Давление ветра от скорости – Давление ветра в зависимости от скорости и сила ветра на препятствии. Ветровая нагрузка в первом приближении.

Давление ветра в зависимости от скорости и сила ветра на препятствии. Ветровая нагрузка в первом приближении.

Давление ветра в зависимости от скорости и сила ветра на препятствии. Ветровая нагрузка в первом приближении.

Нормальное ветровое давление на препятствие в первом приближении определяется по формуле W=0,5*p*v*v, («Ветровая нагрузка на сооружения.» Савицкий. 1972г.)
  • где v — скорость ветра, м/с
  • p — плотность воздуха, кг/м3, зависящая от его влажности, температуры и атмосферного давления
  • 0,5 — коэффициент сопротивления (обтекания). Англосаксы используют коэффициент равный 0,75, т.е. получают данные в 1,5 раза выше, но порядок величин — тот-же, конечно

Таблица: Ветровая нагрузка ( в первом приближении). Давление ветра в зависимости от скорости и сила ветра на препятствии. Расчет для плотности воздуха 1,2 кг/м3

 
  
Скорость ветра в м/с
1 м/с
5 м/с 10 м/с 15 м/с 20 м/с 25 м/с 30 м/с 40 м/с 50 м/с
 Давление, Па = Н/м 0,60
15
60 135 240 375 540 960 1500
(Объект 1м х 1м) Сила на 1 м2, Н 0,60 15,00 60,00 135,00 240,00 375,00 540,00 960,00 1500,00
(Объект 2м х 2м) Сила на 4 м2, Н 2,40 60,00 240,00 540,00 960,00 1500,00 2160,00 3840,00 6000,00
 (Объект 1м х 1м) Сила на 1 м2, кгс 0,06 1,53 6,12
13,78
24,49 38,27 55,10 97,96 153,06
 (Объект 2м х 2м) Сила на 4 м2, кгс 0,24 6,12 24,49 55,10 97,96 153,06 220,41 391,84 612,24

dpva.ru

Давление ветра. Физика на каждом шагу

Давление ветра

Когда ветер, т. е. движущийся поток воздуха, встречает преграду, он оказывает на нее давление большее, чем 1 кг на квадратный сантиметр. Давление воздуха на эту преграду спереди и сзади в таких случаях не уравновешивается, и избыток давления со стороны ветра стремится сдвинуть преграду с места. Это усилие и имеют в виду, когда говорят о «давлении ветра».

Величина давления ветра на обдуваемую им поверхность зависит от его скорости, от его «силы». Слабый ветер давит на квадратный метр поверхности, поставленной под прямым углом к нему, с силою 4–5 кг, сильный ветер – до 30 кг, шторм – до 75 кг. Нетрудно рассчитать, что, например, на радиомачту в 4 м высоты и 5 см толщины сильный боковой ветер давит с силою 6 кг, а шторм – 15 кг. Вы легко можете вычислить также, что на телеграфную проволоку длиною 50 м и толщиною 4 мм сильный ветер оказывает давление в 4 кг, а телеграфный столб высотою 8 м и поперечником 25 см шторм стремится опрокинуть с силою 150 кг.

Интересно подсчитать, что сильнее: давление урагана или рабочее давление пара в цилиндре паровой машины? Как ни странно, но пар оказывает во много раз большее удельное давление, чем самый сильный ураган. Действительно, ураган давит с силою 300 кг на 1 м2. Это составляет на 1 см2 в 10 000 раз меньше, т. е. 3/100 кг. Давление же пара, увлекающее цилиндр в движение, достигает десятков килограммов на 1 см2, а в новейших машинах еще больше. Следовательно, на одну и ту же площадку работающий пар давит в сотни раз сильнее, чем самый опустошительный ураган.

Если движущийся воздух сильно давит на встречное тело, то и спокойный воздух оказывает значительное давление на быстро движущееся тело. Это и есть причина того, что называют «сопротивлением воздуха».

Поделитесь на страничке

Следующая глава >

fis.wikireading.ru

Скорость и давление ветра

Показатель ветровой

нагрузки

Районы РФ

I

II

III

IV

V

VI

VII

Скорость ветра, м/с

21

24

27

30

33

37

40

Динамическое давление , Па

270

350

450

550

700

850

1000

П р и м е ч а н и е. Московская, Ивановская и Владимирская области – 1 район.

Для рабочего состояния крана динамическое давление и скорость ветрана высоте 10 м над поверхностью земли, вне зависимости от района установки крана, но с учетом его назначения принимается по табл. 9.5.

Таблица 9.5

Скорость и давление ветра

Назначение кранов

Скорость

ветра, м/с

Динамическое давление, Па

Краны: строительные, монтажные, для полигонов железобетонных изделий, штучных грузов, а также стреловые самоходные общего назначения

14,0

125

Краны всех типов, устанавливаемые в речных и морских портах

20,0

250

Краны, устанавливаемые на объектах, исключающих возможность перерыва в работе

28,5

500

ЗадачаОценить собственную устойчивость стрелового самоходного крана, выполненного по схеме рис. 9.1.б, если: G1=42,49 кН – вес поворотной части крана; G2=118,59 кН – вес неповоротной части крана, b=2,42 м, С1=1,44 м и С2=0,02 м,=6°, h’1=2,1 м и h»1=1,0 м – расстояния от центра тяжести поворотной и неповоротной частей крана до плоскости, проходящей через точки ребра опрокидывания; А1=3,8 м2; А2=9,6 м2,’2=2,3 м,»2=1,1 м – наветренные площади и расстояния от плоскости, проходящей через точки опорного контура до центров приложения ветровой нагрузки поворотной и неповоротной частей крана соответственно. Район установки крана II.

Решение Расчет ветровой нагрузки ведем по формуле (9.1) Динамическое давление ветра для нерабочего состояния крана выбираем по табл. 9.4. Для района II РФ=350 Па. Коэффициент аэродинамической силы с=1,2. Коэффициент к=1,00, так как наветренные площади крана расположены ниже уровня 10 м от поверхности земли. Коэффициент п=1,1.

Дальнейший расчет по алгоритму, приведенному в [9.1], показывает, что кран устойчив.

9.4. Определение расчетных параметров стропов и чалочных канатов

Строповку строительных конструкций производят по заранее разработанным схемам (рис. 9.2). Для подъема и перемещения крупногабаритных и длинномерных грузов применяют траверсы.

Чтобы определить технические данные гибких стропов, необходимо провести расчет (рис. 9.3).

Определяют усилие (натяжение) в одной ветви стропа

где S – расчетное усилие, приложенное к стропу, без учета коэффициента перегрузки и воздействия динамического эффекта, кН;

Q – вес поднимаемого груза, Н;

m – общее число ветвей стропа;

 – угол между направлением действия расчетного усилия стропа;

k – коэффициент, зависящий от угла наклона ветви стропа к вертикали (табл. 9.6):

Таблица 9.6

 , град

0

15

30

45

60

k

1

1,03

1,15

1,42

2

Рис. 9.2. Схемы строповки конструкций:

а – двухветвевым стропом; б – траверсой в двух точках; в – траверсой в трех точках с уравнительным роликом; г – траверсой в четырех точках с двумя уравнительными роликами; д – трехветвевым стропом; е – траверсой в четырех точках; ж – продольной и двумя поперечными траверсами в четырех точках; з – подъем вертикального элемента; и – подъем наклонного элемента; 1 – центр тяжести груза; 2 – траверса; 3 – ролик; 4 – строп;  – угол между стропом и вертикалью

Рис. 9.3. Схема для расчета усилий в ветвях стропа

Определяют разрывное усилие в ветви стропа

где kз– коэффициент запаса прочности для стропа, определяемый в зависимости от типа стропа.

По найденному разрывному усилию по табл. 9.7 подбирают канат и определяют его технические данные: временное сопротивление разрыву, ближайшее большее к расчетному, и его диаметр.

Таблица 9.7

studfiles.net

Давление ветра « Учи физику!

При своём перемещении воздух образует ветер. Если ветер на своём пути встретит преграду, он оказывает на неё давление. Это давление измеряется в   кГ/м².

Давление в воздухе, находящемся в покое, передаётся во все стороны с одинаковой силой (закон Паскаля). Про давление, оказываемое ветром, того же сказать нельзя. Ветер дует всегда в определённую сторону, имеет определённое направление. В этом направлении и возникает давление ветра. Если ветер дует с северной  стороны, его называют северным, если направление ветра с юга на север, его называют южным ветром. Направление ветра можно определить по движению облаков, направлению дыма, выходящего из трубы, по наклонению ветвей деревьев или по флюгеру.

Устройство флюгера может быть различным, но всегда оно настолько просто, что флюгер может себе устроить каждый. Флюгером может служить стрелка, флажок или фигура петуха, вырезанные из жести и прикреплённые к шесту так, что свободно могут вращаться под давлением ветра. Прикрепив флюгер на крыше дома или сарая, на отдельном шесте, можно вести наблюдения за направлением ветра в течение продолжительного времени.

Флажок из материи ‘или даже небольшая лента, пришитые к шнурку, тоже могут служить хорошим флюгером. Шнурок с пришитым флажком продевают через два колечка, расположенных на разной высоте шеста, закрепляют концы шнура, натянувши его. Укреплённый таким образом флажок при передвижении шнурка может быть поднят кверху и спущен вниз.
Для быстроты определения направления, откуда дует ветер, под флюгером, на том же шесте или палке, где он укреплён, помещают звёздочку сторон света, сделанную из палочек, расположенных крестообразно. К концам палочек прибивают обычно одну или несколько букв (можно вырезать из жести): С, Ю, 3, В (или, соответственно, N, S, W, О). Устанавливать звёздочку надо, сообразуясь с компасом (рис. 122).

Давление ветра обычно называют «силой ветра». Сила ветра с давних пор используется человеком.
Движение парусного флота, ветряных мельниц прошлых времён и ветродвигателей нашего времени основано на использовании давления ветра. Ветер вызывает особые воздушные и морские течения, учитывать которые необходимо и в воздухоплавании, и в мореходстве; устраивая различные вентиляторы, мы создаём искусственное течение воздуха в желательном для нас направлении, этим пользуются в очень многих отраслях промышленности и в быту. Силу ветра принято оценивать баллами. Эта оценка основывается на ряде наблюдений за некоторыми природными явлениями.
Приводим ниже таблицу таких наблюдений над действием ветра.

Е.Н. Соколова “Юному физику”

uchifiziku.ru

Атмосферное давление и ветер

Каким бы невесомым ни казался нам воздух, он оказывает давление на земную поверхность. Оно постоянно изменяется, что приводит к возникновению ветров.

Атмосферное давление

Воздух имеет определённый вес. Он оказывает на земную поверхность давление в среднем 1 килограмм 33 грамма на каждый квадратный сантиметр. Холодный воздух тяжелее тёплого и поэтому давит на поверхность сильнее. Солнце нагревает земную поверхность неравномерно, из-за этого неравномерно нагревается и воздух. В связи с этим на поверхности образуются области с более высоким и более низким атмосферным давлением. Они последовательно сменяют друг друга от экватора к полюсам.

Традиционно давление воздуха измеряют ртутным барометром. Показателем давления служит высота ртутного столба, которая измеряется в миллиметрах (мм рт. ст.). Среднее давление на уровне моря при температуре О С составляет 760 мм рт. ст. Эта величина принимается за нормальное атмосферное давление. Па географических картах для изображения величины давления используют способ особых изолиний — изобар. Области высокого давления, окружённые изобарами, обозначают буквой — В, а низкого — Н.

Ветер

Неравномерное распределение атмосферной) давления у земной поверхности — основная причина возникновения горизонтального перемещения воздуха — ветра. Ветер всегда дует из областей с высоким давлением в области с низким давлением и характеризуется направлением, скоростью и силой. Направление ветра определяют по той стороне горизонта, откуда он дует. Например, северо-восточный ветер дует с северо-востока на юго-запад. Для изображения направления ветров на карте используются стрелки.

О направлении господствующих ветров в данной местности можно судить по специальному графику — розе ветров. На нём отмечается число дней, в течение которых дул ветер того или иного направления. Роза ветров может быть построена на день, месяц или год. Скорость ветра измеряется в метрах в секунду (м/с) и зависит от разницы в давлении между областями повышенного и пониженного давления. Сила ветра зависит от его скорости и определяется по шкале Бофорта от 0 до 12 баллов.

Постоянные ветры

Постоянные ветры образуются вследствие существования на Земле поясов повышенного и пониженного атмосферного давления. От 30-х широт, где сформировались пояса высокого давления, к экватору — в сторону пояса низкого давления дуют пассаты. Из областей высокого давления 30-х широт в области пониженного давления в умеренных широтах дуют постоянные ветры западного переноса. В полярных широтах господствуют полярные восточные ветры.

Благодаря осевому вращению Земли ветры отклоняются от своего первоначального направления в Северном полушарии вправо, в Южном — влево. Например, южные ветры приобретают в Северном полушарии юго-западное направление, а в Южном полушарии юго-восточное.

Сезонные ветры

Сезонные ветры возникают в определённые сезоны года. К ним относят муссоны — ветры, возникающие на границе суши и моря и дважды в год меняющие своё направление на противоположное. Причина их возникновения — неравномерность нагревания и охлаждения воды и суши и, как следствие, сезонная смена давления.

Суточные ветры

Разница в нагревании и охлаждении суши и океанов проявляется не только в разные сезоны года, но и в различное время суток. Поэтому на границе суши с морем или озером в течение суток идёт образование бризов.

Значение ветров

Венгры могут изменять погоду, перенося огромные массы тёплого или холодного воздуха, облака, а вместе с ними и осадки. Именно ветер переносит влажный воздух океанов на материки. В ветреную погоду в городах легче дышится, так как ветер уносит загрязнённый воздух. Ветры, дующие над морями и океанами, порождают волны и течения. На участках суши, лишённых растительности, ветер может выдувать горные породы, вызывать пыльные бури и эрозию почв. Ветры, дующие постоянно в одном и том же направлении, всегда были морякам верными помощниками, наполняя паруса и подгоняя корабли. Люди издавна использовали энергию ветра и строили ветряные мельницы. Сегодня в ряде районов действуют ветровые электростанции, которые превращают силу ветра в электричество.

geographyofrussia.com

Программы и формулы для расчета ветровой нагрузки

Программы для расчета ветровой нагрузки

Формулы для расчета ветровой нагрузки

Источник: СНиП 2.01.07-85 (с изм. 1 1993)

Давление ветровой нагрузки определяется по формуле: 

W= W0kc

где Wo- нормативное значение давления (см. таб.1)
k — коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте, определяется по таб.2 в зависимости от типа местности. Принимаются следующие типы местности:

  • А — открытые побережья морей, озёр и водохранилищ, пустыни, лесостепи, тундра;
  • В — городские территории, лесные массивы и другие местности, равномерно покрытые препятствиями высотой не более 10 м;
  • С — городские районы с застройкой зданниями высотой более 25 м.

с — аэродинамический коэффициент.

W= 0,61V02

где V-численно равно скорости ветра, м/с, на уровне 10 м над поверхностью земли для местности типа А, соответствующей 10-минутному интервалу осреднения и превышаемой в среднем раз в 5 лет (если техническими условиями, утверждёнными в установленном порядке, не регламентированы другие периоды повторяемости скоростей ветра).

Таблица 1.

Ветровые районы СССР Ia 1 2 3 4 5 6 7
 Wo,кПа(кгс/м3)

0,17

(23)

0,23

(23)

0,30

(30)

0,38

(38)

0,48

(48)

0,60

(60)

0.73

(73)

0,85

(85)

 

Таблица 2.

Высота z,м коэффициент k для типов местности
A B C
< 5 0,75 0,5 0,4
10 1 0,65 0,4
20 1,25 0,85 0,55
40 1,5 1,1 0,8
60 1,7 1,3 1
80 1,85 1,45 1,15
10 2 1,6 1,25
150 2,25 1,9 1,55
200 2,45 2,1 1,8
250 2,652 2,3 2
300 2,75 2,5 2,2
350 2,75 2,75 2,35
>480 2,75 2,75 2,75

 

Таблица 3.

Высота z,м Коэффициент пульсаций давления ветра z для типов местности
A B C
£ 5 0,85 1,22 1,78
10 0,76 1,06 1,78
20 0,69 0,92 1,5
40 0,62 0,8 1,26
60 0,58 0,74 1,14
80 0,56 0,7 1,06
100 0,54 0,67 1
150 0,51 0,62 0,9
200 0,49 0,58 0,84
250 0,47 0,56 0,8
300 0,46 0,54 0,76
350 0,46 0,52 0,73
³ 480 0,46 0,5 0,68

Таблица 4. Определение аэродинамического коэффициента для разных типов сооружений

4.1. Сфера

 

b, град 0 15 3 45 60 75 90
с 1 0,8 0,4 -0,2 -0,8 -1,2 -1,25
               
b, град 105 120 135 150 175 180  
с -1 -0,6 -0,2 0,2 0,3 0,4  

 

4.2. Призматические сооружения

l 5 10 20 35 50 100 беск.
k 0,6 0,65 0,75 0,85 0,9 0,95 2

 

Пример расчета ветровой нагрузки:

Для трубы диаметром D=500 мм, высотой h=1000 мм, расположенной на высоте 10 м. Скорость ветра v0=8 м/с. Местность-город.

W = W0kc = (0,61*64)*0,65*0,75 = 19,032 (кПа)

 

 

glavconstructor.ru

Скорость и давление ветра

Показатель ветровой

нагрузки

Районы РФ

I

II

III

IV

V

VI

VII

Скорость ветра, м/с

21

24

27

30

33

37

40

Динамическое давление , Па

270

350

450

550

700

850

1000

П р и м е ч а н и е. Московская, Ивановская и Владимирская области – 1 район.

Для рабочего состояния крана динамическое давление и скорость ветрана высоте 10 м над поверхностью земли, вне зависимости от района установки крана, но с учетом его назначения принимается по табл. 9.5.

Таблица 9.5

Скорость и давление ветра

Назначение кранов

Скорость

ветра, м/с

Динамическое давление, Па

Краны: строительные, монтажные, для полигонов железобетонных изделий, штучных грузов, а также стреловые самоходные общего назначения

14,0

125

Краны всех типов, устанавливаемые в речных и морских портах

20,0

250

Краны, устанавливаемые на объектах, исключающих возможность перерыва в работе

28,5

500

ЗадачаОценить собственную устойчивость стрелового самоходного крана, выполненного по схеме рис. 9.1.б, если: G1=42,49 кН – вес поворотной части крана; G2=118,59 кН – вес неповоротной части крана, b=2,42 м, С1=1,44 м и С2=0,02 м,=6°, h’1=2,1 м и h»1=1,0 м – расстояния от центра тяжести поворотной и неповоротной частей крана до плоскости, проходящей через точки ребра опрокидывания; А1=3,8 м2; А2=9,6 м2,’2=2,3 м,»2=1,1 м – наветренные площади и расстояния от плоскости, проходящей через точки опорного контура до центров приложения ветровой нагрузки поворотной и неповоротной частей крана соответственно. Район установки крана II.

Решение Расчет ветровой нагрузки ведем по формуле (9.1) Динамическое давление ветра для нерабочего состояния крана выбираем по табл. 9.4. Для района II РФ=350 Па. Коэффициент аэродинамической силы с=1,2. Коэффициент к=1,00, так как наветренные площади крана расположены ниже уровня 10 м от поверхности земли. Коэффициент п=1,1.

Дальнейший расчет по алгоритму, приведенному в [9.1], показывает, что кран устойчив.

9.4. Определение расчетных параметров стропов и чалочных канатов

Строповку строительных конструкций производят по заранее разработанным схемам (рис. 9.2). Для подъема и перемещения крупногабаритных и длинномерных грузов применяют траверсы.

Чтобы определить технические данные гибких стропов, необходимо провести расчет (рис. 9.3).

Определяют усилие (натяжение) в одной ветви стропа

где S – расчетное усилие, приложенное к стропу, без учета коэффициента перегрузки и воздействия динамического эффекта, кН;

Q – вес поднимаемого груза, Н;

m – общее число ветвей стропа;

 – угол между направлением действия расчетного усилия стропа;

k – коэффициент, зависящий от угла наклона ветви стропа к вертикали (табл. 9.6):

Таблица 9.6

 , град

0

15

30

45

60

k

1

1,03

1,15

1,42

2

Рис. 9.2. Схемы строповки конструкций:

а – двухветвевым стропом; б – траверсой в двух точках; в – траверсой в трех точках с уравнительным роликом; г – траверсой в четырех точках с двумя уравнительными роликами; д – трехветвевым стропом; е – траверсой в четырех точках; ж – продольной и двумя поперечными траверсами в четырех точках; з – подъем вертикального элемента; и – подъем наклонного элемента; 1 – центр тяжести груза; 2 – траверса; 3 – ролик; 4 – строп;  – угол между стропом и вертикалью

Рис. 9.3. Схема для расчета усилий в ветвях стропа

Определяют разрывное усилие в ветви стропа

где kз– коэффициент запаса прочности для стропа, определяемый в зависимости от типа стропа.

По найденному разрывному усилию по табл. 9.7 подбирают канат и определяют его технические данные: временное сопротивление разрыву, ближайшее большее к расчетному, и его диаметр.

Таблица 9.7

studfiles.net