Загальні відомості про вітрового навантаження
Довідка: Вітрові навантаження
Загальні відомості про конструктивні елементи будівлі
Будинки: Основи проектування
Загальні відомості про дерев'яні просторових конструкціях
Будинки: Основи проектування
Загальні відомості і класифікація оболонок покриттів з пластмас
Будинки: Основи проектування
Загальні відомості про пневматичних конструкцій
Будинки: Основи проектування
Загальні відомості про дахах, дахах і про організацію покрівельних робіт
Технології: Покрівельні роботи
Загальні відомості про ремонт покрівель
Технології: Покрівельні роботи
Загальні відомості про архітектуру і будівлях
Будинки: Основи проектування
Загальні відомості про фундаментах і їх типи
Елементи: Фундаменти
Загальні відомості про сходи
Елементи: Сходи
Загальні відомості про штукатурних роботах
Технології: Оздоблювальні роботи
Загальні вимоги до конструкцій зовнішніх стін і їх класифікація
Будинки: Житлові будинки
Загальні фізичні властивості деревини
Матеріали: Деревина
Загальні фізичні властивості пластмаси
Матеріали: Пластмаса
Будівельник розглядає вітер як короткочасне навантаження і джерело вібрації конструкцій. Для високих споруд і будівель, великопрольотних конструкцій, мостів та ін.
Рух мас повітря відносно земної поверхні відбувається під впливом різниці атмосферного тиску, що визначається баричним градієнтом, силою тертя, що відхиляє силою обертання землі і відцентровою силою) Сила тертя помітно позначається в нижніх сотнях метрів. Баричний градієнт (бар - одиниця тиску, прийнята в метеорології), який є різницею тиску зазвичай на один градус меридіана, виражається в миллибарах (1000 мбар = 750 мм рт. Ст.). Внаслідок турбулентності 1 повітряного потоку швидкість і напрямок в тій чи іншій мірі коливаються. Величину швидкості як осредненную величину визначають за допомогою станційних приладів (флюгера, анемометра і ін.), А у вільній атмосфері на великих висотах - за допомогою радіозондов, шаропілотних спостережень і аеростаті. Швидкість вітру вимірюється в м / сек, іноді оцінюється вузлами або балами міжнародної шкали. Вузол - 1 морська миля на годину (близько 0,5 м / сек).
Напрямок вітру вказують по 8 або 16 румбам горизонту або по азимутним кутах, вважаючи за 0 напрям на північ; кути відраховують за годинниковою стрілкою.
Особливе значення для загальної циркуляції атмосфери мають виникають області низького і високого атмосферного тиску, звані циклонами і антициклонами. Вони часто спостерігаються в середніх широтах і викликають сильні повітряні течії.
Тертя частинок повітря об поверхню землі відхиляє напрямок вітру від прямолінійного так, що зліва по руху залишається більш низький тиск атмосфери 2. З ростом висоти над поверхнею землі вплив сили тертя зменшується, що призводить до підвищення швидкості вітру. На великій висоті, де вплив тертя об поверхню землі зникає, а рух усталене і рівномірне, вітер дме з ізобарі! У метеорології його називають градієнтним. Ізобари 3 циклонів і антициклонів не прямі, а замкнуті лінії виду еліпсів і кіл; по ним відбувається рух повітряних мас, внаслідок чого виникає ще відцентрова сила.
Для вихору, що обертається проти годинникової стрілки, якщо в центрі його знижений тиск, т. Е. Циклон, радіус дії якого досягає 3000 км, характерні велика поривчастість і сильні опади.
Найбільш руйнівні за своєю силою тропічні циклони, іноді рухаються зі швидкістю понад 50 м / сек. У зоні Карибського моря такі урагани завдають колосальні руйнування і забирають сотні, а іноді і тисячі людських життів. У Східній Азії їх називають тайфунами. Вони обрушуються на наш Далекий Схід, найбільш сильно страждають від них Курильські острови.
Вихори над морем називають смерчами, над сушею - тромбами. За візуальними спостереженнями швидкість вітру досягає 100 м / сек. Провісником смерчу є тривала спекотна погода і вологість повітря. Внаслідок низького тиску / повітря всередині вихору і величезній швидкості обертання смерч всмоктує в себе воду і предмети, що зустрічаються на його шляху. Влітку 1904 над Москвою пронісся тромб, майже повністю знищив Анненгофскую гай, який зруйнував масу будівель в Лефортове, в околицях Москви і довколишніх селах. Швидкість вітру досягала 60 м / сек.
Рух повітря в атмосфері турбулентний. З турбулентністю атмосфери пов'язана поривчастість вітру. При значних короткочасних відхиленнях від середніх величин швидкості говорять про шквалистим вітром. Поривчастість вітру в дослідженнях характеризують за допомогою середніх квадратів пульсації складових швидкості вітру та стандартних відхилень.
Висхідні і низхідні потоки повітря можуть викликати вихор з горизонтальною віссю - шквал: вітер як би стрибком підвищується від слабкого до ураганного, досягаючи 30 м / сек і навіть більше. У Москві шквал в травні 1937 р заподіяв величезні руйнування, хоча тривав всього 3-4 хв. Сильні шквали спостерігаються при жаркій сухій погоді, яка тривала протягом багатьох днів.
Мал. 1.1. Флюгер Вильда>
У деяких географічних районах спостерігаються вітри, викликані особливостями місцевості. Таким місцевим вітрам привласнюють свої назви: гірський і долинний, «бора» і «фен». «Фени» - сильні рвучкі вітри з високою температурою повітря спостерігаються в гірських системах, вони добре виражені на північних і південних схилах Кавказу, в Середній Азії (під Ташкентом).
Найбільш характерна «Новоросійська бора», яка добре вивчена. Швидкість вітру в ній досягає 50 м / сек, а в поривах - і більш. Взимку дію «бори» посилюється - в бухті і поблизу берега все покривається льодом товщиною в кілька метрів.
«Бакинський норд», так називають сильний сухий вітер, швидкість якого досягає іноді 50 м / сек, він триває кілька днів, що характерно майже всім вітрам «бора».
Для з'ясування дії вітру необхідно знати його параметри: напрямок, швидкість, поривчастість, тривалість, частоту появи вітру різної швидкості, а в деяких випадках - супутні йому загальні метеорологічні умови, наприклад температуру, вологість, атмосферні опади.
Мал. 1.2. Чашковий анемометр>
Швидкість вітру вперше, мабуть, став вимірювати в 1500 р Леонардо-да-Вінчі. Основоположник метеорології як науки М. В. Ломоносов вказав на необхідність вивчення вітру. Перші прилади для вимірювання швидкості вітру були зроблені в XVIII в. Для вимірювання швидкості вітру в Росії в II половині XIX ст. переважне поширення набув флюгер Вільда (рис. 1.1), заснований на дії вітру на підвішену до осі дошку. Відповідно до положення дошки, для чого служить градуированная штифтами шкала, можна вимірювати швидкість до 20 м / сек, якщо дошка вагою 200 г (легка), і до 40 м / сек - при дошці вагою 800 г (важка). Флюгер встановлюють на висоті 10-12 м. Середнє положення дошки щодо штифтів на шкалі визначається за 2 хв. Для вимірювання швидкості вітру застосовують також ручний чашковий анемометр (рис. 1.2), крильчасті анемометр і ін. В СРСР і за кордоном велике поширення набувають різні анемометри, приймачем в яких служить більш чутливий повітряний гвинт.
За останній час для переоснащення метеорологічних станцій більш досконалими вітровимірювальні приладами стали застосовувати анеморумбометри М-63 і анеморумбографи М-64, у яких датчиком служить повітряний гвинт. Прилад М-64 дозволяє вимірювати і записувати:- а) миттєву (осредненную за рахунок інерції приладу за 2-4 сек) швидкість;
- б) максимальну швидкість вітру до 60 м / сек;
- в) середню швидкість вітру, автоматично осредненную за десятихвилинний інтервал, в межах до 40 м / сек;
- г) напрямок вітру в межах 0-360 ° з похибкою ± 10 °, осередненою спостерігачем за час 35-40 сек.
Прилад М-64 може реєструвати параметри вітру в трьох варіантах:
- а) детальна (повна) запис миттєвої швидкості вітру, на яку накладено запис середньої швидкості вітру;
- б) безперервний запис значень миттєвої швидкості вітру, що перевищує середні значення;
- в) безперервна реєстрація максимальних значень миттєвої швидкості вітру за кожну десятихвилинку.
Анеморумбограф М-64 може, крім того, реєструвати напрямок вітру безперервно або у вигляді ступінчастою кривої - 5 відліків за 10 хв.
Прилади М-63 і М-64 побудовані на принципі перетворення вимірюваних параметрів вітру в електричні величини. Дистанційність приладів до 300 м.
Електричний контактний анеморумбограф М-12, в якому датчиком служить вертушка з трьома півкулями чашкового типу, реєструє середню швидкість і напрям вітру. Для установки на щоглах застосовуються анемометри посиленої конструкції М-92, подібні приладу М-12.
Для вимірювання швидкості вітру в поривах необхідні малоінертние прилади, засновані на миттєвої фіксації відхилення приймача вітру, наприклад у вигляді полушариев, крильчатки, кулі, що закріплюються на вимірювальному штифті. Трубкою Піто або її модифікацією можна вимірювати повний тиск, т. Е. Статична плюс динамічне. Комбінованими трубками можна вимірювати окремо повний тиск і статична. Тоді швидкість вітру можна знайти з виразу
де член зліва є динамічним тиском потоку зі швидкістю V і щільністю повітря р.
Мал. 1.3. Ураганомер Гольцмана>
На цьому принципі заснований прилад «ураганомер Гольцмана» (рис. 1.3).
Анемометр з тензометром М-27, що дозволяє вимірювати миттєве значення швидкості вітру, що складається з датчика у вигляді жорстко закріпленого на вимірювальної осі колеса з багатьох чашок - полушариев, підсилювача і записуючого комплексу, дозволяє протягом тривалого часу стежити за поведінкою вітру. Поширені безинертний пневматичні або ємнісні датчики тиску, за допомогою яких можна фіксувати миттєве значення швидкості вітру.
Напрямок вітру визначають візуально за шкалами в горизонтальній площині. Для цього коло розбивають на 16 румбів. Позначення румбів відповідає частинам світу: північ, південь, схід, захід. Наприклад, вітер, що дме під кутом 45 ° на північ, називають північно-східним або норд-остом, південно-західний вітер має азимут 225 °. Напрямок - румба північно-північний схід відповідає азимуту 22 ° 30 'і т. Д. Відлік проводиться за годинниковою стрілкою; нуль азимута доводиться на північ. Напрямку вітру записуються приладами, званими румбографамі. Вони часто об'єднуються з анемометрами, наприклад, в анеморумбограф М-64.
Для характеристики вітру за напрямками будують «розу вітрів», т. Е. Графік, де повторюваність напрямку відкладають в масштабі по румбам. Найчастіше обмежуються вісьмома головними румбами, т. Е. З градацією через 45 ° (С, СВ, В, С, Ю, Пд, 3, СЗ).
Для візуальної оцінки швидкості вітру застосовують міжнародну шкалу сили вітру, що використовує шкалу Бофорта. Вона прийнята в науковій літературі і морській справі. Починаючи з 1946 р по цій шкалі сила вітру оцінюється від 1 до 17 балів. Швидкість урагану, що характеризується 12 балами, дорівнює 34,8 м / сек.
Регулярні спостереження за вітром ведуться на метеорологічних станціях Головного управління гідрометеорологічної служби СРСР. Дослідження структури вітру проводяться територіальними обсерваторіями і Головної геофізичної обсерваторії ім. А. І. Воєйкова.
Спостереження на метеорологічних станціях ведуться чотири рази на добу: в 1; 7; 13 і 19 ч. Тепер перейшли до восьми термінів. Цього дотримуються у багатьох країнах, хоча нерідкі випадки дворазових спостережень.
Прилади для вимірювання швидкості вітру на метеорологічних станціях і послів встановлюють зазвичай на висоті 8-12 м від поверхні землі. За кордоном надходять також, тому за вихідну висоту приймають 10 м, або 30 футів.
Для вимірювання швидкості вітру на різних висотах до 600 м від поверхні землі використовують також радіощогли, а останнім часом і телевізійні вежі в Ленінграді, Києві та ін. На Московській телевізійної вежі висотою 533 м встановлені різноманітні метеорологічні прилади, і в тому числі прилади для реєстрації вітру.
При використанні даних про швидкість вітру необхідно знати, до якого часу осереднення відносяться результати спостережень, тому що величина середньої швидкості вітру залежить від часу усереднення. наприклад:
Миттєве значення швидкості вітру в поривах більше. Цікаві дані і про тип приладу, що дозволяють оцінювати різні спостереження.
При вимірах швидкості вітру флюгером Вільда, осередненою відповідно до інструкції за час 2 хв, точність відліку залежить від суб'єктивних оцінок спостерігача; помилка у флюгера з важкої дошкою може бути до 6 м / сек. В результаті багаторічних спостережень і правильної оцінки їх за допомогою математичної статистики отримують уявлення про дійсну величиною швидкості вітру в даному місці.
У «Довіднику з клімату СРСР» (частина III, «Вітер») наведені дані про повторюваності напрямків середньої швидкості вітру, повторюваності різних швидкостей вітру, повторюваності різних швидкостей вітру за напрямками, швидкості вітру різної ймовірності (для розрахунку вітрового навантаження).
Для будівельника посібником при визначенні розрахункової вітрового навантаження є Будівельні норми і правила [1; 2]. У розділі БНіП "Будівельна кліматологія і геофізика» наведені дані про швидкість вітру в різних пунктах, можливої один раз за рік і за 5, 10, 15 і 20 років.
При розрахунку споруд із заданою деформативність цінні відомості про повторюваність вітрів різної сили.
Примітки
1. Стан рідини, що характеризується турбулентним рухом, т. Е. Неврегульованим, хаотичним рухом частинок по складних траєкторіях.
2. У південній півкулі низький тиск буде праворуч.
3. Лінія на карті, що з'єднує пункти з однаковою величиною тиску.
Чи сподобалася вам ця публікація?
«Попередні статті
Дія вітру на споруди
Довідка: Вітрові навантаження
Найбільш часто вживані будівельні терміни
Довідка: Загальна інформація
Загальнобудівельні роботи
Довідка: Загальна інформація
Захист сталевих елементів
Довідка: Протипожежний захист
Поведінка незахищених сталевих елементів під час пожежі
Довідка: Протипожежний захист
Класи вогнестійкості будівельних елементів
Довідка: Протипожежний захист
Класи протипожежного захисту будівель
Довідка: Протипожежний захист
Навантаження, що виникають під час пожежі
Довідка: Протипожежний захист
Наступні статті »
Вітер як навантаження на споруди
Довідка: Вітрові навантаження
Загальні відомості про вітрового навантаження
Довідка: Вітрові навантаження
Норми вітрового навантаження на споруди
Довідка: Вітрові навантаження
Елементи аеродинаміки будівельних конструкцій
Довідка: Вітрові навантаження
Дія потоку повітря на прості тіла
Довідка: Вітрові навантаження
Вітрова навантаження на циліндричні конструкції
Довідка: Вітрові навантаження
Вітрова навантаження на ґратчасті конструкції
Довідка: Вітрові навантаження
Вітрова навантаження на спеціальні конструкції
Довідка: Вітрові навантаження
HTML Text BB Code