Вітрові навантаження на металеві огорожі

Одна з найважливіших характеристик будь-якої конструкції, що огороджує – її стійкість до навантажень. При цьому найбільш важливо, щоб огорожа добре справлялася з вітровими і експлуатаційними навантаженнями – тобто не деформувалася під впливом вітру, а також при відкриванні / закриванні воріт і калиток.

Саме стійкість до вітрових навантажень багато в чому визначить міцність забору. Огорожа, встановлена на відкритій місцевості, має протистояти навіть досить сильному вітру – інакше з часом вона прийде в непридатність.

Освоєності впливу вітрових навантажень

Вітрове навантаження – це змінна впливу вітру на конструкцію. Причому цей вплив комплексний, який включає постійний тиск вітру, пульсуючий тиск, а також тертя, що виникає при русі повітряного потоку по дотичній.

На інтенсивність вітрових навантажень впливають відразу кілька факторів:

• Швидкість вітру (середня і пікова, тобто зафіксована при найсильніших поривах) .
• Направлення вітру.
• Площа конструкції, яка сприймає вітрове навантаження.
• Рельеф ділянки, на якій знаходиться конструкція.
• Наявність спеціальних пристосувань, понижуючих вітрове навантаження і т.ін.

Ці та інші чинники зумовлюють, наскільки сильно буде впливати вітер на паркан або огорожу. Якщо міцність конструкції і її стійкість до вітрового навантаження буде достатньою, то паркан збереже свою цілісність. Якщо ж вітер буде занадто сильний, тобто навантаження перевищить розрахункові значення для конструкції – можливі такі наслідки:

• Деформація опорних стовпів (для металевих конструкцій – вигин, для дерев’яних – поломка) .
• Виривання опорних конструкцій з основи.
• Деформація секцій огороджувальної конструкціі.
• Відрив окремих деталей забору від несучих конструкцій в місці кріплення.
• Пошкодження фурнітури воріт або хвірток.

Ефективно протистояти таким навантаженням можна тільки на етапі проектування і монтажу огорожі. Це означає, що в конструкцію спочатку повинен закладатися запас міцності, достатньої для того, щоб паркан або огорожа витримували тиск навіть дуже сильного вітру без пошкоджень.

Приклад розрахунку вітрового навантаження на паркан

У більшості випадків для побутових огорож вітрові навантаження не розраховуються. Часто це стає серйозною помилкою: при першому шквальному вітру паркан (особливо недорогий) або починає «грати», або просто розвалюється.

Для розрахунку вітрового навантаження на квадратний метр поверхні забору можна використовувати базову формулу:

F = 0,61 * V2 / 9,8

де:

• F – сила в кгс;
• 0,61 – 1/2 щільності повітря (в нормальних умовах);
• V – швидкість вітру в м/с.

Для вибору швидкості вітру можна скористатися таблицями для вашого регіону. При цьому:

• Вітер швидкістю від 20,8 до 24,4 м / с вважається сильним.
• Швидкість від 24,5 до 28,4 м / с відповідає штормовому вітру.
• Ураганний вітер розвиває швидкість від 28,5 м / с до 32,6 м / с.

Розрахунок доцільно робити за середнім значенням вітрового навантаження. Але якщо мова йде про високий паркан із великою парусністю, огорожу на відкритій місцевості або паркан, який знаходиться в місцевості з сильними вітрами, то для запасу міцності краще орієнтуватися на показники штормового вітру.

Отриману силу вітрового тиску перераховуємо на один проліт / одну секцію паркану.

F1 = S*F

де:

• S – площа однієї секції огорожі в квадратних метрах.

Згинальний момент, що діє на опору, розраховуємо за формулою:

М = F1*L*k

Де:

• k – коэфіцієнт запасу міцності (1,5)
• L –висота прикладання навантаження (вважаємо за середину опорного стовпа)
• F1 – сила в кгс.

Щоб вибрати опорну трубу, визначаємо максимальний згинальний момент:

М1 = σW/1000

де:

• σ –межа плинності матеріалу, кгс / мм2 (для сталі – 21 кгс / мм2);
• W – момент опору перерізу (мм3) *

*кругла труба – W = π * (D4-d4) / 32D, квадратна труба – W = (H4-h4) / 6H

Якщо отримане значення М1 для обраного типу опорного стовпа більше М, то така конструкція може використовуватися для створення каркаса. Якщо менше – висока ймовірність її деформації під впливом вітру на огорожу великої площі.

Як бачите, розрахунок вітрового навантаження досить складний – і це стосується тільки такого аспекту як деформація несучих елементів. Ось чому вибір опорних стовпів і самого матеріалу для металевої огорожі з урахуванням вітрового навантаження потрібно робити на основі розрахунків. Виконаних професіоналами.

Суцільні і вентильовані паркани: опір вітровим навантаженням

Наведені вище розрахунки справедливі для суцільних металевих огорож – наприклад, огорож з профнастилу. Суцільні листи з тонкого профільованого металу погано протистоять вітровим навантаженням, і навіть посилення шляхом частішої установки опор ситуацію не рятує – листи просто зриває з кріплень.

Дещо інша ситуація з металевими заврами модульного типу:

• Суцільні огородження (брус, горизонт) краще чинять опір вітровим навантаженням за рахунок ребер жорсткості в місцях замкових з’єднань. При цьому більш надійне кріплення до несучої конструкції запобігає відриву ламелі від каркаса.
• Вентилюємі паркани (Ранчо і аналоги) частина повітряного потоку пропускають через отвори. При цьому ребра жорсткості також знижують вірогідність деформації ламелей.
• Аналогічна ситуація і з парканами-жалюзі: вони перенаправляють вітровий потік, розсікаючи і розсіюючи його, а приховані кріплення мають більшу міцність на відрив.

Звичайно, це не означає, що для панельних металевих огорож стійкість до вітрових навантажень не важлива. Так, вона вище, ніж у парканів з профнастилу, але при цьому конструкцію огорожі потрібно проектувати з урахуванням сили вітру в регіоні і висоти огорожі. Тільки при професійному підході до розробки проекту конструкція буде мати достатню стійкість!