Инструменты пользователя

Инструменты сайта


topics:27:wind_loads

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:
    1. районирование РФ по ветровым нагрузкам,
    2. коэффициенты порывистости,
    3. расчёт давления/подсоса на кровле и стенах,
    4. 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.
topics/27/wind_loads.txt · Последнее изменение: admin