Ветровые нагрузки на металлические ограждения
Generic selectors
Exact matches only
Search in title
Search in content
Search in posts
Search in pages
25 апреля, 2020
548  

Ветровые нагрузки на металлические ограждения

Одна из важнейших характеристик любой ограждающей конструкции — ее стойкость к нагрузкам. При этом наиболее важно, чтобы ограждение хорошо справлялось с ветровыми и эксплуатационными нагрузками — то есть не деформировалось под воздействием ветра, а также при открывании/закрывании ворот и калиток.

 

Именно устойчивость к ветровым нагрузкам во многом определят прочность забора. Ограждение, установленное на открытой местности, должно противостоять даже достаточно сильному ветру — иначе со временем оно придется негодность.

Освоенности воздействия ветровых нагрузок

Ветровая нагрузка — это переменное воздействие ветра на конструкцию. Причем это воздействие комплексное, которое включает постоянное давление ветра, пульсирующего давления, а также трения, возникающего при движении воздушного потока по касательной.

На интенсивность ветровых нагрузок влияют сразу несколько факторов:

  • Скорость ветра (средняя и пиковая, т.е. зафиксированная при самых сильных порывах).
  • Направление ветра.
  • Площадь конструкции, которая воспринимает ветровую нагрузку.
  • Рельеф участка, на котором находится конструкция.
  • Наличие специальных приспособлений, снижающих ветровую нагрузку и т.д.

Эти и другие факторы обуславливают, насколько сильно будет воздействовать ветер на забор или ограду. Если прочность конструкции и ее стойкость к ветровой нагрузке будет достаточной, то забор сохранит свою целостность. Если же ветер будет слишком сильный, то есть нагрузка превысит расчетные значения для конструкции — возможны такие последствия:

  • Деформация опорных столбов (для металлических конструкций — изгиб, для деревянных — поломка).
  • Вырывание опорных конструкций из основания.
  • Деформация секций ограждающей конструкции.
  • Отрыв отдельных деталей забора от несущих конструкций в месте крепления.
  • Повреждение фурнитуры ворот или калиток.

Эффективно противостоять таким нагрузкам можно только на этапе проектирования и монтажа ограждения. Это значит, что в конструкцию изначально должен закладываться запас прочности, достаточной для того, чтобы забор или ограда выдерживали давление даже очень сильного ветра без повреждений.

Обратите внимание! Прочность несущих конструкций, секций металлических ограждений и мест крепления снижается при развитии коррозии. Это обязательно нужно учитывать при выборе толщины металла и защитно-декоративного покрытия, иначе со временем забор, который хорошо противостоял ветровым нагрузкам, может начать разваливаться.

Пример расчета ветровой нагрузки на забор

В большинстве случаев для бытовых ограждений ветровые нагрузки не рассчитываются. Часто это становится серьезной ошибкой: пре первом шквальном ветре забор (особенно недорогой) либо начинает «играть», либо просто разваливается.

Для расчета ветровой нагрузки на квадратный метро поверхности забора можно использовать базовую формулу:

F = 0,61*V2/9,8

где:

  • F – сила в кгс;
  • 0,61 – 1/2 плотности воздуха (в нормальных условиях);
  • V – скорость ветра в м/с.

Для выбора скорости ветра можно воспользоваться таблицами для вашего региона. При этом:

  • Ветер скоростью от 20,8 до 24,4 м/с считается сильным.
  • Скорость от 24,5 до 28,4 м/с соответствует штормовому ветру.
  • Ураганный ветер развивает скорость от 28,5 м/с до 32,6 м/с.

Расчет целесообразно делать по среднему значению ветровой нагрузки. Но если речь идет о высоком заборе с большой парусностью, ограждении на открытой местности или заборе, который находится в местности с сильными ветрами, то для запаса прочности лучше ориентироваться на показатели штормового ветра.

Полученную силу ветрового давления пересчитываем на один пролет/одну секцию забора.

F1 = S*F

где:

  • S – площадь одной секции ограждения в квадратных метрах.

Изгибающий момент, действующий на опору, расситываем по формуле:

М = F1*L*k

Где:

  • k – коэффициент запаса прочности (1,5)

 

  • L – высота приложения нагрузки (считаем по середине опорного столба)
  • F1 – сила в кгс.

Чтобы выбрать опорную трубу, определяем максимальный изгибающий момент:

М1 = σW/1000

где:

  • σ – предел текучести материала, кгс/мм2 (для стали – 21 кгс/мм2);
  • W – момент сопротивления сечения (мм3)*

* круглая труба — W= π*(D4-d4)/32D, квадратная труба — W=(H4-h4)/6H

Если полученное значение М1 для выбранного типа опорного столба больше М, то такая конструкция может использоваться для создания каркаса. Если меньше — высокая вероятность ее деформации под воздействием ветра на ограждение большой площади.

Как видите, расчет ветровой нагрузки достаточно сложен — и это касается только такого аспекта как деформация несущих элементов. Вот почему выбор опорных столбов и самого материала для металлического ограждения с учетом ветровой нагрузки нужно делать на основе расчетов. Выполненных профессионалами.

Сплошные и вентилируемые заборы: сопротивление ветровым нагрузкам

Приведенные выше расчеты справедливы для сплошных металлических ограждений — например, заборов из профнастила. Сплошные листы из тонкого профилированного металла плохо противостоят ветровым нагрузкам, и даже усиление путем более частой установки опор ситуацию не спасает — листы просто срывает с креплений.

Несколько иная ситуация с металлическими заврами модульного типа:

  • Сплошные ограждения (брус, горизонт) лучше сопротивляются ветровым нагрузкам за счет ребер жесткости в местах замковых соединений. При этом более надежное крепление к несущей конструкции предотвращает отрыв ламели от каркаса.
  • Вентилируемые заборы (Ранчо и аналоги) часть воздушного потока пропускают через отверстия. При этом ребра жёсткости также снижают вероятность деформации ламелей.
  • Аналогичная ситуация и с заборами-жалюзи: они перенаправляют ветровой поток, рассекая и рассеивая его, а скрытые крепления обладают большей прочностью на отрыв.

Естественно, это не означает, что для панельных металлических ограждений стойкость к ветровым нагрузкам не важна. Да, она выше, чем у заборов из профлиста, но при этом конструкцию ограждения нужно проектировать с учетом силы ветра в регионе и высоты ограды. Только при профессиональном подходе к разработке проекта конструкция будет обладать достаточной стойкостью!

author
Олександр
Об авторе:

Руководитель проектов.  Разрабо...

Подробнее