Obciążenie Wiatrem
Schrag Polska
[ wyznaczania wartości oddziaływania wiatru ]
Norma PN-EN 1991-1-4
Norma PN-EN 1991-1-4 podaje zasady wyznaczania wartości oddziaływania wiatru do stosowania w obliczeniach konstrukcji budynków i budowli. Zasady te dotyczą całej konstrukcji lub jej części, elementów mocowanych do konstrukcji, np. jej części składowych, elementów ścian osłonowych i ich łączników, barier ochronnych i ekranów akustycznych. W niniejszym tekście postaramy się przybliżyć tematykę obciążenia wiatrem w odniesieniu do dachów, a w szczególności skupiając się na tym, jakie czynniki mają bezpośredni wpływ na wielkość obciążenia wiatrem. Zgodnie z Eurokodem „wiatrowym” obciążenie wiatrem konstrukcji i elementów konstrukcyjnych należy wyznaczać, biorąc pod uwagę zarówno ciśnienie zewnętrzne, jak i wewnętrzne wywierane przez wiatr.
[ OBCIĄŻENIE WIATREM ]
Współczynnik ciśnienia zewnętrznego dla dachów zależy od:
Najprościej rzecz ujmując ciśnienie wiatru działające na powierzchnie zewnętrzne konstrukcji We jest iloczynem wartości szczytowej ciśnienia prędkości qp(Ze) i współczynnika ciśnienia zewnętrznego Cpe , natomiast ciśnienie wiatru działające na powierzchnie wewnętrzne konstrukcji Wi jest iloczynem wartości szczytowej ciśnienia prędkości qpZi i współczynnika ciśnienia wewnętrznego cpi.
We=qp(Ze)·Cpe
Wi=qi(Zi)·Cpi
[ OBCIĄŻENIE WIATREM ]
Współczynnik ciśnienia wewnętrznego dla dachów zależy od:
Ciśnienie sumaryczne (netto), działające na ścianę, dach lub element jest różnicą algebraiczną między wartościami ciśnienia po obu stronach przegrody. Parcie, skierowane ku powierzchni jest przyjmowane jako dodatnie, a ssanie skierowane od powierzchni, jako ujemne. Przykłady ciśnienia sumarycznego przedstawiają poniższe rysunki.
Hala produkcyjna
Domek jednorodzinny
Elewacja budynku produkcyjnego
[ WPŁYW OBCIĄŻENIA WIATREM NA DACHY ]
Dachy budynków przemysłowych
Już na tym etapie należy wspomnieć o znacznym skomplikowaniu obliczeń. W przypadku dachów budynków przemysłowych (dach dwuspadowy, kąt nachylenia połaci od -5stopni do +45 stopni) dla kierunku wiatru θ=0 (wiatr prostopadły do kalenicy) należy rozważyć cztery przypadki, w których największe albo najmniejsze wartości we wszystkich polach połaci nawietrznej występują łącznie z największymi albo najmniejszymi wartościami w polach na połaci zawietrznej. Uwzględniając dodatkowo wpływ ciśnienia wewnętrznego (nadciśnienia lub podciśnienia) otrzymujemy osiem wariantów obciążenia. Ponadto dochodzą jeszcze inne kierunki wiatru.
Wartość szczytowa ciśnienia prędkości
qpZ na wysokości “Z” łączy wartość średnią i chwilowe fluktuacje prędkości. Wartość szczytowego ciśnienia prędkości wiatru zależy od średniej prędkości wiatru Vm , gęstości powietrza ρ (która oczywiście zależy m in. od wysokości nad poziomem morza, temperatury i ciśnienia atmosferycznego) oraz od intensywności turbulencji Iv(Z) .
Intensywność turbulencji na wysokości
“Z” jest zdefiniowana jako odchylenie standardowe składowych fluktuacyjnych prędkości wiatru podzielona przez średnią prędkość wiatru. „Normowy” wzór pozwalający określić wartość intensywności turbulencji jest zależny od współczynnika turbulencji k1, współczynnika orografii C0 oraz wymiaru chropowatości (zależnego od kategorii terenu).
Średnia prędkość wiatru obliczenia
Vm(Z) na wysokości nad poziomem terenu zależy od chropowatości Cr(Z) i rzeźby terenu C0(Z) oraz od bazowej prędkości wiatru Vb, i jest wyznaczana z wyrażenia:
