Воздействие ветровой нагрузки на системы навеса

Навесы могут быть отдельно стоящими конструкциями или могут быть прикреплены в качестве конструктивного элемента к основной конструкции здания. Они могут быть расположены у входа в здание в качестве навесов или могут располагаться в любом месте фасада здания до уровня крыши.

Навесы используются не только для защиты входа от пыли и дождя, но и для повышения эстетической привлекательности всей конструкции, интегрируясь в здание или выделяя его. Следовательно, существует потребность в экономичном проектировании размера и формы навеса и его соединений.

Без точных рекомендаций инженеры-строители часто переоценивают нагрузки, действующие на навесы и проектируют компоненты увеличенного размера, что часто может привести к ограничению пространства и снижению эстетической привлекательности всей конструкции. 

В этой статье обсуждается влияние ветровых нагрузок на системы навеса и приводятся особые соображения и меры предосторожности, которые необходимо соблюдать при проектировании таких систем. Здесь системы навеса можно определить как компоненты, относящиеся к самому навесу, его соединениям со стеной и соединениям стены с фундаментом. Это обсуждение указывает на необходимость проведения различия между критериями проектирования навесов для малоэтажных и многоэтажных зданий, в “Фабрике Уюта”, создают маркизы и навесы в Самаре, имеют собственное производство и опытных специалистов, которые придут к вам на помощь, для реализации проекта способствующего летнему отдыху.

Навесы

Навесы — это конструкции, прикрепленные к основной конструкции или зданиям, которые часто подвергаются динамическим нагрузкам, таким как ветер, сейсмические воздействия и снег. Эти сочетания нагрузок в основном определяют конструкцию. 

Давление на верхнюю поверхность купола — это прямая направленная вниз сила на верхнюю часть купола. Это происходит, когда ветер перекрывается лицевой стороной стены и движется вдоль лицевой стороны стены, создавая направленную вниз силу на навес. Более низкое поверхностное давление часто представляет собой комбинацию подъема, вызванного ветром, и подъем (всасывание) крыши, воздействующий на навес, что приводит к возникновению восходящей силы на навес. Иногда обе нагрузки могут действовать одновременно, в результате чего на купол действует совокупное чистое давление.

Для относительно типичного прямоугольного здания ключевое различие между навесами для коротких зданий и многоэтажных зданий состоит в том, что для коротких зданий навесы часто находятся на уровне крыши или рядом с ней. Это делает прикрепленный навес частью кровельной системы и также должен быть рассчитан на давление подъема крыши. Однако для высотных зданий основная стена здания намного выше, чем для коротких зданий, что увеличивает направленную вниз силу, действующую на навес. Это соображение важно, потому что инженеры часто предполагают более низкое поверхностное давление и недооценивают нисходящие силы для высотных зданий.

Навес часто подвешивается или поддерживается тросами, прикрепленными к свободному концу консольного элемента купола. Архитекторы предпочитают использовать кабельную систему из-за ее эстетичного внешнего вида. Однако это недостаток, поскольку кабели не способны противостоять сжимающим нагрузкам или моментам, хотя они подходят для сопротивления растягивающим нагрузкам.

Строительные инженеры обычно предпочитают трубопроводные системы вместо кабельных, чтобы уменьшить некоторые из этих недостатков. Но в большинстве случаев установка трубных секций является дорогостоящей и не является предпочтительной с эстетической точки зрения. Вместо того, чтобы полагаться на трос, чтобы противостоять силе сжатия, чего он не может, концевое соединение купола с основной стенкой спроектировано таким образом, чтобы оно выдерживало момент, вызванный восходящим давлением, а также нисходящим давлением.

Родительская стена

Необходимо принять меры предосторожности, чтобы основная стена могла противостоять моментным силам, передаваемым соединением. Стенка часто бывает тонкой и может быть не способна противостоять избыточным моментам от реакций соединения купола. Таким образом, дополнительная вертикальная арматура может быть предусмотрена рядом с натяжной поверхностью стены (обычно на внутренней стороне стены, если соединение выполняется с внешней поверхностью или наоборот), чтобы противостоять натяжению, вызываемому моментом, действующим на стену. Перед укладкой стены необходимо разместить арматуру, так чтобы она была вместе с обычной вертикальной арматурой стены. Длина предусмотренного армирования должна как минимум превышать требуемую длину развертки.

В качестве альтернативы, момент, создаваемый ветровыми нагрузками, можно распределить по длине стены с помощью пластин жесткости или уголков. Пластины жесткости могут передавать силы от пары моментов по длине стены, тем самым снижая концентрацию напряжений на небольшом участке.

Дизайн участника

Всегда существует ограничение на размер элементов каркаса навеса. Основные консольные балки, которые выдерживают ветровые нагрузки, должны иметь достаточный размер и толщину, чтобы противостоять моменту, вызванному ветровыми нагрузками. В этой ситуации очень хорошо подойдет коническая консольная балка с разной глубиной. Глубина консоли может линейно увеличиваться от свободного конца элемента к поддерживаемому концу, обеспечивая необходимую моментную нагрузку.

Большинство навесов односкатные, как таковые, восходящие силы увеличиваются, когда наклон превышает 30 градусов. Никакого значительного увеличения силы восходящего ветра не наблюдалось до тех пор, пока угол наклона купола не достигал 30 градусов. Если навес расположен в углу здания, больше ветра задерживается под поверхностью навеса, оказывая таким образом давление вверх.

Дизайн фундамента

Дюбели между основной стеной и фундаментом должны быть рассчитаны не только на сжимающие нагрузки, вызванные весом стены, но также должны быть рассчитаны на растягивающие нагрузки, боковые нагрузки и переворачивающие моменты, вызванные моментом соединения навеса с лицевой поверхностью стены. Кроме того, при проектировании дюбелей фундаментной стены необходимо учитывать эксцентриситет закладных плит, используемых для соединения навеса с лицевой стороной стены.

Дизайн облицовки поверхностей

Многие системы навесов в зданиях теперь предназначены для размещения стеклянной облицовки на верхней поверхности. Эти системы стеклянной облицовки чрезвычайно чувствительны к малейшим отклонениям. Стеклянные панели часто подвергаются давлению как снизу, так и сверху, что может вызвать усталость в стекле, если оно не поддерживается равномерно элементами системы каркаса, что приводит к локализации напряжений.

Конструкция элементов обрамления купола должна учитывать такие отклонения, чтобы они находились в допустимых пределах. Боковые отклонения элементов конструкции, вызванные ветром или сейсмическими силами, часто игнорируются инженерами-строителями, но их следует учитывать, особенно когда облицовка верхней части навеса сделана из стекла.

2021-03-14