Obvykle se konstrukce nepovažují za náchylné ke kmitání, pokud se deformace větrem vyvolaná rezonancí při nárazech nezvýší o více než 10 % [2]. V tomto případě lze časově proměnné působení větru popsat jako statické ekvivalentní zatížení.
Za předpokladu, že víry ve vzdušném proudu jsou vzhledem k rozměrům budovy značné, lze „kvazistacionární metodou“ nebo v souladu s takzvanou poryvovou koncepcí stanovit v programu RWIND Simulation staticky působící rozdělení tlaku p na geometrii budovy [3].
Přitom se pro turbulentní kolísání rychlosti po dobu působení poryvu větru v zásadě uvažuje stacionární pole proudění okolo modelu stavby [3]. Kolísání tlaku na povrchu modelu vlivem turbulence větru se tak považuje za stav, který setrvává po určitou dobu t. Fluktuace tak přesně sledují průběh časově středovaných součinitelů tlaku cp,mean na povrchu modelu.
Výsledný tlak na povrch modelu vyvolaný větrem Δp(t) pak závisí čistě na rychlosti proudění v(t).
| ρ | hustota vzduchu |
| v | rychlost proudění |
| cp,mean | časově středovaný součinitel tlaku |
| t | čas |
Hodnota vektoru rychlosti proudění v(t) je tedy:
v(t)² = (vx,mean + vx,fluctuation(t))² + vy,fluctuation(t)² + vz,fluctuation(t)²
Pokud je příspěvek kvadratických členů nepatrný, je efektivní hodnota vektoru rychlosti proudění v(t):
v(t)² = vx,mean² + 2 ⋅ vx,mean ⋅ vx,fluctuation(t)
Po dosazení efektivní rychlosti proudění do rovnice pro tlak vyvolaný větrem dostaneme:
Δp(t) = 1/2 ⋅ ρ ⋅ vx,mean² [1 + (2 ⋅ vx,fluctuation(t)) / vx,mean] ⋅ cp,mean
Tato transformace ukazuje, že kolísání tlaku větru Δp(t) závisí pouze na kolísání rychlosti větru vx,fluctuation(t) v hlavním směru proudění x.
Pokud nahradíme časově proměnné kolísání rychlosti vx,fluctuation(t) maximálním kolísáním rychlosti vx,fluctuation,max, odstraníme ze systému časovou proměnnost.
Jestliže poté porovnáme výraz vx,fluctuation,max / vx,mean jako násobek g intenzity turbulence Iv(z),
| δv |
standardní odchylka od střední rychlosti vmean
|
| vmean(z) | střední rychlost v závislosti na výšce |
| z | výška nad zemí |
lze tento výraz v hranatých závorkách popsat jako součinitel nárazu větru G(z). Při dosazení výrazů do rovnice pro jmenovité zatížení větrem dostaneme:
| ρ | hustota vzduchu |
| vmean | střední rychlost proudění |
| G(z) | součinitel nárazu větru v závislosti na výšce |
| cp,mean | časově středovaný součinitel tlaku |
kde
| g | součinitel pro stanovení trvání poryvu větru |
| Iv(z) | intenzita turbulence v závislosti na výšce |
| z | výška nad zemí |
Například v EN 1991-1-4 je součinitel g udávající trvání poryvu větru 3,5.
Program RWIND Simulation stanoví střední hodnoty tlaků pmean na povrchu modelu v závislosti na rychlosti proudění vx(z) stacionárním řešením RANS rovnic pomocí algoritmu SIMPLEC. Protože střední hodnoty součinitelů tlaku cp,mean vycházejí z poměru mezi stanovenými středními hodnotami tlaku pmean a maximálním dynamickým tlakem nerušeného větru ve výšce střechy q (výška střechy),
cp,mean = pmean / q(výška střechy)
lze pro stanovení jmenovitých zatížení větrem podle poryvové koncepce použít rychlost proudění z přepočteného maximálního dynamického tlaku větru q(z) podle výšky [1].
v(z) = √(2 ⋅ q(z) / ρ)
Tato rychlost větru tak zahrnuje střední rychlost větru vmean a maximální fluktuační složku vfluctuation. Intenzitu turbulentního proudění lze v takovém případě nastavit jako konstantní po výšce na velmi malou hodnotu asi 5% [4].
Při zohlednění účinků sil působících na celou budovu nebo na velké plochy se lze touto metodou velmi dobře přiblížit reálnému zatížení větrem [3]. Důvodem je, že průměrováním potlačené malé turbulentní účinky působí pouze v dílčích oblastech a při globální integraci sil nemají znatelný efekt.
Tato koncepce je velmi příznivá také v případě malých dílčích ploch s čelním větrem, protože efektivní tlakové fluktuace jsou zde již velmi dobře zaznamenány v profilu maximální rychlosti větru [3].
Naopak u ploch s oddělenými toky větru (boční a zadní stěna) vykazuje systém horší přiblížení realitě. Zejména v těchto zónách má turbulence indukovaná stavbou a „odstraněná“ průměrováním podle poryvové koncepce větší účinek, než je turbulence proudění zahrnutá v profilu rychlosti proudění.
