«Ветрогенератор создает такие нагрузки, что забор рядом должен быть сверхпрочным» — типичное возражение при проектировании ограждения вблизи ветряка. На деле забор считается по общим нормам СП 20.13330.2016, а повышенный уровень ответственности по ГОСТ 27751-2014 присваивается только самой ветроэнергетической установке, если её высота превышает 250 м. Разберем, какие нагрузки реально действуют на ограждение и как их считать, чтобы не переплачивать за избыточную прочность.
Ветрогенератор диктует нагрузку на забор? Развеиваем миф
Часто считают: раз ветрогенератор испытывает огромные ветровые нагрузки, то и забор рядом с ним нужно проектировать с запасом. Это неверно. Уровень ответственности по ГОСТ 27751-2014 назначается для самого объекта: ветроэнергетическая установка высотой более 250 м относится к повышенному уровню, а забор — рядовое ограждение с нормальным или пониженным уровнем ответственности. Нагрузки на него определяются исключительно его собственными параметрами: высотой, парусностью, районом строительства. Ветрогенератор не передаёт на забор дополнительных усилий, если ограждение не закреплено на его конструкции.
Ветровая нагрузка на забор: как считать
Ветровая нагрузка на забор рассчитывается по СП 20.13330.2016 как сумма средней и пульсационной составляющих (п. 11.1.2): w = wm + wg. Средняя составляющая wm определяется по формуле (11.2): wm = w0 · k(ze) · c. Нормативное значение ветрового давления w0 берётся из таблицы 11.1 в зависимости от ветрового района — от 0,17 кПа для района Ia до 0,85 кПа для района VII. Для плоских сплошных конструкций на земле (заборов) аэродинамический коэффициент c определяется по таблице В.1 приложения В. Значения по участкам:
- Участок A (наветренная сторона): c = 2,1
- Участок B: c = 1,8
- Участок C: c = 1,4
- Участок D: c = 1,2
Максимальная нагрузка — с коэффициентом 2,1, и это не зависит от близости ветрогенератора. Даже если забор стоит вблизи ветряка и не крепится к нему, местные завихрения от лопастей нормативами для рядовых ограждений не учитываются — достаточно стандартного расчёта.
Пример расчёта
Для забора высотой 2,5 м в III ветровом районе (w0 = 0,38 кПа) при c = 2,1 и k ≈ 0,65 средняя составляющая wm ≈ 0,52 кПа, с пульсационной добавкой итоговая нагрузка выходит на 0,65-0,7 кПа. Подробнее о выборе столбов под регион — в статьях Ветровая нагрузка на забор: расчёт по СП 20.13330.2016, выбор столбов под регион и Столбы для забора: Расчёт ветровой нагрузки. Для решётчатых ограждений снеговая нагрузка мала — пример в статье Забор из сварной сетки: снеговая и ветровая нагрузка.
Гололедные нагрузки: когда они обязательны
Гололедные нагрузки по СП 20.13330.2016 учитывают для воздушных линий, антенно-мачтовых устройств, решётчатых конструкций, шпилей и подобных сооружений (п. 12.1). Для вентилируемых фасадов, стен и покрытий высотных зданий, а также металлических ограждений балконов гололед нормируется только для элементов на высоте более 100 м (там же). Обычный забор высотой 2-3 м стоит на земле, поэтому гололедные нагрузки для него у ветрогенератора не обязательны.
Резонанс и вибрации: что учесть
Резонансное вихревое возбуждение — эффект, характерный для высоких и гибких сооружений вроде мачт и труб. Для заборов оно не учитывается, если ограждение не является особо ответственным сооружением: коэффициент надежности по нагрузке при таком расчёте принимается равным 1,0 (п. 11.4 СП 20.13330.2016). Забор из профилированного листа или сварной сетки — достаточно жёсткая конструкция. При этом по ГОСТ Р 57278-2016 (п. 6.2.5) фундамент ограждения должен быть устойчив к колебаниям при ветровых нагрузках, чтобы не было ложных срабатываний охраны. Вибрации от ветряка передаются через грунт, но для массивного фундамента забора они неопасны.
Фундамент и устойчивость забора
Фундамент забора должен обеспечивать устойчивость к опрокидыванию от ветровой нагрузки. Для заборов высотой не менее 2,5 м, а в районах с глубиной снега более 1 м — не менее 3,5 м (ГОСТ Р 57278-2016, п. 5.4), требуется расчёт на ветер. Краевые давления на грунт под плитными фундаментами проверяют с учётом наклона земной поверхности, ветровых нагрузок и возможного крена (СП 22.13330.2016, п. 6.11.8). Для забора у ветрогенератора хватает стандартного решения: ленточный фундамент для сплошных заборов или точечные столбы с бетонированием на глубину промерзания. Если старый столб уже повело, читайте статью Как заменить покосившийся столб забора.
Сравнение нагрузок на забор и ветрогенератор
| Тип нагрузки | Нормативный документ | Коэффициент / значение | Когда учитывается для забора | Когда учитывается для ветрогенератора |
|---|---|---|---|---|
| Ветровая | СП 20.13330.2016, п. 11.1.2-11.1.4, прил. В | c до 2,1; w0 по табл. 11.1 | Всегда | Всегда, с учётом высоты и аэродинамики лопастей |
| Гололедная | СП 20.13330.2016, п. 12.1 | Зависит от района и высоты | Только для элементов выше 100 м | Обязательно для высотных элементов |
| Резонансное вихревое возбуждение | СП 20.13330.2016, п. 11.4 | γf = 1,0 | Не учитывается (кроме особо ответственных) | Учитывается для мачт и башен |
| Вибрации от работы установки | ГОСТ Р 57278-2016, п. 6.2.5 | Устойчивость фундамента к колебаниям | Требуется для предотвращения ложных срабатываний охраны | Учитывается в динамических расчётах |
Практические рекомендации
При проектировании забора рядом с ветрогенератором держитесь общих правил:
- Ветровая нагрузка — считайте по СП 20.13330.2016 с аэродинамическим коэффициентом до 2,1, не завышайте её из-за соседства с ветряком.
- Гололед не учитывайте — для забора высотой до 100 м он не обязателен.
- Резонанс не проверяйте — для рядового забора это избыточно.
- Фундамент — обеспечьте устойчивость к ветровым колебаниям: ленточный или столбы с заглублением ниже промерзания.
- Шум — забор его не создаёт, если панели плотно закреплены жёсткими крепежами без люфта.
Предельная частота собственных колебаний забора при необходимости точного расчёта определяется по п. 11.1.10 СП 20.13330.2016.
Частые вопросы
Частые вопросы
Завод сварных ограждений ТЕСАРУС (Челябинск) производит сварные и 3D-ограждения, ворота и калитки по размерам заказчика. Для расчёта нагрузок и выбора конструкции под ваш регион обращайтесь к специалистам завода. Перейти на сайт ТЕСАРУС.