EUROKODY. dr inż. Monika Siewczyńska

Transkrypt

1 EUROKODY dr inż. Monika Siewczyńska

2 PN-EN :2008 Oddziaływania ogólne Oddziaływania wiatru oraz AC:2009, Ap1:2010 i Ap2:2010

3 Zakres obowiązywania budynki i budowle o wysokości do 200 m, mosty o rozpiętości przęseł do 200 m (pod pewnymi warunkami)

4 Norma nie dotyczy masztów z odciągami, kominów z odciągami i słupów oświetleniowych mostów podwieszonych drgań skrętnych (np. budynków wysokich z centralnym rdzeniem) drgań mostów pod wpływem składowej poprzecznej turbulencji wiatru drgań, w których należy rozpatrywać więcej postaci niż postać podstawowa

5 Ogólne zasady wiatr obciążenie zmienne umiejscowione efekt oddziaływania wiatru zależy od rozmiarów, kształtu i właściwości dynamicznych konstrukcji wartość obciążenia charakterystycznego wyznacza się na podstawie wartości szczytowej ciśnienia prędkości wiatru (q p ) na wysokości odniesienia w niezaburzonym przepływie powietrza oraz uwzględniając współczynniki sił, ciśnienia i konstrukcyjny (c s c d )

6 Ogólne zasady wartość q p zależy od miejscowych warunków klimatycznych, chropowatości i ukształtowania terenu oraz wysokości odniesienia obciążenie konstrukcji wiatrem wyznacza się uwzględniając ciśnienie zewnętrzne (w e ) i wewnętrzne (w i ), ciśnienie sumaryczne jest różnicą algebraiczną między tymi wartościami

7 Sytuacje obliczeniowe oddziaływanie wiatru należy uwzględnić dla każdej sytuacji obliczeniowej należy wziąć pod uwagę inne czynniki, które mogą zmienić oddziaływanie wiatru (np. śnieg, lód, zmiany konstrukcji w czasie wznoszenia, kształt, właściwości dynamiczne)

8 Sytuacje obliczeniowe jeżeli zakłada się, że drzwi i okna pozostaną zamknięte podczas silnego wiatru, to skutek ich otwarcia należy traktować jako wyjątkową sytuację obliczeniową jeżeli konstrukcja jest podatna na zmęczenie pod wpływem wiatru to skutki te należy uwzględnić wg zał. B, C i E

9 Obciążenie siłą skupioną siła skupiona gdzie: (wz. 5.3)

10 Ciśnienie zewnętrzne i wewnętrzne parcie wiatru skierowane ku powierzchni ma wartość dodatnią, a ssanie skierowane od powierzchni ujemną we wnętrzu budynku może powstać zarówno dodatnie, jak i ujemne ciśnienie wiatru. Jest to uzależnione od umiejscowienia otworów w ścianie zewnętrznej w stosunku do kierunku wiatru

11 Ciśnienie zewnętrzne i wewnętrzne Rys. 5.1 w = w e - w i

12 Ciśnienie zewnętrzne i wewnętrzne za otwory w budynkach uważa się małe otwory w ścianach (np. otwarte okna, wywietrzniki, kominy oraz ogólną przepuszczalność przegród, jak szczeliny wokół drzwi i okien) przy założeniu, że okna i drzwi są zamknięte, typową przepuszczalność można przyjąć z zakresu od 0,01% do 0,1% pola przegrody jeżeli przynajmniej na dwóch stronach budynku całkowite pole otworów wynosi więcej niż 30% powierzchni ściany, to obliczenia prowadzi się jak dla wiaty (pkt. 7.3) lub ściany wolno stojącej (pkt. 7.4)

13 Ciśnienie zewnętrzne i wewnętrzne Ciśnienie wiatru wyznacza się z zależności: dla powierzchni zewnętrznej (wz. 5.1) w e = q p (z e ) c pe dla powierzchni wewnętrznej (wz. 5.2): w i = q p (z i ) c pi q p wartość szczytowa ciśnienia prędkości, z e,i wysokość odniesienia dla ciśnienia zewnętrznego (e), wewnętrznego (i), c pe,pi współczynnik ciśnienia zewnętrznego (pe), wewnętrznego (pi)

14 Cpe współczynniki ciśnienia zewnętrznego wyznacza się według punktu 7.2 i zależą od rozmiarów analizowanej powierzchni (A) wartości współczynników podano dla powierzchni A = 1 m 2 współczynnik c pe,1 A = 10 m 2 współczynnik c pe,10 w obliczeniach dla całego budynku korzysta się ze współczynników c pe,10

15 Cpe

16 Cpe Współczynniki c pe należy wyznaczać oddzielnie dla ścian (pkt ) i dachów (pkt ), dzieląc te powierzchnie na mniejsze pola, zgodnie ze wskazówkami na rysunkach w normie

17 Cpe w przypadku wystających części dachu, ciśnienie pod okapem jest równe ciśnieniu na bezpośrednio przylegającej ścianie, a nad okapem ciśnienie przyjmuje się równe wartości na górnej stronie dachu (rys. 7.3).

18 M. Gaczek Cpe

19 Cpi współczynniki ciśnienia wewnętrznego wyznacza się według punktu jeżeli oszacowanie pola otworów nie jest możliwe lub nie jest uważane za uzasadnione, należy przyjąć bardziej niekorzystną wartość c pi z dwóch: +0,2 lub -0,3 (Uwaga 2 pkt (6)).

20 Ze wysokość odniesienia z e dla ścian zależy od stosunku h/b i wyznacza się ją zgodnie z rysunkiem rys. 7.4 wysokość odniesienia z e dla dachów przyjmuje się równą wysokości h (z wyjątkiem dachów łukowych i kopuł)

21 Wysokość odniesienia (rys. 7.4)

22 Wysokość odniesienia (rys. 7.4)

23 q p wartość szczytową ciśnienia prędkości (q p ) na wysokości z można wyznaczyć jedną z dwóch metod: 1 posługując się wzorami na współczynnik chropowatości oraz współczynnik ekspozycji według wzoru potęgowego (tabl. NA.3), pod warunkiem, że c o =1,0 2 według wzoru logarytmicznego zawartego w normie (wz. 4.8)

24 Wartość szczytowa ciśnienia prędkości metoda 1 W metodzie 1 wykorzystywana jest zależność (wz. 4.8): q p (z) = c e (z) q b c e (z) współczynnik ekspozycji z wysokość nad poziomem gruntu q b wartość bazowa ciśnienia prędkości

25 Wartość szczytowa ciśnienia prędkości metoda 1 c e (z) współczynnik ekspozycji wyznacza się ze wzoru podanego w tablicy NA.3 w zależności od kategorii terenu, które są scharakteryzowane w tablicy 4.1 normy oraz w załączniku A.

26 Kategorie terenu

27 Kategorie terenu

28 Kategorie terenu jeżeli istnieje wybór między kilkoma kategoriami należy wybrać ten o najmniejszej chropowatości pomija się obszary o powierzchni < 10% rozpatrywanej powierzchni

29 Kategorie terenu promienie zał. A.2 tabl.a.1

30 Wartość szczytowa ciśnienia prędkości metoda 1

31 Wartość szczytowa ciśnienia prędkości metoda 1 W metodzie 1 wykorzystywana jest zależność (wz. 4.8): q p (z) = c e (z) q b c e (z) współczynnik ekspozycji z wysokość nad poziomem gruntu q b wartość bazowa ciśnienia prędkości

32 Wartość szczytowa ciśnienia prędkości metoda 1 wartość bazowa ciśnienia prędkości wyznacza się z zależności (wz. 4.10): r n b gęstość powietrza, można przyjąć równą 1,25 kg/m 3 bazowa prędkość wiatru

33 Wartość szczytowa ciśnienia prędkości metoda 1 bazowa prędkość wiatru (wz. 4.1): n b = c dir c season n b,0 c dir współczynnik kierunkowy, można korzystać z wartości podanych w tablicy NA.2, wartością zalecaną jest 1,0 c season współczynnik sezonowy, przyjmuje się wartość 1,0 n b,0 wartość podstawowa bazowej prędkości wiatru

34 Kierunki wiatru - c dir Tabl. NA.2 bez redukcji należy przyjmować we wszystkich strefach wiatr od strony zachodniej w strefie 2 dodatkowo ze strony północnej w strefie 3 od strony południowej - halny

36 Wartość szczytowa ciśnienia prędkości metoda 1 wartości podstawowe bazowej prędkości wiatru podane są w tablicy NA.1 i zależą od strefy, w której znajduje się analizowany obiekt teren Polski podzielony jest na trzy strefy zgodnie z mapą przedstawioną w załączniku krajowym na rysunku NA.1

37 Rys. NA.1

38 Tabl. NA.1

39 Wartość szczytowa ciśnienia prędkości metoda 2 w metodzie 2 wykorzystywana jest zależność (wz. 4.8): I v intensywność turbulencji na wysokości z n m (z) średnia prędkość wiatru na wysokości z

40 Wartość szczytowa ciśnienia prędkości metoda 2 intensywność turbulencji wyznacza się według Uwagi 2 w punkcie 4.4(1) z zależności (wz. 4.7): dla z min z z max dla z < z min s v odchylenie standardowe składowych fluktuacyjnych prędkości wiatru n m (z) średnia prędkość wiatru

41 Tabl. NA.3 z min i z max

42 Wartość szczytowa ciśnienia prędkości metoda 2 wartość s v wyznacza się z zależności (wz. 4.6): s v = k r n b k l n b - bazowa prędkość wiatru jak w metodzie 1 k l = 1,0 - współczynnik turbulencji k r współczynnik terenu (pkt (1) wz. 4.5): z o,ii = 0,05 wysokość chropowatości dla terenu kategorii II z o wymiar chropowatości Tabl. 4.1

43 Wartość szczytowa ciśnienia prędkości metoda 2 z o Tabl. 4.1

45 Wartość szczytowa ciśnienia prędkości metoda 2 intensywność turbulencji wyznacza się według Uwagi 2 w punkcie 4.4(1) z zależności (wz. 4.7): dla z min z z max dla z < z min s v odchylenie standardowe składowych fluktuacyjnych prędkości wiatru n m (z) średnia prędkość wiatru

46 Wartość szczytowa ciśnienia prędkości metoda 2 średnia prędkość wiatru (pkt (1) wz. 4.3): n m (z) = c r (z) c o (z) n b n b - bazowa prędkość wiatru jak w metodzie 1 c r (z) - współczynnik chropowatości (pkt (1) wz. 4.4): c o (z) - współczynnik rzeźby terenu (orografii) zał. A.3 lub wartość 1,0

47 Wartość szczytowa ciśnienia prędkości metoda 2 c o (z) współczynnik rzeźby terenu wyznacza się zgodnie z procedurą w załączniku A.3 do normy jeżeli średnie nachylenie terenu pod wiatr jest mniejsze niż 3 można przyjąć wartość współczynnika równą 1,0 (pkt (2)

48 Wartość szczytowa ciśnienia prędkości metoda 2 intensywność turbulencji wyznacza się według Uwagi 2 w punkcie 4.4(1) z zależności (wz. 4.7): k l = 1,0 współczynnik turbulencji c o (z) współczynnik rzeźby terenu: zał. A.3 lub wartość 1,0 z o wymiar chropowatości terenu Tabl. 4.1

49 Współczynniki ciśnienia zewn. c pe e = min {b, 2h}

50 Współczynniki ciśnienia zewn. c pe

60 Współczynnik rzeźby terenu (orografii) w zależności od nachylenia stoku nawietrznego występują różne prędkości wiatru nad: pojedynczymi wzgórzami łańcuchami wzgórz klifami skarpami

61 Współczynnik rzeźby terenu (orografii) największy przyrost prędkości wiatru występuje e pobliżu wierzchołka stoku, który uwzględnia współczynnik orografii c o (z) = v m /v mf nachylenie stoku F = H/L u

62 Współczynnik rzeźby terenu (orografii) Przypadki uwzględniania: nawietrzne i zawietrzne stoki wzniesień i łańcuchów wzgórz, nawietrzne i zawietrzne stoki klifów i skarp Nie stosuje się dla: obszarów pofalowanych terenów górzystych

63 Współczynnik rzeźby terenu (orografii) Współczynnik orografii (wz. A.1, A.2 i A.3): s współczynnik miejsca (rys. A.2 lub A.3 i wzory od A.4 do A.13 w zależności od przypadku)

64 Współczynnik rzeźby terenu (orografii) Typ stoku L e efektywna długość stoku L u rzeczywista długość stoku nawietrznego L d rzeczywista długość stoku zawietrznego

65 Współczynnik rzeźby terenu (orografii) x odległość pozioma analizowanej ściany od wierzchołka stoku: stok nawietrzny wartość ujemna stok zawietrzny wartość dodatnia z wysokość odniesienia dla analizowanej ściany

66 Współczynnik rzeźby terenu (orografii)

67 Współczynnik rzeźby terenu (orografii)

68 Współczynnik rzeźby terenu (orografii) zamiast wykresów można stosować obliczenia wg wzorów A.4 do A.13 dla przypadków: a stok nawietrzny wzniesień dla (wz. A.4) dla

69 Współczynnik rzeźby terenu (orografii) b stok nawietrzny klifów i skarp dla dla (wz. A.7)

70 Współczynnik rzeźby terenu (orografii) c stok zawietrzny pojedynczych wzgórz i łańcuchów wzgórz dla (wz. A.11) dla

71 Wpływ otoczenia Jeżeli budynek jest co najmniej dwa razy wyższy od sąsiednich konstrukcji (o wysokości h ave ) można przyjąć (przy obliczaniu sąsiednich konstr.) wartość szczytową ciśnienia prędkości na wysokości powyżej poziomu terenu z e = z n

72 Wpływ otoczenia wyższy budynek może zwiększyć prędkość wiatru z niektórych jego kierunków

73 Wysokość przemieszczenia W terenie kategorii IV budynki i inne przegrody usytuowane blisko siebie powodują, że wiatr zachowuje się tak, jakby poziom terenu został podniesiony na wysokość zwaną wysokością przemieszczenia h dis

74 Wysokość przemieszczenia zał. A.5

75 Współczynnik konstrukcyjny c s c d - uwzględnia efekt oddziaływania wiatru wynikający z: niejednoczesnego wystąpienia wartości szczytowej ciśnienia na powierzchni (c s ) efektu drgań konstrukcji wywołanych turbulentnym oddziaływaniem wiatru (c d ) (wz. 6.1)

76 Współczynnik konstrukcyjny

77 Wsp. konstr. - procedura wyznaczania 1 załącznik B 2 załącznik C zalecana w Załączniku Krajowym zał. D wartości c s c d dla różnych typów konstrukcji

78 Współczynnik konstrukcyjny Procedura 1 Załącznik B.2

88 Wysokość odniesienia

89 Współczynnik konstrukcyjny Procedura 2 Załącznik C.2

94