3. Oddziaływania na konstrukcje hal i wiat

Transkrypt

1 3. Oddziaływania na konstrukje hal i wiat 3.1. Wprowadzenie W projektowaniu hal należy uwzględnić poniżej podane obiążenia i oddziaływania: stałe (od iężaru własnego elementów konstrukji nośnej, iężaru elementów pokryia i obudowy), klimatyzne (obiążenie śniegiem, oddziaływanie wiatrem), tehnologizne i użytkowe (obiążenie pohodząe od maszyn i urządzeń zainstalowanyh w hali, w tym również oddziaływania wywołane dźwigniami), termizne (pohodząe przede wszystkim od proesów tehnologiznyh). W uzasadnionyh przypadkah należy również uwzględnić: oddziaływania wyjątkowe, oddziaływania na konstrukję w warunkah pożaru, oddziaływania w zasie wykonywania konstrukji (obiążenia montażowe). W tabliy 3.1. zestawiono podstawowe normy wykorzystywane przy zestawianiu obiążeń podzas projektowania hal i wiat stalowyh. Tablia 3.1. Zestawienie podstawowyh norm obiążeniowyh Lp. Pozyja w bibliografii Nr normy Tytuł szzegółowy 1. [49] PN-EN Ciężar objętośiowy, iężar własny, obiążenia użytkowe w budynkah. [50] PN-EN Oddziaływania na konstrukje w warunkah pożaru 3. [51] PN-EN Obiążenie śniegiem 4. [5] PN-EN Oddziaływania wiatru 5. [53] PN-EN Oddziaływania termizne 6. [54] PN-EN Oddziaływania w zasie wykonywania konstrukji 7. [55] PN-EN Oddziaływania wyjątkowe 8. [56] PN-EN Oddziaływania wywołane dźwigniami i maszynami 34 St r o n a

2 3.. Obiążenia stałe Obiążenia stałe należy przyjmować według PN-EN [49]. W normie tej podano wartośi nominalne iężarów objętośiowyh materiałów budowlanyh oraz wartośi harakterystyzne obiążeń użytkowyh stropów i dahów. Obiążenia stałe działająe na konstrukję hali są wynikiem oddziaływania elementów nośnyh (konstrukyjnyh) hali jak i elementów osłonowyh dahowyh i śiennyh oraz elementów wyposażenia zakotwienia, stężenia, rygle dahowe i śienne, obudowa hal (śian i dahu), okna, świetliki. Wielkość obiążeń stałyh można wstępnie oszaować kierują się poniżej podanymi wytyznymi. Ciężar własny płatwi i stężeń dahowyh przyjmuje się w graniah 0,06 0,15 kn/m rzutu hali w zależnośi od rozpiętośi płatwi, ih rozstawu oraz od iężaru płyt dahowyh (pokryia). W dahah płatwiowyh o płatwiah iągłyh walowanyh z dwuteowników orientayjny iężar własny płatwi można wyznazyć z tabliy 3.. Tablia 3.. Ciężar własny płatwi walowanyh Lp. Rozpiętość płatwi Rozstaw płatwi Całkowite obiążenie na 1m rzutu połai [kn] 1,0 1,5,0 Orientayjny iężar płatwi walowanyh w [kn/m ] [-] [m] [m] 1. 1,50 0,060 0,070 0,080.,00 0,055 0,065 0, ,50,50 0,045 0,055 0, ,00 0,040 0,050 0, ,00 0,035 0,045 0, ,0 1,50 0,080 0,085 0,100 7.,00 0,065 0,075 0,095 8.,50 0,060 0,070 0, ,00 0,050 0,060 0, ,00 0,045 0,055 0, ,50 0,100 0,105 0,10 1.,00 0,085 0,095 0, ,50,50 0,080 0,090 0, ,00 0,070 0,080 0, ,00 0,065 0,075 0,085 Coraz powszehniej na przekroje poprzezne płatwi dahowyh stosuje się kształtowniki gięte na zimno. Ih iężar własny nie przekraza 0,10 kn/m rzutu poziomego połai hali. Przy większyh rozstawah dźwigarów dahowyh najzęśiej powyżej 7,5 m należy stosować płatwie kratowe. Orientayjne iężary własne płatwi kratowyh na 1m rzutu dahu podano w tabliy St r o n a

3 Tablia 3.3. Ciężary własne płatwi kratowyh [33] Lp. Rozpiętość płatwi [m] Rozdział 3. Oddziaływania na Obiążenie równomierne w kn/m długośi płatwi 6,0 7,0 8,0 9,0 Ciężar własny płatwi w kn/m 1. 7,5 0,054 0,056 0,065 0,073. 9,0 0,058 0,066 0,074 0, ,0 0,078 0,084 0,085 0,087 Ciężar dźwigarów dahowyh kratowyh można oszaować według wytyznyh zamieszzonyh w wyofanyh normah polskih, przyjmują równomiernie rozłożone obiążenie g w na 1m rzutu połai dahowej według wzorów: przy lekkih wiązarah stalowyh g w 0, , 1 ( g k + qk ) L a [kn/m ] (3.1) przy iężkih wiązarah stalowyh g w 3 0,01 + 0,18 (gk + qk ) L a [kn/m ], (3.) w któryh: g k obiążenie stałe połai dahu o wartośi harakterystyznej przypadająej na 1m powierzhni rzutu połai [kn/m ], q k harakterystyzne obiążenie zmienne na 1m powierzhni rzutu połai dahu od obiążenia śniegiem i wiatrem [kn/m ], a rozstaw wiązarów dahowyh [m], L rozpiętość wiązarów dahowyh [m]. Ciężary własne rygli (dźwigarów) pełnośiennyh przyjmuje się wstępnie ze wzorów: w odniesieniu do dźwigarów hal z lekkim pokryiem g w (6 7)L x 10-3 [kn/m ] (3.3) w odniesieniu do dźwigarów przenosząyh oddziaływanie suwni, wiągarek, itp. g w (8 10)L x 10-3 [kn/m ] (3.4) w któryh: g w obiążenie zastępze wyrażone w kn/m rzutu hali, L rozpiętość oblizeniowa rygla dahowego wyrażona w m. 36 St r o n a

4 3.3. Obiążenie śniegiem Uwagi ogólne W obowiązująyh modelah oblizeniowyh obiążenie śniegiem dahu jest traktowane jako funkja iężaru pokrywy śnieżnej na grunie nazwanego obiążeniem śniegiem gruntu, który jest podstawową wielkośią odniesienia i kilku parametrów w postai bezwymiarowyh współzynników dotyząyh kształtu dahu, usytuowania budowli w stosunku do sąsiedniej zabudowy oraz ukształtowania otazająego terenu. Obiążenie śniegiem budynków halowyh należy przyjmować zgodnie z wytyznymi zawartymi w normie PN-EN [51]. Obiążenie śniegiem dahów działa pionowo i odnosi się do rzutu poziomego powierzhni dahu i jest wyprowadzane z obiążenia śniegiem gruntu poprzez jego pomnożenie przez odpowiednie współzynniki kształtu, ekspozyji i termizny. Obiążenie śniegiem dahu określa się według wzorów: w trwałej i przejśiowej sytuaji oblizeniowej s µ C C s (3.5) i e t w wyjątkowej sytuaji oblizeniowej, w której obiążenie śniegiem przyjmuje się jako oddziaływanie wyjątkowe s µ C C s (3.6) i e t w wyjątkowej sytuaji oblizeniowej, w której zaspy śnieżne traktuje się jako oddziaływanie wyjątkowe określone według załąznika B normy [51] s µ s (3.7) i k We wzorah tyh: µ jest współzynnikiem kształtu dahu, zależy on od kąta nahylenia dahu α (tablia i C e C t s k 3.4), jest współzynnikiem ekspozyji, (C e 1,0 jest wartośią domyślną), jest współzynnikiem termizny (C t 1,0 jest wartośią domyślną), k Ad jest wartośią harakterystyzna obiążenia śniegiem gruntu w danej lokalizaji. Dla terenu Polski wartośi są określane na podstawie Załąznika krajowego do normy [51] i zależą od strefy obiążenia śniegiem (rejonu Polski) i wysokośi terenu nad poziom morza. s jest wartośią oblizeniową wyjątkowego obiążenia śniegiem gruntu w danej Ad lokalizaji. Analizują układy obiążenia podane w normie można wyróżnić dwa główne przypadki obiążenia: obiążenie równomiernie rozłożone stała wartość współzynnika kształtu dahu lub obiążenie nierównomiernie rozłożone będąe efektem działania wiatru. Jeżeli występują speyfizne warunki terenowe sprzyjająe przenoszeniu śniegu przez wiatr na budowle można przyjmować następująe wartośi tego współzynnika: C e 0,8 w przypadku budowli wystawionej na działanie wiatru (płaski obszar bez przeszkód). C e 1, w sytuaji gdy budowla jest znaznie niższa niż otazająy teren, drzewa i sąsiednie budowle. 37 St r o n a

5 Współzynnik termizny C t określa zmniejszenie obiążenia śniegiem dahu na skutek przenikania iepła przez dah powodują topnienie śniegu. Generalnie wartość współzynnika termiznego należy przyjmować C t 1.0. Przyjeie współzynnika C t <1.0 może mieć miejse w przypadku braku, bądź niedostateznej izolaji termiznej połai dahowej obiektu budowlanego Obiążenie śniegiem gruntu W polskim załązniku krajowym do normy europejskiej [51] podano wartośi harakterystyzne obiążenia śniegiem (Tablia NA.1) i podział Polski na strefy obiążenia śniegiem gruntu (Rysunek NA.1) Obiążenie śniegiem dahów Obiążenie śniegiem działa pionowo i odnosi się do rzutu poziomego powierzhni dahu. Należy rozważyć dwa podstawowe rozkłady obiążenia: obiążenie dahów śniegiem nienaniesionym; obiążenie dahów śniegiem naniesionym. Obiążenie śniegiem dahów jest określane na podstawie obiążenia śniegiem gruntu poprzez przemnożenie tego obiążenia przez odpowiednie współzynniki kształtu dahu µ i. Współzynniki kształtu dla dahów jedno-, oraz wielospadowyh, o połaiah nahylonyh pod kątem α, podano na rysunku 3.1 i w tabliy 3.4. Rys Współzynniki kształtu dla dahów o połaiah nahylonyh pod kątem α według [51] 38 St r o n a

6 Tablia 3.4. Współzynniki kształtu dahu według [51] Współzynnik kształtu Rozdział 3. Oddziaływania na Kąt nahylenia połai α 0 º α 30 º 30 º < α < 60 º α 60 º µ 1 0,8 60 α 0, µ α 0, 8 + 0, ,6 Współzynniki kształtu dahów jednospadowyh Współzynnik kształtu dahu µ 1 dla dahów jednospadowyh, został podany w tabliy 3.4 oraz pokazany na rysunkah 3.1 i 3.. Układ obiążeń pokazany na rysunku 3. ma zastosowanie zarówno do obiążeń równomiernyh, jak i nierównomiernyh. Rys. 3.. Współzynniki kształtu dahu jednopołaiowego o kąie nahylenia α [51] Współzynniki kształtu dahów dwuspadowyh Współzynnik kształtu dahu µ 1 dla dahów dwuspadowyh został podany w tabliy 3.4 oraz pokazany na rysunkah 3.1 i 3.3. Układ obiążenia pokazany na rysunku 3.3a ma zastosowanie do obiążeń równomiernyh, zaś układ pokazany na rysunkah 3.3b i do obiążeń nierównomiernyh. Rys 3.3. Współzynniki kształtu dla dahu dwupołaiowego o kąie nahylenia α 1 i α [51] 39 St r o n a

7 Współzynniki kształtu dahów wielospadowyh (wielopołaiowyh) Współzynniki kształtu dahu µ 1 i µ dla dahów wielopołaiowyh zostały podane w tabliy 3.4 oraz pokazane na rysunkah 3.1 i 3.4. Układ obiążenia pokazany na rysunku 3.4a. ma zastosowanie do obiążeń równomiernyh, natomiast układ na rys. 3.4b do obiążeń nierównomiernyh. Jeżeli jedna połać lub obie połaie dahu wielospadowego są nahylone do środka zagłębienia pod kątem większym niż 60 º, to należy przyjmować µ 1,6. Rys Współzynniki kształtu dla dahu wielopołaiowego o kątah nahylenia α 1 i α [51] Współzynniki kształtu dahów walowyh Współzynniki kształtu dahu µ 3, o zaleanej górnej wartośi równej, dla dahów walowyh bez barierek przeiwśnieżnyh, określone są zależnośią (rys. 3.5): Rys Współzynnik kształtu dla dahów walowyh o różnym stosunku wyniosłośi do rozpiętośi (dla β 60 º ) [51] a) obiążenie równomierne, b) obiążenie nierównomierne, ) wartośi współzynnika kształtu dahu µ 3 40 St r o n a

8 0 µ 3 h 0, + 10 b dla dla β > 60 β 60 Układ obiążenia pokazany na rysunku 3.5a stosuje się do obiążeń równomiernyh, zaś układ na rysunku 3.5b. do obiążeń nierównomiernyh. Współzynniki kształtu dahów bliskih i przylegająyh do wyższyh budowli W przypadku, gdy dah jednego budynku przylega do budynku wyższego, może następować przemieszzanie się pokrywy śnieżnej. Wystąpić tu mogą dwa zjawiska: zsuwanie się śniegu z dahu budynku wyższego oraz nawiewanie wywołane działaniem wiatru. Pierwsze zjawisko jest możliwe, jeśli nahylenie wyższego dahu jest odpowiednio duże; norma PN-EN [51] podaje wartość minimalnego kąta nahylenia dahu wyższego równą 15 º. Należy brać również pod uwagę możliwość zsuwania się śniegu z bardziej płaskih dahów. Dotyzy to szzególnie dahów krytyh szkłem lub płytami poliwęglanowymi. Charakteryzują się one wysoką przenikalnośią ieplną powodująą podtapianie śniegu, o w połązeniu z małym tariem tafli może doprowadzić do gwałtownego zsuwania się śniegu z dahu o małym kąie nahylenia. Współzynniki kształtu dahu µ 1 i µ dla dahów przylegająyh do wyższyh budowli, przy założeniu, że niższy dah jest płaski, są podane zależnośiami (rys. 3.6): µ 1 0,8 oraz µ µ s + µ w, gdzie µ s jest współzynnikiem kształtu dahu uwzględniająym efekt ześlizgu śniegu z dahu wyższego. Współzynnik ten jest większy od zera dla kątów nahylenia połai większyh niż 15 º i wyznazany jest jako dodatkowe obiążenie równe 50% ałkowitego maksymalnego obiążenia śniegiem sąsiedniej połai dahu wyższego, oblizone jak dla dahu dwuspadowego. (3.8) Rys Współzynniki kształtu dahu µ 1 i µ dla dahów przylegająyh do wyższyh budowli według [51] a) i b) obiążenie przy warunku L s < b, ) i d) obiążenie w sytuaji, gdy b < L s 41 St r o n a

9 Zaś µ w jest współzynnikiem kształtu dahu uwzględniająym wpływ wiatru, zawartym w zaleanym przedziale 0, 8; 4 i należy go wyznaza z zależnośi: b1 + b µ w γ h snow h s k, (3.9) gdzie γ snow jest iężarem objętośiowym śniegu i może być przyjmowany równy kn/m 3. Pozostałe oznazenia pokazano na rysunku 3.6. Długość zaspy L s zależy od różniy wysokośi budynków L s h, przy zym zaleana długość powinna zawierać się w przedziale 5 m; 15m. W sytuaji gdy oblizona długość zaspy L s jest większa niż długość dahu niższego budynku, współzynnik na końu niższego dahu należy wyznazyć przez interpolaję między µ 1 i µ oraz przez uięie odinka na końu niższego dahu (rys. 3.6d). Układy obiążeń pokazane na rysunkah 3.6a i ma zastosowanie do obiążeń równomiernyh, zaś na rysunkah 3.6b i d do obiążeń nierównomiernyh. Proedura 3.1. Ustalenie obiążenia śniegiem połai dahowej Kolejne kroki Objaśnienia 1 1. Określenie wielkośi obiążenia śniegiem gruntu s k. Wyznazenie wartośi współzynnika kształtu dahu µ i s k jest wartośią harakterystyzna obiążenia śniegiem gruntu w danej lokalizaji. Dla terenu Polski wartośi są określane na podstawie Załąznika krajowego do normy [51] i zależą od strefy obiążenia śniegiem (rejonu Polski Rysunek NA.1 [49]) i wysokośi terenu nad poziom morza. Wartość określa się według Tablia NA.1 normy [51]. µ i jest współzynnikiem kształtu dahu, zależy on od kąta nahylenia dahu α. Określa się go według tabliy Przyjęie wartośi współzynnika C e 4. Przyjęie wartośi współzynnika C t C e C t jest współzynnikiem ekspozyji, (C e 1,0 jest wartośią domyślną). jest współzynnikiem termizny (C t 1,0 jest wartośią domyślną). 5. Obiążenie śniegiem połai dahowej s i Obiążanie połai dahowej określa się w [kn/m ] ze wzoru numer (3.5) w postai s µ C C s. i i e t k 4 St r o n a

10 Przykład 3.1. Zestawienie obiążenia śniegiem na dah wielopołaiowy Przykład 3.1 Zestawić obiążenia śniegiem na dah dla hali przedstawionej na rys. 3.7 zlokalizowanej w Rzeszowie Odniesienie w normie Odniesienie w skrypie 1 3 Rys Przekrój poprzezny hali do oblizeń w przykładzie Obiążenie śniegiem Obiążenie zestawiono według PN-EN [49] oraz zgodnie z proedurą 3.1. Wysokość terenu nad poziomem morza w obszarze lokalizaji obiektu: A 5 m n.p.m., stąd wartość harakterystyzna obiążenia śniegiem gruntu: 0,006 A 0,6 0, ,6 0,75kN / m s k max 1, kn/ m 1, kn/ m Rozpatrzono sytuaję oblizeniową normalną (przypadek A) oraz warunki wyjątkowe (przypadek B - brak wyjątkowyh opadów i brak wyjątkowyh zamiei). Współzynnik ekspozyji: C e 1,0 (teren normalny) Współzynnik termizny: C t 1,0 Równomierne obiążenie śniegiem dahów: Współzynnik kształtu dahu wyższego dwuspadowego i niskiego jednospadowego α 5,7 : µ µ 0, 8 i 1 e t k i 1 s µ C C s 0,8 1,0 1,0 1, 0,96kN/ m Nierównomierne obiążenie śniegiem dahu wyższego (dwuspadowego): s 0,5µ C C s 0,5 0,8 1,0 1,0 1, 0,48kN/ m ii 1 e t k Nierównomierne obiążenie śniegiem dahu niższego (jednospadowego): b1 5, 0m, b 1, 5m, h, 5m tabl. NB.1 normy [51] tabl. A.1 normy [51] tabl. 5. normy [51] wzór (5.) normy [51] wzór (5.) normy [51] tabl. 3.4 wzór (3.5) wzór (3.5) 43 St r o n a

11 µ 1 0,8 dah niższy płaski; µ µ s + µ w µ 0 efekt ześlizgu śniegu z dahu wyższego nie występuje; s o o spadek tego dahu α 5,7 < 15 ( b1 + b ) γ h µ w h sk ( 5 + 1,5) γ h,0,5 µ 8,33 >,5 s 1, w k 3,75 Do dalszyh oblizeń przyjęto µ 3,75 < 4, 0 µ 0,0 + 3,75 3,75 s µ s 3,75 1,0 1,0 1, ii e t k w wzór (5.8) normy [51] s ii 4,5kN / m Długość zaspy śnieżnej na dahu niższym wzór (5.9) L s h ; 5m < L s 15m normy [51] L s,5 4,5m < 5m Do dalszyh oblizeń przyjęto L s 5,0m Układy obiążeń dahu śniegiem, które należy rozpatrywać przy tworzeniu kombinaji obiążeń w trakie projektowania układów i elementów konstrukyjnyh przedmiotowej hali pokazano na rys Rys. 3.6 Wzór (3.9) 44 St r o n a

12 Rys Obiążenie śniegiem dahów a) rozkład równomierny b) rozkład nierównomierny ) rozkład nierównomierny 45 St r o n a

13 Podsumowanie Określanie obiążenia śniegiem nie jest zadaniem łatwym, wymaga odpowiedniej wiedzy, doświadzenia i znajomośi normy PN-EN [51]. Należy szzególną uwagę zwróić na obiążenie nierównomierne rozłożone i znaznie zwiększone (w ekstremalnyh sytuajah nawet pięiokrotnie do obiążenia podstawowego) w przypadku dahów bliskih lub przylegająyh do wyższyh budowli. Kolejnym istotnym zagadnieniem jest ustalenie wielkośi obiążeń wyjątkowyh od zasp śnieżnyh powstająyh w bezpośrednim sąsiedztwie przeszkód i attyk występująyh na dahu oraz brak jednoznaznyh wytyznyh określania wielkośi współzynników kształtu dahu w koszah w przypadku połązenia budynków pod kątem. 46 St r o n a

14 3.4. Oddziaływania wiatru Uwagi ogólne Obiążenie wiatrem jest drugim po obiążeniu śniegiem podstawowym oddziaływaniem zmiennym uwzględnianym w projektowaniu między innymi konstrukji hal i wiat stalowyh. Opróz obiążenia połai dahu tyh budowli, stanowi ono niejednokrotnie jedyne obiążenie poziome oddziaływująe na śiany. Obiążenie wiatrem traktowane jest w normie PN-EN [5] jako oddziaływanie statyzne lub dynamizne zmienne umiejsowione. Oddziaływanie wiatru zmienia się w zasie i jego skutkiem jest iśnienie wywierane na zewnętrzne powierzhnie budowli zamkniętyh oraz iśnienie na wewnętrzną powierzhnię w przypadku budowli zęśiowo otwartyh i w sytuaji przepuszzalnośi przegród zewnętrznyh. Ciśnienie wywierane na powierzhnie konstrukji lub na jej indywidualne elementy osłonowe wywołuje siły prostopadłe do nih. Ponadto, w przypadku gdy duże obszary konstrukji opływa wiatr, mogą powstać znaząe siły taria działająe styznie do powierzhni. Wartość oddziaływania wiatru zależy od wielu ze sobą powiązanyh zynników. Do najważniejszyh należy zalizyć: region klimatyzny, prędkość i porywy wiatru, harakterystyka budowli w terenie, rozmiar i kształtu budynku, wysokość budowli (budynku) nad terenem, parametry (właśiwośi) dynamizne budowli Bazowa prędkość wiatru i iśnienie prędkośi wiatru Obiążenie harakterystyzne wiatrem wyznaza się na podstawie bazowyh wartośi prędkośi wiatru lub iśnienia prędkośi. Podstawowe wartośi bazowe prędkośi wiatru v b, 0 i iśnienia prędkośi q b, 0 w poszzególnyh strefah podane są w Załązniku krajowym do normy PN-EN [5]. W załązniku tym teren Polski został podzielony na trzy strefy obiążenia wiatrem i dla każdej z tyh stref podano wartośi v b, 0 [m/s] i q b, 0 [kn/m ]. Bazowa prędkośi wiatru v b jest zmodyfikowaną wartośią podstawowej wartośi bazowej prędkośi wiatru v b,0, uwzględniająą kierunek i pory roku. Wyznaza się ja z wyrażenia ν b dir seasonv b, 0, (3.10) gdzie dir jest współzynnikiem kierunkowym pozwalająym uwzględnić kierunek wiatru, a season współzynnikiem sezonowym umożliwiająym wyznazenie obiążenia wiatrem w 47 St r o n a

15 danej porze roku (np. dla konstrukji tymzasowyh lub w budowie). Przy braku danyh pomiarowyh zaleana wartośią współzynnika sezonowego season jest 1,0. Wartośi współzynnika kierunkowego dir przy braku jednoznaznego usytuowania projektowanego obiektu budowlanego w stosunku do stron świata należy przyjmować o wartośi maksymalnej zyli 1,0. Inne wartośi współzynnika mniejsze od 1,0 można ustalić na podstawie tabliy NA. zamieszzonej w Załązniku krajowym w normie PN-EN [5]. Jednym z głównyh zynników wpływająyh na parametry obiążenia wiatrem są zynniki lokalne, takie jak hropowatość i kategoria terenu. Są one ze sobą powiązane, kategoria terenu przyjmowana dla danego kierunku wiatru zależy bowiem od hropowatośi, która z założenia powinna być jednorodna w sektorze kątowym obejmująym rozpatrywany kierunek, i od promienia tego sektora lizonego pod wiatr. Kategorie terenu i odpowiadająe im parametry zostały sharakteryzowane w tabliy 3.5. Tablia 3.5. Kategorie i parametry terenu według PN-EN [5] Kategoria terenu z 0 [m] dir z min [m] 0 Obszary morskie i przybrzeżne wystawione na otwarte morze 0,003 1 I Jeziora lub tereny płaskie, poziome, o nieznaznej roślinnośi i bez przeszkód terenowyh 0,01 1 II III IV Tereny o niskiej roślinnośi, takiej jak trawa, i o pojedynzyh przeszkodah jak drzewa i budynki, oddalonyh od siebie o najmniej na 0-krotność ih wysokośi Tereny regularnie pokryte roślinnośią, budynkami lub pojedynzymi przeszkodami, oddalonymi od siebie najwyżej na odległość równą ih 0 wysokośiom (wsie, tereny podmiejskie, stałe lasy) Tereny, któryh przynajmniej 15% powierzhni jest pokryte budynkami o średniej wysokośi przekrazająej 15 m 0,05 0,3 5 1, Ciśnienie wiatru wywierane na powierzhnie siły oddziaływania wiatru Ciśnienie wiatru działająe na powierzhnie zewnętrzne (oznazane indeksem e external) i wewnętrzne (oznazane indeksem i internal, obliza się ze wzorów: e p ( z e ) pe w q, (3.11) i p ( z i ) pi w q (3.1) 48 St r o n a

16 gdzie q p( z e ) ( z ) p i Rozdział 3. Oddziaływania na q są odpowiednio wartośiami szzytowymi do oblizeń zewnętrznego i wewnętrznego iśnienia prędkośi wiatru, natomiast pe i pi to współzynniki zewnętrznego i wewnętrznego iśnienia. W normie PN-EN [5] podano między innymi wartośi współzynników iśnienia zewnętrznego i iśnienia wewnętrznego budynków, także zewnętrznyh śian dwupowłokowyh, wypadkowego iśnienia działająego na wiaty oraz obiektów o kształtah kulistyh i walowyh. Współzynnik iśnienia zewnętrznego pe i wewnętrznego pi określają działanie wiatru odpowiednio na zewnętrzne i wewnętrzne powierzhnie budynków. Współzynniki iśnienia zewnętrznego zostały podzielone na: globalne pe, 10 do oblizania obiążenia na powierzhni 10 m, stosowane do oblizania obiążenia na powierzhniah większyh niż 10 m, lokalne pe 1, do oblizania obiążenia na powierzhni do 1 m, stosowane w oblizeniah małyh elementów i łązników, takih jak elementy śian osłonowyh i dahów. Występują trzy rodzaje sił wiatru oddziałująyh na budynek: siły zewnętrzne F w,e siły wewnętrzne F w,i siły taria F fr Siły zewnętrzne i wewnętrzne powodują powstawanie iśnień prostopadłyh do śian (śian pionowyh, dahów itp.). Zgodnie z konwenją znaków iśnienie zwróone ku powierzhni ma wartość dodatnią, natomiast podiśnienie skierowane od powierzhni ma wartość ujemną (rys. 3.9). Rys Konwenja znaków dla iśnienia wiatru Jak podano w 5.3() normy EN [5] wynikowa siła wiatru F w oddziałująa na konstrukję lub element konstrukji może być wyznazona na drodze sumowania wektorów sił F w,e ; F w,i oraz F fr, ogólnie można to wyrazić równaniem: w s d f p ( ze ) Aref F q ; (3.13) 49 St r o n a

17 gdzie: s d jest współzynnikiem konstrukyjnym (w przypadku budynków niższyh niż 15 m może być przyjęty jako 1,0) f jest współzynnikiem aerodynamiznym siły dla konstrukji (lub elementu konstrukyjnego) q p( z e ) jest szzytowym iśnieniem prędkośi wiatru na wysokośi odniesienia z e A ref jest polem powierzhni odniesienia konstrukji (lub elementu konstrukyjnego). W tej sytuaji może być zdefiniowane jako pole powierzhni rzutu konstrukji lub elementu konstrukyjnego na płaszzyznę pionową prostopadłą do kierunku wiatru. Podejśie praktyzne W praktye, w elu wyznazenia oddziaływań na elementy konstrukyjne projektant powinien oszaować wynikowe iśnienie wywierane na śiany. Wynikowe iśnienie może być wyrażone w następująy sposób: gdzie: w e w i F A w ref s d w e w jest iśnieniem wiatru wywieranym na powierzhnię zewnętrzną, jest iśnieniem wiatru wywieranym na powierzhnię wewnętrzną. Uwzględniają wzory (3.11) i (3.1) otrzymuje się ostatezny wzór na wynikowe obiążenie wiatrem rozpatrywanej powierzhni budynku: F A ref s d q (z ) p e pe i q (z ) p i pi (3.14) (3.15) Wartość szzytowa iśnienia prędkośi wiatru Załąznik krajowy do normy [5] zalea wyznazanie szzytowego iśnienia prędkośi wiatru ze wzoru q ( z) q ( z) p b e, (3.16) gdzie q b jest bazowym iśnieniem prędkośi wiatru określonym według wzoru b 0, 5 a e ( z) współzynnikiem ekspozyji według tabliy 3.6. q ρυ b (3.17) Jeżeli z > z max to współzynniki należy przyjmować jak dla z max. 50 St r o n a

18 Tablia 3.6. Współzynnik hropowatośi r ( z) i współzynnik ekspozyji ( z) PN-EN [5] e według Kategoria terenu 0 I II III IV r ( z) ( z) z 13, 10 z 1, 10 z 1, 0 10 z 0,8 10 z 0, , 11 0, 13 0, 17 0,19 0, 4 e min z 3,0 10 z,8 10 z, 3 10 z 1, 9 10 z 1, ,17 0,19 0, 4 0, 6 0, 9 z [m] z max [m] Współzynniki iśnienia zewnętrznego śian pionowyh budynków Podstawowym parametrem do ustalenia współzynników jest wysokość odniesienia z e. Wysokość odniesienia z e zależą od proporji wymiarów budynku h/b. Dla śiany nawietrznej, na której występuje parie wiatru, wysokość odniesienia należy przyjmować jako górne wysokośi różnyh zęśi śiany. Rys Rozkłady iśnienia prędkośi w zależnośi od proporji wymiarów budynku (wysokośi i szerokośi) 51 St r o n a

19 Na rysunku 3.10 przedstawiono je w postai trzeh przypadków: Rozdział 3. Oddziaływania na jeżeli budynek jest krępy jego wysokość h b, należy go traktować jako jedną zęść (rys. 3.10a), jeżeli wysokość budynku spełnia warunki b < h b, wówzas można go traktować jako składająego się z dwóh zęśi (rys. 3.10b), dolnej o wysokośi b i górnej o wysokośi h b, jeżeli budynek jest smukły jego wysokość h > b,można go traktować jako składająy się z kilku zęśi (rys. 3.10), przy zym dolna i górna mają wysokość b, a środkowa składa się z poziomyh pasów o wysokośi h strip < b. W każdym takim pasie wartość iśnienia prędkośi jest stała. W przypadku śiany zawietrznej oraz śian boznyh budynku wysokość odniesienia równa jest wysokośi budynku h. Na tyh śianah występuje ssanie wiatru, a współzynniki są ujemne. Na rysunku 3.11 pokazano oznazenia śian pionowyh, a wartośi współzynników iśnienia dla tyh śian podano w tabliy 3.7. Wartość tyh współzynników zależy od proporji wymiarów h/d. W przypadku pośrednih wartośi stosunku h/d może być stosowana interpolaja liniowa (rys. 3.1). W przypadku budynków smukłyh o stosunku h/d > 5 ałkowite obiążenie wiatrem może być wyznazone w opariu o współzynniki siły f. Tablia 3.7. Zaleane wartośi współzynnika iśnienia zewnętrznego dla śian pionowyh budynków na rzuie prostokąta Pole A B C D E h / d pe, 10 pe, 1 pe, 10 pe, 1 pe, 10 pe, 1 pe, 10 pe, 1 pe, 10 pe, 1 5-1, -1,4-0,8-1,1-0,5 +0,8 +1,0-0,7 1-1, -1,4-0,8-1,1-0,5 +0,8 +1,0-0,5 <0,5-1, -1,4-0,8-1,1-0,5 +0,7 +1,0-0,3 Rys Interpolaja liniowa współzynnika iśnienia śiany nawietrznej (pole D) oraz śiany zawietrznej (pole E) dla pośrednih wartośi h/d 5 St r o n a

20 Rys Kluzowe parametry śian pionowyh W przypadkah, w któryh siła wiatru oddziałująa na konstrukje budowlane jest wyznazana przez zastosowanie współzynnika iśnienia jednoześnie po stronie nawietrznej i zawietrznej budynku (strefa D oraz E według rys. 3.11), brak korelaji pomiędzy iśnieniem wiatru po stronie nawietrznej i zawietrznej można uwzględnić w następująy sposób: w przypadku budynków o stosunku h/d 5 siła wypadkowa mnożona jest przez 1,00 nie uwzględnia się redukji jej wartośi; w przypadku budynków o stosunku h/d 1 siła wypadkowa mnożona jest przez 0,85; do wyznazenia wartośi pośrednih stosunku h/d może być stosowana interpolaja liniowa. pe Współzynniki iśnienia dla dahów płaskih Z dahem płaskim mamy do zynienia w przypadku dahu o kąie nahylenia połai w przedziale -5º < α < 5º. Dla dahów płaskih o krawędziah zaokrąglonyh albo dahów mansardowyh wysokość odniesienia z e należy przyjmować równą h, natomiast gdy dah ma attykę, to z h + h (rys. 3.13). Dla dahów z attyką, z zaokrąglonymi krawędziami lub e p 53 St r o n a

21 mansardowyh przy wartośiah pośrednih Rozdział 3. Oddziaływania na h p / h, r / h i α można stosować interpolaję liniową. Jeżeli α > 60 º, to można stosować interpolaję liniową między wartośiami podanymi dla α 60 º i wartośiami podanymi dla płaskih dahów o ostryh krawędziah. Dla samyh krawędzi zaokrąglonyh współzynniki iśnienia zewnętrznego obliza się z interpolaji liniowej wzdłuż zaokrąglenia, pomiędzy wartośiami na śianie i dahu. Rys Współzynniki iśnienia zewnętrznego dla dahów płaskih według [5] Tablia 3.8. Współzynniki iśnienia zewnętrznego dla dahów płaskih wg [5] Typ dahu Pole F G H I pe,10 pe 1, pe, 10 pe 1, pe, 10 pe 1, pe, 10 pe, 1 Ostre krawędzie brzegu -1,8-1, -1, -,0-0,7-1, +0, lub -0, Z attyką h p /h0,05-1,6 -, -1,8-1,8-0,7-1, +0, lub -0, h p /h0,05-1,4 -,0-1,8-1,6-0,7-1, +0, lub -0, h p /h0,01-1, -1,8-1,8-1,4-0,7-1, +0, lub -0, Krawędzie zaokrąglone Krawędzie mansardowe r/h0,05-1,0-1,5-1,8-1,8-0,4-0,4 +0, lub -0, r/h0,1-0,7-1, -1,8-1,4-0,3-0,3 +0, lub -0, r/h0, -0,5-0,8-1,8-0,8-0,3-0,3 +0, lub -0, α30 º -1,0-1,5-1,8-1,5-0,3-0,3 +0, lub -0, α45 º -1, -1,8-1,8-1,9-0,4-0,4 +0, lub -0, α60 º -1,3-1,9-1,8-1,9-0,5-0,5 +0, lub -0, Współzynniki iśnienia dla dahów jednospadowyh Dla dahów jednospadowyh wysokość odniesienia z e należy przyjmować równą h, współzynniki iśnienia dla każdego pola należy przyjmować z uwzględnieniem okapów (rys. 3.14). Przy kierunku wiatru θ 0 º, w zakresie kątów spadku miedzy 5º a 45º, iśnienie 54 St r o n a

22 zmienia się gwałtownie między wartośiami dodatnimi a ujemnymi, dlatego w tabliah normowyh podano wartośi dodatnie i ujemne (tabl. 3.9). Przy ustalaniu obiążeń należy rozważyć dwa przypadki: wszystkie wartośi dodatnie lub wszystkie ujemne. Nie dopuszza się jednozesnego przyjmowania wartośi dodatnih i ujemnyh na tej samej połai. Dla pośrednih kątów spadku można stosować interpolaję liniową między wartośiami tego samego znaku. Rys Współzynniki iśnienia zewnętrznego dla dahów jednospadowyh według [5] 55 St r o n a

23 Tablia 3.9. Współzynniki iśnienia zewnętrznego dla dahów jednospadowyh według [5] Kąt spadku α 5 º 15 º 30 º 45 º 60 º 75 º Pole dla pe,10-1,7-0,9-0,5 kierunku F wiatru pe,1 -,5 -,0-1,5 0,7 0,7 θ 0 pe,10-1, -0,8-0,5 G 0,0 0, 0,0 0,7 0,8 -,0-1,5-1,5 Pole dla kierunku wiatru θ 180 Pole dla kierunku wiatru θ 90 H F G H pe,1 pe,10-0,6-0,3-0, -1, -0,3-0, pe,1 0,4 0,6 pe,10 -,3 -,5-1,1-0,6-0,5-0,5 pe,1 -,5 -,8 -,3-1,3-1,0-1,0-1,3-1,3-0,8 pe,10 pe,1 -,0 -,0-1,5-0,8-0,9 pe,10-0,5-0,8-0,7-0,5-0,5 pe,1-1, -1, pe, 10 -,1 -,4 -,1-1,5-1, -1, F up -,6 -,9 -,9 -,4 -,0 -,0 pe,1 pe, 10 -,1-1,6-1,3-1,3-1, -1, F low -,4 -,4 -,0 G H I pe,1-1,8-1,9-1,5-1,4-1, -1, pe,10 pe,1 -,0 -,5 -,0-0,6-0,8-1,0 pe,10 pe,1-1, -1, -1,3-1,3-1,3-1,3 pe,10-0,7-0,8-0,9-0,7-0,5-1, pe,1-0, Współzynnik iśnienia dla dahów dwuspadowyh Dla dahów dwuspadowyh wysokość odniesienia z e należy przyjmować równą h, współzynniki iśnienia dla każdego pola należy przyjmować z uwzględnieniem okapów (rys. 3.15). Przy kierunku wiatru θ 0 º, w zakresie katów spadku między 5 º a 45 º, iśnienie na połai nawietrznej zmienia się gwałtownie między wartośiami dodatnimi a ujemnymi, dlatego w tabliah normowyh podano wartośi dodatnie i ujemne (tabl. 3.10). Przy ustalaniu obiążeń należy rozważyć ztery przypadki, w któryh największe albo najmniejsze wartośi we wszystkih polah F, G i H występują łąznie z największymi albo najmniejszymi wartośiami w polah I i J. Nie dopuszza się jednozesnego przyjmowania wartośi dodatnih i ujemnyh na tej samej połai. Dla pośrednih kątów spadku można stosować interpolaję liniową między wartośiami tego samego znaku, z wyjątkiem kątów z 56 St r o n a

24 przedziału +5 º a - 5º; dla nih należy stosować dane dla dahów płaskih (według poprzedniego podpunktu). Rys Współzynniki iśnienia zewnętrznego dla dahów dwuspadowyh wg [5] 57 St r o n a

25 Tablia Współzynnik iśnienia zewnętrznego dla dahów dwuspadowyh według [5] Kąt spadku α Pole dla kierunku wiatru θ0 º F G H J I pe, 10 pe, 1 pe, 10 pe, 1 pe, 10 pe, 1 pe, 10 pe, 1 pe, 10 pe, 1-45 º -0,6-0,6-0,8-1,0-1,5-0,7-30 º -1,1 -,0-0,8-1,5-0,8-0,8-1,4-0,6-15 º -,5,8-1,3 -,0-0,9-1, -0,7-1, -0,5-5 º -,3 -,5-1, -,0-0,8-1, +0, +0, -0,6-0,6 5 º -1,7 -,5-1, -,0-0,6-1, +0, +0,0 +0,0-0,6-0,6 15 º -0,9 -,0-0,8-1,5-0,3-1,0-1,5-0,4 +0, +0, +0,0 +0,0 30 º -0,5-1,5-0,5-1,5-0, -0,5-0,4 +0,7 +0,4 +0,0 +0,0 45 º -0,0-0,0-0,3-0, +0,7 +0,6 +0,0 +0,0 60 º +0,7 +0,7-0,3-0, 75 º +0,8 +0,8-0,3-0, Tablia Współzynnik iśnienia zewnętrznego dla dahów dwuspadowyh według [5] Kąt spadku α Pole dla kierunku wiatru θ90 º F G H I pe,10 pe, 1 pe, 10 pe, 1 pe, 10 pe, 1 pe, 10 pe, 1-45 º -1,4 -,0-1, -1,0-1,3-0,9-30 º -1,5 -,1-1, -1,0-1,3-0,8-15 º -1,9 -,5-1, -0,8-1, -0,8-1, -5 º -1,8 -,5-1, -0,7-1, -0,6 5 º -1,6 -, -1, -0,7-1, -0,6 -,0 15 º -1,3 -,0-1,3-0,6-1, 30 º -1,1-1,5-1,3-0,8-1, 45 º -1,1-1,5-1,4-0,9-1, -0,5 60 º -1,1-1,5-1, -0,8-1,0 75 º -1,1-1,5-1, -0,8-1,0 58 St r o n a

26 Komentarz: kombinaje współzynników pe dla dahu dwuspadowego, kierunek wiatru θ0 º wiatr prostopadły do śiany podłużnej: W przypadku pohylenia połai dahowej α 15 należy rozpatrzyć 4 przypadki obiążenia zewnętrznego wiatrem połai dahowej zgodnie z rys Wartośi współzynników pe przyjęto na podstawie tabl Rys Przypadki obiążenia wiatrem dahu dwuspadowego o kąie nahylenia połai 15 stopni. Na rysunku podano jedynie wartośi współzynnika pe, pominięto wartośi dla pól F Gdy pohylenie połai dahowej wynosi α 5 obiążenie zewnętrzne wiatrem ograniza się do dwóh przypadków pokazanyh na rys Rys Przypadki obiążenia wiatrem dahu dwuspadowego o kąie nahylenia połai 5 stopni. Na rysunku podano jedynie wartośi współzynnika pe, pominięto wartośi dla pół F Gdy pohylenie połai dahowej zawiera się między 5 a 15 stopni, wartośi współzynników iśnienia zewnętrznego należy interpolować liniowo. Na rys pokazano dwa przypadki obiążenia wiatrem z podaniem wartośi współzynników pe dla dahu o pohyleniu połai 10 stopni. 59 St r o n a

27 Rys Przypadki obiążenia wiatrem dahu dwuspadowego o kąie nahylenia połai 10 stopni. Na rysunku podano jedynie wartośi współzynnika pe, pominięto wartośi dla pól F Współzynnik iśnienia dla dahów wielospadowyh Dla dahów wielospadowyh wysokość odniesienia z e należy przyjmować równą h współzynniki iśnienia dla każdej połai dahu wielospadowego ustala się na podstawie współzynnika iśnienia każdej indywidualnej połai, konfigurują ih wartośi dla dahów jednospadowyh, zmodyfikowanyh ze względu na położenia zgodnie z rysunkiem 3.19a i b (w przypadku b należy rozpatrzyć dwa przypadki, zależnie od znaku współzynnika iśnienia na pierwszym dahu). Dla dahów dwuspadowyh wklęsłyh, zmodyfikowanyh ze pe względu na położenie zgodnie z rysunkiem 3.19 i d (w przypadku pierwsza wartość jest dla dahu jednospadowego, druga i następne dla koszy dahu dwuspadowego). Współzynniki z pól F, G i J należy stosować tylko do połai nawietrznej, natomiast pola H i I należy rozpatrywać dla każdej połai dahu wielospadowego. C pe 60 St r o n a

28 Rys Współzynnik iśnienia zewnętrznego dla dahów wielospadowyh według [5] Współzynnik iśnienia dla dahów łukowyh Dla dahów łukowyh i kopuł wysokość odniesienia z e należy przyjmować równą z h + f zaleane wartośi współzynników iśnienia pe, 10 dla poszzególnyh pól podano na rys Jeżeli 0<h/d<0,5, to wyznaza się je z interpolaji liniowej, natomiast gdy 0, f/d 0,3 i h/d 0,5, należy rozważyć dwie wartośi współzynnika iśnienia: dodatnia i ujemną. 61 St r o n a

29 Rys Współzynniki iśnienia zewnętrznego pe, 10 dla kopuł na rzuie kołowym wg [5] Współzynnik iśnienia wewnętrznego Współzynnik iśnienia wewnętrznego pi zależy od rozmiarów i rozmieszzenia otworów w śianah osłonowyh budynku. Jeżeli przynajmniej na dwóh stronah budynku ałkowite pole powierzhni otworów wynosi ponad 30% pola każdej z nih, to oddziaływanie wiatru należy oblizać jak dla wiat i śian wolnostojąyh. Ciśnienie wewnętrzne i zewnętrzne może działać jednoześnie, dlatego też należy brać pod uwagę najbardziej niekorzystna kombinaję iśnienia zewnętrznego i wewnętrznego dla każdej kombinaji możliwyh otworów i nieszzelnośi. Sytuaję, w której otwór zewnętrzny (drzwi lub okno) jest dominująy, gdy jest otwarty, lez w stanie graniznym nośnośi, podzas silnego wiatru, jest uważany za zamknięty, należy uważać za wyjątkową zgodnie z normą PN-EN 1990 [46] Za dominująą śianę uważa się taką, w której pole powierzhni otworów jest przynajmniej równe dwukrotnej wielkośi otworów i nieszzelnośi w pozostałyh śianah rozpatrywanego budynku. W takim przypadku iśnienie wewnętrzne należy wyznazyć jako zęść iśnienia zewnętrznego występująego w obszarze otworów na śianie dominująej. I tak, jeśli pole powierzhni otworów w śianie dominująej jest równe dwukrotnemu polu powierzhni otworów w pozostałyh śianah, to pi 0,75 pe, (3.18) a gdy jest przynajmniej równe trzykrotnemu polu powierzhni otworów w pozostałyh śianah, wówzas 6 St r o n a

30 gdzie Rozdział 3. Oddziaływania na pi 0,9 pe (3.19) pe jest współzynnikiem iśnienia zewnętrznego w obszarze otworów w śianie dominująej. Jeżeli otwory znajdują się w obszarze o różnyh wartośiah iśnienia zewnętrznego, to należy przyjąć średnią ważoną współzynników z tyh obszarów. Norma nie preyzuje, który parametr ma być wagą, domyślnie będzie nim zapewne pole obszarów o różnym iśnieniu. Jeśli budynek nie ma śiany dominująej, to współzynnik iśnienia wewnętrznego należy wyznazyć z rysunku 3.1 w zależnośi od stosunku wysokośi budynku do jego wymiaru w kierunku wiatru h/d i stosunku otworów wyznazonego dla każdego kierunku wiatru µ Aop,Cpe 0 A op, (3.0) przy zym Aop,Cpe 0 wszystkih otworów. Uwaga praktyzna: to pole powierzhni otworów, gdzie pe 0, A op pole powierzhni W sytuaji, gdy oszaowanie µ jest niemożliwe lub nieuzasadnione, to należy przyjąć bardziej niekorzystną wartość C pi z dwóh: parie +0, albo ssanie -0,3. Norma PN-EN [5] nie podaje wartośi współzynnika w przypadku ałkowiie otwartej jednej śiany. W takim przypadku można skorzystać z wytyznyh podanyh w podręzniku [84]. Rys Współzynnik iśnienia wewnętrznego w przypadku otworów równomiernie rozmieszzonyh. 63 St r o n a

31 Współzynnik konstrukyjny Współzynnik konstrukyjny s d Rozdział 3. Oddziaływania na podany jest w normie [5] dla wybranyh rodzajów konstrukji lub elementów. Uwzględnia ona efekt działania wiatru wynikająy z niejednozesnego wystąpienia wartośi szzytowej iśnienia na powierzhni konstrukji (uwzględniony współzynnikiem rozmiarów konstrukji s ) wraz z efektem drgań konstrukji, wywołanyh turbulentnym oddziaływaniem wiatru (uwzględniony współzynnikiem dynamiznym d ). Uwzględnione zostały także obiążenia styzne. Współzynnik konstrukyjny można przyjmować równy 1,0 m.in. dla: s d budynków o wysokośi mniejszej niż 15 m, fragmentów śian osłonowyh i dahów o zęstotliwośi drgań własnyh n > 5Hz (przeszklenia o rozpiętośi mniejszej niż 3m zwykle spełniają ten warunek), budynków ramowyh ze śianami konstrukyjnymi, o wysokośi mniejszej niż 100 m i wymiarze w linii wiatru 4-krotnie większym niż wysokość Współzynnik iśnienia dla wiat W normie PN-EN [50] została podana definija wiaty jako obiektu z dahem, lez bez stałyh śian. Przykłady wiat to: zadaszenia dystrybutorów na stajah paliwowyh, otwarte stodoły, zadaszenia składów magazynowyh itp. W odniesieniu do nih należy stosować współzynniki iśnienia netto, określająe wypadkowe działanie wiatru na jednostkę powierzhni konstrukji, elementu konstrukji lub jej składnika. Jest to nowe podejśie w stosunku do poprzedniej normy, przyjęto bowiem, że obiążenie wiatrem w istotny sposób zależy od rozmiarów i sposobu ułożenia pod dahem przedmiotów. Jeśli są one ułożone pod wiatą, to powodują zahamowanie przepływu powietrza i wzrost iśnienia działająego od dołu na wiatę. Stopień ogranizenia przepływu pod wiatą zależy od współzynnika ogranizenia przepływu φ, który jest stosunkiem pola przekroju poprzeznego możliwyh do składowania rzezywistyh przeszkód pod dahem do pola przekroju poprzeznego przestrzeni pod wiatą; oba pola są wyznazane w płaszzyźnie prostopadłej do kierunku wiatru. Wartość φ 0 oznaza brak zegokolwiek pod wiatą, a wartość φ 1 oznaza przestrzeń pod wiata ałkowiie wypełniona zawartośią sięgająą nawietrznej krawędzi dahu. Mimo wypełnienia przedmiotami wiata nie staje się budynkiem zamkniętym. Globalne współzynniki siły f reprezentująe siłę wypadkową i współzynniki iśnienia netto do oblizeń elementów pokryia, płatwi oraz łązników, dla pustej i wypełnionej p, net wiaty, uwzględniają łązny efekt działania wiatru na górną i dolną powierzhnię dahu przy wszystkih kierunkah wiatru. Wartośi pośrednie można wyznazyć za pomoą interpolaji liniowej. Po stronie zawietrznej maksymalnego wypełnienia przestrzeni pod wiatą należy przyjmować wartośi jak dla wiaty pustej. Globalne współzynniki f ustalamy w p, net przypadku oblizeń statyznyh głównyh układów nośnyh wiaty, zaś p,net, gdy oblizamy oddziaływanie wiatru na poszzególne elementy wiaty przekryie, płatwie oraz łązników. 64 St r o n a

32 Każda wiata powinna przenieść następująe przypadki obiążenia, z uwzględnieniem sił taria: dla wiaty jednospadowej przyjmuje się, że środek paria leży w odległośi d/4 od krawędzi nawietrznej dahu (tabl. 3.1, rys. 3.), dla wiaty dwuspadowej przyjmuje się, że środek paria leży w środku każdej połai (tabl. 3.13, rys. 3.3), możliwe są również układy obiążeń niesymetryznyh, dla wiaty wielospadowej (rys. 3.4) obiążenie wyznaza się jak dla wiaty dwuspadowej, ze współzynnikiem redukyjnym ψ (tabl. 3.14) Tablia 3.1. Współzynniki siły i iśnienia netto dla wiat jednospadowyh Kąt spadku α Współzynnik blokowania φ Globalny współzynnik siły f m Współzynnik iśnienia netto p, net pole A pole B pole C 0 º maksimum, wszystkie φ +0, +0,5 +1,8 +1,1 minimum φ0-0,5-0,6-1,3-1,4 minimum φ1-1,3-1,5-1,8 -, 5 º maksimum, wszystkie φ +0,4 +0,8 +,1 +1,3 minimum φ0-0,7-1,1-1,7-1,8 minimum φ1-1,4-1,6 -, -,5 10 º maksimum, wszystkie φ +0,5 +1, +,4 +1,6 minimum φ0-0,9-1,5 -,0 -,1 minimum φ1-1,4 -,1 -,6 -,7 15 º maksimum, wszystkie φ +0,7 +1,4 +,7 +1,8 minimum φ0-1,1-1,8 -,4 -,5 minimum φ1-1,4-1,6 -,9-3,0 0 º maksimum, wszystkie φ +0,8 +1,7 +,9 +,1 minimum φ0-1,3 -, -,8 -,9 minimum φ1-1,4-1,6 -,9-3,0 5 º maksimum, wszystkie φ +1,0 +,0 +3,1 +,3 minimum φ0-1,6 -,6-3, -3, minimum φ1-1,4-1,5 -,5 -,8 30 º maksimum, wszystkie φ +1, +, +3, +,4 minimum φ0-1,8-3,0-3,8-3,6 minimum φ1-1,4-1,5 -, -,7 65 St r o n a

33 Rys. 3.. Rzut wiaty jednospadowej i położenie środka paria wiatru wg [5] Rozdział 3. Oddziaływania na Rys Rzut wiaty dwuspadowej i położenie środka paria wiatru wg [5] Rys Oznazenie przęseł wiaty wielospadowej wg [5] 66 St r o n a

34 Tablia Współzynniki siły i iśnienia netto dla wiat dwuspadowyh Kąt spadku α Współzynnik blokowania φ Globalny współzynnik siły f Współzynnik iśnienia netto p, net Pole A Pole B Pole C Pole D -0 º maksimum, wszystkie φ +0,7 +0,8 +1,6 +0,6 +1,7 minimum φ0-0,7-0,9-1,3-1,6-0,6 minimum φ1-1,3-1,5 -,4 -,4-0,6-15 º maksimum, wszystkie φ +0,5 +0,6 +1,5 +0,7 +1,4 minimum φ0-0,6-0,8-1,3-1,6-0,6 minimum φ1-1,4-1,6 -,7 -,6-0,6-10 º maksimum, wszystkie φ +0,4 +0,6 +1,4 +0,8 +1,1 minimum φ0-0,6-0,8-1,3-1,5-0,6 minimum φ1-1,4-1,6 -,7 -,6-0,6-5 º maksimum, wszystkie φ +0,3 +0, ,8 +0,8 minimum φ0-0,5-0,7-1,3-1,6-0,6 minimum φ1-1,3-1,5 -,4 -,4-0,6 +5 º maksimum, wszystkie φ +0,3 +0,6 +1,8 +1,3 +0,4 minimum φ0-0,6-0,6-1,4-1,4-1,1 minimum φ1-1,3-1,3 -,0-1,8-1,5 +10 º maksimum, wszystkie φ +0,4 +0,7 +1,8 +1,4 +0,4 minimum φ0-0,7-0,7-1,5-1,4-1,4 minimum φ1-1,3-1,3 -,0-1,8-1,8 +15 º maksimum, wszystkie φ +0, ,9 +1,4 +0,4 minimum φ0-0,8-0,9-1,7-1,4-1,8 minimum φ1-1,3-1,3 -, -1,6 -,1 +0 º maksimum, wszystkie φ +0,6 +1,1 +1,9 +1,5 +0,4 minimum φ0-0,9-1, -1,8-1,4 -,0 minimum φ1-1,3-1,4 -, -1,6 -,1 +5 º minimum φ0-1,0-1,4-1,9 1,4 -,0 maksimum, wszystkie φ +0,7 +1, +1,9 +1,6 +0,5 minimum φ1-1,3-1,4 -,0-1,5 -,0 +30 º minimum φ0-1,0-1,4-1,9-1,4 -,0 maksimum, wszystkie φ +0,9 +1,3 +1,9 +1,6 +0,7 minimum φ1-1,3-1,4-1,8-1,4 -,0 Tablia Współzynniki redukyjne ψ dla wiat wielospadowyh m Współzynniki ψ m dla Współzynniki ψ m dla Przęsło (rys. 3.) maksymalnyh maksymalnyh współzynników siły współzynników siły i iśnienie skierowanyh w dół i iśnienie skierowanyh w górę skrajne 1 1,0 0,8 drugie 0,9 0,7 trzeie i następne 0,7 0,7 67 St r o n a

35 Siły taria od wiatru Rozdział 3. Oddziaływania na Siły taria spowodowane są tariem wiatru wiejąego równolegle do powierzhni zewnętrznej. Tarie jest uwzględniane wtedy, gdy ałkowite pole wszystkih powierzhni równoległyh do kierunku wiatru jest większe od zterokrotnośi ałkowitego pola wszystkih powierzhni prostopadłyh do kierunku wiatru (po stronie nawietrznej i zawietrznej), o ma miejse w przypadku konstrukji długih. Rys Siły taria Siły taria oblizane są ze wzoru: F f,r frqp( ze ) Afr (3.1) gdzie: fr jest współzynnikiem obiążenia styznego (taria). Można przyjąć, że jest on równy: fr 0,01 w przypadku powierzhni gładkih (stal, gładki beton itp.); fr 0,0 w przypadku powierzhni hropowatyh (hropowaty surowy beton, papa itp.); fr 0,04 w przypadku powierzhni o wysokiej hropowatośi (marszzenia, żebrowania, pofałdowania itp.). q p ( z e ) jest szzytowym iśnieniem prędkośi na wysokośi odniesienia z e A fr jest polem powierzhni odniesienia. Siły taria występują na zęśi powierzhni zewnętrznyh równoległyh do kierunku wiatru A fr znajdująej się poza odległośią od okapów lub narożników po stronie nawietrznej równą mniejszej wartośi z: b lub 4h; wielkośi b oraz h zdefiniowano na rysunku 3.5. Proedura 3.. Wyznazanie oddziaływania wiatru na budynki Kolejne kroki 1. Ustalenie lokalizaji budynku Objaśnienia 1. Określenie wartośi podstawowej, bazowej prędkośi wiatru v b, 0 - lokalizaja ogólna: region, miejsowość, wysokość terenu nad poziomem morza - lokalizaja szzegółowa w stosunku do stref świata v b,0 - wartość podstawowa bazowej prędkośi wiatru [m/s], na podstawie tabliy NA.1 68 St r o n a

36 3. Oblizenie bazowej prędkośi wiatru v b v b dir v [m/s] dir season b,0 - współzynnik kierunkowy według tabliy NA.1 dir 1,0 wartość domyślna season - współzynnik sezonowy według tabli NA. 4 season 1,0 wartość domyślna 4. Oblizenie bazowego iśnienia prędkośi q b 5. Ustalenie wysokośi odniesienia z do oblizeń iśnienia e zewnętrznego 6. Ustalenie wysokośi odniesienia z i do oblizenia iśnienia wewnętrznego 7. Ustalenie kategorii terenu dla rozpatrywanego kierunku wiatru 8. Oblizenie współzynnika ekspozyji e(z) 9. Oblizenie szzytowego iśnienia prędkośi p( z) 10. Przyjęie i wydzielenie odpowiednih obszarów, do określenia iśnienia wiatru 11. Określenie wartośi współzynnika iśnienia zewnętrznego pe 1. Określenie wartośi współzynnika iśnienia wewnętrznego pi q b- wartość bazowa iśnienia prędkośi [N/m ] q b 0,5 ρ v b N / m r 1,5 kg/m 3 - gęstość powietrza ze - wysokość odniesienia do oblizeń iśnienia zewnętrznego, określona według rysunku 7.4 normy [5] zi - wysokość odniesienia do oblizeń iśnienia wewnętrznego określona według pkt normy [5] Należy wybrać kategorię hropowatośi terenu, na którym znajduje się budynek według załąznika A1 i A [5] z uwzględnieniem postanowień krajowyh NA.7 i NA.16 [5] e(z) - współzynnik ekspozyji na wysokośiah z oraz z zi w zależnośi od kategorii terenu i z e według załąznika NA.3 [5] w przypadku, gdy z < z min należy przyjąć z z min według NA.3 [5] p(z) p( z) e(z) q b [N/m] - szzytowe iśnienie prędkośi na wysokośiah z z e oraz zi z według powyższego wzoru Określenie pola A oblizonej powierzhni, ustalenie dla dahu i śian wymiaru e Na śianah i połai dahowej wydzielenie obszarów A J (pkt. 7. normy [5]) Wartośi pe określa się na podstawie tabli według normy [5] lub według tabl niniejszego opraowania Wartośi pi określa się według pkt 7..9 normy [5]. Wartośi rekomendowane wynoszą +0, albo -0,3, wybiera się wartość bardziej niekorzystną 13. Określenie wartośi współzynnika Dla budynków o wysokośi mniejszej od 15m, konstrukyjnego współzynnik 1, 0 s d s d 69 St r o n a

37 14. Wyznazenie iśnienia wiatru na powierzhnie zewnętrzne w 15. Wyznazenie iśnienia wiatru działająego na powierzhnie wewnętrzne w 16. Określenie współzynnika tarie i powierzhni A fr 17. Oblizenie siły taria F wywołanej przez wiatr fr i fr e w e qp(z ) e pe [N / m ] Wielkość w e określa się dla każdego wydzielonego obszaru śiany i połai dahowej oraz dla poszzególnyh kierunków wiatru Prostopadle do długośi budynków oraz prostopadle do śiany szzytowej w i qp(z ) i pi [N / m Należy rozpatrzyć dwa przypadki - parie wiatru na powierzhnie wewnętrzne +0, dodatnie iśnienie wewnętrzne pi - ssanie wiatru na powierzhnie wewnętrzne 0,3 ujemne iśnienie wewnętrzne pi ] fr - współzynnik taria według tabl [5] Afr - powierzhnia odmierzona do oblizania sił taria F q A [N] e fr fr Siłę taria p(z ) fr F fr określa się przy kierunku wiatru prostopadłym do śiany szzytowej 70 St r o n a

38 Przykład 3.. Zestawienie oddziaływania wiatrem na śiany i dah hali stalowej dwunawowej Zestawić oddziaływania wiatru na śiany i połać dahową dla hali przedstawionej na rys. 3.6 zlokalizowanej w Rzeszowie w terenie zurbanizowanym przemysłowym Odniesienie w normie Odniesienie w skrypie 1 3 Rys Kształt dahu i wymiary hali do przykładu oblizeniowego 1.. Obiążenie wiatrem Obiążenie zestawiono według PN-EN proedury nr 3.. [5] oraz Oddziaływanie wiatru na powierzhnie zewnętrzne Wartość podstawowa bazowej prędkośi wiatru: Rzeszów strefa 1, A 50 m.n.p.m. < 300 m n.p.m. v b, 0 m / s Współzynnik kierunkowy: dir 1, 0 Współzynnik sezonowy: season 1, 0 Bazowa prędkość wiatru: v 1,0 1,0 m/s m/s vb dir season b, 0 tabl. NA. 1 normy [5] wzór (4.1) normy [5] 71 St r o n a

39 Wartość bazowa iśnienia prędkośi: 1 1 qb ρ vb 1,5 30,5 N / m Wysokość odniesienia: - w przypadku dahu: z e 9, 0m - w przypadku śian: h 9,0m < b 37, 0 m (lub 60,6m) z e 9, 0m Współzynnik ekspozyji (kategoria terenu III): 0,6 z 9,0 e ( ze ) 1,90 1,90 1, Wartość szzytowa iśnienia prędkośi: q (z ) (z) q 1,85 30,5N / m 559N/ m 0,56kN/ m p e e b 0,6 * * * * wzór (4.10) pkt pkt. 7.. normy [5] tabl. NA.3 normy [5] wzór (4.8) normy [5] Obiążenie wiatrem działająym prostopadle do śiany podłużnej hali (θ0 ) b 60,6 m; d 37,0 m; h 9,00 m Współzynniki iśnienia zewnętrznego: - Śiany: h 9,0 0,43 < 0,5 d 37,0 e min( b; h) min( 60,6; 9,0) min( 60,6;18,0) 18, 0 m e 18,0 m < d 37, 0 m, stąd trzy pola iśnień na śianah szzytowyh. e ,6m 5 5 ; e 14, 4m 5 5 d e 37,0 18,0 19, 0m tabl. 7.1 normy [5] Rozmieszzenie pól iśnień pokazano na rysunku 3.7. Tablia Współzynniki iśnienia zewnętrznego dla śian Pole A B C D E pe pe,10-1, -0,8-0,5 + 0,7 0,3 - Dah wielospadowy (wielopołaiowy): α 5,7 5 e min( b; h) min( 60,6; 9,0) min(60,6;18,0) 18, 0 m b 60, 6m ; h 9, 0m ; h 9,0m z e h 9, 0m e 18 e 18 4,5m 4 4 ; 1,8m Tablia Współzynniki iśnienia zewnętrznego dla połai dahowej Pole F G H H1 I H pe pe,10-1,7 (0,0) - 1, (0,0) - 0,6 (0,0) -0,8-0,6 (+0,) -0,5 7 St r o n a

40 W przypadku pola F, jego powierzhnia wynosi 4,5 1,8 8,1 m < 10m, wię współzynnik iśnienia dla pola F należy wyznazyć jako wartość pośrednią między pe, 10 a pe, 1. ( )log A pe pe,1 pe,1 pe,10,5 (,5 ( 1,7))log ,1 1,77 Rozdział 3. Oddziaływania na Rys Rozmieszzenie pól o różnyh współzynnikah iśnienia zewnętrznego na śianah i dahu budynku, gdy wiatr wieje prostopadle do śiany podłużnej(θ0 ) * * * * 73 St r o n a