Buildings and constructions. Method for determining wind loads on the building envelope
Дата введения - 1 мая 2016 г.
Введен впервые
Предисловие
1 Разработан Федеральным государственным бюджетным образовательным учреждением высшего образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" (Научно-исследовательским институтом механики Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова (НИИ механики МГУ))
2 Внесен Техническим комитетом по стандартизации ТК 465 "Строительство"
3 Утвержден и введен в действие приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 19 ноября 2015 г. N 1892-ст
4 Введен впервые
1 Область применения
Настоящий стандарт уточняет и дополняет требования СП 20.13330.2011 по назначению внешних ветровых нагрузок, учитываемых при расчетах зданий и сооружений по предельным состояниям первой и второй групп, в соответствии с положениями ГОСТ 27751. Распространяется на ограждающие конструкции высотных зданий и сооружений.
Дополнительными являются следующие положения:
1.1 Введено понятие "нормативный (эталонный) ветер", как схематизированная модель приземного пограничного слоя (ППС), и дана его математическая формулировка для использования при постановке задач аэрофизического и компьютерного моделирования ветровых нагрузок.
1.2 Выделен естественный характерный масштаб нормативного ветра, на этом основании конкретизировано понятие "высокое здание" и определен параметр аэродинамического подобия - "коэффициент высоты".
1.3 Определен универсальный критерий нормативного ветрового воздействия - "базовый (основной) аэродинамический коэффициент" внешних ветровых нагрузок и указана его связь с соответствующими частными определениями аэродинамических коэффициентов по СП 20.13330.2011.
1.4 Установлена методика (правила) определения базового аэродинамического коэффициента на основе экспериментального (аэрофизического) и компьютерного (численного) моделирования.
Примечание - В настоящем стандарте регламентированы способы определения только стационарной составляющей ветровой нагрузки. Вопросы определения пульсационных составляющих ветровой нагрузки необходимо решать через установление отдельного стандарта на характеристики турбулентности и нестационарных порывов для нормативного ветра. Приближенные методики оценки пульсационной составляющей ветровой нагрузки приведены в СП 20.13330.2011.
2 Нормативные ссылки
ГОСТ 27751-2014 Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения.
ГОСТ 4401-81 Атмосфера стандартная. Параметры
ГОСТ 23199-78 Газодинамика. Буквенные обозначения основных величин
СП 20.13330.2011 СНиП 2.01.07-85* Нагрузки и воздействия
Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.
Сведения о действии ссылочного свода правил целесообразно проверить в Федеральном информационном фонде технических регламентов и стандартов.
3 Термины, определения, обозначения и единицы измерения
3.1 Термины и определения
В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:
3.1.1 приземный пограничный слой, ППС: Прилегающий к поверхности земли слой атмосферного воздуха толщиной до 500 м.
3.1.2 типы (шероховатости) местности: Принятая в строительной отрасли Российской Федерации классификация (А, В, С) характерных уровней шероховатости земной поверхности, влияющей на распределение по высоте скорости ветра в ППС, определяют по классификатору, приведенному в СП 20.13330.2011.
3.1.3 ветровые районы: Территории (la, I, II, III, IV, V, VI, VII) Российской Федерации, отличающиеся по величине нормативного значения ветрового давления, определяют по карте 3 приложения Ж, приведенного в СП 20.13330.2011.
3.1.4 нормативное значение ветрового давления: Характерный скоростной напор нормативного ветра для каждого ветрового района, определяют по классификатору, приведенному в СП 20.13330.2011.
3.1.5 нормативный (эталонный) ветер: Схематизированная модель ППС, задаваемая для определения нормативной ветровой нагрузки на проектируемые сооружения.
Примечание - Представляет собой однонаправленное горизонтальное перемещение воздуха с заданным изменением среднего скоростного напора по высоте ППС (изменение атмосферного давления, плотности и вязкости воздуха по высоте в ППС не учитывается).
3.1.6 линейный масштаб нормативного ветра: Высота над уровнем земли, на которой скоростной напор нормативного ветра для данного типа местности равен нормативному значению ветрового давления для данного ветрового района.
3.1.7 высокое здание: Сооружение, высота которого превышает линейный масштаб нормативного ветра.
Примечание - Относительное понятие, зависящее от типа шероховатости местности и азимута настилающего ветра.
3.1.8 коэффициент высоты: Отношение геометрической высоты проектируемого здания к линейному масштабу нормативного ветра.
3.1.9 нормативная ветровая нагрузка: Результирующее распределение избыточного давления на ограждающих конструкциях проектируемого сооружения в условиях обтекания нормативным ветром с учетом интерференции от аэродинамически значимых соседних объектов.
3.1.10 аэродинамическая интерференция: Эффект взаимного влияния соседних сооружений и их элементов на обтекание и распределение ветровых нагрузок на ограждающих конструкциях объекта.
3.1.11 аэродинамически значимый объект: Здание, сооружение или иной объект, высота которого превышает уровень высоты шероховатости для данного типа местности.
3.1.12 нормативное значение средней ветровой нагрузки: Стационарная составляющая нормативной ветровой нагрузки.
3.1.13 аэродинамический коэффициент: Безразмерная величина, устанавливающая пропорциональность между скоростным напором настилающего ветра и результирующим избыточным давлением на ограждающих конструкциях сооружения.
3.1.14 настилающий ветер: Перемещение воздушных масс в ППС, не возмущенном рассматриваемым сооружением.
3.1.15 экспериментальное (аэрофизическое) моделирование: Реализация в аэродинамической трубе обтекания макета проектируемого сооружения и объектов окружающей застройки неравномерным воздушным потоком, имитирующим нормативный ветер.
3.1.16 
-фактор: Отношение скоростных напоров неравномерного потока воздуха на уровне высоты макета здания и на уровне половины этой высоты при аэрофизическом моделировании.
-фактор: Отношение скоростных напоров неравномерного потока воздуха на уровне высоты макета здания и на уровне половины этой высоты при аэрофизическом моделировании. Примечание - Используется для контроля соответствия фактической неравномерности потока в аэродинамической трубе нормативному ветру.
3.1.17 автомодельность по числу Рейнольдса: Для безразмерных аэродинамических коэффициентов свойство независимости от критерия "число Рейнольдса", начиная с некоторого достаточно большого значения этого критерия.
3.1.18 CFD (от англ. computational fluid dynamics): Семейство компьютерных вычислительных технологий решения систем уравнений механики сплошной среды, описывающих процесс обтекания тел (в данном случае - низкоскоростным воздушным потоком).
3.1.19 компьютерное (численное) моделирование: Численное воспроизведение методами CFD-технологий обтекания проектируемого сооружения и аэродинамически значимых элементов окружающей застройки нормативным ветром.
3.1.20 виртуальная аэродинамическая труба: Реализация в рамках CFD-технологий условий аэрофизического эксперимента в аэродинамической трубе с учетом масштаба моделирования объекта и нормативного ветра.