Расчет устойчивости мобильного флагштока (виндера и паруса)

Мобильные флагштоки типа «виндер» и «парус» обладают значительной парусностью и требуют строгого расчета массы основания (балласта) для защиты от опрокидывания. Воспользуйтесь нашим инженерным онлайн-калькулятором для быстрого сбора ветровых нагрузок по СП 20.13330 и определения безопасного веса пригрузов.

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

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

Аэродинамика конструкции: эффект «паруса»

В отличие от жестких рекламных щитов, мобильные флагштоки имеют гибкую мачту и тканевое полотнище, которое динамически взаимодействует с ветровым потоком. Несмотря на то, что такие конструкции часто оснащаются роторными (вращающимися) основаниями, позволяющими флагу подстраиваться под направление ветра, инженерный расчет всегда ведется на наихудший сценарий — стопроцентное фронтальное раскрытие ткани при резком шквале.

Ткань флага захватывает ветровой поток, выступая в роли идеального уловителя кинетической энергии. При сборе нагрузок инженеры ПТО вычисляют площадь сопротивления полотнища и умножают ее на нормативное ветровое давление региона. Из-за высоты конструкции (часто 4-6 метров) обязательно применяется повышающий высотный коэффициент и учитывается пульсационная составляющая ветра, которая вызывает резкие рывки мачты.

Снеговая нагрузка и обледенение полотнища

Кажется нелогичным рассчитывать снеговую нагрузку для вертикального куска ткани, однако СП 20.13330.2016 требует комплексного подхода к уличным объектам. Для мобильных флагштоков критическую опасность представляет зимнее обледенение.

При перепадах температур и ледяном дожде ткань флага пропитывается влагой и замерзает, превращаясь в жесткий, тяжелый щит. Во-первых, это многократно увеличивает вертикальную нагрузку (собственный вес) на гибкую мачту, заставляя ее критически изгибаться. Во-вторых, обледеневший флаг теряет способность развиваться и пропускать ветер, его аэродинамическое сопротивление возрастает до максимума. Кроме того, снежные шапки скапливаются на самом металлическом основании (крестовине), скрывая балласт. Все эти факторы закладываются в алгоритм для обеспечения круглогодичной устойчивости.

Опрокидывающий момент и расчет веса основания

Вся сила ветра, пойманная тканью на высоте нескольких метров, через мачту передается на нижнюю точку опоры, создавая огромный опрокидывающий момент. Поскольку виндеры и паруса являются переносными конструкциями и не бетонируются в грунт, этот момент может быть компенсирован только весом балласта.

Если использовать стандартные легкие основания (например, пластиковые наливные баки с водой) в районах с сильными ветрами, флагшток неизбежно перевернется. Наш калькулятор высчитывает точный опрокидывающий момент и переводит его в чистую массу пригрузов в килограммах с коэффициентом запаса 1.5. Этот вес достигается за счет укладки на крестовину тяжелых металлических плит, бетонных полусфер или специализированных утяжелителей.