Ветровая нагрузка на здания: как домам сносит крышу

Климатические аномалии в средней полосе России

В последние годы в средней полосе России участились случаи возникновения сильных торнадо, создающих  весьма  сильные разрушения на своём пути. Например,   резкие шквалы ветра срывают  скатные крыши с домов.

Во всяком случае, такие репортажи стали достаточно часто появляется в новостях и по ТВ, чтобы обратить на них особое внимание.

Вообще торнадо  не очень характерны для нашей страны,    мы  скорее привыкли ассоциировать их с новостями из США.

Тем не менее снос крыш с домов ветром при прохождении торнадо стали частью и нашей жизни.

Имеет смысл разобраться в самом механизме разрушения домов от силы ветра.

Как ветер срывает крышу.

Для понимания механизма срыва крыши со здания для начала нужно определится с самой силой ветра.

Сила ветра определяется через его скорость (м/с), а расчётная нагрузка от ветра определяется в виде давления  (Па) от скоростного напора воздуха или же в переведённой  для бытового понимания нагрузке (кг/м2).

Связь динамического напора со скоростью ветра рассчитывается по простой формуле:

Р=0,5*q*V^2

 Где  Р- давление (Па =Н/м2), q- плотность воздуха  около 1,2 кг/м2 на уровне моря при +20С, V-скорость ветра.

Расчёт скоростного напора по силе ветра в возможном диапазоне ветров смотри в таблице ниже (см.рис. 1.)

рис. 1

рис. 1

 Рис. 1. Таблица соответствия скорости ветра к давлению его скоростного напора на препятствие. Сила ветра определяется через его скорость (м/с), а расчётная нагрузка от ветра определяется в виде давления  (Па). В бытовом понимании перевод давления в привычные нагрузки в килограммах производится по упрощённой формуле 10Па= 1 кг/м2.

Для каждой местности ведутся многолетние наблюдения  за погодой, где также  фиксируется сила ветра, включая максимальный ветер за период многолетних наблюдений.

На основе этих климатических наблюдений производятся рекомендации для инженерно- прочностных расчётов при строительстве зданий.

В строительстве для этого существует целый нормативный документ, который определяет какой бывает самый сильный «расчётный» ветер в данном регионе.

Эти данные хорошо видны на специальных картах страны, где территория разделена на «ветровые районы» по одинаковому расчётному ветру (см.рис. 2–3.)

рис.2

рис. 2

Рис. 2. Карта ветровых районов РФ.

рис.3

рис. 3

Рис. 3. Характеристика ветровых районов по ветровой нагрузке.

Интересно, что на карте и в таблице приведены разные цифры к одним и тем же ветровым районам.

Это несоответствие раскрывается в следующей картинке, где эти два набора цифр сведены воедино (см.рис. 4.)

рис.4

рис. 4

Рис. 4. Карта ветровых районов с двойным набором  ветровых нагрузок: большая- на разрушение, меньшая — на деформацию. Также добавлена таблица поправочных коэффициентов, показывающее влияние  окружающей местности и высоты здания.

Срыв скатной крыши  с дома

Разберём процесс срыва крыши с дома от нормативного ветра в Подмосковье.

Для первого ветрового района расчётной разрушающей ветровой нагрузкой является 32 кг/м2 (320Па).

Много это или мало?

Перекрытия в жилых домах рассчитывают на нагрузку  около 200 кг/м2, кровли домов рассчитывают на снеговую нагрузку до 350 кг/м2 (слой слежавшегося снега на крыше толщиной 1 м).

Исходя из этих расчётных нагрузок вроде бы как ветер никак не может повредить кровлю дома.

Да, и это действительно так!

Ветер крайне редко повреждает правильно построенные крыши, именно поэтому такое внимание уделяется  тем редким случаям, когда крышу с дома всё- таки ветер сносит.

Имеет смысл разобрать такие редки случаи сноса крыши повнимательней.

Чаще всего мы видим, что сносит скатную крышу с высокого дома.

Скатная крыша- это весьма специфическая конструкция, где в сложный узел завязаны функции водоотведения с наклонной внешней поверхности и вопрос прочности  пространственных ферм и настила кровли для удержания веса снега.

Именно такое разделение функций приводит к уязвимости скатных кровель для ветровых нагрузок.

Что именно срывает ветер со скатной  кровли?

Оказывается, что ветер срывает вовсе не всю кровлю, а только его наружный  тонкий слой, отвечающий за водоотведение по уклону.

В тоже время прочный деревянный или металлический каркас остаётся на месте, так как фермы прочно закреплены  на тяжёлых стенах дома.

Как происходит срыв кровли?

Теперь нужно разобраться с механизмами взаимодействия ветра с кровлей.

Так оторвать кровлю от дома может разница давлений с разных сторон кровельного покрытия.

Чтобы сорвать кровлю нужно, чтобы внутри чердака возникло повышенное давление, а снаружи над кровлей отрицательное давление.

С пониженным давление над кровлей проблемы не возникает, так над кровлей возникает область отрицательного давления при обтекании ветром всего дома (см.рис. 5–7.)

рис.5

рис. 5

Рис. 5. Взаимодействие ветра со зданием и возникающие при этом давления на поверхностях здания.

рис.6

рис. 6

Рис. 6. Коэффициенты для расчёта  давления на кровли и стены при различной геометрии здания.

рис.7

рис. 7

Рис. 7. Коэффициенты для расчёта  давления на кровли и стены при различной геометрии здания. Картинка по содержанию дублирует предыдущую, но её я вставил ради ссылки на ещё советский СНиП аж из 1985 года (справа) и ради слова «Обязательное» (справ сверху).

При всей информативности  выше представленных таблиц  у нас нет ответа на вопрос:

А какое давление внутри этого здания?

Оказывается внутри здания может быть любое давление из указанных на картинках!

Точнее будет сказать, что давление внутри здания зависит от того, в какую именно сторону мы откроем окно или дверь  в этом здание.

Если открыть окно навстречу ветру, то в доме будет избыточное давление, равное скоростному напору.

А если открыть окно или люк в крыше в сторону зоны пониженного давления на теневой стороне от ветра, то в здании будет общее разрежение.

Таким образом,  мы сами в состоянии выбрать и отрегулировать нужное нам давление внутри здания простым закрытием проемов (окна и двери) в ограждающих  конструкциях (стены, кровля).

Как сделать так, чтобы сорвало крышу?

Попытаемся смоделировать ситуацию сноса крыши ветром.

Для этого нам нужно создать перепад давления на кровле, то есть избыточное давление внутри чердака.

Для этого нам нужно чтобы чердак был как-то связан с наветренной стеной, где максимальное давление ветра на стену.

Можно попытаться открыть люк из помещения на чердак, а в самом помещение открыть  окна на ветер.

Чтобы такой вариант не срабатывал в реальной жизни в кровле специально делают открытые  вентиляционные проёмы с жалюзийными решётками от птиц:  вентиляционные решётки на фронтонах, «флюгарки» и «слуховые окна». (см.рис. 8–11.)

рис.8

рис. 8

Рис. 8. Вентиляционная решётка чердака на фронтоне двускатной кровли.

рис.9

рис. 9

Рис. 9. Флюгарка над кирпичной трубой на скатной кровле. В такие кирпичные трубы выводят несколько вентиляционных труб из жести от квартир с нижних этажей. Также такая пустая кирпичная труба с «флюгаркой» может заменить «слуховое окно», создавая возможность проветривания холодного чердака.

рис.10

рис. 10

Рис. 10. Жалюзийное окно  в скатной кровле, которое призвано проветривать чердак и не допускать перепада давления на кровле.

рис.11

рис. 11

Рис. 11. «Слуховое» или точнее «Слухово» окно  в скатной кровле, которое призвано проветривать чердак и не допускать перепада давления на кровле. В детективных фильмах из таких окон в кровлях обычно любят стрелять снайперы.

Так как же тогда ветер уносит кровлю с домов, если против такого сноса всё уже предусмотренно заранее?

Оказывается, что для срыва кровли  ветром необходимо чтобы  проектировщики  и строители кровли совершили ряд серьёзных  ошибок, которые в совокупности могут привести к фатальному событию.

 Ошибки в конструкции скатной крыши, приводящие к её срыву ветром

Чтобы скатную крышу сорвало ветром необходимо преднамеренно создать для этого условия в конструкции самой кровли.

Главным фактором является свободный доступ воздуха в большом объёме в пространство чердака под напором ветра от наружной стены.

Такой доступ воздуха со стены в чердак возможен, если у кровли есть большие свесы над стенами, а щель между кровлей и стеной под свесом не загерметизирована. При этом в самой кровле отсутствуют вентиляционные окна достаточно большой площади.

Данное решение с щелями в чердак под свесами кровли очень популярно в малоэтажном строительстве. (см.рис. 12–13.)

рис.12

рис. 12

Рис. 12. Типовое решение свеса кровли с вентиляционным зазором. Стрелками показан свободный  проход воздуха через подшивку свеса на чердак.

рис.13

рис. 13

Рис. 13. Схема вентиляции холодного чердака под скатной кровлей в ИЖС.

В одноэтажном доме посреди леса подобное решение вполне оправдано, так как сильного ветра там нет, а чердак при этом будет хорошо проветриваться от возможного конденсата.

Проблемы возникают только тогда, когда  это решение из малоэтажной застройки переносят в конструкцию скатной кровли на многоэтажном капитальном доме, к тому же ещё стоящем в чистом поле где-нибудь в степи. (см.рис. 14–15.)

рис.14

рис. 14

Рис. 14. Скатную крышу после свежего ремонта снесло ветром по типу «подняло и бросило». Явно видно, что дом сравнительно старый, и на нём изначально была плоская наплавляемая кровля, о чём говорят видные на фото свесы краевых камней для примыкания наплавляемой кровли (над кирпичной стеной справа). Но почему-то при ремонте  дома проект изменили и сделали поверх плоской кровли новую скатную кровлю.

рис.15

рис. 15

Рис. 15. Кадры сноса крыши ветром в Казахстане  в 2020 г. Здесь крыша изначально была скатной, что видно по кирпичным карнизам. Вероятно, что здесь снесло крышу из-за ветхого состояния самих стропил, так что обрешётку сорвало со стропил вместе с железом кровли. На дальнем плане многоэтажка с плоской кровлей, на которую ветер никак не повлиял.

Похожую недавно построенную  скатную крышу на многоэтажке в поле под Воронежем так же снесло  ветром, что в одном из репортажей показали  по ТВ.

Интересно, что зачастую срывает ветром только  наружное герметичное покрытие (профнастил), уложенное  одним сплошным листом и слабо скреплённое  редкими саморезами с прочным дощатым или фанерным настилом обрешётки скатной кровли.

Как сделать  крышу так, чтобы её не сорвало ветром?

Чтобы крышу не сорвало ветром есть множество решений.

1.       Самое радикальное- это вообще не делать скатную кровлю с чердаком, а сделать прочную и тяжёлую плоскую кровлю из бетонных плит с наплавляемой гидроизоляцией по бетону.

Именно так делают на большинстве высотных зданий, где кровли плоские, а кровельное покрытие делают из прочных бетонных плит, которые ветром уже не снесёт никак.

У плоских кровель есть дополнительное важное преимущество: на них не образуются сосульки!

У меня уже была отдельная статья про образование сосулек на скатных кровлях и методами борьбы с ними.

https://habr.com/ru/articles/796399/

2.       Если скатная кровля на высотном здании необходима, то надо делать внешний её слой тяжёлым и прочным,   чтобы расчётное давление ветра было сильно ниже веса наружного слоя кровли.

При таком подходе ветер просто не сможет поднять тяжёлый слой кровли, даже если и будет задувать со всех сторон на чердак.

Для условий Подмосковья с расчётной нагрузкой 32 кг/м2 под наружным гидроизоляционным слоем нужен сплошной настил из доски толщиной 50 мм,   наглухо прибитый к лагам стропильных ферм. При этом сами стропилы ферм должны стоять  с шагом 400–500 мм, чтобы выдержать снеговую нагрузку.

Такую связанную тяжёлую конструкцию кровли расчётный ветер уже не унесёт, если конечно не случится тропический ураган 5 категории с ветром 70 м/с и расчётным давлением 300 кг/м2, что соответствует уже  среднему весу бетонных пустотных плит перекрытия. (см.рис. 16.)

рис.16

рис. 16

Рис. 16. Размеры и масса популярных серий пустотных плит перекрытий. Средний вес плиты на 1 м2 составляет около 300 кг, а именно: 1900/(5,38×1,19)=297 кг

3.       Герметизация свесов скатной кровли на примыканиях к стенам.

В этом варианте достигается снижение риска срыва кровли, так как на ней не будет возникать перепад давления  между чердаком и пространством над кровлей. Ведь основное избыточное давление  создаётся на вертикальной стене дома, а уж со стены дома давление загоняется в щель под свесом кровли.

4.       Скатную кровлю из лёгких листовых материалов необходимо прочно крепить к силовым конструкциям ферм  и каркасу кровли.

В таком варианте ветер будет  пытаться сорвать не только лёгкий листовой материал со скатов  кровли, но и вынужден будет пытаться поднять тяжёлые фермы каркаса кровли и сплошную обрешётку настила кровли со значительным собственным весом, да ещё и закреплённые к тяжёлым стенам дома.

Правда, закрепить достаточно прочно к фермам и настилу обрешётки можно далеко не каждый кровельный материал.

Так тонкий гофролист почти невозможно закрепить достаточно прочно, чтобы его не сдуло порывом ветра, выдрав крепёжные гвозди из листов «с мясом».

Для прочной несдуваемой ветром скатной кровли подходят мелкоштучные кровельные пластины типа черепица (керамическая или битумно-картонная).

В таком покрытие каждая небольшая черепица индивидульно прибивается и приклеивается к прочному основанию из доски или толстой фанеры. Но эта конструкция по сути уже превращается в тяжёлую кровлю из п.2.

Унесённый ветром домик девочки Элли. Возможно ли это?

В средней полосе РФ ветровые нагрузки сравнительно малы, так  что унести целый домик или хотя бы снести крышу с домика ветер может крайне редко в исключительных случаях.

Более сильные ветра в РФ есть где-то на Чукотке и в прибрежных зонах Северного Ледовитого океана.

В этих регионах ветровой район определяется 7-й категорией, где  разрушительный ветер достигает скорости 45 м/с и давления 120 кг/м2.

Бетонные плиты такой ветер ещё не поднимает, но деревянные сараи переворачивает уже целиком.

Скорость ветра 45 м/с уже выходит за пределы понятия «ветер», смещаясь  в сторону понятия «Ураган».

Для сильных морских ветров существуют отдельные шкалы ветров при ураганах (см.рис. 17–18.)

рис.17

рис. 17

Рис. 17. Шкала классификации ураганов по категориям в соответствии со скоростью ветра.

рис.18

рис. 18

Рис. 18. Диапазон нагрузок на стенку здания от разного ветра.

Согласно этой классификации самые ветреные заполярные районы РФ находятся в пределах 1-й категории ураганов, заскакивая во 2-ю категорию только в отдельных кусочках побережья Чукотки.

Но ведь в тропических  регионах мира  регулярно случаются ураганы даже 5-й категории!

Так в США в прибрежных зонах Луизианы, Техаса и Флориды регулярно случаются встречи жилых строений на берегу с предельно мощными ветрами с моря.

А ведь 5 категория урагана — это ветер со скоростью более 70 м/с (252 км/ч), напор которого  составляет уже 3кПа или 300 кг/м2.

Ветер 70 м/с способен уже срывать бетонные плиты с плоской кровли, если эти плиты не заякорены  в монолитные бетонные стены дома.

То есть ураган 5-й категории вполне способен  сорвать с места передвижной домик девочки Элли, который весил вряд ли более 1000 кг (больше не поднимет телега).

При этом  сам домик может иметь габарит обычного  строительного вагончика на колёсах 2,5×2,5×4 м, что даёт площадь одной грани 4×2,5=10 м.кв.

А сила давления ветра превысит 10×300=3000 кг.

Таким образом,   штормовой ветер вполне способен кратковременно подбросить в воздух такой вагончик, а потом долго волочить его по земле.

Акцент тут именно на «передвижности» домика Элли, так как это прочная кузовная конструкция для установки на колёса, которую ветер может поднять в воздух целиком без разрушения.

 В тоже время наземные дома типа «сарай» от сильного ветра просто разваливаются на мелкие обломки.

Какие разрушения наносят ураганы в США

Что мы видим в репортажах из США о разрушениях после ураганов?

Как это ни странно, но разрушений сравнительно мало, также как мало снесённых с домов крыш.

Чаще всего показывают сорванные с фундаментов и сдвинутые с места каркасно-щитовые дома, при этом сами дома сохраняют общую целостность (см.рис. 19–20.)

рис.19

рис. 19

Рис. 19. Последствия урагана во Флориде. Домики типа «вагончик» сорваны с места и сдвинуты  в кучу, но сами «вагончики» практически целые. Более крупные дома с фундаментами вообще остались целыми (на заднем плане справа).

рис.20

рис. 20

Рис. 20. Последствия урагана во Флориде. Домики типа «вагончик» сорваны с места и сдвинуты  в кучу, но сами «вагончики» практически целые. Окна и двери выбиты ветром повсеместно (слабые элементы конструкции), но стены и крыши ветровые нагрузки выдержали достойно.

 Такие сдвинутые дома потом всё равно будут разбирать, так как вернуть на место их невозможно без сильных повреждений. Тем не менее удар стихии они выдержали практически в целом виде.

То есть американская строительная индустрия вполне способна строить прочные каркасно-щитовые дома повышенной прочности, способные выдерживать без разрушения даже ветровой напор 300 кг/м2 с любой стороны.

Одновременно с этим случаются разрушения вполне капитальных бетонно-каменных домов, которые не смогли выдержать порывов ветра, давившего на весь высокий вертикальный фасад с нагрузкой 300 кг/м2.

Получается, что высотные дома во Флориде должны быть на столько прочными, что даже обычные окна на фасаде должны  выдерживать на себе нагрузку  в 300 кг/м2, то есть это даже больше, чем расчётная нагрузка на перекрытия этого же дома.

Проблемы высотного строительства под сильным ветром

Тут неожиданно  мы переходим к проблемам высотного строительства, где расчёт здания на прочность имеет не только вертикальную составляющую от веса здания, но и значительную изгибную и сдвиговую нагрузки от ветра по горизонтали.

В результате, для особенно высоких и узких зданий изгибные нагрузки в колоннах опор могут превосходить вертикальную нагрузку от веса здания, что приводит к необходимости значительного увеличению прочности каркаса здания на «изгиб» и «сдвиг». (см.рис. 21.)

рис.21

рис. 21

Рис. 21. Сочетание деформаций высотных зданий от ветровой нагрузки: 2-изгиб, 3- сдвиг.

Такие специфические нагрузки приводят к интересным конструктивным решениям, превращая  «бетонные этажерки» в подобие гипертрофированных «щитовых домиков» с внешним каркасом.

Именно так спроектирован достаточно известный небоскрёб в Чикаго, у которого силовой стальной каркас вынесен наружу в виде гигантской пространственной фермы (см.рис. 22–24)

рис.22

рис. 22

Рис. 22. Описание небоскрёба с необычным наружным каркасом типа «пространственная ферма из коробчатых балок».

рис.23

рис. 23

Рис. 23. Внешний вид здания вблизи с видимым наружным силовым каркасом: вертикальные и наклонные стальные коробчатые балки очень большого сечения.

рис.24

рис. 24

Рис. 24. Внешний вид и внутренний интерьер здания с видимым силовым каркасом: вертикальные и наклонные стальные коробчатые балки очень большого сечения.

В бетонных небоскрёбах для противодействия сдвигу от ветра устраивают специальное «ядро жёсткости», которое имеет также замкнутую коробчатую структуру с монолитными стенами  «диафрагмами» большой протяжённости во взаимно перпендикулярном направлении, например: север-юг и запад-восток.

Внутри этого «ядра жёсткости» вдоль монолитных сплошных стен обычно прокладывают  шахты лифтов и лестничные пролёты.

Эти монолитные  массивные стены «ядра жёсткости» при строительстве  небоскрёбов возводят  первыми, так что их хорошо видно в процессе строительства. (см.рис. 25–27.)

рис.25

рис. 25

Рис. 25. Фрагмент учебника с картинкой про «ядро жёсткости» в высотных зданиях. К силовому прочному «ядру жёскости» как бы пристраивают с боков лёгкие сборные этажерки основных помещений. Пристроенные сбоку зоны несут только  вертикальную нагрузку от собственного веса, тогда как сдвиговые и изгибные нагрузки принимает на себя монолитное «ядро жёсткости».

рис.26

рис. 26

Рис. 26. План этажа небоскрёба Газпрома «Лахта-центр» в Санкт-Петербурге. Цилиндрическая монолитная  башня в середине здания- это и есть «ядро жёсткости» небоскрёба (черные участки монолитного бетона внутри коричневого круга кольцевого коридора).

рис.27

рис. 27

Рис. 27. Строительства небоскрёба Газпрома «Лахта-центр» в Санкт-Петербурге. Цилиндрическая монолитная  башня в середине здания- это и есть «ядро жёсткости» небоскрёба.

 В башне  высотой 100 м и шириной по фасаду 24 м сдвиговая нагрузка от урагана 5-й категории  составит

300×100*24=720000 кг=720 тонн

При этом при равномерном распределении по высоте возникнет изгибный момент

720×100/2=36000 т*м= 36 тыс.т.*м

Именно такой огромный изгибный момент от урагана 5-й категории должно принимать и выдерживать центральное «ядро жёсткости» даже в сравнительно небольшой жилой многоэтажке.

Причём с ростом высоты влияние ветра усиливается, для чего вводятся корректирующий коэффициент К по высоте здания (см.рис. 28.)

рис.28

рис. 28

Рис. 28. Корректирующий коэффициент учёта высоты сооружения при расчёте ветровой нагрузки: А- чистое поле или берег моря, Б- застройка или лес высотой более 10 м, В-  плотная городская застройка средней высоты  более 25 м.

 Для более высоких настоящих небоскрёбов на берегах тёплых морей с тропическими штормами эти ветровые нагрузки многократно возрастают, что и приводит к такому неимоверному распуханию центрального «ядра жёсткости», как это есть у небоскрёба Лахта-центра.

Чтобы это распухшее «ядро жёсткости» из центра небоскрёба убрать,  как раз и были приняты внешние стальные каркасы в небоскрёбах, например по типу внешней  пространственной фермы башни центра Джона Хэнкока в Чикаго.

Кстати, в рухнувших башнях «близнецах» в Нью-Йорке также был внешний силовой каркас из вертикальных стальных балок большого сечения.

Узкие вертикальные  окна- это следствие наличия этого внешнего вертикального стального каркаса.(см.рис. 29–39)

рис.29

рис. 29

Рис. 29. Башни «близнецы» ВТЦ в Нью-Йорке.

рис.30

рис. 30

Рис. 30.  Процесс строительства «Близнецов». Виден внешний ржавого цвета стальной каркас. Центральное ядро жёсткости из бетона отсутствует.

рис.31

рис. 31

Рис. 31. Процесс строительства «Близнецов». Центральное ядро жёсткости из бетона отсутствует. Каркас здания целиком стальной.

рис.32

рис. 32

Рис. 32. Процесс строительства «Близнецов». Виден внешний стальной каркас ржавого цвета. Центральное ядро жёсткости из бетона отсутствует.

рис.33

рис. 33

Рис. 33. Вид на фасад «близнеца» с асфальта у основания.

рис.34

рис. 34

Рис. 34. Вид на фасад башни «Близнецов» вблизи с земли. Видны узкие окна между толстыми вертикальными колоннами стальных балок внешнего каркаса зданий.

рис.35

рис. 35

Рис. 35. Вид на фасад башни «Близнецов» вблизи с вертолёта. Видны узкие окна между толстыми вертикальными колоннами стальных балок внешнего каркаса зданий.

рис.36

рис. 36

Рис. 36. Пустой этаж «Близнеца». Видны узкие окна с несущими колоннами между ними: окна и колонны практически одинаковой ширины.

рис.37

рис. 37

Рис. 37. Наружный стальной каркас рухнувшего «Близнеца» вблизи. Хорошо видны размеры окон и самих колонн в сравнении с ростом человека. В изломе коробчатой колонны и на сварных рёбрах видна не очень большая толщина стали, а это говорит, что данный фрагмент  стены упал с одного из самых верхних этажей. С ростом высоты башни сечение коробчатых колонн внешнего каркаса не менялось, а изменялась только толщина стальных листов в их стенках.

рис.38

рис. 38

Рис. 38. Фрагменты колонн нижнего яруса башни в мемориале 9/11. Видна внушительная толщина стали в стенке колонны.

рис.39

рис. 39

Рис. 39. Фрагменты колонн верхнего яруса башни в мемориале 9/11. Видна внушительная толщина стали в стенке колонны с одного из нижних офисных этажей.

Внешняя облицовка небоскрёбов

Так как ветровая нагрузка для фасадов небоскрёбов  является доминирующим фактором, то требования к прочности и продуваемости стеновых облицовочных панелей становятся крайне критическими.

Для небоскрёбов внешняя облицовка должна быть очень лёгкой и прочной на изгиб, а также непроницаемой для ветра с дождём (см.рис. 40.)

рис.40

рис. 40

Рис. 40. Испытание фасадной панели для облицовки высотных зданий на ветровом стенде.

Таким жёстким требованиям соответствуют только комбинированные стекло-металлические панели заводского изготовления, где бронестёкла собираются в толстые пакеты с металлическим каркасом.

Заведомо понятно, что в таких сверхпрочных  наружных стеклопакетах не предусматривается никаких  открываемых окон, так как их может просто вырвать с петель случайным порывом ветра.

То есть высотные здания практически обречены на использование принудительных систем централизованной вентиляции, так как проветрить помещения через отсутствующие форточки просто не получится.

Также прочность наружных бронированных стёкол небоскрёбов делает практически невозможным их случайное разбивание изнутри. Эти стёкла и преднамеренно выбить сложно, даже вооружившись для этого кувалдой.

Так что не нужно боятся случайно выпасть из окна небоскрёба, оперевшись всем весом на оконное стекло (см. рис. 41–45.)

рис.41

рис. 41

Рис. 41. Монтаж полностью стеклянной «кабинки-балкона» на фасаде небоскрёба. Хорошо видна толщина склеенного из нескольких слоёв стеклянного листа.

рис.42

рис. 42

Рис. 42. Смотровая «кабинка-балкон» со стеклянным полом над обрывом высоко в горах. Хорошо видна толщина склеенного из нескольких слоёв стеклянного листа.

рис.43

рис. 43

Рис. 43. Смотровая «кабинка-балкон» со стеклянным полом над обрывом высоко в горах. Высоко в горах возможен ветер с порывами выше 70 м/с.

рис.44

рис. 44

Рис. 44. Смотровая площадка на скале Эгюий дю миди Монблан в Шамони. Виден слева тот самый стеклянный балкон.

рис.45

рис. 45

Рис. 45. Та же смотровая площадка на скале  с другого ракурса в зимнюю стужу. Эгюий дю миди Монблан в Шамони.

© Habrahabr.ru