Снеговая и ветровая нагрузка на защитное полотно и расчёт мачт под ним

Вес конструкции и усилие натяжения

Натяжение полотна закладывают в проект, и в конструкции оно держится постоянно. В п. 5.3 СП 20.13330.2016 постоянными названы вес частей сооружения и давление грунтов. Усилия от предварительного напряжения тот же документ предписывает учитывать наравне с ними.

Вес полотна, тросов и крепежа от погоды не зависит и стоит в расчёте всегда. Оттяжки уводят часть усилия от стойки в анкеры, и собственное их натяжение считают в той же группе.

Временные нагрузки в том же документе разбиты на длительные, кратковременные и особые. Снег и ветер стоят среди кратковременных, и в расчёт они входят сочетаниями с постоянной частью.

От веса снегового покрова на земле к нагрузке

Исходная величина для снега одна — вес снегового покрова на квадратном метре горизонтальной поверхности земли. Её берут по таблице 10.1 СП 20.13330.2016, где снеговые районы пронумерованы римскими цифрами. Москва и область стоят в III снеговом районе, и это 1,5 кПа. Для перечисленных населённых пунктов значение дано списком в приложении К. Карта районирования работает там, где нужного пункта в перечне нет.

Число из таблицы — ещё не нагрузка на конструкцию. Между ними стоит переход, и коэффициенты для него заданы в СП 20.13330.2016. В расчёт идут коэффициент формы покрытия, коэффициент сноса снега ветром и термический коэффициент. Нормативное значение переводят в расчётное отдельным множителем.

Коэффициенты формы в СП 20.13330.2016 заданы для покрытий определённых очертаний, и сетчатое полотно среди них не значится. Сплошная кровля и сетка держат снег по-разному. Через ячейку часть осадков проходит, а мокрый снег может смерзаться в корку. Величину для полотна поэтому обосновывают отдельно, а не переносят из таблицы для кровель.

Средняя и пульсационная составляющие ветровой нагрузки

Давление ветра для района строительства стоит в таблице 11.1 СП 20.13330.2016. У Москвы и области это I ветровой район, 0,23 кПа. Нормативное значение основной ветровой нагрузки определено в том же документе как сумма средней и пульсационной составляющих.

Среднюю составляющую получают из давления района, коэффициента изменения давления по высоте и аэродинамического коэффициента. Пульсационная учитывает, что скорость ветра меняется во времени. В неё входят динамические свойства самой конструкции — собственные частоты и затухание колебаний.

Коэффициент по высоте зависит от того, что стоит вокруг площадки. Типов местности свод правил различает три, и разведены они по высоте окружающих препятствий и застройки:

• Открытые побережья морей, озёр и водохранилищ, сельские местности с невысокими постройками, пустыни, степи, лесостепи, тундра
• Городские территории и лесные массивы, равномерно покрытые препятствиями заметной высоты
• Городские районы с плотной застройкой высокими зданиями

Аэродинамический коэффициент описывает, как поток обтекает конструкцию. Значения для решётчатых конструкций собраны в приложении В к СП 20.13330.2016. Для форм, которых там нет, свод правил допускает опубликованные данные и продувку модели в аэродинамической трубе.

Сетчатое полотно продувается, и часть потока проходит сквозь ячейку. Аэродинамический коэффициент для такой конструкции обосновывают по приложению В либо по продувке модели.

Колебания стойки под ветром

Ветер действует на опору не только напором. СП 20.13330.2016 отводит отдельные пункты резонансному вихревому возбуждению и аэродинамически неустойчивым колебаниям — галопированию, дивергенции и флаттеру. Обе проверки адресованы зданиям и сооружениям со сплошными стенками. Ось у такого сооружения прямолинейна, а форма и размеры сечения не меняются или меняются плавно.

Под это описание подходит стойка мачты. Проверяют, не совпадёт ли частота срыва вихрей с собственной частотой опоры. При совпадении колебания идут поперёк потока и нарастают. Свод правил оставляет профильным нормам сами критерии, по которым такие колебания возникают.

Чем проверяют сечение стойки

С полотна нагрузку собирают по грузовой площади. Приходится она на ту часть перекрытия, что несёт одна опора. Через эту площадь давление в килопаскалях превращается в усилие на стойке.

Собранные усилия уходят в расчёт стальной части. СП 16.13330.2017 выводит расчётные сопротивления проката из предела текучести и временного сопротивления стали. Оба нормативных значения делят на коэффициент, заданный для материала. Отдельные коэффициенты в том же своде правил учитывают условия работы элементов и соединений.

Сжатую стойку проверяют не только на прочность. СП 16.13330.2017 нормирует устойчивость центрально-сжатых элементов сплошного сечения и предельные гибкости — отношение расчётной длины к радиусу инерции.

Область применения у этого документа очерчена. Из неё исключены мосты, транспортные тоннели и трубы под насыпями. Конструкции особых видов — предварительно напряжённые, пространственные, висячие, тонкостенные — вынесены в отдельные нормативные документы.

Ниже фундамента начинается другой документ. Опора передаёт усилия в основание, а поведение грунта под подошвой нормировано сводом правил об основаниях зданий и сооружений.