Прикладная климатология (стр. 11 )

При расчетах параметр m принимают равным 0,45, что соответствует зданиям с двойным остеклением окон и их площади, равной 30% от площади стен, а температуру воздуха внутри помещения (tв) – равной 18° С. На основании формулы рассчитаны таблицы эффективных температур при различных сочетаниях отрицательной температуры наружного воздуха и скорости ветра для значений коэффициента воздухопроницаемости равных 0,16;  0,20; 0,24; 0,28 с/м.

Эффективную температуру можно рассматривать как особый, новый климатический показатель, позволяющий судить о суровости зим.

В различных районах бывшего СССР в формировании tэ в большой степени участвуют или термический, или ветровой факторы. На ETР низкие эффективные температуры наблюдаются в северных прибрежных районах, в ее северо-восточной части и в степных районах. На побережьях и в степных районах низкие значения tэ обусловлены действием ветра, а на северо-востоке – действием низких температур.

В равнинных районах Западной Сибири и Казахстана эффективные температуры формируются в основном под действием ветра и диапазон изменений скорости ветра и температуры при одних и тех же tэ весьма велик. Так, на о. Диксон эффективная температура обеспеченностью 0,1% равна 110°, а при самых низких температурах и малых скоростях ветра достигает лишь –60– 65 ° С.

В Восточной Сибири на северном побережье фактические температуры воздуха могут опускаться до –56, –58° при штиле и слабом ветре, в то же время при более высоких температурах могут иметь место большие скорости ветра. Поэтому для этих районов характерен большой диапазон температур и ветров, обусловливающих одинаковые значения tэ.

В Якутии основную роль в формировании эффективных температур играет температура наружного воздуха, поэтому здесь нормативные эффективные температуры не очень низкие, несмотря на то, что эти районы наиболее холодные (tэ при Р = 0,1% равны – 56, –61°С). На северо-востоке России в прибрежных открытых районах температура воздуха значительно выше, чем в Якутии, а эффективные температуры опускаются до –90° С и ниже. Основную роль в формировании tэ играет ветер, скорость которого здесь очень велика. Так, в Анадыре эффективная температура обеспеченностью 0,1 % составляет – 92°С.

На побережье Охотского моря, Дальнем Востоке, Камчатке и Сахалине основную роль в формировании эффективных температур играет ветер при Р = 0,1 % равна –55, –65°С).

Следует отметить большую ежегодную изменчивость расчетной tэ и особенно в тех районах, где эффективная температура определяется скоростью ветра.

и выполнено районирование. территории СССР по расчетным эффективным температурам. Всего выделено одиннадцать районов (таблица 4.8).

Таблица 4.8 – Расчетная эффективная температура в различных районах бывшего СССР

Район	I	II	III	IV	V	VI	VII	VII	IX	X	XI
T, гр. С	–20	–21	–26	–31	–36	–41	–46	–51	–61	–71	–91
–25	–30	–35	–40	–45	–50	–60	–70	–90	–110

В район XI входят северные побережья морей Западной и Восточной Сибири, а также Чукотки. К районам X и IX относятся северные районы Сибири, Чукотки, побережья Дальнего Востока. Район VIII наиболее обширен. Он занимает центральные и южные районы Западной и Восточной Сибири. К районам VII–I относится территория Казахстана и Средней Азии.

На территории ETC выделяются районы III–VII. Здесь границы районов имеют не широтное, а меридиональное распределение. К районам III-IV относятся западные (в том числе и Беларусь), а к району VII восточная часть ETC.

4.3. Метеорологические нагрузки на сооружения

Ветровые нагрузки. Все сооружений, возвышающиеся над поверхностью земли, подвергаются ветровым воздействиям. Для сооружения высотой более 40 м необходимо учитывать величину нагрузки, создаваемой ветром. Статистическая ветровая нагрузка, нормальная к поверхности сооружения или к его элементу, определяется по формуле , где Сх – аэродинамический коэффициент (коэффициент лобового сопротивления сооружения); qo – скоростной напор ветра (давление ветра на единицу поверхности в кг/м2).

Скоростной напор ветра (qо) может быть рассчитан по формуле , где v – скорость ветра в м/с; m = p/g – масса воздуха.

Если принять плотность воздуха р = 1,225 км/м2, что имеет место при температуре воздуха 15° С и давлении 760 мм рт. ст., тогда .

Таким образом, для конкретного сооружения величина ветровой нагрузки определяется скоростью ветра. При занижении расчетных ветровых нагрузок по сравнению с действительными возникают аварии, а при завышении их обеспечивается большой запас прочности, но увеличивается стоимость сооружения.

В качестве расчетной скорости для определения ветровой нагрузки обычно принимается наибольшая скорость ветра определенной обеспеченности.

Чаще всего при расчете ветровой нагрузки используется максимальная скорость ветра по флюгеру, возможная раз в пять лет.

Период повторения Т (число лет, за которые наблюдалась величина, превосходящая X), определяется по формуле , где N – число наблюдений в течение одного года, Р(х) –обеспеченность скорости ветра выше определенного значения.

При расчете нормативного скоростного напора (qн) следует пользоваться формулами и, где
а = 0,75 + 5/v2 – поправка к расчетной скорости ветра, возможной раз в пять лет. Эта поправка вводится в тех районах, где расчетная скорость превосходит 20 м/с.

Нормативы скоростных напоров ветра на сооружения на высоте 10 м над поверхностью земли строители берут из СНиПа в зависимости от района (таблица 4.9).

Таблица 4.9 – Скоростные напоры ветра в различных районах СНГ

Районы СНГ	I	II	III	IV	V	VI	VII
Скоростной напор кгс/м2	27	35	45	55	70	85	100

На большей части СНГ скоростной напор не превышает 45 кгс/м2. Северные и центральные районы Беларуси относятся к I району, южные – ко II. Лишь на побережьях Арктических и Дальневосточных морей он достигает 85–100 кгс/м2. Наименьшие скоростные напоры отмечаются во внутриконтинентальных районах. Увеличение скоростных напоров отмечается в предгорьях и на побережьях водоемов.

Ветровой напор на сооружение высотой более 10 м, согласно СНиП, определяется по формуле , где Kz–коэффициент пересчета ветрового напора с высоты 10 м на другие высоты, q – ветровой напор на высоте 10 м, рассчитанный по скорости ветра, возможной раз в пять лет; n – коэффициент перегрузки, с помощью которого осуществляется пересчет ветрового напора, возможного раз в пять лет, на напор, наблюдаемый реже; в – коэффициент, учитывающий пульсации ветрового напора и динамичность конструкции (реакция сооружения на порывы ветра).

Ветровая нагрузка на высокое сооружение рассчитывается по отдельным участкам сооружения и суммируется. Формула для ее расчета имеет вид , где Сх – аэродинамический коэффициент;  s – проекция площади отдельного элемента сооружения на плоскость, перпендикулярную направлению ветра.

Коэффициент Кz определен на основе экспериментальных данных в зависимости от типа защищенности подстилающей поверхности (таблица 4.10).

Таблица 4.10 – Изменение коэффициента Kz в зависимости от типа местности и высоты

Тип местности	Показатель m	Высота, м
10	30	60	100	200	350
А	0,16	1	1,4	1,8	2,1	2,6	3,1
Б	0,22	0,65	1,05	1,4	1,8	2,45	3,1

К типу А относится открытая местность (степь, пустыня, поле, открытые побережья морей, озер, водохранилищ и т. д.). К типу Б относится защищенная местность (города, лесные массивы и другие местности, равномерно покрытые препятствиями высотой более 10 м).

На территории СНГ по расчетным скоростям ветра, возможным раз в пять лет, выделено шесть районов (таблица 4.11).

Таблица 4.11 – Расчетные скорости ветра на разных высотах (м/с)

Высота, м	Район
I	II	III	IV	V	VI
10–12	21	24	27	30	34	37
100	27	31	34	38	42	46
200	30	34	38	42	46	51
300	32	36	40	44	49	54
500	34	39	44	49	54	58

Наименьшие расчетные скорости наблюдаются в центральных частях ETР, Западной и Восточной Сибири и в Средней Азии, а наибольшие на побережьях морей Северного Ледовитого и Тихого океанов.