Výpočet zatížení přístřešků větrem podle EN 1991-1-4

Odborný článek

Posouzení přístřešku bez trvalých stěn, jako například střešní konstrukce čerpací stanice, vyžaduje výpočet zatížení s přihlédnutím k článku 7.3 normy EN 1991-1-4. V našem příspěvku nám jako příklad poslouží sedlová střecha s mírným sklonem.

Výpočet součinitelů

Pro výpočet zatížení se mají použít součinitele síly cf a součinitele výsledného tlaku cp,net podle tabulky 7.6 až 7.8. V případě uzavření konstrukce například skladovaným materiálem, který se nachází pod přístřeškem nebo bezprostředně vedle něj, je třeba stanovit stupeň uzavření a hodnoty mezi  ϕ = 0 (prázdný přístřešek) a ϕ = 1 (obsahem úplně uzavřený přístřešek) určit z tabulek interpolací.

Pro výpočet součinitelů výsledného tlaku se plochy rozdělují podobně jako u uzavřených budov. Platí to ovšem pouze pro posouzení střešního pláště a jeho kotvicích prvků.

Obr. 01 - Rozdělení ploch pro stanovení součinitelů výsledného tlaku

Výsledná síla a její působiště

Pro posouzení nosné konstrukce se má působiště tlaku uvažovat ve vzdálenosti d/4 od návětrného okraje. Přitom d je rozměr plochy ve směru větru. Podle obrázku 7.17 se v závislosti na znaménku součinitele síly připouští šest možných uspořádání zatížení.

Obr. 02 - Uspořádání zatížení výslednou silou

Protože zatížení větrem působí na plášť střechy jako plošné a nikoli bodové zatížení, jehož těžiště se nachází ve čtvrtině délky střechy, je třeba nalézt odpovídající uspořádání, které danou situaci zohlední. Takové excentrické uspořádání zatížení vede k náročnějšímu posouzení stability případných středových sloupů. Možným řešením by bylo uspořádání plošného zatížení do kvadratické paraboly, neboť její těžiště leží přesně ve čtvrtině délky.

Příklad sedlové střechy

Délka = 15 m
Šířka = 12 m
Výška úžlabí = 6 m
Sklon střechy = -5 °
Zatížení větrem = 0,5 kN/m²
Prázdný přístřešek → ϕ = 0
cf = +0,3 maximum všech ϕ
cf = -0,5 minimum ϕ = 0

Obr. 03 - Příklad

Výsledná síla

RFEM a RSTAB mají generátory zatížení pro uzavřené budovy s pravoúhlým půdorysem. Uvažovat lze přitom zatížení působící buď pouze na stěny anebo jen na střechu, případně na celý plášť budovy.

Tyto generátory nelze automaticky použít na nosné konstrukce přístřešků. Po výpočtu součinitelů ovšem můžeme použít generátor zatížení pomocí rovin.

Tlak větru:
${\mathrm F}_{\mathrm w,\max}\;=\;{\mathrm c}_\mathrm f\;\cdot\;{\mathrm q}_\mathrm h(\mathrm{ze})\;\cdot\;{\mathrm A}_\mathrm{ref}\;=\;0,3\;\cdot\;0,5\;\cdot\;\frac{15\;\cdot\;12}{\cos\;5^\circ}\;=\;27,10\;\mathrm{kN}$

Sání větru:
${\mathrm F}_{\mathrm w,\min}\;=\;{\mathrm c}_\mathrm f\;\cdot\;{\mathrm q}_\mathrm h(\mathrm{ze})\;\cdot\;{\mathrm A}_\mathrm{ref}\;=\;-0,5\;\cdot\;0,5\;\cdot\;\frac{15\;\cdot\;12}{\cos\;5^\circ}\;=\;-45,17\;\mathrm{kN}$

K třecím silám podle článku 7.5 se v našem příkladu nepřihlíží.

Největší pořadnice parabolického zatížení

Zabývat se budeme pouze působištěm zatížení 2 a 5. Vzhledem k symetrii není třeba posuzovat působiště zatížení 3 a 6.

$\begin{array}{l}\mathrm q(\mathrm{tlak})\;=\;\frac{27,1}{\left({\displaystyle\frac{12}3}\right)}\;=\;6,775\;\mathrm{kN}/\mathrm m\;=\;0,45\;\mathrm{kN}/\mathrm m²\\\mathrm q(\mathrm{sání})\;=\;\frac{-45,17}{\left({\displaystyle\frac{12}3}\right)}\;=\;-11,293\;\mathrm{kN}/\mathrm m\;=\;-0,75\;\mathrm{kN}/\mathrm m²\end{array}$

Na základě těchto pořadnic zatížení lze pomocí kvadratické rovnice vypočítat (případně v Excelu) proměnné hodnoty zatížení po místech x a následně je převést do programu RFEM nebo RSTAB.

Obr. 04 - Namáhání tlakem větru

Obr. 05 - Namáhání sáním větru

Klíčová slova

en 1991-1-4 přístřešek bez stěn zatížení větrem

Literatura

[1]   EN 1991-1-4: Eurocode 1: Einwirkungen auf Tragwerke - Teil 1-4: Allgemeine Einwirkungen - Windlasten. Beuth Verlag GmbH, Berlin, 2010.

Ke stažení

Odkazy

Kontakt

Kontakt

Máte dotazy nebo potřebujete poradit?
Kontaktujte nás nebo využijte stránky s často kladenými dotazy.

+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
RSTAB Hlavní program
RSTAB 8.xx

Hlavní program

Program pro statický výpočet a navrhování prutových a příhradových konstrukcí, provedení lineárních a nelineárních výpočtů vnitřních sil, deformací a podporových reakcí.

Cena za první licenci
2 550,00 USD