Ветровая нагрузка — это совокупность сил переменных воздушных потоков, которые приводят к возникновению направленного и касательного давления по отношению к поверхности ограждающей конструкции. Аэродинамическая нагрузка напрямую зависит от географического положения и климатических особенностей местности. В районах, где наблюдаются значительные перепады атмосферного давления, сила ветра будет максимальна.

С помощью калькулятора ветровой нагрузки можно найти расчетное значение ветрового давления в кг/м² для выбранной конструкции (двускатной кровли, забора) или прямоугольного здания. Вычисления выполняются с учетом коэффициента влияния высоты на давления ветра, аэродинамического коэффициента, ветрового района и типа местности, без учета пульсационной нагрузки. Теоретическое обоснование из СП 20.13330.2016 представлено ниже.

Как рассчитать ветровую нагрузку?

Выберите тип конструкции (крыша, прямоугольная «коробка», забор).
Введите размеры конструкции.
Выберите направление ветра (опционально).
Выберите ветровой район (узнать ветровой район).
Укажите тип местности (открытая, городская лесная/пригородная, городская плотная).
Нажмите кнопку «Рассчитать».

Расчетная ветровая нагрузка

Согласно СП 20.13330.2016 расчетная ветровая нагрузка представляет собой сумму средней (нормативная нагрузка и аэродинамические коэффициенты) и пульсационной (частота колебаний отдельных элементов сооружения) составляющих. Математическое обоснование расчета представлено в формулах ниже или в соответствующих в СП (11.1, 11.2 и 11.5). Все значения вложенных коэффициентов также можно найти в приложениях указанного свода правил.

w_m — средняя ветровая нагрузка;
w_g — пульсационная ветровая нагрузка;
w₀ — нормативная ветровая нагрузка;
k(z_e) — коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления для высоты z_e;
c — аэродинамический коэффициент;
ζ(z_e) — коэффициент пульсации давления ветра для высоты z_e;
v — коэффициент пространственной корреляции пульсаций давления ветра.

Пример расчета ветровой нагрузки

Наш калькулятор выполняет упрощенный расчет и рассчитывает только среднюю ветровую нагрузку (w_m), которая составляет большую часть воздействий потоков воздуха. Чтобы полностью не пренебрегать величиной пульсационной нагрузки (w_g), на основании аннотаций главы 11 (Воздействия ветра), применяется коэффициент надежности по нагрузке для основной и пиковой ветровых нагрузок равный 1.4.

В примере ниже представлен развернутый расчет на основании следующих условий:

Сбор нагрузки: на забор
Высота ограды: 6000 мм
Ветровой район: II
Местность: открытая

Для наглядности перенесем всю исходную информацию из СП 20.13330.2016.

Аэродинамический коэффициент, с (Приложение В.1.1. Отдельно стоящие плоские сплошные конструкции)

*для данного случая z_e = h
**длина участков конструкции определяется автоматически относительно высоты
***таблица показывает коэффициенты для ОТДЕЛЬНЫХ участков определенной ширины (т.е. вся картинка это не сплошная конструкция)

Коэффициент, k (Таблица 11.2)

*промежуточные значения определяются линейной интерполяцией
**для высот от 10 до 300 м включительно, расчет производится по формуле 11.4

А — открытые побережья морей, озер и водохранилищ, сельские местности, в том числе с постройками высотой менее 10 м, пустыни, степи, лесостепи, тундра;
В — городские территории, лесные массивы и другие местности, равномерно покрытые препятствиями высотой более 10 м;
С — городские районы с плотной застройкой зданиями высотой более 25 м.

Нормативная ветровая нагрузка, ветровые районы (Таблица 11.1)

*1 кПа ≈ 100 кг/м²**определить ветровой район для города

Таким образом, конечная формула будет выглядеть так:

w_m = w₀ (0.3 кПа) × k (0.80) × c (2.1) × (1.4) = 0.7056 кПа ≈ 70.56 кг/м²

Смежные нормативные документы:

СП 20.13330.2016 «Нагрузки и воздействия»
СП 17.13330.2017 «Кровли»
ГОСТ Р 56728-2015 «Здания и сооружения. Методика определения ветровых нагрузок на ограждающие конструкции»