Ветровая нагрузка по районам: таблица СП 20.13330 и расчёт для здания

Для лёгких зданий ветер опасен не меньше снега. Он нагружает колонны и связи каркаса, отрывает кровлю и стеновые панели, раскачивает мачты и высокие навесы. Ниже — нормативное давление ветра по районам, формула из СП 20.13330.2016, влияние типа местности и высоты, а также калькулятор для быстрой оценки.

Ветровые районы и давление ветра

Территория России разделена на восемь ветровых районов. Район определяют по карте районирования по давлению ветра в приложении Е к СП 20.13330.2016 «Нагрузки и воздействия» с действующими изменениями. Для каждого района таблица 11.1 задаёт нормативное значение ветрового давления w₀.

Например, Москва относится к I ветровому району, Санкт-Петербург — ко II. Побережья, горные районы и площадки на границе районов требуют внимания: там значение уточняют по данным метеостанций. Перечень действующих сводов правил — в статье «Актуальный перечень СП и СНиП в строительстве».

Из чего складывается ветровая нагрузка

По СП 20.13330.2016 нормативное значение ветровой нагрузки w определяют как сумму средней w_m и пульсационной w_p составляющих:

w = w_m + w_p,   w_m = w₀ · k(z_e) · c

• w₀ — нормативное давление ветра по району из таблицы выше.
• k(z_e) — коэффициент, учитывающий изменение давления ветра по высоте z_e в зависимости от типа местности.
• c — аэродинамический коэффициент: зависит от формы здания и участка поверхности.
• w_p — пульсационная составляющая. Учитывает порывы ветра и динамику сооружения, определяется через коэффициент пульсаций давления ζ(z_e) и коэффициент корреляции ν.

Расчётное значение для проверки прочности получают умножением нормативного на коэффициент надёжности по ветровой нагрузке γ_f = 1,4. Для элементов ограждения и узлов их крепления дополнительно определяют пиковые положительные и отрицательные нагрузки.

Тип местности и коэффициент k(z_e)

Чем выше точка и чем меньше вокруг препятствий, тем сильнее ветер. СП 20.13330.2016 выделяет три типа местности:

• A — открытые побережья морей, озёр и водохранилищ, сельская местность, в том числе с постройками ниже 10 м, пустыни, степи, лесостепи, тундра;
• B — городские территории, лесные массивы и другие местности, равномерно покрытые препятствиями высотой более 10 м;
• C — городские районы с плотной застройкой зданиями высотой более 25 м.

Тип местности может отличаться для разных направлений ветра. Здание считается расположенным в местности данного типа, если она сохраняется с наветренной стороны на расстоянии 30h для зданий высотой h до 60 м.

Разница существенная: ангар высотой 10 м в чистом поле (тип A) получает давление в 1,5 раза больше, чем такой же ангар в лесном массиве или промзоне (тип B).

Аэродинамический коэффициент c

Ветер не только давит на наветренную стену, но и создаёт разрежение — отсос — на подветренной стене, боковых стенах и кровле. Аэродинамические коэффициенты для типовых форм зданий приведены в приложении В к СП 20.13330.2016.

• для наветренной вертикальной стены прямоугольного здания c = +0,8;
• подветренная стена и большая часть кровли работают на отсос — коэффициенты отрицательные;
• у краёв и углов кровли, у торцов стен отсос максимален: здесь чаще всего отрывает профлист и сэндвич-панели;
• для открытых навесов учитывают давление и снизу, и сверху — навес может «парусить».

Пример. Склад в Подмосковье, I ветровой район, открытое поле (тип A), высота 10 м, наветренная стена: w_m = 0,23 · 1,0 · 0,8 ≈ 0,18 кПа (около 19 кгс/м²). К этому значению добавляется пульсационная составляющая, а для проверки прочности всё умножается на 1,4. Если тот же склад стоит в промзоне (тип B), средняя составляющая снижается до 0,23 · 0,65 · 0,8 ≈ 0,12 кПа.

Где ветер опаснее всего

• Кровля у краёв и углов. Отсос максимален, поэтому шаг крепежа профлиста и сэндвич-панелей в краевых зонах делают чаще, чем в середине.
• Ангары с большими воротами. Открытые ворота меняют внутреннее давление, и к внешнему отсосу на кровле добавляется давление изнутри.
• Открытые навесы. Ветер действует снизу и сверху, опоры работают на опрокидывание, а фундаменты — на выдёргивание.
• Мачты, опоры и высокие одиночные сооружения. Для них ветер — основная нагрузка, а пульсационная составляющая и динамический расчёт обязательны. Пример такого объекта — КМД прожекторной мачты высотой 21 м.

Частые ошибки при сборе ветровой нагрузки

• Принят тип местности B, хотя здание стоит на краю поля или у водоёма и с одной из сторон открыто.
• Учтена только средняя составляющая, без пульсационной.
• Крепёж кровли и стен рассчитан по средней нагрузке, без пиковых значений в краевых зонах.
• Не рассмотрен вариант с открытыми воротами ангара.
• Типовой проект перенесён в регион с более высоким ветровым районом без пересчёта.

Частые вопросы