Основной кратковременной нагрузкой башенные и мачтовые конструкции является ветровое воздействие. При расчете следует учитывать сумму средней и пульсационной составляющих ветровой нагрузки.
В необходимых случаях также следует учитывать изменение ветровой нагрузки (скорости ветрового потока) по высоте сооружения, а также ее неравномерность (зональность) (рис. 1).
Ветровую нагрузку следует определять как сумму средней wm и пульсационной wp составляющей. Нормативная величина ветровой нагрузки:
Коэффициент надежности по ветровой нагрузке следует принимать равным 1.4. Нормативная величина средней составляющей ветровой нагрузки:
Где:
w0 – нормативное значение ветрового давления;
k – коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте;
c – аэродинамический коэффициент.
Аэродинамические коэффициенты сt решетчатых башен и пространственных ферм определяются по формуле:
Где:
- сх – аэродинамический коэффициент отдельностоящей плоской решетчатой конструкции;
- η — коэффициент, учитывающий давление ветра на подветренную грань.
Для башен из профилей и из труб при Re < 4000 коэффициент η определяется в зависимости от относительного расстояния между поясами b/h и коэффициента проницаемости ферм (табл. 1):
Для ферм и труб при Re ≥ 4*10^5 η=0.95.
k1 — коэффициент, зависящий от контура поперечного сечения и направления ветра (табл. 2).
Аэродинамический коэффициент отдельностоящей плоской решетчатой конструкции:
Где:
Число Рейнольдса Re определяется по формуле:
Где d, м – средний диаметр трубчатых элементов.
Значения коэффициента дельта , характеризующего шероховатость поверхностей конструкции, в зависимости от их обработки и материала, из которого они изготовлены (табл. 3).
Пульсационная составляющая ветровой нагрузки определяется в зависимости от частоты и периода собственных колебаний конструкции. При расчете башен и мачт допускается учитывать только 1-ю форму колебаний.
Нормативная величина пульсационной составляющей ветровой нагрузки:
– коэффициент динамичности, определяемый в зависимости от параметра логарифмического декремента колебаний 
и параметра 
для первой собственной частоты f1.
Для конструктивных элементов zэк – высота z, на которой они расположены; для зданий и сооружений zэк = 0,7*h
, где h
— высота сооружений (рис. 3).
Параметр 
– коэффициент пульсации ветра (табл. 4).
v – коэффициент пространственной корреляции пульсаций давления ветра.
Коэффициент пространственной корреляции пульсаций давления следует определять для расчетной поверхности сооружения или отдельной конструкции, для которой учитывается корреляция пульсаций. Для решетчатых сооружений в качестве расчетной поверхности необходимо принимать размеры расчетной поверхности по его внешнему контуру.
Если расчетная поверхность близка к прямоугольнику, ориентированному так, что его стороны параллельны основным осям, то коэффициент v следует определять по таблице 5 в зависимости от параметров
(табл. 6) и ориентации (рис. 4).
При задании такого внешнего влияния на конструкцию, как ветровое воздействие, следует учитывать опасное направление воздействия. Так при направлении ветра на грань в работе участвуют только 2 параллельные ветру грани. При направлении ветра на диагональ будут работать все грани, но с меньшими усилиями (рис. 5).
При этом усилия в поясах от составляющих ветровой нагрузки будут суммироваться. Таким образом, опасным направлением ветра для поясов является направление на диагональ, для решетки – на грань.
Расчетная нагрузка от пульсационной составляющей ветровой нагрузки определяется в зависимости от периода колебаний башни.
Таким образом истолковано ветровое воздействие в актуальном СП «Нагрузки и Воздействия».
Примеры назначения ветрового воздействия
На сайте уже представлено практическое применение вышеизложенных знаний на примере назначения ветрового воздействия на башню в рамках програмнного комплекса Лира.
А так же представлен четкий и подробный алгоритм сбора ветровых нагрузок на решетчатые конструкции.