Содержание
Ураганы, торнадо и экстремальные ветровые нагрузки
Раздел описывает природу экстремальных ветровых воздействий (ураганы, циклоны, шквалы, торнадо), их влияние на здания ЦОД, механизмы повреждений и подходы к проектированию и усилению конструкций для обеспечения требуемой устойчивости и непрерывности работы.
Природа ветровой опасности
Экстремальные ветровые явления включают:
- шквалы и штормы — кратковременные, но мощные порывы ветра;
- ураганы / тайфуны / циклоны — долговременные системы с высокой устойчивой скоростью ветра;
- торнадо — локальные вихри с чрезвычайно высокой скоростью ветра и ударными нагрузками.
Ключевые особенности:
- скорость и направление ветра могут резко меняться;
- давление ветра включает положительное давление на наветренных сторонах и подсос (suction) на крыше и задней стене;
- риск вторичных поражающих факторов — летающие предметы (missiles);
- экстремальные нагрузки действуют кратковременно, но их величина может многократно превышать расчетные нормативные значения.
В отличие от сейсмической опасности, ветровые нагрузки предсказуемы статистически — для большинства регионов существуют карты скоростей ветра и нормативные коэффициенты, позволяющие задавать расчётные значения.
Типовые повреждения зданий при экстремальных ветрах
- Повреждение обшивки (панели, облицовка, профлист) из-за давления/подсоса.
- Вынос элементов крыши, особенно листовых покрытий и слабых узлов крепления.
- Разрушение окон и витражей, что приводит к росту внутреннего давления и дополнительным нагрузкам.
- Деформация лёгких металлических каркасов, изгиб рам и стоек.
- Выведение из строя кровельного инженерного оборудования — чиллеры, сухие охладители, вентиляционные агрегаты.
- Проникновение воды при нарушении герметичности ограждающих конструкций.
- Поражение летающими предметами — особенно опасно для ЦОД из-за чувствительности оборудования.
Повреждение любой части кровли или ограждающих конструкций часто приводит к остановке климатических систем, а значит — к отключению всего ЦОД.
Стратегии повышения устойчивости
Для новых зданий
- Проектирование по уровню объектов повышенной ответственности (аналог Risk Category IV).
- Усиление конструкций по данным карт ветровых нагрузок (СП 20.13330).
- Применение ветроустойчивых фасадных систем и креплений повышенной прочности.
- Усиленные оконные системы и двери, включая решения, устойчивые к удару предметов (аналог ASTM E1966).
- Минимизация оборудования на крыше или его размещение в защищённых зонах.
- Установка ветровых экранов вокруг кровельного оборудования.
- Дополнительное внимание к креплению воздуховодов, решёток, дефлекторов.
Для существующих зданий
- Оценка фактической несущей способности обшивки, металлоконструкций и узлов крепления.
- Проверка кровли на устойчивость к отрыву и необходимость усиления крепёжных узлов.
- Замена слабых окон и дверей на ударопрочные.
- Добавление или усиление экранов вокруг оборудования на крыше.
- Усиление соединений каркаса в лёгких стальных зданиях.
- Оценка и усиление внутренних перегородок, если возможен рост внутреннего давления при разрушении обшивки.
Учет нормативов РФ
Экстремальные ветровые воздействия в проектировании ЦОД должны опираться на следующие документы:
- СП 20.13330.2016 «Нагрузки и воздействия» — основной документ для расчёта ветровых нагрузок, включает:
- районирование РФ по ветровым нагрузкам,
- коэффициенты порывистости,
- расчёт давления/подсоса на кровле и стенах,
- аэродинамические коэффициенты для различных геометрий.
- СП 118.13330.2022 «Общественные здания» (раздел 6) — требования к расчёту конструкций под инженерные нагрузки, включая размещение оборудования.
- СП 385.1325800.2018 «Защита от прогрессирующего обрушения» — важен для зданий повышенной ответственности, особенно при локальном разрушении элементов фасада/крыши.
- ГОСТ 27751-2014 «Надёжность строительных конструкций» — предельные состояния и уровни ответственности сооружений.
- СП 28.13330.2017 «Защита от коррозии» — критично для ветровых районов с высокой влажностью/солёностью (морские регионы).
- СП 541.1325800.2024 «Здания и сооружения центров обработки данных» — прямые требования к фасадам, кровле и инженерным системам ЦОД.
Важно: СП 20.13330 учитывает ветровую опасность как нормативный минимум. Для объектов уровня Tier III–IV рекомендуется проектировать с повышенными коэффициентами надёжности.
Практические рекомендации для проектировщика
- Всегда учитывать локальные аэродинамические зоны: углы, кромки крыш, зоны с повышенным подсосом.
- Проверять все крепления оборудования с запасом по прочности.
- Избегать лёгких быстровозводимых конструкций в регионах с высокими ветровыми нагрузками.
- Использовать системы контроля деформаций фасада и кровли при большой площади здания.
- Предусматривать сценарии отказа: разрушение окна → рост давления → увеличение нагрузки на стены/кровлю.
- Закладывать защиту от летающих предметов при ветровых районах уровней V–VII по СП 20.
Ключевые идеи
- Экстремальные ветровые нагрузки — высокочастотная опасность в ряде регионов РФ (Юг, Сибирь, Дальний Восток).
- Повреждение кровли или оборудования на крыше почти всегда приводит к остановке ЦОД.
- Проектирование ЦОД должно выполняться по уровню «повышенной ответственности», даже если формально это не требуется.
- Для легких металлических зданий — обязательна детальная проверка каркаса и креплений.
- Торнадо в РФ маловероятны, но порывистость ветра и удар предметов должны учитываться для площадок класса Tier III+.
- Норматив СП 20.13330 даёт минимальные требования — для ЦОД требуется усиленный подход.
