Oddziaływanie wiatru
Oddziaływanie wiatru

Oddziaływanie wiatru

Oddziaływanie wiatru, podobnie jak obciążenie śniegiem, należy do podstawowych obciążeń zmiennych, jakie należy uwzględnić podczas projektowania konstrukcji. Sposób oddziaływania wiatru zależy od rodzaju obiektu budowlanego, najczęściej jednak występuje w postaci obciążenia poziomego.

Czynniki wpływające na oddziaływanie wiatru

Wielkość oddziaływania wiatru zależy od wielu czynników, do których zalicza się: region klimatyczny, rozmiar budynku i jego kształt, ukształtowanie terenu, prędkość i poryw wiatru, ekspozycja budynku, a także właściwości dynamiczne. W wyniku oddziaływania wiatru powstaje ciśnienie oddziałujące zarówno na zewnętrzną, jak i wewnętrzną powierzchnię ścian tworząc siły prostopadłe do powierzchni budowli. Procedurę postępowania związaną z określeniem oddziaływania wiatru na konstrukcję przedstawia norma PN-EN 1991-1-4:2008/A1:2010 Eurokod 1: Oddziaływania na konstrukcje – Część 1-4: Oddziaływania ogólne – Oddziaływania wiatru.

W załączniku krajowym normy można odnaleźć mapę naszego kraju z podziałem na tzw. strefy obciążenia wiatrem, zgodnie z którą wyróżnia się trzy strefy obciążenia wiatrem:

Rys. 1. Podział Polski na strefy obciążenia wiatrem [2].

Obciążenie charakterystyczne wiatrem określa się na podstawie bazowych prędkości vb,0 lub ciśnienia wiatru qb,0. W poniższej tabeli przedstawiono wartości bazowej prędkości i ciśnienia wiatru w zależności od strefy wiatrowej:

Tabela 1. Wartości bazowej prędkości i ciśnienia wiatru według normy [1]:

Bazową prędkość wiatru oblicza się z następującego wzoru:

\[
v_{b} = C_{dir} \cdot C_{season} \cdot v_{b,0}
\]

gdzie:

  • cdir – współczynnik kierunkowy – zalecana wartość cdir = 1,0 ,
  • cseason – współczynnik sezonowy – zalecana wartość cseason = 1,0,
  • vb,0 – wartość podstawowa bazowej prędkości wiatru.

Poza strefami wiatrowymi zależność prędkości wiatru od rodzaju terenu oraz wysokości nad nim uzależniona jest od kategorii terenu, na którym usytuowany jest budynek [1]: 

Tabela 2. Kategorie i parametry terenu według normy [1]:

Ciśnienie wiatru

Szczytowe ciśnienie prędkości qp(z) wyznaczamy według wzoru:

\[
q_{p}(z) = C_{e}(z) \cdot q_b
\]

gdzie:

  • qb – bazowe ciśnienie prędkości wiatru,
  • Ce(z) – współczynnik ekspozycji według tabeli 3:

Tabela 3. Współczynnik chropowatości i współczynnik ekspozycji według normy [1]:

Ciśnienie wiatru działające na powierzchnie zewnętrzne konstrukcji we oraz na powierzchnie wewnętrzne wi konstrukcji należy wyznaczyć według wzoru:

\[
w_{e} = q_{p}(z_{e}) \cdot c_{pe}
\] \[
w_{i} = q_{p}(z_{i}) \cdot c_{pi}
\]

gdzie:

  • qp(ze), qp(zi) – wartość szczytowa ciśnienia prędkości,
  • ze, zi – wysokość odniesienia do ciśnienia zewnętrznego, wewnętrznego,
  • cpe, cpi – współczynnik ciśnienia zewnętrznego, wewnętrznego.

Ciśnienie sumaryczne (netto) działające na ścianę, dach bądź element stanowi różnicę algebraiczną wartości po obu stronach przegrody. Parcie skierowane do powierzchni przyjmuje się jako dodatnie, natomiast ssanie skierowane od powierzchni przyjmuje się jako ujemne.

Oddziaływanie wiatru
Rys. 2. Ciśnienie wywierane na powierzchnie [1].
Rys. 3. Ogólne kształty konstrukcji, przyjmowane wymiary konstrukcji oraz wysokość odniesienia według normy [1].

Rozkład ciśnienia prędkości w przypadku budynków o różnych wysokościach i szerokościach

Zgodnie z normą [1] rozkład ciśnienia prędkości w przypadku budynku o różnej wysokości i szerokości przedstawia poniższy rysunek:

Oddziaływanie wiatru
Rys. 4. Rozkład ciśnienia prędkości dla różnych wysokości i szerokości budynku według normy [1,2].
Oddziaływanie wiatru
Rys. 5. Oznaczenia ścian pionowych według normy [1].

Zalecane wartości współczynników ciśnienia zewnętrznego w przypadku ścian pionowych budynków na rzucie prostokąta wynoszą [1]:

Współczynniki ciśnienia dla dachów dwuspadowych

Oddziaływanie wiatru - Współczynniki ciśnienia zewnętrznego dla dachów dwuspadowych
Rys. 6. Oznaczenie dachów płaskich według normy [1].
Oddziaływanie wiatru - Współczynniki ciśnienia zewnętrznego dla dachów dwuspadowych
Rys. 7. Oznaczenie dachów dwuspadowych według normy [1].

Tabela 4. Współczynniki ciśnienia zewnętrznego dla dachów dwuspadowych według normy [1]:

Współczynniki ciśnienia zewnętrznego dla dachów dwuspadowych

Tabela 5. Współczynniki ciśnienia zewnętrznego dla dachów dwuspadowych według normy [1]:

Współczynniki ciśnienia zewnętrznego dla dachów dwuspadowych

Współczynniki ciśnienia dla dachów jednospadowych

Współczynniki ciśnienia zewnętrznego dla dachów jednospadowych
Rys. 8. Oznaczenie dachów jednospadowych według normy [1].

Tabela 6. Współczynniki ciśnienia zewnętrznego dla dachów jednospadowych według normy [1]:

Współczynniki ciśnienia zewnętrznego dla dachów jednospadowych

Tabela 7. Współczynniki ciśnienia zewnętrznego dla dachów płaskich według normy [1]:

Współczynniki ciśnienia zewnętrznego dla dachów płaskich

Współczynniki ciśnienia dla dachów płaskich

Współczynniki ciśnienia zewnętrznego dla dachów płaskich
Rys. 9. Oznaczenie dachów płaskich według normy [1].

Tabela 8. Współczynniki ciśnienia zewnętrznego dla dachów płaskich według normy [1]:

Współczynniki ciśnienia zewnętrznego dla dachów płaskich

Literatura:

[1] PN-EN 1991-1-4:2008/A1:2010 Eurokod 1: Oddziaływania na konstrukcje – Część 1-4: Oddziaływania ogólne – Oddziaływania wiatru.
[2] Rys. 1 – Niewiadomski P. – Podstawy projektowania i oddziaływania na konstrukcję, Politechnika Wrocławska.


Zobacz też:

Strefy przemarzania gruntu

Obliczenie obciążenia śniegiem

Rysunek główny artykułu: Niewiadomski P. – Podstawy projektowania i oddziaływania na konstrukcję, Politechnika Wrocławska.

Udostępnij:
Oddziaływanie wiatru
Napisane przez
Paweł Wrochna
Co myślisz o tym artykule?
0 reakcji
love
0
like
0
so-so
0
weakly
0
0 komentarzy
Najnowsze komentarze
  • Najnowsze komentarze
  • Najlepsze komentarze
Zaloguj się, aby dodać komentarz.
Prawa zastrzeżone Pi Corp sp. z o.o. copyright 2020-2022