Воздействие ветра. Наблюдения, проводимые над скоростью ветра в одной про­извольной точке пространст­ва, показывают, что скорость ветра непрерывно изменяется (рис. 1.5). При этом изменение скорости ветра от его среднего значения, вычисленного за некоторый промежуток време­ни (по СНиП 2.01.07-85, п.6.4 скорость ветра на уровне 10 м над поверхностью земли для местности типа А, соответст­вующая 10-минутному интер­валу осреднения и превышае­мая в среднем раз в пять лет) может быть представлено в виде ряда Фурье:

Для практических задач ограничиваются некоторым конечным числом членов ряда. При этом выбираются такие частоты Юр, которые соответствуют собствен­ным частотам колебаний сооружения (рис. 1.56):

Значение Vcp зависит от структуры ветрового потока. Применительно к особен­ностям воздействия ветрового потока на сооружения, в настоящее время могут быть выделены следующие виды структур ветрового потока.

А. Максимальные величины скорости ветра, наблюдаемые при штормах боль­шой длительности, когда турбулентность вызывает полное перемешивание масс воздуха. При этом скорость ветра возрастает с высотой по логарифмическому (1.8) или степенному (1.9) законам:

В нормативных данных всех стран учитывается вероятностное значение воз­можных максимумов скорости ветра F10 (на уровне флюгера) при осреднении в течение двух минут.

Средние значения скоростного напора ветра (qecp = q0), соответствующие уста­новившемуся скоростному напору на высоте 10 м в зависимости от района России, должны приниматься по СНиП 2.01.07-85. Там же приводятся значения коэффи­циента к, учитывающего изменение скоростного напора в зависимости от высоты Z и типа А, В или С местности.

Б. Максимальная в некоторых зонах, но неравномерная по высоте скорость ветра, возникающая в пограничном слое атмосферы вследствие мезоструйных те­чений. Максимальные значения скорости ветра при мезоструйных течениях дос­тигают расчетных скоростей, указанных на рис. 1.6. Поскольку ось мезоструйного течения может располагаться на любой высоте в пределах пограничного слоя атмосферы, при этом толщина слоя, имеющего максимальную скорость ветра, может быть различной, то расположение и толщина слоя должны выбираться, сообразу­ясь с наихудшими видами загружения для данного вида сооружения. Пример вари­антов изменения скорости ветра с высотой для мачт принимается применительно к схемам, приведенным на рис. 1.6, а для башен - согласно рис. 1.7. Уменьшение скорости ветра в зонах спада определяется в зависимости от толщины этой зоны (А/г, м) и ветрового района по формуле:

25 м/с > kAV< Vz

В. Локальные воздействия ветра при локальных штормах, вихревых шквалах, тор­надо, тропических циклонах и т.д. должны учитываться только в районах с часто повто­ряющимися указанными явлениями. При этом скорость ветра, достигающая штормо­вых значений вблизи поверхности земли, с высотой почти не возрастает. Данные о ло­кальных воздействиях должны быть получе­ны от местных метеостанций и согласованы с Главной Геофизической Обсерваторией России.

Г. Пульсационное воздействие ветра характеризуется значением коэффициен та пульсации скоростного напора ветра:

Значения коэффициентов пульсации скоростного напора в одной произвольной точке пространства приняты согласно СНиП 2.01.07-85. Вероятность одновремен­ного воздействия пульсаций скоростного напора в точках, различно расположен­ных в пространстве по отношению к направлению ветрового потока (рис. 1.9) по сравнению с точкой (0), для которой величина пульсации принята максимальной, характеризуется значением коэффициента корреляции, получаемого на основании эмпирической формулы.