Аэродинамические коэффициенты

Тип схемы	a, град	Значения коэффициентов
		ce1	ce2	ce3	ce4
I	10	0,5	-1,3	-1,1	0
	20	1,1	0	0	-0,4
	30	2,1	0,9	0,6	0
II	10	0	-1,1	-1,5	0
	20	1,5	0,5	0	0
	30	2	0,8	0,4	0,4
III	10	1,4	0,4	–	–
	20	1,8	0,5	–	–
	30	2,2	0,6	–	–
IV	10	1,3	0,2	–	–
	20	1,4	0,3	–	–
	30	1,6	0,4	–	–
Примечания 1 Коэффициенты се1, се2, се3, се4 соответствуют суммарному давлению на верхнюю и нижнюю поверхности навесов. 2 Для отрицательных значений се1, се2, се3, се4 направление давления на схемах следует изменять на противоположное. 3 Для навесов с волнистыми покрытиями аэродинамический коэффициент трения cf = 0,04.

Д.1.11 Сфера

Аэродинамические коэффициенты лобового сопротивления с_х сферы при z_g > d/2 (рисунок Д.13) приведены на рисунке Д.14 в зависимости от числа Рейнольдса Re и относительной шероховатости d = D/d, где D, м, – шероховатость поверхности (см. Д.1.15). При z_g < d/2 коэффициент с_х следует увеличить в 1,6 раза.

Коэффициент подъемной силы сферы с_z принимается равным:

при z_g > d/2 – c_z = 0;

при z_g < d/2 – с_z = 0,6.

Опечатка

Эквивалентная высота (11.1.5) z_e = z_g + d/2.

При определении коэффициента v в соответствии с 11.1.11 следует принимать

b = h = 0,7d.

Число Рейнольдса Re определяется по формуле

где d, м, – диаметр сферы;

w₀, Па, – определяется в соответствии с 11.1.4;

z_e, м, – эквивалентная высота;

k(z_e) – определяется в соответствии с 11.1.6;

1. g_f

Д.1.12 Сооружения и конструктивные элементы с круговой цилиндрической поверхностью

Аэродинамический коэффициент с_е1 внешнего давления определяется по формуле

c_e1 = k_l1c_b,

где k_l1 = 1 при с_b > 0; для с_b < 0 – k_l1 = k_l, определено в Д.1.15.

Распределение коэффициентов с_b по поверхности цилиндра при d = D/d < 5×10^-4 (см. Д.1.16) приведено на рисунке Д.16 для различных чисел Рейнольдса Re. Значение указанных на этом рисунке углов b_min и b_b, а также соответствующее им значение коэффициентов с_min и с_b приведены в таблице Д.5.

Значения аэродинамических коэффициентов давления с_е2 и с_i (рисунок Д.14) приведены в таблице Д.6. Коэффициент с_i следует учитывать для опущенного покрытия («плавающая кровля»), а также при отсутствии покрытия.

Аэродинамические коэффициенты лобового сопротивления определяются по формуле

c_X = k_lc_x¥,

где k_l – определено в Д.1 в зависимости от относительного удлинения сооружения (см. Д.1.15). Значения коэффициентов c_x¥ приведены на рисунке Д.17 в зависимости от числа Рейнольдса Re и относительной шероховатости D = d/d (см. Д.1.16).

Re	bmin	cmin	bb	cb
5×105	85	-2,2	135	-0,4
2×106	80	-1,9	120	-0,7
107	75	-1,5	105	-0,8

h/d	1/6	1/4	1/2	1	2	³ 5
ce2, ci	-0,5	-0,55	-0,7	-0,8	-0,9	-1,05

Для проводов и тросов (в том числе покрытых гололедом) с_х = 1,2.

Аэродинамические коэффициенты наклонных элементов (рисунок Д.18) определяются по формуле

с_хb = c_хsin₂bsin²q.

где с_х – определяется в соответствии с данными рисунка Д.17;

ось х параллельна скорости ветра V;

ось z направлена вертикально вверх;

1. bXYи осью х;
2. qz.

При определении коэффициента v в соответствии с 11.1.1:

b = 0,7d; h = h₁ + 0,7f.

Число Рейнольдса Re определяется по формуле, приведенной в Д.1.11, где z_е = 0,8h для вертикально расположенных сооружений;

z_e равно расстоянию от поверхности земли до оси горизонтально расположенного сооружения.

Д.1.13 Призматические сооружения

Опечатка

Аэродинамические коэффициенты лобового сопротивления призматических сооружений определяются по формуле

c_X = k_lc_X¥,

где k_l определено в Д.1.15 в зависимости от относительного удлинения сооружения l_е.

Значения коэффициента c_X¥ для прямоугольных сечений приведены на рисунке Д.19, а для n-угольных сечений и конструктивных элементов (профилей) – в таблице Д.7.

Эскизы сечений и направлений ветра	b, град.	п (число сторон)	cx¥ при Re > 4×105
Правильный многоугольник	Произвольный	5	1,8
		6 – 8	1,5
		10	1,2
		12	1,0

Аэродинамические коэффициенты решетчатых конструкций отнесены к площади граней пространственных ферм или площади контура плоских ферм.

Направление оси х для плоских ферм совпадает с направлением ветра и перпендикулярно плоскости конструкции; для пространственных ферм расчетные направления ветра показаны в таблице Д.8.

Аэродинамические коэффициенты с_х отдельностоящих плоских решетчатых конструкций определяются по формуле

где c_xi – аэродинамический коэффициент i-го элемента конструкций, определяемый в соответствии с указаниями Д.1.13 для профилей и Д.1.12, в для трубчатых элементов; при этом k_l = 1;

A_i – площадь проекции i-го элемента конструкции;

А_k – площадь, ограниченная контуром конструкции.

Ряд плоских параллельно расположенных решетчатых конструкций

Для наветренной конструкции коэффициент c_xl определяется так же, как и для отдельностоящей фермы.

Для второй и последующих конструкций с_х2 = с_х1h.

Для ферм из профилей из труб при Re <4×10⁵ коэффициент h определяется по таблице Д.8 в зависимости от относительного расстояния между фермами b/h (рисунок Д.19) и коэффициента проницаемости ферм

j	b/h
	1/2	1	2	4	6
0,1	0,93	0,99	1	1	1
0,2	0,75	0,81	0,87	0,9	0,93
0,3	0,56	0,65	0,73	0,78	0,83
0,4	0,38	0,48	0,59	0,65	0,72
0,5	0,19	0,32	0,44	0,52	0,61
0,6	0	0,15	0,3	0,4	0,5

Для ферм из труб при Re ³ 4×10⁵ h = 0,95.

Примечание – Число Рейнольдса Re следует определять по формуле в подразделе Д.1.11, где d – средний диаметр трубчатых элементов.

Решетчатые башни и пространственные фермы

Аэродинамические коэффициенты с_l решетчатых башен и пространственных ферм определяются по формуле

с_l = с_х(1 + h)k₁,

где с_х – определяется так же, как и для отдельностоящей фермы;

1. h

Значения коэффициента k₁ приведены в таблице Д.9.

Форма контура поперечного сечения и направление ветра	k1
	1
	0,9
	1,2

Д.1.15 Учет относительного удлинения

Значения коэффициента k_l в зависимости от относительного удлинения l_е элемента или сооружения приведены на рисунке Д.23. Относительное удлинение l_e зависит от параметра l = l/b и определяется по таблице Д.10; степень проницаемости

le = l/2 le = l le = 2l
Примечание – l, b – соответственно максимальный и минимальный размеры сооружения или его элемента в плоскости, перпендикулярной направлению ветра.

Д.1.16 Учет шероховатости внешней поверхности

Значения коэффициента D, характеризующего шероховатость поверхностей конструкций, в зависимости от их обработки и материала, из которого они изготовлены, приведены в таблице Д.11.

Тип поверхности	Относительная шероховатость d, мм	Тип поверхности	Относительная шероховатость d, мм
Стекло	0,0015	Оцинкованная сталь	0,2
Полированный металл	0,002	Шлифованный бетон	0,2
Тонкомолотая масляная краска	0,006	Шероховатый бетон	1,0
Распыленная краска	0,02	Ржавчина	2,0
Литейный чугун	0,2	Каменная кладка	3,0

Д.1.17 Пиковые значения аэродинамических коэффициентов для прямоугольных в плане зданий

а) Для стен прямоугольных в плане зданий пиковое положительное значение аэродинамического коэффициента с_р,+ = 1,2.

б) Пиковые значения отрицательного аэродинамического коэффициента с_р,– для стен и плоских покрытий (рисунок Д.24) приведены в таблице Д.12.

Участок	А	В	С	D	Е
сp,-	-2,2	-1,2	-3,4	-2,4	-1,5

Д.2 Резонансное вихревое возбуждение

Д.2.1 Для однопролетных сооружений и конструктивных элементов интенсивность воздействия F(z), действующего при резонансном вихревом возбуждении по i-й собственной форме в направлении, перпендикулярном средней скорости ветра, определяется по формуле

Н/м,                                   (Д.2.1)

где d, м, – размер сооружения или конструктивного элемента в направлении, перпендикулярном средней скорости ветра;

V_cr,i, м/с, – см. 11.3.2;

с_y,cr – аэродинамический коэффициент поперечной силы при резонансном вихревом возбуждении;

1. d
2. dd

z – координата, изменяющаяся вдоль оси сооружения;

j_i(z) – i-я форма собственных колебаний в поперечном направлении, удовлетворяющая условию

max[j(z)] = 1.                                                        (Д.2.2)

Примечание – Воздействие при резонансном вихревом возбуждении (в первую очередь высотных зданий) рекомендуется уточнить на основе данных модельных аэродинамических испытаний.

Д.2.2 Аэродинамические коэффициенты с_у поперечной силы определяются следующим образом:

а) Для круглых поперечных сечений с_у = 0,3.

б) Для прямоугольных поперечных сечений при b/d > 0,5:

c_y = 1,1 для V_cr,i/V_max(z_эк) < 0,8;

с_у = 0,6 для V_cr,i/V_max(z_эк) ³ 0,8,

здесь b – размер сооружения в направлении средней скорости ветра.

При b/d £ 0,5 расчет на резонансное вихревое возбуждение допускается не проводить.

Д.2.3 При расчете сооружения на резонансное вихревое возбуждение наряду с воздействием (Д.2.1) необходимо учитывать также действие ветровой нагрузки, параллельной средней скорости ветра. Средняя w_m,cr и пульсационная w_p,cr составляющие этого воздействия определяются по формулам:

w_m,cr = (V_cr/V_max)²w_m; w_p,cr = (V_cr/V_max)²w_p,                                   (Д.2.3)

где V_max – расчетная скорость ветра на высоте z_эк, на которой происходит резонансное вихревое возбуждение, определяемое по формуле (11.13);

w_m и w_p – расчетные значения средней и пульсационной составляющих ветровой нагрузки, определяемые в соответствии с указаниями 11.1.

Д.2.4 Критические скорости V_cr,i могут иметь достаточно большую повторяемость в течение расчетного срока эксплуатации сооружения и, в связи с этим, резонансное вихревое возбуждение может привести к накоплению усталостных повреждений.

Для предотвращения резонансного вихревого возбуждения могут быть использованы различные конструктивные мероприятия: установка вертикальных и спиралевидных ребер, перфорация ограждения и установка соответствующим образом настроенных гасителей колебаний.