Výpočet součinitele vnitřního tlaku cpi u jednopatrových budov podle EN 1991-1-4

Odborný článek

Tento text byl přeložen Google překladačem

Zobrazit původní text

Jedná se o jediné klimatické zatížení působící na každou budovu po celém světě, na rozdíl od jiných zatížení, jako je sníh. Rychlost větru závisí na zeměpisné poloze budovy. To je jeden z hlavních důvodů, proč stávající normy klasifikují oblasti (větrné oblasti) a zohledňují nadmořskou výšku i dynamický tlak v závislosti na výšce podloží pro "normální" polohu bez účinku masky.

Účinky konstrukcí obklopujících vítr a tím i síly vznikají na stěnách a v některých případech vítr vniká do budov, pokud jsou v nich otvory. Vzhledem ke složité architektuře budov a požadavkům norem týkajících se větru je stanovení zatížení větrem jednou z hlavních výzev pro stavební inženýry.

Norma a oblast působnosti

Standardizace norem v Evropě učinila z EC 1 společnou normu v Německu, Rakousku a mnoha dalších evropských zemích. Eurokód 1 specifikuje rezervy a metody výpočtu vlivů větru na budovy pod výškou 200 m. EN 1991-1-1 ... [1] upřesňuje rovněž ustanovení pro běžné krby, příhradové stožáry a mosty (silniční mosty, jeřábové dráhy a lávky). Na rozdíl od jiných Eurokódů má každá země svou vlastní národní přílohu pro EC 1, která specifikuje větrné oblasti a další klíčové údaje.

Tlakový součinitel - obecně

Každá stěna budovy je vystavena působení větru na obou stranách (uvnitř a vně). Tlak větru působící na budovu je tlumen nebo zvyšován v závislosti na velikosti oblasti ovlivněné větrem, otvorech a typu působení na fasády (kladný nebo záporný tlak). U každé konstrukce se musí stanovit vnitřní a vnější tlak.

Protože se předpokládá, že mnoho budov bude uzavřeno, lze vnitřní tlak větru zanedbat.

Součinitel vnitřního tlaku c pi

Součinitel vnitřního tlaku c pi závisí na velikosti a uspořádání otvorů v budově. Jedná se o stálé otvory (např Dutiny, komíny atd.).

Pokud celková plocha otvorů na každé straně činí 30% nebo více z celkové plochy strany, alespoň na dvou průčelích budovy (fasáda nebo střecha), použijí se předpisy uvedené v 7.3 a 7.4 EC 1.

Součinitel vnitřního tlaku lze stanovit v několika krocích (viz obr. 01).

Obr. 01 - Postupový diagram pro stanovení součinitele cpi

Praktický případ: Otevřená průmyslová hala

Rozměry
Délka:20 m
Šířka:10 m
Celková výška:5,5 m
Otvory
Dveře:3 m · 3 m (celkem 04)
  5 mx 3 m (01 celkem)
Okno:2,5 mx 1,5 m

Obr. 02 - Pohled 3D na průmyslovou halu

Stanovení procenta otvorů na každé straně
Boční plochaOtevřené plochyProcentuálně
Dlouhý štít 0 °80 m 224,00 m 230%
Dlouhý štít 180 °80 m 218,00 m 223%
Štítová -90 °47,5 m 29,00 m 219%
Štít + 90 °47,5 m 23,75 m 27,9%
Sklon 0 °104,4 m 20,00 m 20%
Sklon 180 °104,4 m 20,00 m 20%

Žádná boční plocha nemá celkovou plochu otvorů alespoň dvakrát větší než součet všech otvorů ve zbývajících bočních plochách. Jedná se tedy o budovu bez dominantní strany.

E. Výpočet šířky

$$\mathrm e\;=\;\min\;(\mathrm b;2\mathrm h)\;=\;\min\;(10\;\mathrm m;\;2\;\cdot\;5,5\;\mathrm m)\;=\;10\;\mathrm m$$

Závěr: Pokud e ≥ d (hloubka budovy je d = 10 m), pak není žádná zóna C.

Obr. 03 - 1-4: 2005, obr. 7.5)

Obr. 04 - Znázornění oblastí větru

Spočítat $ \ frac {\ mathrm h} {\ mathrm d} $

$$\frac{\mathrm h}{\mathrm d}\;=\;\frac{5,5}{10}\;=\;0,55$$

Čtení zón

0,25 $ \; \ leq \; \ frac {\ mathrm h} {\ mathrm d} \; \ leq \; 1 $, kde je cpe záporný.

Obr. 05 - Doporučené hodnoty součinitelů vnějšího tlaku pro svislé stěny staveb s obdélníkovým půdorysem

Hodnota clony

$$\begin{array}{l}\mathrm\mu\;=\;\frac{(\sum\mathrm{Öffnungsflächen},\;\mathrm{wo}\;\mathrm{cpe}\;\mathrm{negativ}\;\mathrm{oder}\;\mathrm{null}\;\mathrm{ist})}{(\sum\mathrm{Öffnungsflächen})}\\\mathrm\mu\;=\;\frac{(1,5\;\cdot\;2,5\;+\;3\;\cdot\;(3\;\cdot\;3))}{(1,5\;\cdot\;2,5\;+\;5\;\cdot\;3\;+\;4\;\cdot\;(3\;\cdot\;3))}\;=\;0,56\end{array}$$

Odečtení součinitele cpi
  • Pokud $ \ frac {\ mathrm h} {\ mathrm d} \; \ leq \; 0,25 \; \ mathrm {nebo} \; \ frac {\ mathrm h} {\ mathrm d} \;> \; 1 ,, C $ pi se zobrazí na příslušné křivce pro každý vítr a otevřenou konfiguraci.
  • Pokud $ 0,25 \; <\; \ frac {\ mathrm h} {\ mathrm d} \; <\; 1 $, získá se součinitel c pi lineární interpolací mezi oběma křivkami pro každou konfiguraci.

Obr. 06 - Vnitřní křivka tlakových křivek platná pro rovnoměrně rozložená otvory

Interpolace pro stanovení c pi

$$\begin{array}{l}{\mathrm c}_\mathrm{pi}(\frac{\mathrm h}{\mathrm d})\;=\;{\mathrm c}_\mathrm{pi}(0,25)\;+\;\frac{{\mathrm c}_\mathrm{pi}(1)\;-\;{\mathrm c}_\mathrm{pi}(0,25)}{0,75}\;\cdot\;(\frac{\mathrm h}{\mathrm d}\;-\;0,25)\\{\mathrm c}_\mathrm{pi}(\frac{\mathrm h}{\mathrm d})\;=\;0,11\;+\;\frac{0,04\;-\;0,11}{0,75}\;\cdot\;(0,55\;-\;0,25)\;=\;0,082\end{array}$$

U budov s dominantní stranou , tzn budova s jednou stranou, jejíž plocha je dvakrát větší než ve všech ostatních oblastech:

  • c pi = 0.75 · c pe, pokud jsou otvory u dominantní strany dvakrát větší než u ostatních otvorů
  • c pi = 0,9 · c pe, pokud jsou otvory v dominantní straně třikrát větší než všechny ostatní otvory.

Ve většině případů (pro běžné budovy), aniž by bylo známo přesné rozdělení otvorů, doporučuje norma použít extrémní hodnoty c pi = +0,2 (přetlak) a c pi = −0,3 (podtlak).

Zohlednění součinitele vnitřního tlaku v programu RFEM

Pomocí generátoru zatížení větrem v programu RFEM lze zadat hodnotu cpi po jeho stanovení. Zadané údaje se zohlední při automatickém generování zatížení.

Obr. 07 - Zadání vnitřního součinitele tlaku v generátoru zatížení větrem v programu RFEM

Literatura

[1]Eurokód 1: Účinky na konstrukcích - Část 1-4: Obecná zatížení - Zatížení větrem; NF EN 1991-1-4

Klíčová slova

Součinitel vnitřního tlaku Součinitel tlaku Vítr Zatížení větrem Síla větru Tlak větru Oblasti větrem Vnější součinitel tlaku RWIND

Odkazy

Kontakt

Kontakt

Máte dotazy nebo potřebujete poradit?
Kontaktujte prosím kdykoli naši bezplatnou technickou podporu e-mailem, na chatu nebo na fóru anebo se podívejte do sekce často kladených dotazů (FAQ).

+420 227 203 203

info@dlubal.cz

RFEM Hlavní program
RFEM 5.xx

Hlavní program

Program RFEM pro statické výpočty metodou konečných prvků umožňuje rychlé a snadné modelování konstrukcí, které se skládají z prutů, desek, stěn, skořepin a těles. Pro následná posouzení jsou k dispozici přídavné moduly, které zohledňují specifické vlastnosti materiálů a podmínky uvedené v normách.

Cena za první licenci
3 540,00 USD