия на сооружения –

Часть 1-4: Основные воздействия – Ветровые воздействия

Москва 2012

2

НАЦИОНАЛЬНОЕ ПРЕДИСЛОВИЕ

ПОДГОТОВЛЕН ОАО «НИЦ «Строительство» - Центральным научно-исследовательским институтом строительных конструкций им. В.А. Кучеренко (Попов Н.А. - руководитель рабочей группы)

ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 465 «Строительство».

УТВЕРЖДЕН.

ЗАРЕГИСТРИРОВАН Федеральным агентством по техническому регули-рованию и метрологии (Росстандарт).

ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ. Настоящий Свод Правил является официальной российской редакцией европейского

стандарта EN 1991-1-4:2005. В соответствии с принципами Европейского комитета по стандартизации (CEN) на-

циональные Стандарты, реализующие Еврокоды, должны содержать опубликованный CEN полный текст соответствующего Еврокода (включая все приложения), перед кото-рым может находиться национальный титульный лист и национальное предисловие и за которым может следовать Национальное Приложение.

Текст Еврокода (со всеми приложениями), включенный в СП ЕН 1991-1-6, идентичен (IDT) европейскому стандарту EN 1991-1-4:2005: “Eurocode 1: Actions on structures - Part 1-4: Gen-eral actions – Wind loads”. Перевод с английского языка.

Официальные экземпляры европейского стандарта EN1991-1-4, на основе которого подготовлен настоящий свод правил, и других европейских стандартов, на которые даны ссылки в EN1991-1-4, имеются в Федеральном агентстве по техническому регулированию и метрологии.

Неотъемлемой частью настоящего стандарта является его Национальное приложе-ние.

Национальное Приложение содержит информацию только о тех параметрах, которые в Еврокоде оставлены открытыми для национального выбора и именуются Национально определяемыми параметрами, предназначенными для проектирования зданий и инженер-ных сооружений в данной стране.

Ссылки на параметры, измененные в национальном приложении, даны в тексте Ев-рокода (включая его приложения). Например (см. п. 4.1(1) Еврокода),

"ПРИМЕЧАНИЕ: Информация о национальных климатических условиях может быть дана в Национальном Приложении (см. примечание НП 4.1(1))".

Настоящий стандарт не может быть полностью или частично воспроизведен, тиражирован и

распространен в качестве официального издания без разрешения Федерального агентства по тех-ническому регулированию и метрологии.

2

3

Настоящее национальное приложение содержит требования и национальные параметры, указанные в следующей таблице. Пункт EN1991-1-

4 Наименование раздела, пункта

или страницы Пункты национального при-

ложения 1.1 (11), приме-

чание 1 Область применения НП 1.1 (11)

1.5(2)

Использование результатов мо-дельных и натурных экспери-ментальных исследований, а также данных местных метео-

станций

НП 1.5(2), Приложение R1

4.1(1) Информация о национальных климатических условиях НП 4.1(1) примечание 4.2(1)Р, приме-

чание 2 Значения нормативной скорости

ветра vb,0 НП 4.2(1)Р, примечания

1 и 2 4.2(2)Р, приме-

чание 1 Зависимость нормативной ско-рости ветра по направлению vb от высоты над уровнем моря

НП 4.2(2)Р, примечание 1

4.2(2)Р, приме-чание 2

Значение коэффициента cdir для различных направлений ветра


4.2(2)Р, приме-чание 3

Параметр, учитывающий время года, cseason


4.2(2)Р, приме-чание 5 Значения параметров К и n Без изменений

4.3.1(1), приме-чание 1

Значения параметра топографии со

Без изменений


Расчетные диаграммы или таб-лицы для определения vm(z)


4.3.2(1) Правила определения высотного коэффициента cr(z) НП 4.3.2(1)

4.3.2(2) Угловой диапазон и расстояния с наветренной стороны для оп-ределения типа местности

НП 4.3.2(2)

4.3.3(1) Значения параметра топографии со НП 4.3.3(1)

4.3.4(1) Метод учета влияния близле-жащей застройки НП 4.3.4(1)

4.3.5(1) Метод учета влияния близле-жащих зданий и преград НП 4.3.5(1) 4.4(1), примеча-

ние 2 Значения коэффициента турбу-

лентности ki Без изменений

4.5(1), примеча-ние 1

Правила определения пикового значения давления ветра qp(z) НП 4.5(1), примечание 1

4.5(1), примеча-ние 2 Значения плотности воздуха ρ Без изменений

5.3(5) Указание по использованию не-коррелированности давления НП 5.3(5)

3

4

Пункт EN1991-1-4

Наименование раздела, пункта или страницы

Пункты национального при-ложения

ветра

6.1(1) Возможность разделения коэф-фициента cscd Приложение R2


Методика определения пикового коэффициента kp, квазистатиче-ской B и резонансной R частей

реакции

Приложение R2

6.3.2(1) Метод определения перемеще-ния и среднеквадратического

отклонения ускорения в направ-лении действия ветра


7.1.2(2) Методы расчета на несиммет-ричные и противоположено на-правленные воздействия для

других сооружений


7.1.3(1) Дополнительная информация о влиянии снега и льда на геомет-

рию сооружения Без изменений


Процедура для определения ко-эффициентов внешнего давле-ния для загруженных площадей более 1 м2 с учетом коэффици-ентов внешнего давления сре,1 и

сре,10

НП 7.2.1(1)

7.2.2(1) Правила распределения давле-ния на подветренные и боковые

стены Без изменений


Значения коэффициентов внеш-него давления сре,10 и сре,1 для вертикальных стен зданий


7.2.8(1) Значения коэффициентов внеш-него давления сре,10 и сре,1, для покрытий круглой цилиндриче-

ской формы и куполов


7.2.9(2) Дополнительная информация по вопросу общей проницаемости и площади проемов стен зданий

НП 7.2.9(2)


Сведения по воздействию ветра на наружные стены и покрытия

с несколькими слоями Без изменений


Сведения для случаев, когда пространство между слоями стен и покрытий герметично


7.4.1(1) Числовые значения суммарного коэффициента давление ветра сp,net для отдельно стоящих стен

и парапетов


7.4.3(2) Ветровая нагрузка на рекламные щиты Без изменений

4

5





Значения понижающего коэф-фициента для конструкций

квадратного поперечного сече-ния со скругленными углами ψr



Численные значения коэффици-ента силы для конструктивных элементов бесконечного удли-

нения сf,0


7.8(1) Численные значения коэффици-ента силы для конструктивных элементов бесконечного удли-

нения сf,0


7.10(1), приме-чание 1

Значения аэродинамических ко-эффициентов лобового сопро-

тивления сf,x Без изменений

7.11(1), приме-чание 2

Значения понижающих коэффи-циентов для строительных лесов без воздухонепроницаемого ог-

раждения


7.13(1) Зависимость относительного удлинения λ и коэффициента удлинения ψλот степени турбу-

лентности


7.13(2) Значения относительного удли-нения λ и коэффициента удли-

нения ψλ Без изменений


Ветровые воздействия для дру-гих типов мостов Без изменений


Угол направления ветра по от-ношению к пролетной конст-рукции в горизонтальной и вер-

тикальной плоскостях


8.1(4) Значение величины v ′b,0 Без изменений 8.1(5) Значение величины v′′b,0 Без изменений


Соответствующие критерии и методы оценки необходимости определения динамической ре-

акции конструкций моста


8.3(1) Коэффициенты силы для пара-петов и балки пролетных строе-

ний мостов Без изменений

8.3.1(2) Специальные правила по сни-жению коэффициента силы cfx,0

для воздействия Fw Без изменений

8.3.2(1) Значения аэродинамических ко-эффициентов для мостов С. Без изменений


Значения коэффициента подъ-емной силы сf,z


5

6




8.3.4(1) Ветровые нагрузки на пролет-ные конструкции моста в на-

правлении y Без изменений

8.4.2(1) Упрощенные правила действия ветра на опоры моста Без изменений

А.2(1) Правила определения парамет-ров для переходных зон Без изменений

Е.1.3.3(1) Значения плотности воздуха ρ Без изменений

Е.1.5.1(1), при-мечание 1

Выбор метода расчета или аль-тернативного принципа расчета амплитуд поперечных колеба-

ний


Е.1.5.1(1), при-мечание 2

Границы применения методов Е.1.5.2 и Е.1.5.3 Приложение R3

Е.1.5.1(3) Перечень регионов, в которых вероятны низкие температуры и стратифицированные течения


Е.1.5.2.6(1), примечание 1

Минимальное значение числа циклов нагружений N Без изменений

Е.1.5.3(2), при-мечание 1 Значения плотности воздуха ρ Без изменений

Е.1.5.3(4) Информация о влиянии интен-сивности турбулентности на значение параметра аэродина-мического демпфирования Ка,max


Е.1.5.3(6) Значения коэффициента обеспе-ченности kp Без изменений

Е.3 (2) Дополнительные значения ком-бинированного параметра ус-

тойчивости aIG Без изменений

6

7

1 Общие положения 1.1 Область применения

НП 1.1 (11) Настоящие нормы не распространяются на следующие рас-четные случаи:

- воздействия ветра на мачты и трубы на растяжках; - колебания пролетных конструкций мостов при действии пульсаций

ветровой нагрузки в поперечном направлении; - воздействия ветра на вантовые и висячие мосты; - сооружения, для которых необходимо учитывать колебания по не-

скольким собственным формам.

1.5 Использование экспериментальных данных и измерений

НП 1.5 (1) В дополнение к данным, приведенным в настоящем стандарте, для определения нагрузок и реакции сооружений допускается использовать результаты аэродинамических испытаний, апробированные и/или сертифи-цированные численные методы при соответствующем моделировании струк-туры естественного ветрового потока.

Примечание. Рекомендуемые требования к проведению модельных испы-таний в аэродинамических трубах приведены в приложении НП R1.

4.1 Основные положения

(1) Скорость ветра и соответствующее ей давление включают в себя среднюю и пульсационную составляющие.

Среднюю скорость ветра vm следует определять на основе нормативного значения скорости vb, зависящего от ветрового района (см. 4.2) и профиля скорости ветра по высоте. Профиль скорости ветра по высоте зависит от ше-роховатости подстилающей поверхности и топографии местности (см. 4.3). Пиковое значение давления определяется в 4.5.

Пульсационная составляющая ветра связана с интенсивностью турбу-лентности, определенной в 4.4.

НП Примечание — В национальном приложении НП R2 приведена аль-тернативная методика по определению средней и пульсационной состав-ляющих ветровой нагрузки, пикового давления qp и других параметров. Ука-занная методика основана на подходах, принятых в Российских нормативных документах и ее рекомендуется использовать при проектировании зданий и сооружений, возводимых на территории Российской Федерации.

4.2 Нормативные (базовые, характеристические) значения скорости вет-ра

4.2 (1)Р Нормативная скорость ветра vb,0 не зависит от времени года и на-правления ветра и соответствует 10-минутному интервалу осреднения на

7

8

уровне 10 м над поверхностью земли для открытого типа местности с низкой растительностью (например, травой) и изолированными отдельно стоящими преградами, расстояние между которыми составляет как минимум 20-кратное значение их высот.

НП 4.2 (1) Примечание 1 - Данная местность соответствует типу 1 по таблице НП 4.2.

НП 4.2 (1) Примечание 2 - Для сооружений, расположенных на высоте не более 500 метров над уровнем моря нормативное значение скорости ветра vb,0 принимается в зависимости от ветрового района по таблице НП 4.1 (см., так-же, НП 4.2 (2) Примечание 1). Нормативное значение скорости ветра допус-кается определять в установленном порядке на основе данных метеостанций Росгидромета. В этом случае

vb,0 = 0,845 v50, (НП 4.1) где v50 – скорость ветра на уровне 10 м над поверхностью земли для местно-

сти типа II (таблица 4.1), определяемой не зависимо от времени года и направления ветра с 10-минутным интервалом осреднения и пре-вышаемой в среднем один раз в 50 лет.

Т а б л и ц а НП 4.1

Ветровые районы (принимаются по приложению НП 1)

Ia I II III IV V VI VII

vb,0, м/с 16.5 19.2 21.9 24.7 27.7 31.0 34.2 36.9 НП 4.2 (2) Нормативное значение скорости ветра по направлению опре-

деляется по формуле: dir season ,0b bv c c v= ⋅ ⋅ (4.1)

где vb — нормативная скорость ветра по направлению, определяемая в зави-

симости от направления скорости ветра и времени года, на высоте 10 м над уровнем земли для типа местности 1;

vb,0 — нормативная скорость ветра, см. НП 4.2 (1); cdir — коэффициент, учитывающий направление ветра, см. НП примеча-

ние 2; cseason — параметр, учитывающий время года, см. НП примечание 3. НП Примечание 1 — При проектировании сооружений, расположенных на высоте более 500 метров над уровнем моря нормативную скорости ветра по направлению vb необходимо определять в установленном поряд-ке на основе данных метеостанций Росгидромета. НП Примечание 2 — При назначении основных ветровых нагрузок, оп-ределенных в главе 5, коэффициент cdir принимается равным 1,0 (cdir = 1.0). Для остальных расчетных случаев (оценка резонансного вихревого возбуждения, аэродинамически неустойчивых колебаний (галопирование, дивергенция, флаттер и др.), а также оценка комфортности пешеходных

8

9

зон и комфортности пребывания людей в зданиях) значение этого коэф-фициента допускается определять в установленном порядке на основе данных местных метеостанций. НП Примечание 3 — При назначении основных ветровых нагрузок, оп-ределенных в главе 5, коэффициент cseason принимается равным 1,0 (cseason = 1.0). Для остальных расчетных случаев (оценка резонансного вихревого возбуждения, аэродинамически неустойчивых колебаний (галопирование, дивергенция, флаттер и др.), а также оценка комфортности пешеходных зон и комфортности пребывания людей в зданиях) значение этого коэф-фициента допускается определять в установленном порядке на основе данных местных метеостанций.

4.3.2 Типы местности

НП 4.3.2 (1) Высотный коэффициент cr(z), на основе которого определя-ется средняя скорость ветра по направлению vm(z) в месте расположения со-оружения, зависит от:

— высоты над уровнем земли; — типа местности (см. табл. НП 4.2), зависящей от шероховатости по-

верхности земли с наветренной стороны сооружения для рассматриваемого направления ветра.

Примечание – Типы местности могут быть различными для разных расчетных направлений ветра (см. п. НП 4.3.2).

Таблица НП 4.2. Типы местности.

Тип мест-ности

Описание α cr,10 ζ10 zo, м

1

Открытые побережья морей, озер и водохранилищ, плоская горизон-тальная местность с незначительной растительностью без преград

0.1 1.2 0.51 0.01

2

Сельские местности, в том числе с постройками высотой менее 10 м, пустыни, степи, лесостепи, тундра, расстояние между которыми состав-ляет как минимум 20-кратное значе-ние их высот

0.15 1.0 0.76 0.05

3

Городские территории, лесные мас-сивы и другие местности, равномер-но покрытые препятствиями высо-той более 10 м, расстояние между которыми не превышает 20-кратного значения их высот (деревни, приго-родные зоны, протяженные лесные

0.2 0.81 1.06 0.3

9

10

Тип мест-ности

Описание α cr,10 ζ10 zo, м

массивы)

4 Городские районы с плотной за-стройкой зданиями высотой более 25 м

0.25 0.64 1.78 1.0

Коэффициент cr(z) определяется по формуле (НП 4.5).

cr(z) = cr,10 (z/10)α. (НП 4.5) Значения параметров cr,10 и α для различных типов местностей приведены

в НП таблица 4.2 НП 4.3.2 (2) Тип местности для заданного направления ветра зависит от

шероховатости подстилающей поверхности участка местности с наветренной стороны сооружения. Участок должен иметь постоянную шероховатость в определенном угловом диапазоне относительно рассматриваемого направле-ния ветра; при этом небольшими площадями (менее 10% рассматриваемой площади) с отличающимися шероховатостями допускается пренебрегать (см. рисунок 4.1).

+ 15°

- 15°

- 45°

+ 45°

направл

ение ве

тра

Рассматриваемая область

Область с другим типом

шероховатости

Расстояние с наветренной стороны в соответствии с (2)

Номинальный угловой сектор

Рисунок 4.1 — К определению типа местности

Длина участка принимается равной:

- 30h – при высоте сооружения h до 60 м;

10

11

- 2 км – при h > 60 м. 4.3.3 Топография

НП 4.3.3 (1) В случаях, когда топография местности (например, горы, утесы и т.п.) повышает скорость ветра более чем на 5%, это увеличение не-обходимо учитывать за счет использования параметра топографии со.

Примечание — Значение коэффициента со определяется в соответствии с указаниями приложения НП А.3.

4.3.4 Влияние высоких близлежащих зданий НП 4.3.4 (1) Если сооружение расположено вблизи другого сооружения,

высота которого не менее чем в 2 раза превышает среднюю высоту близле-жащей застройки, то необходимо учитывать, что в этом случае рассматривае-мое сооружение (в зависимости от его особенностей) может подвергаться большим воздействиям ветра при его некоторых направлениях. Влияние близ-лежащей застройки рекомендуется оценивать на основе результатов модель-ных испытаний сооружения в аэродинамических трубах.

4.3.5 Близлежащие здания и преграды

НП 4.3.5 (1) Влияние близлежащих зданий и преград на величину и рас-

пределение ветровой нагрузки необходимо учитывать, в первую очередь, ис-пользуя результаты модельных испытаний сооружения в аэродинамических трубах.

4.5 Пиковое значение давления ветра

(1) При проектировании необходимо учитывать пиковое значение давле-

ния qp(z) на высоте z, включающее в себя среднюю и пульсационную состав-ляющие скорости ветра.

НП Примечание 1 —Параметр qp(z) определяется следующим образом: [ ] ρ= + ⋅ ⋅ = ⋅21( ) 1 7 ( ) ( ) ( )

2p v m eq z l z v z c z qb (НП 4.8)

где ρ — плотность воздуха, которая зависит от высоты над уровнем моря,

температуры и атмосферного давления. се(z) — общий высотный коэффициент, определяемый по формуле:

( )( ) p zеb

qc z

q= (4.9)

здесь qb — нормативное давление, определяемое по формуле: 21

2b bq vρ= ⋅ ⋅ (4.10)

11

12

Число «6» в формуле (НП 4.8) соответствует коэффициенту обеспеченно-сти kp= 3,0 и должен использоваться совместно с аэродинамическими коэффи-циентами давления и силы, определенными в разделе 7.

Для ровной поверхности при со(z) = 1,0 (см. 4.3.3) коэффициент се(z) пред-ставлен на рисунке 4.2 НП как функция высоты и типа местности (см. табл. 4.1). 5.3 Воздействие ветра

НП 5.3 (5) При определении суммарной ветровой нагрузки на сооруже-

ние допускается принимать, что положительные и отрицательные давления ветра на различные участки сооружения некоррелированы между собой (на-пример, давление на наветренную и подветренную стороны зданий являются некоррелироваными). 6. Пульсационный параметр воздействия cscd 6.1 Общие положения

Пульсационный параметр воздействия cscd включает в себя эффект неод-новременного действия пикового давления в различных точках поверхности сооружения совместно с его резонансной реакцией при воздействии пульса-ционной составляющей воздействия.

НП Примечание — В соответствии с п. 6.3 в национальном приложении коэффициент cscd разделен на коэффициент корреляции давления сs и коэф-фициент динамичности сd.. Методика определения указанных параметров приведена в приложении R2. 7.2 Аэродинамические коэффициенты давления для зданий 7.2.1 Общие положения

(1) Коэффициенты внешнего давления сре для зданий и их частей зависят от размера расчетной нагруженной площади A, с которой ветровое воздейст-вие передается на рассчитываемый конструктивный элемент. Для соответст-вующих форм зданий коэффициенты внешнего давления указываются в таб-лицах для площадей 1 м2 и 10 м2, соответствующих локальным коэффициен-там сре,1 и общим коэффициентам сре,10.

Примечание 1 — Коэффициенты сре,1 предназначены для расчета неболь-ших элементов конструкций и креплений площадью не превышающей 1м2, например элементов наружного ограждения и кровли. Коэффициен-ты сре,10 используются для расчета несущих конструкций здания. НП Примечание 2 —На рисунке 7.2 представлен рекомендуемый метод для загруженных площадей до 10 м2. На рисунке представлена следующая зависимость для 1 м2 < A < 10 м2

сре = сре,1 – (сре,1 – сре,10)log10A

12

13

Альтернативная методика определения коэффициентов сре приведена в примечании НП Примечание 3.

7.2.9 Внутреннее давление

НП 7.2.9 (2) Аэродинамический коэффициент внутреннего давления сpi зависит от величины и расположения проемов в наружном ограждении зда-ния. Если, по крайней мере, для двух поверхностей здания (фасадов или по-крытия) общая площадь проемов для каждой из них превышает 30 % общей площади этой поверхности, то ветровую нагрузку на рассматриваемое здание не допускается определять на основе правил, данных в этом разделе. В этом случае нагрузка определяется на основании указаний пп. 7.3 и 7.4.

НП Примечание — Проемы здания включают небольшие проемы, как на-пример открытые окна, вентиляционные проемы, дымоходы и т.п., а так-же общую проницаемость, которая, к примеру, создается за счет неплот-ных дверей, окон или наружного ограждения. Указанная общая прони-цаемость обычно составляет от 0,01 % до 0,1 % площади наружной по-верхности. Аэродинамические коэффициенты внутреннего давления сpi допускается определять в соответствии с указаниями пункта НП 7.2.9 на-ционального приложения.

НП 7.2.9 (5) При проницаемости ограждения (см. рис. НП 7.1) μ ≤ 5 % сi1 = сi2 = ± 0,2.

Для каждой стены здания знак «плюс» или «минус» следует выбирать из ус-ловия реализации наиболее неблагоприятного варианта нагружения. При μ ≥ 30 % сi1 = –0,5; сi2 = 0,8. Коэффициент се на внешней поверхности следует принимать также как и

для подобных сооружений без проемов. Примечание – Проницаемость ограждения μ следует определять как от-

ношение щади имеющихся в нем проемов к полной площади ограждения.

13

14

Рисунок НП 7.1

Е.1.5 Определение амплитуды поперечных колебаний Е.1.5.1 Общие положения

(1) В Е.1.5.2 и Е.1.5.3 указаны два разных метода расчета амплитуд попе-

речных колебаний. НП Примечание 1 — В приложении R3 приведена третья, рекомендуемая методика определения аэродинамических сил при резонансном вихревом возбуждении..

Приложение R1. Основные требования к проведению модельных аэро-динамических испытаний.

(1). За исключением одиночно стоящих зданий и сооружений, схемы ко-торых приведены в разделе 7 EN 1991-1-4 и разделе НП 7 национального приложения, аэродинамические коэффициенты сил, моментов, внутреннего и внешнего давлений, а также числа Струхаля (при оценке резонансного вих-ревого возбуждения; см. приложение R3) должны определяться на основе данных модельных испытаний, проводимых в специализированных аэроди-намических трубах. При проведении модельных аэродинамических испытаний должны быть

выполнены определенные условия (критерии) подобия, которые обеспечива-ют получение наиболее достоверной информации о действующих на здание ветровых нагрузок. Наиболее существенными критериями являются сле-дующие:

- геометрическое подобие; - подобие структуры потока в аэродинамической трубе реальным ветро-вым режимам;

- моделирование ситуационного плана в радиусе r≥h (h – высота здания); - подобие основных динамических свойств модели и здания (при экспери-ментальном определении динамической реакции).

(2) Моделирование турбулентной структуры реальных ветровых режи-мов, включая вертикальный градиент средней скорости ветра и энергетиче-ский спектр ее пульсационной составляющей, как правило, может быть вы-полнено только в аэродинамических трубах метеорологического типа с длинной рабочей частью. Здесь структура потока соответствует так называе-мой «пристеночной» турбулентности и формируется за счет тех же механиз-мов, что и в натурных условиях, т.е. в результате взаимодействия с подсти-лающей поверхностью (полом) трубы и за счет обтекания расположенных на ней элементов шероховатости. Меняя их размеры и взаимное расположение можно получать различные градиентные потоки, в том числе, и соответст-вующие различным типам местности (см. НП Таблица 4.2).

14

15

Использование при проектировании зданий экспериментальных резуль-татов, полученных при испытаниях в гладких потоках или в потоках с дру-гими типами турбулентности (в частности, в потоках с "решетчатой" турбу-лентностью), должно быть дополнительно обосновано.

Примечание. При определении чисел Струхаля (см. раздел E.1.3 EN 1991-1-4), а также при оценке возможности возбуждения аэродинамически неустойчивых колебаний (см. разделы E.2 - E.4 EN 1991-1-4) допускается ис-пользовать экспериментальных результатов, полученных при испытаниях в гладких потоках или в потоках с другими типами турбулентности.

(3) Моделирование динамических характеристик зданий (как правило, это – только низшие изгибные и крутильные собственные частоты и формы) проводятся для оценках динамической реакции от действия составляющей ветровой нагрузки, резонансного вихревого возбуждения и возможности воз-буждения аэродинамически неустойчивых колебаний. Приложение R2. Воздействия ветра

(1) Для зданий и сооружений необходимо учитывать следующие воздейст-

вия ветра: а) основной тип ветровой нагрузки (в дальнейшем – «ветровая нагрузка»); б) пиковые значения ветровой нагрузки, действующие на конструктивные

элементы ограждения и элементы их крепления; в) резонансное вихревое возбуждение; г) аэродинамические неустойчивые колебания типа галопирования, дивер-

генции и флаттера.

15

16

R2.1 Нормативная ветровая нагрузка (1) Нормативное значение ветровой нагрузки w следует задавать в одном

из двух вариантов. а. В первом случае нагрузка w представляет собой совокупность:

- нормального давления we, приложенного к внешней поверхности со-оружения или элемента;

- сил трения wf, направленных по касательной к внешней поверхности и отнесенных к площади ее горизонтальной (для шедовых или волнистых покрытий, покрытий с фонарями) или вертикальной проекции (для стен с лоджиями и подобных конструкций);

- нормального давления wi, приложенного к внутренним поверхностям сооружений с проницаемыми ограждениями, с открывающимися или постоянно открытыми проемами.

b. Во втором случае нагрузка w рассматривается как совокупность: - проекций wx и wy, внешних сил в направлении осей х и y, обусловлен-ных общим сопротивлением сооружения;

- крутящего момента wz относительно оси z. Примечание — При разработке архитектурно-планировочных решений

городских кварталов, а также при планировании возведения зданий внутри существующих городских кварталов рекомендуется провести оценку ком-фортности пешеходных зон в соответствии с требованиями норм или техни-ческих условий.

(2) Нормативное значение ветровой нагрузки w следует определять как

сумму средней wm и пульсационной wр составляющих w = wm + wp. (R2.1)

Примечание — При определении внутреннего давления wi пульсационную составляющую ветровой нагрузки допускается не учитывать.

(3) Нормативное значение средней составляющей ветровой нагрузки wm в

зависимости от эквивалентной высоты zе над поверхностью земли следует определять по формуле

wm = w0 k(zе)c, (R2.2) где

w0 – нормативное значение давления ветра (см. (4)); k(ze) – коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления для

высоты zе (см. (5)); c – аэродинамический коэффициент внутреннего или внешнего давления,

аэродинамических сил или моментов (например, лобового сопротив-ления, поперечной силы, крутящего момента, сил трения).

16

17

(4) Нормативное значение давления ветра w0 принимается в зависимости от ветрового района по таблице R2.1 и связано с нормативной скоростью ветра vb,0 (см. пункт 4.2 (1) EN 1991-1-4) соотношением

w0 = 0.5ρ vb,02 (R2.3)

Т а б л и ц а R 2 . 1

Ветровые районы (принимаются по карте 3 приложения R4)

Ia I II III IV V VI VII

w0 , кПа 0,17 0,23 0,30 0,38 0,48 0,60 0,73 0,85 (5) Эквивалентная высота zе определяется следующим образом.

a. Для башенных сооружений, мачт, труб и т.п. сооружений zе = z.

b. Для зданий в соответствии с указаниями, приведенными на рис. 7.4 EN 1991-1-4.

Здесь z – высота от поверхности земли; (6) Коэффициент k(ze) определяется по формуле (R2.4) в зависимости

от типа местности (см. НП таблица 4.2).

k(ze) = k10(ze/10)2α. (R2.4) Значения параметров k10 и α для различных типов местностей приведены в

таблице R2.2. Т а б л и ц а R2.2

Параметр Тип местности А В С α 0,15 0,20 0,25

k10 1,0 0,65 0,4 ζ10 0,76 1,06 1,78

(7) При определении компонентов ветровой нагрузки we, wf, wi, wx, wy и wz

следует использовать соответствующие значения аэродинамических коэффи-циентов: внешнего давления сe, трения сf, внутреннего давления сi и лобового сопротивления сx, поперечной силы сy, крутящего момента сz, принимаемых в соответствии с указаниями раздела 7 EN 1991-1-4 и раздела НП 7 националь-ного приложения. Знак «плюс» у коэффициентов сe или сi соответствует на-правлению давления ветра на соответствующую поверхность (активное дав-ление), знак «минус» – от поверхности (отсос). Промежуточные значения на-грузок следует определять линейной интерполяцией. При определении ветровой нагрузки на поверхности внутренних стен и пере-

городок при отсутствии наружного ограждения (на стадии монтажа) следует

17

18

использовать аэродинамические коэффициенты внешнего давления се или ло-бового сопротивления сх. Для сооружений класса СС3 (см. таблицу B1 EN 1990), а также во всех

случаях, не указанных в разделе 7 EN 1991-1-4 и разделе НП 7 национально-го приложения (иные формы сооружений, учет при надлежащем обоснова-нии других направлений ветрового потока или составляющих общего сопро-тивления тела по другим направлениям, необходимость учета влияния близ стоящих зданий и сооружений и т.п. случаях), аэродинамические коэффици-енты необходимо принимать на основе результатов продувок моделей со-оружений в аэродинамических трубах.

Примечание 1 - При назначении коэффициентов сх, су и сm необходимо указать размеры сооружения, к которым они отнесены. Примечание 2 Значения аэродинамических коэффициентов, указанных в разделе 7 EN 1991-1-4 и разделе НП 7 национального приложения, допус-кается уточнять на основе данных модельных аэродинамических испыта-ний сооружений.

(8) Нормативное значение пульсационной составляющей ветровой нагруз-

ки wp на эквивалентной высоте zе следует определять следующим образом: а) для сооружений (и их конструктивных элементов), у которых первая

частота собственных колебаний f1 , Гц, больше предельного значения собст-венной частоты fl , (см. (10)), – по формуле

vzww emp )(ζ= , (R2.5) где

wm – определяется в соответствии с (3); ζ(ze) – коэффициент пульсации давления ветра, принимаемый формуле

(R2.6) для эквивалентной высоты ze (cм. (5)); v – коэффициент пространственной корреляции пульсаций давления ветра

(см.11.1.11). ζ(ze) = ζ10(ze/10)-α. (R2.6)

Значение параметров ζ10 и α для различных типов местностей приведены в таблице R2.2. б) для всех сооружений (и их конструктивных элементов), у которых f1 < fl

< f2 – по формуле vzww emp )(ξζ= , (R2.7)

где f2 – вторая собственная частота; ξ – коэффициент динамичности, определяемый по рисунку R2.1 в зависи-

мости от логарифмического декремента колебаний δ (см.(10)) и пара-метра ε1, который для первой собственной частоты ƒ1 определяется по формуле (R2.8):

1

эк01 940

γ)(ε

f

zkw f= . (R2.8)

Здесь 18

19

w0 (Па) – нормативное значение давления ветра ((4)); k(zэк) – коэффициент, учитывающий изменение давления ветра для высоты

zэк (см. (6)); γf – коэффициент надежности по нагрузке (см. Национальное приложение

к EN 1990). Для конструктивных элементов zэк – высота z, на которой они расположе-

ны; для зданий и сооружений zэк = 0,7h, где h – высота сооружений;

Рисунок R2.1 – Коэффициенты динамичности

в) для сооружений, у которых вторая собственная частота меньше пре-

дельной, необходимо производить динамический расчет с учетом s первых форм собственных колебаний. Число s следует определять из условия

ƒs < ƒl < ƒs+1 ; г) при расчете зданий допускается учитывать динамическую реакцию по

трем низшим собственным формам колебаний (двум изгибных и одной кру-тильной или смешанным крутильно-изгибным).

Примечание – При расчете многоэтажных зданий высотой до 40 м и одно-

этажных производственных зданий высотой до 36 м при отношении высоты к пролету менее 1,5, размещаемых в местностях типа А и В (см. 11.1.6), пуль-сационную составляющую ветровой нагрузки допускается определять по формуле (R2.5).

(9) Усилия и перемещения при учете динамической реакции по s собствен-ным формам определяются по формуле

∑= 22 sXX , (R2.9) где X – суммарные усилия или перемещения; Xs – усилия или перемещения по s-й форме колебаний.

11.1.10 Предельное значение частоты собственных колебаний fl, Гц, следу-ет определять по таблице R2.3.

Т а б л и ц а R2.3 Ветровые районы

(принимаются по карте 3приложения R4)

fl, Гц

δ = 0,3 δ = 0,15

19

20

Ветровые районы (принимаются по карте 3

приложения R4)

fl, Гц

δ = 0,3 δ = 0,15

Iа 0,85 2,6 I 0,95 2,9 II 1,1 3,4 III 1,2 3,8 IV 1,4 4,3 V 1,6 5,0 VI 1,7 5,6 VII 1,9 5,9

Значение логарифмического декремента ко-

лебаний δ следует принимать: а) для железобетонных и каменных со-

оружений, а также для зданий со стальным каркасом при наличии ограждающих конст-рукций δ = 0,3; б) для стальных сооружений футерованных

дымовых труб, аппаратов колонного типа, в том числе на железобетонных постаментах δ = 0,15.

11.1.11 Коэффициент пространственной корреляции пульсаций давления v

следует определять для расчетной поверхности сооружения или отдельной конструкции, для которой учитывается корреляция пульсаций. Расчетная поверхность включает в себя те части наветренных и подвет-

ренных поверхностей, боковых стен, кровли и подобных конструкций, с ко-торых давление ветра передается на рассчитываемый элемент сооружения. Если расчетная поверхность близка к прямоугольнику, ориентированному

так, что его стороны параллельны основным осям (рисунок R2.2), то коэффи-циент v следует определять по таблице R2.4 в зависимости от параметров ρ и χ, принимаемых по таблице R2.5.

Т а б л и ц а R2.4

ρ, м Коэффициент v при χ, м, равном 5 10 20 40 80 160 350 0,1 0,95 0,92 0,88 0,83 0,76 0,67 0,56 5 0,89 0,87 0,84 0,80 0,73 0,65 0,54 10 0,85 0,84 0,81 0,77 0,71 0,64 0,53 20 0,80 0,78 0,76 0,73 0,68 0,61 0,51 40 0,72 0,72 0,70 0,67 0,63 0,57 0,48 80 0,63 0,63 0,61 0,59 0,56 0,51 0,44

Рисунок 11.2 – Основная система коор-динат при определении коэффициента корреляции v

20

21

160 0,53 0,53 0,52 0,50 0,47 0,44 0,38 Примечание - При расчете решетчатых сооружений в качестве расчетной

поверхности принимается поверхность, ограниченная их внешним контуром.

Т а б л и ц а R2.5 Основная координатная плоскость,параллельно которой расположена

расчетная поверхность ρ χ

zoy b h zox 0,4а hп xoy b а

R2.2 Пиковая ветровая нагрузка Для элементов ограждения и узлов их крепления необходимо учитывать

пиковые положительные w+ и отрицательные w– воздействия ветровой на-грузки, нормативные значения которых определяются по формуле

w+(–) = w0 k(ze)[1 + ζ(ze)]cp,+(–)ν+(–), (R2.10) где w0 – нормативное давление ветра (см. (4)); ze – эквивалентная высота (см. (5));

k(ze) и ζ(ze) – коэффициенты, учитывающие, соответственно, изменение давления и пульсаций давления ветра на высоте ze (см. (6) и (8));

cp,+(–) – пиковые значения аэродинамических коэффициентов положитель-ного давления (+) или отсоса (–);

ν+(–) – коэффициенты корреляции ветровой нагрузки, соответствующие положительному давлению (+) и отсосу (–); значения этих коэффици-ентов приведены в таблице R2.6 в зависимости от площади огражде-ния А, с которой собирается ветровая нагрузка.

Таблица R2.6

А, м2 20 ν+ 1,0 0,9 0,8 0,75 ν– 1,0 0,85 0,75 0,65

Аэродинамические коэффициенты ср,+ и ср,– , как правило, определя-

ются на основе результатов модельных испытаний сооружений в аэродина-мических трубах.

Примечание – При определении пиковой ветровой нагрузки, (формула (R2.10)), принято, что конструктивные элементы ограждения и узлы их крепления к зданию является достаточно жесткими и в них не возникает заметных динамических усилий и перемещений. В случае если собствен-ные частоты системы «элементы ограждения – их несущие конструкции – элементы их крепления» менее 1,5 Гц, расчетные значения пиковой ветро-

21

22

вой нагрузки должны быть уточнены на основе результатов динамическо-го расчета указанной системы конструктивных элементов.

Приложение R3. Резонансное вихревое возбуждение (1) Для однопролетных сооружений и конструктивных элементов интенсив-ность воздействия F(z), действующего при резонансном вихревом возбужде-нии по i-й собственной форме в направлении, перпендикулярном средней скорости ветра, определяется по формуле

Fi(z) = 0,75πVcr,i2clat ϕi(z)d /δ, Н/м, (R3.1) где

d, м, – размер сооружения или конструктивного элемента в направлении, перпендикулярном средней скорости ветра;

Vcr,i, м/с, – см. раздел E.1.3 EN 1991-1-4; clat – аэродинамический коэффициент поперечной силы при резонанс-

ном вихревом возбуждении; δ – логарифмический декремент колебаний принимаемый равным:

δ = 0,05 – для металлических сооружений; δ = 0,1 – для железобетон-ных сооружений;

z – координата, изменяющаяся вдоль оси сооружения; ϕi(z) – i-я форма собственных колебаний в поперечном направлении,

удовлетворяющая условию max [ϕ(z)] = 1. (R3.2)

Примечание – Воздействие при резонансном вихревом возбуждении (в первую очередь высотных зданий) рекомендуется уточнить на основе данных модельных аэродинамических испытаний.

(2) Аэродинамические коэффициенты clat поперечной силы определяются

следующим образом: а) Для круглых поперечных сечений clat = 0,3. б) Для прямоугольных поперечных сечений при b/d > 0,5:

clat = 1,1 для Vcr,i / Vmax(zэк) < 0,8; clat = 0,6 для Vcr,i / Vmax(zэк) ≥ 0,8,

здесь b – размер сооружения в направлении средней скорости ветра. При b/d ≤ 0,5 расчет на резонансное вихревое возбуждение допускается

не проводить.

(3) При расчете сооружения на резонансной вихревое возбуждение наряду с воздействием (R3.2) необходимо учитывать также действие ветровой на-грузки, параллельной средней скорости ветра. Средняя wm,cr и пульсационная wр,cr составляющие этого воздействия определяются по формулам:

wm,cr = (Vcr / Vmax)2 wm; wp,cr = (Vcr / Vmax)2 wр, (R3.3) где Vmax – расчетная скорость ветра на высоте zэк, на которой происходит ре-

зонансное вихревое возбуждение и определяемое по формуле:

22

23

23

Vcr,i > Vmax(zэк), (R3.4) где Vmax(zэк) – максимальная скорость ветра на уровне zэк, определяе-

мая по формуле fzkwzV γ)(5,1)( эк0экmax = , (R3.5)

где w0 (в Па), и k(zе) определяются в соответствии с указаниями R2.1 (4) и

R2.1 (4); для зданий и башенных сооружений с плавно изменяю-щейся формой поперечного сечения, а также труб и мачт без оття-жек zэк = 0,8h.

γf – коэффициент надежности по нагрузке (см. Национальное приложе-ние к EN 1990).

wm и wр – расчетные значения средней и пульсационной составляющих ветровой нагрузки, определяемые в соответствии с указаниями пп. R2.1 (3) и R2.1 (8)

(4) Критические скорости Vcr,i могут иметь достаточно большую повто-

ряемость в течение расчетного срока эксплуатации сооружения и, в связи с этим, резонансное вихревое возбуждение может привести к накоплению ус-талостных повреждений. Для предотвращения резонансного вихревого возбуждения могут быть ис-

пользованы различные конструктивные мероприятия: установка вертикаль-ных и спиралевидных ребер, перфорация ограждения и установка соответст-вующим образом настроенных гасителей колебаний.

НАЦИОНАЛЬНОЕ ПРИЛОЖЕНИЕ к Еврокоду EN 1991-1-4Еврокод 1: Воздействия на сооружения – Часть 1-4: Основные воздействия – Ветровые воздействияR2.1 Нормативная ветровая нагрузкаR2.2 Пиковая ветровая нагрузка

НАЦИОНАЛЬНОЕ ПРИЛОЖЕНИЕ · НП ЕН 1991-1-4 . НАЦИОНАЛЬНОЕ ПРИЛОЖЕНИЕ к Еврокоду en 1991-1-4 Еврокод 1: Воздействия

Documents