Расчет ветровой нагрузки на рекламный щит, билборд и суперсайт

Билборды и высотные суперсайты обладают колоссальной парусностью, поэтому их проектирование требует строгого инженерного расчета нагрузок по нормам СП 20.13330. Воспользуйтесь нашим онлайн-калькулятором для быстрого вычисления ветрового давления и необходимой массы железобетонного фундамента.

Если вы не знаете ваш снеговой или ветровой район, читайте в нашей статье.

• Ветровые районы (классификация)
• Снеговые районы (классификация)

Аэродинамика суперсайтов и высотный коэффициент

Классический рекламный щит (3х6 метров) или крупноформатный суперсайт (5х15 метров) представляет собой гигантскую плоскую преграду, размещенную на одиночной несущей опоре. Ветровой поток передает всю свою разрушительную энергию огромному сплошному экрану, для которого инженеры закладывают высокий аэродинамический коэффициент сопротивления (C_f = 1.4).

Ключевая сложность расчета таких конструкций заключается в высоте их расположения. Суперсайты часто поднимают на 10–15 метров над землей, чтобы обеспечить видимость с эстакад и магистралей. На этой высоте базовое ветровое давление многократно возрастает. Наш алгоритм применяет нормативный высотный коэффициент ($k$), а также учитывает пульсационную (динамическую) составляющую ветра. Резкие штормовые порывы могут вызывать крутящий момент (торсию) на центральной опоре, поэтому металлокаркас мачты проектируется из толстостенных труб большого диаметра с внутренними ребрами жесткости.

Снеговая нагрузка на конструкции щитов

На первый взгляд рекламный щит — это вертикальная поверхность, не подверженная скоплению снега. Однако современные суперсайты и двусторонние билборды имеют значительную толщину (глубину) рекламного короба. Внутри них располагаются силовые фермы, а сверху и снизу — настилы обслуживания (леса) и массивные выносные кронштейны для прожекторов освещения.

На этих горизонтальных плоскостях, особенно в сочетании с перепадами высот на самом коробе, формируются тяжелые «снеговые мешки». Снеговая нагрузка, рассчитываемая по СП 20.13330.2016, добавляет конструкции значительный вес, который ложится на центральную опору эксцентриситетом (неравномерно). При одновременном воздействии шквального ветра и мокрого снега риск деформации опоры возрастает, поэтому наши инженеры ПТО всегда закладывают эти параметры в суммарный расчет КМ.

Опрокидывающий момент и расчет массивного фундамента

Вся колоссальная сила ветра, бьющая в экран суперсайта на высоте 10 метров, работает по принципу огромного рычага. В точке крепления металлической опоры к земле возникает критический опрокидывающий момент ($M$). Если масса фундамента будет недостаточной, конструкцию просто вырвет из грунта вместе с бетоном.

Калькулятор автоматически вычисляет этот момент и переводит его в чистую массу монолитного железобетонного основания с учетом запаса надежности 1.5. Для таких объектов, как суперсайты, вес фундамента часто измеряется десятками тонн. В сложных геологических условиях, например, вблизи водоемов или на слабых грунтах, простого заливного куба недостаточно. Инженеры разрабатывают проекты КЖ с использованием глубоких буронабивных свай, объединенных мощным ростверком с заложенной в него анкерной группой.