Síla vlivem tření větru

Odborný článek

Pokud jsou plochy konstrukce obtékány větrem, mohou na těchto plochách vznikat třecí síly. Tyto síly mohou být významné především u rozsáhlých staveb.

Norma v případě účinků tření větru rozlišuje mezi volně stojící stěnou, přístřeškem a protáhlou uzavřenou budovou [1].

Podíl třecí síly od větru na výsledné síle větru působící na celou konstrukci se stanoví pomocí následující rovnice:

${\mathrm F}_{\mathrm{fr},\mathrm j}\;=\;{\mathrm c}_{\mathrm{fr},\mathrm j}\;\cdot\;{\mathrm q}_{\mathrm p(\mathrm{ze})\mathrm j}\;\cdot\;{\mathrm A}_{\mathrm{fr},\mathrm j}$ [1] (5.7)

kde
cfr = součinitel tření
qp(ze) = maximální dynamický tlak v referenční výšce ze
Afr = plocha obtékaná větrem

Složka síly větru, která vzniká vlivem tření, se má vektorově sečíst s ostatními silami Fw,e (vnější tlak) a Fw,i (vnitřní tlak). Výsledné třecí síly působí výhradně ve směru sil větru rovnoběžných s vnějším povrchem.

Účinky tření větru na povrchu lze zanedbat, jestliže celková plocha všech povrchů rovnoběžných se směrem větru (nebo odkloněných o malý úhel od tohoto směru) je rovna nebo menší než čtyřnásobek celkové plochy všech vnějších povrchů kolmých k větru (návětrných a závětrných), viz [1], čl. 5.3 (4).

  • Pro hladký povrch jako ocel nebo hladký beton je součinitel tření cfr 0,01.
  • Pro hrubý povrch, například drsný beton nebo asfaltový šindel, platí součinitel tření cfr 0,02.
  • V případě velmi hrubého povrchu, tj. vlnovek, žeber a drážek je třeba uvažovat součinitel tření cfr 0,04.

Referenční výška ze se má u stěn rovnat výšce h jejich horní hrany a u přístřešků výšce střechy.

Příklad vlnité stěny

Oblast větru 2
Kategorie terénu 2

cfr = 0,04
Délka d = 20 m
Referenční výška ze = 2,5 m

$\begin{array}{l}{\mathrm A}_{\mathrm{fr}}\;=\;2\;\cdot\;2,5\;\mathrm m\;\cdot\;20\;\mathrm m\;=\;100\;\mathrm m²\\{\mathrm q}_{\mathrm p(\mathrm{ze})}\;=\;1,7\;\cdot\;\mathrm{qb}\;=\;1,7\;\cdot\;0,39\;\mathrm{kN}/\mathrm m²\;=\;0,663\;\mathrm{kN}/\mathrm m²\\{\mathrm F}_{\mathrm{fr}}\;=\;0,04\;\cdot\;0,663\;\mathrm{kN}/\mathrm m²\;\cdot\;100\;\mathrm m²\;=\;2,65\;\mathrm{kN}\end{array}$

Příklad přístřešku s žebrovaným povrchem

Oblast větru 2
Kategorie terénu 2

cfr = 0,04
Délka d = 7 m
Šířka b = 4 m
Referenční výška ze = 3 m

$\begin{array}{l}{\mathrm A}_{\mathrm{fr}}\;=\;2\;\cdot\;4\;\mathrm m\;\cdot\;7\;\mathrm m\;=\;56\;\mathrm m²\\{\mathrm q}_{\mathrm p(\mathrm{ze})}\;=\;1,7\;\cdot\;\mathrm{qb}\;=\;1,7\;\cdot\;0,39\;\mathrm{kN}/\mathrm m²\;=\;0,663\;\mathrm{kN}/\mathrm m²\\{\mathrm F}_{\mathrm{fr}}\;=\;0,04\;\cdot\;0,663\;\mathrm{kN}/\mathrm m²\;\cdot\;56\;\mathrm m²\;=\;1,49\;\mathrm{kN}\end{array}$

Příklad haly s žebrovaným povrchem

Oblast větru 2
Kategorie terénu 2

cfr = 0,04
Délka d = 30 m
Šířka b = 10 m
Referenční výška ze = 5,5 m
Celková plocha všech povrchů rovnoběžných se směrem větru Atotal = 2 ⋅ 30 m ⋅ 4 m + 2 ⋅ 30 m ⋅ 5,22 m = 553,2 m²

Jako vzdálenost y od návětrných okapů nebo nároží se má uvažovat menší z obou hodnot 2 ⋅ b nebo 4 ⋅ h.

$\begin{array}{l}\mathrm y\;=\;2\;\cdot\;10\;=\;20\;\mathrm m\\{\mathrm A}_{\mathrm{fr}}\;=\;2\;\cdot\;(30\;\mathrm m\;–\;20\;\mathrm m)\;\cdot\;4\;\mathrm m\;+\;2\;\cdot\;(30\;\mathrm m\;–\;20\;\mathrm m)\;\cdot\;5,22\;\mathrm m\;=\;184,4\;\mathrm m²\\{\mathrm q}_{\mathrm p(\mathrm{ze})}\;=\;2,1\;\cdot\;{\mathrm q}_{\mathrm b}\;\cdot\;\left(\frac{\mathrm z}{10}\right)^{0,24}\;=\;2,1\;\cdot\;0,39\;\mathrm{kN}/\mathrm m²\;\cdot\;\left(\frac{5,5\;\mathrm m}{10}\right)^{0,24}\;=\;0,711\;\mathrm{kN}/\mathrm m²\\{\mathrm F}_{\mathrm{fr}}\;=\;0,04\;\cdot\;0,711\mathrm{kN}/\mathrm m²\;\cdot\;184,4\;\mathrm m²\;=\;5,245\;\mathrm{kN}\end{array}$

Klíčová slova

Zatížení větrem Tření

Literatura

[1]   Eurocode 1: Actions on structures - Part 1-4: General actions - Wind actions; German version EN 1991-1-4:2005 + A1:2010 + AC:2010
[2]   National Annex - Nationally determined parameters - Eurocode 1: Actions on structures - Part 1-4: General actions - Wind actions; EN 1991-1-4/NA:2010-12

Ke stažení

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
3 950,00 EUR
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
2 850,00 EUR