Determinazione del coefficiente di pressione interno cpi per gli edifici ad un solo piano secondo EN 1991-1-4

Articolo tecnico

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Il vento è l'unico carico climatico che agisce su ogni edificio in tutto il mondo, a differenza di altri carichi come la neve. La velocità del vento dipende dalla posizione geografica dell'edificio. Questo è uno dei motivi principali per cui le norme attuali classificano le regioni (zone eoliche) e considerano l'altitudine e il cambiamento di pressione dinamica in funzione dell'altezza del suolo per una posizione "normale" senza un effetto maschera.

Gli effetti delle strutture del vento circondano e quindi le forze si generano sulle pareti e talvolta il vento penetra negli edifici se sono presenti aperture. La complessa architettura degli edifici e i requisiti delle norme eoliche rendono la determinazione dei carichi del vento una delle principali sfide per gli ingegneri civili.

Standard e campo di applicazione

La standardizzazione delle norme in Europa ha reso EC 1 la norma comune in Germania, Austria e molti altri paesi europei. L'Eurocodice 1 specifica le disposizioni e i metodi di calcolo per gli effetti del vento su edifici di altezza inferiore a 200 m. La norma EN 1991-1-4 [1] specifica inoltre le disposizioni relative ai caminetti, alle torri reticolari e ai ponti ordinari (ponti stradali, passerelle e passaggi pedonali). A differenza di altri Eurocodici, ogni paese ha un proprio allegato nazionale per EC 1, che specifica le zone del vento e altre cifre chiave.

Coefficiente di pressione - Generale

Ogni parete di un edificio è esposta al vento sui suoi due lati (interno ed esterno). La pressione del vento sull'edificio viene smorzata o aumentata a seconda delle dimensioni dell'area interessata dal vento e delle aperture e del tipo di azione sulle facciate (pressione positiva o negativa). Per ciascuna struttura, è necessario determinare la pressione interna ed esterna.

Poiché si presume che molti edifici siano chiusi, la pressione interna del vento può essere trascurata.

Coefficiente di pressione interna c pi

Il coefficiente di pressione interna c pi dipende dalle dimensioni e dalla disposizione delle aperture nell'edificio. Queste sono aperture permanenti (come Vuoti, camini, ecc.).

Se l'area totale delle aperture su ciascun lato ammonta al 30% o più dell'area totale del lato, almeno su due fronti dell'edificio (facciata o tetto), si applicano le norme specificate in 7.3 e 7.4 della CE 1.

Il coefficiente di pressione interna può essere determinato in pochi passaggi (vedere la Figura 01).

Figura 01 - Diagramma di flusso per la determinazione del cpi

Caso pratico: Capannone industriale aperto

Quote
Lunghezza:20 m
Larghezza:10 m
Altezza totale:5,5 m
Aperture
Porte:3 m · 3 m (04 totale)
Legga in questa newsletter come eseguire la verifica di resistenza al fuoco con RFEM o RSTAB.Legga in questa newsletter come eseguire la verifica di resistenza al fuoco con RFEM o RSTAB.5 mx 3 m (01 totale)
Finestra di dialogo:2,5 mx 1,5 m

Figura 02 - Vista 3D di un edificio industriale

Determinazione della percentuale di aree di apertura su ciascun lato
Superficie lateraleSuperfici di aperturaPercentuale
Long Gable 0 °80 m 224,00 m 230%
Long Gable 180 °80 m 218,00 m 223%
Timpano -90 °47.5 m 29,00 m 219%
Timpano + 90 °47.5 m 23,75 m 27,9%
Inclinazione 0 °104,4 m 20,00 m 20%
Inclinazione 180 °104,4 m 20,00 m 20%

Nessuna superficie laterale ha un'area totale di aperture che è almeno due volte più grande della somma di tutte le aperture nelle restanti superfici laterali. Quindi, c'è un edificio senza un lato dominante.

Calcolo della larghezza e

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

Conclusione: Se e ≥ d (la profondità dell'edificio è d = 10 m), non vi sarà alcuna zona C.

Figura 03 - 1-4: 2005, Figura 7.5)

Figura 04 - Visualizzazione delle Zone Vento

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

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

Lettura delle zone

$ 0,25 \; \ leq \; \ frac {\ mathrm h} {\ mathrm d} \; \ leq \; 1 $ dove cpe è negativo.

Figura 05 - Valori raccomandati per i coefficienti di pressione esterni per le pareti verticali di edifici a pianta rettangolare

Rapporto di apertura

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

Lettura del coefficiente cpi
  • Se $ \ frac {\ mathrm h} {\ mathrm d} \; \ leq \; 0,25 \; \ mathrm {o} \; \ frac {\ mathrm h} {\ mathrm d} \;> \; 1 ,, C $ pi viene visualizzato sulla curva corrispondente per ogni vento e configurazione di apertura.
  • Se $ 0,25 \; <\; \ frac {\ mathrm h} {\ mathrm d} \; <\; 1 $, il coefficiente c pi si ottiene per interpolazione lineare tra le due curve per ciascuna configurazione.

Figura 06 - Curva dei coefficienti di pressione interni applicabile per aperture distribuite uniformemente

Interpolazione per determinare c pi

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

Per edifici con un lato dominante , ad es un edificio con un lato la cui superficie è doppia rispetto a tutte le altre aree:

  • c pi = 0,75 · c pe se le aree di apertura del lato dominante sono due volte più grandi di tutte le altre aperture
  • c pi = 0.9 · c pe se le aree di apertura del lato dominante sono tre volte più grandi di tutte le altre aperture.

Nella maggior parte dei casi (per edifici ordinari), senza conoscere l'esatta distribuzione delle aperture, la norma raccomanda di utilizzare i valori estremi c pi = +0.2 (sovrapressione) e c pi = −0.3 (sottopressione).

Considerazione del coefficiente di pressione interna in RFEM

Con il generatore di carico del vento in RFEM, è possibile specificare il valore di cpi dopo averlo determinato. I dati inseriti vengono quindi presi in considerazione per la generazione automatica dei carichi.

Figura 07 - Immissione del coefficiente di pressione interna nel generatore del carico del vento in RFEM

Letteratura

[1]Eurocodice 1: Azioni sulle strutture - Parte 1-4: Azioni generali - Carichi del vento; NF EN 1991-1-4

Parole chiave

Coefficiente di pressione interna Coefficiente di pressione Vento Carico del vento Forza del vento Pressione del vento Zona del vento Coefficiente di pressione esterna RWIND

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