Расчет ветровых нагрузок на рекламные конструкции и вывеску на крыше задания (СНиП)

Ветровая и снеговая нагрузка всегда учитывается в расчётах при проектировании будущей рекламной конструкции и строительстве крыши здания. Определение этих нагрузок позволяет создать устойчивую конструкцию, способную противостоять сильным порывам ветра и массе снега. 

Известно, что перемещение воздушных масс вдоль поверхности Земли может происходить с различной скоростью, поэтому важно при проектировании и монтаже учитывать порывы ветра. Грамотный расчёт ветровых нагрузок на рекламную конструкцию не даст ветру сорвать или повредить наружную рекламу.

Нормативы СНиП

Согласно документу СНиП № 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия» расчёт ветровой нагрузки на рекламную конструкцию сводится к определению нормативных составляющих и расчётной величины ветровой нагрузки. Прежде чем приступить к расчёту, необходимо собрать следующие данные:

• важно знать месторасположение рекламной конструкции на территории РФ;
• габаритные размеры вывески и высоту её расположения над поверхностью земли;
• необходимо понять это отдельно стоящая конструкция или вывеска на фасаде здания и т.д.

Примеры расчета ветровой нагрузки на рекламные конструкции по формулам

1. Согласно п. 6.2 в СНиП № 2.01.07-85 – ветровую нагрузку следует определять, как сумму средней и пульсационной составляющих:

W = W_m + W_p, где

W_m - нормативное значение средней составляющей, W_p - нормативное значение пульсационной составляющей

2. Нормативное значение средней составляющей ветровой нагрузки на высоте z над поверхностью земли следует определять по формуле:

W_m = w₀ х k х c, где

w₀ - нормативное значение ветрового давления (см. п. 6.4 СНиП № 2.01.07-85), k - коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте (см. п. 6.5 СНиП № 2.01.07-85), c – аэродинамический коэффициент (см. п. 6.6 СНиП № 2.01.07-85).

Нормативное значение ветрового давления w₀ следует принимать в зависимости от ветрового района РФ. К примеру, Москва - Ι ветровой район, w0= 0,23 кПа

Коэффициент k, учитывающий изменение ветрового давления по высоте z, определяется по Таблице 1 в зависимости от типа местности. Принимаются следующие типы местности:

А - открытые побережья морей, озер и водохранилищ, пустыни, степи, лесостепи, тундра;

В - городские территории, лесные массивы и другие местности, равномерно покрытые препятствиями высотой более 10 м.

С - городские районы с застройкой зданиями высотой более 25 м.

Таблица 1

Высота z, м	Коэффициент k для типов местности
	А	В	С
<=5 10 20 40 60 80 100 150 200 250 300 350   >= 480	0,75 1,0 1,25 1,5 1,7 1,85 2,0 2,25 2,45 2,65 2,75 2,75 2,75	0,5 0,65 0,85 1,1 1,3 1,45 1,6 1,9 2,1 2,3 2,5 2,75 2,75	0,4 0,4 0,55 0,8 1,0 1,15 1,25 1,55 1,8 2,0 2,2 2,35 2,75

 

Примечание. При определении ветровой нагрузки типы местности могут быть различными для разных расчетных направлений ветра.

Как правило, к рекламной деятельности и конструкциям относятся типы местности В и С. Нужно определить к какому типу местности относится наша вывеска. Сооружение считается расположенным в местности данного типа, если эта местность сохраняется с наветренной стороны сооружения на расстоянии 30h (h - высота сооружения)

3. Нормативное значение пульсационной составляющей ветровой нагрузки на высоте z следует определять:

а) для сооружений (и их конструктивных элементов), у которых первая частота собственных колебаний f1, Гц, больше предельного значения собственной частоты fl=2,9, по формуле: W_p= Wm·ζ ·ν, где
W_m - определяется в соответствии с пунктом 2 данной статьи, ζ - коэффициент пульсаций давления ветра на уровне z, принимаемый по Таблице 2, ν - коэффициент пространственной корреляции пульсаций давления ветра.

 

Таблица 2

Ветровые районы	la	I	I I	I I I	IV	V	V	VII
w0 ,кПа (кгс/м 2)	0,17(17)	0,23 (23)	0,30 (30)	0,38 (38)	0,48 (48)	0,60 (60)	0,73 (73)	0,85 (85

б) для сооружений (и их конструктивных элементов), которые можно рассматривать как систему с одной степенью свободы (например, водонапорная башня), при f1< 2,9

W_p=W_m·x_i·ζ·ν, где
&x_i; - коэффициент динамичности, определяемый по СНиП № 2.01.07-85 «Коэффициенты динамичности», в зависимости от параметра и логарифмического декремента колебаний б=0,15, γf - коэффициент надежности по нагрузке = 1,4,
w₀ - нормативное значение ветрового давления, Па, см. Таблицу 2 (к примеру, для г. Москвы = 23000 Па).

4. После того, как определены нормативные составляющие (средняя и пульсационная), определяем расчетную величину ветровой нагрузки.

W_расч = (W_m + W_р) ·γf,

где γf - коэффициент надежности по нагрузке = 1,4

Пример расчета нагрузок на рекламную конструкцию из проекта компании

Ветровая нагрузка на кровлю

Соблюдая несколько правил по подбору кровельного материала и монтажу каркаса кровли можно избежать неприятных, разрушительных воздействий ветра на кровлю.

Рекомендации:

• Каркас кровли должен содержать раскосы и подкосы;
• Стропила должны связываться диагоналями;
• Обрешётка должна быть правильно смонтирована, это усилит прочность кровли;
• При выборе кровельного материала необходимо знать, что профнастил и металлочерепица не являются надёжным материалом. Порывы сильного ветра могут легко сорвать кровлю.

В качестве надёжного материала, строители рекомендуют использовать ондулин. Монтаж его заключается в плотном прилегании к обрешетке и крепится он с помощью специальных гвоздей. Такому покрытию не страшны даже очень сильные ветра, следовательно, ветровые нагрузки на кровлю сводятся к минимуму.

Расчёт ветровой нагрузки на крышу и кровлю

Известно много случаев, когда сильный порывистый ветер повреждает кровельную конструкцию. При таком порыве повреждаются не только отдельные элементы конструкции, но и зачастую ветровые нагрузки на кровлю приводят к сносу всей крыши.

Для крыши наиболее опасным является вертикальный воздушный поток, направленный на её пологий скат. Именно этот поток создаёт подъёмное усилие, способное приподнять кровлю. В этот момент ветровая нагрузка на крышу настолько высокая, что она способна снести крышу.

В целом здание также во время урагана испытывает неблагоприятное воздействие ветра. Ветровая нагрузка на здание, если не учитывать ветровые нагрузки на крышу, происходит по двум направлениям: нижнее и боковое.

Самым безопасным направлением ветра для здания является так называемое нижнее направление. Безопасное воздействия ветра этого направления на здание заключается в том, что его усилие направлено на прочную его часть - фундамент. Боковые же составляющие ветра оказывают воздействие на фасадные части здания.

Расчёт ветровой нагрузки на крышу, в зависимости от высоты её местонахождения над уровнем земли, определяется по формуле:

W_р = 0,7 * W * k * C

где W – нормативная величина усилия, создаваемого напором воздуха; определяется по картам в приложении к СП 20.133330.2011; k – коэффициент, показывающий зависимость давления от высоты над срезом верхнего уровня земли (Таблица 1); C – аэродинамический коэффициент, учитывающий направление набегания воздушного потока на скат крыши (Таблицы 3 и 4).

 

Таблица 3. Значение коэффициента С для двускатной кровли при векторе потока в скат крыши

 

Угол наклона ά	F	G	H	I	J
15°	-0,9	-0,8	-0,3	-0,4	-1,0
30°	-0,5	-0,5	-0,2	-0,4	-0,5
45°	0,7	0,7	0,6	-0,2	-0,3
60°	0,7	0,7	0,7	-0,2	-0,3
75°	0,8	0,8	0,8	-0,2	-0,3

 

Таблица 4. Значение коэффициента С для двускатной кровли при направлении потока во фронтон крыши

 

Угол наклона ά	F	H	G	I
0°	-1,8	-1,7	-0,7	-0,5
15°	-1,3	-1,3	-0,6	-0,5
30°	-1,1	-1,4	-0,8	-0,5
45°	-1,1	-1,4	-0,9	-0,5
60°	-1 , 1	-1 ,2	-0,8	-0, 5
75°	-1 , 1	-1 ,2	-0,8	-0, 5

 

Расчёт снеговой нагрузки

При выпадении осадков в виде снега, любая поверхность испытывает нагрузку от массы снега, находящейся на ней. Поверхность рекламной конструкции не является исключением. Расчёт снеговой нагрузки на установку специалисты проводят согласно СНиП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия». В расчётных программах учитывается расчётная нагрузка, она на 40% больше нормативной нагрузки. Эти два показателя важны для обеспечения безопасности установки.

При расчётах снеговых нагрузок учитывается местонахождение объекта. Существует таблица, по которой можно определить к какому району по нагрузкам (снеговым и ветровым) относится ваш город.

Снеговые нагрузки рассчитываются по СП 20.13330

Нормативное значение снеговой нагрузки на горизонтальную проекцию покрытия следует определять по формуле:

S₀=C_eC_tµS_g

где C_e – коэффициент, учитывающий снос снега с покрытий зданий под действием ветра или иных факторов, принимаемый в соответствии с пунктами 10.5-10.9 СП 20.13330;

C_t – термический коэффициент, принимаемый в соответствии с пунктом 10.10 СП 20.13330; µ – коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытие, принимаемый в соответствии с пунктом 10.4 СП 20.13330;

S_g – нормативное значение веса снегового покрова на 1 м² горизонтальной поверхности земли, принимаемое в соответствии с пунктом 10.2 (см. таблицу 1 ниже).

Расчетное значение снеговой нагрузки определяют умножением нормативного значения на коэффициент надежности по снеговой нагрузке:

S=S₀ х γ_f

Коэффициент надежности по снеговой нагрузке γ_f = 1,4.