Механическая прочность баннерных тканей и расчет ветровых нагрузок
На улице вывески, щиты, короба и перетяжки подвергаются не только температурным колебаниям, но и высоким механическим нагрузкам. Для того чтобы изготовленное изделие отвечало необходимым прочностным требованиям, необходимо выяснить: выдержит ли используемый материал те нагрузки, которые могут на него воздействовать в период краткосрочной или длительной эксплуатации. После произведенных расчетов ветровых нагрузок необходимо сравнить их с прочностными характеристиками баннера (винилового, полиэтиленового, тканого синтетического или натурального) с учетом специфики материала (например, влагопоглощения с последующим разрушением), возможной потери пластичности при низких температурах и скорости его старения.
В случае отдельно стоящих знаков, подвергающихся нагрузкам на обе стороны, расчеты должны производиться, в том числе и для крепежных элементов. Это особенно важно, если изделие расположено в таком месте, где деформации (срыв или разрыв) могут представлять опасность для человека, транспорта и расположенных рядом сооружений.
Если для расчетов нет достаточных знаний и опыта, лучше обратиться в проектно-конструкторские бюро или крупные рекламно-производственные фирмы.
Представленная ниже методика расчета ветровых нагрузок, используемая в строительной статике, может быть применима для вертикальных плоских рекламных сооружений и дает возможность получить предварительное значение без учета конструкционных особенностей.
Ветровая нагрузка, измеряемая в кг(кН)/м², определяется по формуле:
Pw = k ⋅ q,
где
Pw – давление ветра, нормальное к воспринимающей поверхности. Это давление считается положительным.
k – аэродинамический коэффициент, зависящий от формы и положения подверженного ветру объекта.
Конструкция
b-ширина, d-высота
| Соотношение размеров | Площадь S | Аэродинамический коэффициент k |
|
Вертикально установленное полотно, закрепленное в раме или натянутое с помощью тросов
| d/b < 5 | b х d
| 1,2 |
d/b ≥ 5
| b х d | 1,6 |
q – скоростной напор ветра (кг/м²), соответствующий наибольшей для данного места скорости ветра c учетом особых порывов.
Величина q в зависимости от скорости ветра определяется следующим образом:
q = γ : g ⋅ V² : 2
γ - вес воздуха (1,23 кг/м³) при P атм. = 760 мм рт. ст. и t атм. = 15 °С
g – ускорение силы тяжести (9,81 м/сек²)
V – наибольшая скорость ветра (м/сек.) на данной высоте h, т. е.
q = 1,23 : 9,81 ⋅ V² : 2
q = V² : 16
Высота h над уровнем земли, м
| Скорость ветра V | Скоростной напор q, кг/м² |
км/ч
| м/сек. |
| 0-8 | 103.7 | 28.8 | 51 |
| 8-20 | 128.9 | 35.8 | 80 |
Примечание: В таблице указаны максимальные значения скорости ветра, характерные европейской территории для конструкций, расположенных на открытом месте. При необходимости точного расчета с учетом географических районов (прибрежных зон), застройки места расположения баннера, наличия редких/обширных зеленых насаждений следует обратиться к нормативным документам СниП 2.01.07-85* («Нагрузки и воздействия») и воспользоваться расчетными данными.
Пример расчета максимальной ветровой нагрузки для конструкции, верхняя точка которой расположена на высоте 5 м над уровнем земли. Размер знака 3 х 1,5 м.
При использовании приведенных ранее таблиц, производится простой расчет:
| Скорость ветра | V = 28,8 м/сек. |
| Скоростной напор | q = 51 кг/м² |
| Аэродинамический коэффициент | k = 1,2 |
| Ветровая нагрузка | Pw = k ⋅ q
Pw = 1,2 ⋅ 51 = 61 кг/м² |
