Il vento è naturalmente un'azione variabile nel tempo su una struttura situata all'esterno. Per combinare questo carico con altre azioni (carico utile, neve, ecc.) in situazioni di progetto definite secondo la norma combinata DIN EN 1990, l'azione del vento è classificata come azione libera variabile. Durante la costruzione devono essere considerate le modifiche dei coefficienti aerodinamici dovute ad altre azioni (neve, traffico o ghiaccio) e dovute a modifiche della struttura. Tuttavia, le finestre e le porte si intendono chiuse in caso di carichi del vento. Le finestre e le porte che sono inevitabilmente aperte devono essere considerate come situazioni di progetto accidentali.
Il carico dinamico del vento deve essere visualizzato in modo semplificato come pressione del vento o forza del vento equivalente all'azione massima del vento turbolento. Il vento agisce sulle superfici esterne in caso di strutture chiuse e inoltre sulle superfici interne in caso di strutture permeabili o aperte. L'azione deve essere applicata perpendicolarmente alle superfici considerate. In caso di grandi superfici sotto la circolazione del vento, è necessario considerare anche una componente di attrito, parallela alla superficie.
La norma del vento DIN EN 1991-1-4 con l'allegato nazionale della Germania specifica il carico del vento come valore caratteristico. Questo valore è determinato da una velocità di base del vento con un valore annuo di superamento della probabilità del 2% e un periodo medio di ritorno di 50 anni.
Il carico del vento risultante nel caso di edifici sufficientemente rigidi e non suscettibili alle vibrazioni può essere descritto come una forza statica equivalente che dipende dalla velocità di picco. Al contrario, per gli edifici soggetti a vibrazioni, la velocità di picco è ulteriormente modificata con un coefficiente strutturale per determinare il carico statico equivalente [1] , [2].
In parole povere, le strutture non sono considerate suscettibili alle vibrazioni se la deformazione sotto carico del vento causata dalla risonanza del vento con raffiche non è aumentata di oltre il 10%. Questo criterio si applica agli edifici tipici con un'altezza fino a 25 m che non sono suscettibili alle vibrazioni. In tutti gli altri casi, può essere utilizzato il seguente criterio di classificazione [3] :
dove
xS = è lo spostamento della prevalenza in m dovuto al peso proprio applicato nella direzione del vento
h = altezza dell'edificio in m; href = 25 m
b = larghezza dell'edificio perpendicolare alla direzione del vento in m
δ = decremento logaritmico dello smorzamento secondo DIN EN 1991-1-4, allegato F
| Tipo di struttura: | Smorzamento dell'edificio δmin |
|---|---|
| Struttura di calcestruzzo armato | 0,1 |
| Struttura in acciaio | 0,05 |
| Struttura mista (acciaio e calcestruzzo) | 0,08 |
Pressione della velocità di picco dipendente dall'altezza
Il carico del vento su un edificio non suscettibile alle vibrazioni dipende dalla pressione di picco qp. Questo valore risulta dalla velocità del vento di una raffica di vento con una durata compresa tra due e quattro secondi, tenendo conto delle condizioni del terreno circostante. Per determinare il carico in una posizione, l'Appendice nazionale della Germania contiene una mappa delle zone del vento con i valori di base corrispondenti delle velocità di base del vento vb,0, i valori di base delle pressioni di base della velocità del vento qb,0 e una specifica di vari tipi di terreno (categorie I - IV) [1] , [2] , [3].
Se la zona del vento aumenta, aumenta anche il valore di base della velocità di base del vento.
La categoria del terreno aumenta con la rugosità del terreno.
| Topografia | Descrizione dell'opera |
|---|---|
| Categoria del terreno I | Mare aperto; laghi con almeno 5 km di superficie aperta in direzione del vento; terreno liscio e pianeggiante senza ostacoli |
| Categoria del terreno II | Sito con siepi, singole fattorie, case o alberi (ad esempio, area agricola) |
| Categoria del terreno III | Periferie, aree industriali o commerciali; foreste |
| Categoria del terreno IV | Aree urbane in cui almeno il 15% dell'area è coperta da edifici la cui altezza media supera i 15 m |
| Costa a profilo misto | Regione di transizione tra le categorie di terreno I e II |
| Profilo misto interno | Regione di transizione tra le categorie di terreno II e III |
La pressione di picco vb,0 può essere determinata definendo il valore di base della velocità di base del vento qp e il tipo di terreno.
| Pressione cinetica di picco qp in kN/m² [3] | Approccio 1 Tabella NA-B.1 | Metodo 2 NA.B.3.3 | Approccio 3 NA.B.3.2 | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Influenza del livello del mare NNmod | Meno di 800 m sul livello del mare | 1,0 | ||||||||
| Tra 800 me 1.100 m sul livello del mare | 0,2 + Hs/1.000 | |||||||||
| Più di 1.100 m sul livello del mare | Sono necessarie considerazioni speciali | |||||||||
| Zona di vento | 1 | 2 | 3 | 4 | 1 | 2 | 3 | 4 | ||
| velocità di base fondamentale del vento vb,0 in m/s | 22.5 | 25.0 | 27.5 | 30.0 | - | - | - | - | ||
| Coefficiente di direzione cdir | 1,0 | - | - | - | - | |||||
| coefficiente stagionale cseason | 1,0 | - | - | - | - | |||||
| pressione cinetica di riferimento qb in kN/m² | 0,32 | 0,39 | 0.47 | 0,56 | - | - | - | - | ||
| Categoria del terreno | Altezza della struttura | qp in kN/m² | ||||||||
| qp (z) in kN/m² | ||||||||||
| Categoria del terreno I | Fino a 2 m | 1.90 ⋅ qb ⋅ NNmod - | - | - | - | - | ||||
| Da 2 a 300 m | 2.60 ⋅ qb ⋅ (z/10)0.19 ⋅ NNmod | |||||||||
| Categoria del terreno II | Fino a 4 m | 1.70 ⋅ qb ⋅ NNmod - | - | - | - | - | ||||
| Da 4 m a 300 m | 2.10 ⋅ qb ⋅ (z/10)0.24 ⋅ NNmod | |||||||||
| Categoria del terreno III | Fino a 8 m | 1.50 ⋅ qb ⋅ NNmod - | - | - | - | - | ||||
| Da 8 m a 300 m | 1.60 ⋅ qb ⋅ (z/10)0.31 ⋅ NNmod | |||||||||
| Categoria del terreno IV | Fino a 16 m | 1.30 ⋅ qb ⋅ NNmod - | - | - | - | - | ||||
| Da 16 m a 300 m | 1.10 ⋅ qb ⋅ (z/10)0.40 ⋅ NNmod | |||||||||
| Isole del Mare del Nord I | Fino a 2 m | 1.10 ⋅ NNmod | - | - | - | - | ||||
| Da 2 a 300 m | 1.50 ⋅ (z/10)0.19 ⋅ NNmod | |||||||||
| Aree costiere e isole del Mar Baltico I - II | Fino a 4 m | 1.80 ⋅ qb ⋅ NNmod | - | - | - | - | ||||
| Da 4 m a 50 m | 2.30 ⋅ qb ⋅ (z/10)0.27 ⋅ NNmod | |||||||||
| Da 50 m a 300 m | 2.60 ⋅ qb ⋅ (z/10)0.19 ⋅ NNmod | |||||||||
| Aree interne II - III | Fino a 7 m | 1.50 ⋅ qb ⋅ NNmod | - | - | - | - | ||||
| Da 7 m a 50 m | 1.70 ⋅ qb ⋅ (z/10)0.37 ⋅ NNmod | |||||||||
| Da 50 m a 300 m | 2.10 ⋅ qb ⋅ (z/10)0.24 ⋅ NNmod | |||||||||
| Terra verso l'interno | Fino a 10 m | - | - | 0.50 ⋅ NNmod | 0.65 ⋅ NNmod | 0.80 ⋅ NNmod | 0.95 ⋅ NNmod | |||
| Da 10 m a 18 m | 0.65 ⋅ NNmod | 0.80 ⋅ NNmod | 0.95 ⋅ NNmod | 1.15 ⋅ NNmod | ||||||
| 18 m fino a 25 m | 0.75 ⋅ NNmod | 0.90 ⋅ NNmod | 1.10 ⋅ NNmod | 1.30 ⋅ NNmod | ||||||
| Mare Baltico | Fino a 10 m | - | - | - | 0.85 ⋅ NNmod | 1.05 ⋅ NNmod | - | |||
| Da 10 m a 18 m | - | 1.00 ⋅ NNmod | 1.20 ⋅ NNmod | - | ||||||
| 18 m fino a 25 m | - | 1.10 ⋅ NNmod | 1.30 ⋅ NNmod | - | ||||||
| Costa del Mar Baltico e settentrionale e isole del Mar Baltico | Fino a 10 m | - | - | - | - | - | 1.25 ⋅ NNmod | |||
| Da 10 m a 18 m | - | - | - | 1.40 ⋅ NNmod | ||||||
| 18 m fino a 25 m | - | - | - | 1.55 ⋅ NNmod | ||||||
| Isole del Mar del Nord | Fino a 10 m | - | - | - | - | - | 1.40 ⋅ NNmod | |||
| Da 10 m a 18 m | - | - | - | Secondo l'approccio 2 | ||||||
| 18 m fino a 25 m | - | - | - | Secondo l'approccio 2 | ||||||
Determinazione della pressione locale della velocità del vento di base con il servizio online Dlubal
Il servizio online Dlubal Zone di carico da neve, Zone di vento e Zone di terremoto combina le specifiche standard con le tecnologie digitali. Il servizio posiziona la rispettiva mappa della zona sulla mappa di Google Maps, a seconda del tipo di carico selezionato (neve, vento, terremoto) e dello standard specifico del paese. Inserisci la posizione, le coordinate geografiche o le condizioni locali nella funzione di ricerca per ottenere i dati rilevanti. Lo strumento determina quindi il carico caratteristico o l'accelerazione in questa posizione per mezzo dell'esatta altezza sul livello del mare e dei dati della zona inseriti. Se è impossibile definire la posizione tramite un indirizzo specifico, è possibile ingrandire la mappa e selezionare la posizione corretta. Quando si seleziona la posizione corretta sulla mappa, il calcolo sarà adattato alla nuova altitudine e visualizzerà i carichi aggiornati.
Il servizio online è disponibile sul sito Web Dlubal all'indirizzo Soluzioni → Servizi online.
Definendo i parametri...
1° tipo di carico = vento
2° norma = EN 1991-1-4
3. Allegato = Germania | DIN EN 1991-1-4
4. Indirizzo = Zellweg 2, Tiefenbach
...per la posizione selezionata risulta quanto segue:
5. zona di vento
6 informazioni aggiuntive, se applicabili
il settimo velocità fondamentale del vento vb,0
8. pressione di base della velocità del vento qb
Se si seleziona una posizione superiore a 1.100 m, il servizio online viene visualizzato al punto 6 "Nessun carico del vento definito superiore a 1.100 m | NCI A.2 (3)". Nessun carico può essere determinato secondo la regola esistente e per questa posizione sono necessarie considerazioni speciali.
pressione del vento sulle superfici
La pressione del vento agente su una superficie è il prodotto della pressione di picco determinante moltiplicato per il coefficiente aerodinamico [1] , [2].
Per superfici esterne:
we =qp (ze ) ⋅ cpe
dove
qp (ze ) = pressione di picco
ze = altezza di riferimento per la pressione esterna
cpe = coefficiente aerodinamico per la pressione esterna
Per superfici interne:
wio =qp (zio ) ⋅ cpi
dove
qp (zi ) = pressione di picco
zi = altezza di riferimento per la pressione interna
cpi = coefficiente aerodinamico per la pressione interna
Il carico risultante della pressione esterna e interna è il carico netto della pressione su una superficie. La pressione su una superficie è considerata positiva e la pressione (aspirazione) lontana dalla superficie come negativa.
Pressione netta:
wnet = we + wi
Coefficienti aerodinamici selezionati
I carichi di pressione e di aspirazione sono applicati sulla superficie di una struttura che si trova nel flusso del vento. L'entità dell'azione sulle superfici esterne dipende dalla loro area di applicazione del carico. Un'area di applicazione del carico è la superficie che assorbe attivamente il carico del vento bidimensionale e lo trasmette alla struttura sottostante in modo concentrato. Per questo tipo di analisi, la norma contiene coefficienti di pressione aerodinamica esterna che dipendono dalla superficie di introduzione del carico [1] , [2].
| Area di applicazione del carico A [3] | Aerodinamico Coefficiente di pressione esterno cpe | Descrizione dell'opera |
|---|---|---|
| <1 m² | cpe,1 | Progettazione di piccoli componenti strutturali e dei loro ancoraggi (ad esempio, elementi di rivestimento o di copertura) |
| Da 1 m² a 10 m² | cpe,1 - (cpe,1 - cpe,10 ) ⋅ log10 (A) | |
| > 10 mq | cpe,10 | Progettazione dell'intera struttura |
pareti verticali di edifici a pianta rettangolare
La velocità del vento aumenta naturalmente in modo non lineare con l'altezza dal suolo. La distribuzione della pressione della velocità di picco risultante può essere applicata in modo semplificato e scalato in base all'altezza della superficie dell'edificio sopravvento (area sopravvento D), a seconda del rapporto tra altezza dell'edificio h e larghezza dell'edificio b [1] , [2].
I carichi di aspirazione delle pareti delle restanti superfici dell'edificio sottovento parallele al vento (aree A, B, C ed E) dipendono dall'aerodinamica dell'edificio. I coefficienti aerodinamici finali per le superfici esterne possono essere determinati e applicati in scala, a seconda del rapporto tra l'altezza dell'edificio h e la profondità dell'edificio d.
| Zona | B | C | d | E | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| h/g | cpe,10 | cpe,1 | cpe,10 | cpe,1 | cpe,10 | cpe,1 | cpe,10 | cpe,1 | cpe,10 | cpe,1 |
| ≥5 | -1.4 | -1.7 | -0,8 | -1.1 | -0,5 | -0,7 | +0,8 | +1.0 | -0,5 | -0,7 |
| 1 | -1.2 | -1.4 | -0,8 | -1.1 | -0,5 | +0,8 | +1.0 | -0,5 | ||
| ≤0,25 | -1.2 | -1.4 | -0,8 | -1.1 | -0,5 | +0,8 | +1.0 | -0,3 | -0,5 | |
| Forze di aspirazione maggiori possono verificarsi nell'area di aspirazione per edifici indipendenti situati in siti all'aperto. È consentita l'interpolazione lineare dei valori intermedi. Per gli edifici con h/d> 5, l'intero carico del vento deve essere determinato per mezzo dei valori di forza secondo DIN EN 1991-1-4 più allegato nazionale della Germania capitoli da 7.6 a 7.8 e 7.9.2. | ||||||||||
Ad una falda
Analogamente alle dimensioni dell'edificio, anche la forma della copertura ha un effetto aerodinamico sulle superfici esterne della copertura. Una copertura con un'inclinazione maggiore di 5° con gronde alte e basse distintive è chiamata copertura a una falda. A causa dell'aerodinamica, i carichi del vento agiscono sulle superfici di applicazione del carico, a seconda dell'inclinazione del tetto [1] , [2].
| Zona | b | h | i | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Direzione del flusso θ = 0°2) | ||||||||||
| Angolo di inclinazione α1) | cpe,10 | cpe,1 | cpe,10 | cpe,1 | cpe,10 | cpe,1 | cpe,10 | cpe,1 | ||
| 5° | -1.7 | -2.5 | -1.2 | -2.0 | -0,6 | -1.2 | - | - | ||
| +0.0 | +0.0 | +0.0 | ||||||||
| 15° | -0.9 | -2.0 | -0,8 | -1.5 | -0,3 | - | - | |||
| +0,2 | +0,2 | +0,2 | ||||||||
| 30° | -0,5 | -1.5 | -0,5 | -1.5 | -0.2 | - | - | |||
| +0,7 | +0,7 | +0,4 | ||||||||
| 45° | -0.0 | -0.0 | -0.0 | - | - | |||||
| +0,7 | +0,7 | +0,6 | ||||||||
| 60° | +0,7 | +0,7 | +0,7 | - | - | |||||
| 75° | +0,8 | +0,8 | +0,8 | - | - | |||||
| Direzione del flusso θ = 180° | ||||||||||
| 5° | -2.3 | -2.5 | -1.3 | -2.0 | -0,8 | -1.2 | - | - | ||
| 15° | -2.5 | -2.8 | -1.3 | -2.0 | -0.9 | -1.2 | - | - | ||
| 30° | -1.1 | -2.3 | -0,8 | -1.5 | -0,8 | - | - | |||
| 45° | -0,6 | -1.3 | -0,5 | -0,7 | - | - | ||||
| 60° | -0,5 | -1.0 | -0,5 | -0,5 | - | - | ||||
| 75° | -0,5 | -1.0 | -0,5 | -0,5 | - | - | ||||
| Direzione del flusso θ = 90° | ||||||||||
| [F5]alto | [F9]basso | |||||||||
| cpe,10 | cpe,1 | cpe,10 | cpe,1 | |||||||
| 5° | -2.1 | -2.6 | -2.1 | -2.4 | -1.8 | -2.0 | -0,6 | -1.2 | -0,5 | |
| 15° | -2.4 | -2.9 | -1.6 | -2.4 | -1.9 | -2.5 | -0,8 | -1.2 | -0,7 | -1.2 |
| 30° | -2.1 | -2.9 | -1.3 | -2.0 | -1.5 | -2.0 | -1.0 | -1.3 | -0,8 | -1.2 |
| 45° | -1.5 | -2.4 | -1.3 | -2.0 | -1.4 | -2.0 | -1.0 | -1.3 | -0.9 | -1.2 |
| 60° | -1.2 | -2.0 | -1.2 | -2.0 | -1.2 | -2.0 | -1.0 | -1.3 | -0,7 | -1.2 |
| 75° | -1.2 | -2.0 | -1.2 | -2.0 | -1.2 | -2.0 | -1.0 | -1.3 | -0,5 | |
| 1) L'interpolazione lineare dei valori intermedi è consentita, a condizione che il segno non cambi. Il valore di 0.0 è dato per l'interpolazione. 2) Per la direzione del flusso θ = 0° e gli angoli di inclinazione α = da +5° a +45°, la pressione cambia molto rapidamente tra valori positivi e negativi. Pertanto, per quest'area viene fornito il coefficiente di pressione esterna positivo e negativo. Per tali coperture, entrambi i casi (pressione e aspirazione) devono essere considerati separatamente considerando in primo luogo solo i valori positivi (pressione) e, in secondo luogo, solo i valori negativi (aspirazione). | ||||||||||
Copertura a due falde
Una forma del tetto, costituita da due superfici del tetto inclinate opposte, che si intersecano sul bordo orizzontale superiore nel colmo del tetto, è indicata come tetto a due falde. Questa geometria ha i suoi effetti aerodinamici sulle aree di applicazione del carico [1] , [2].
| Zona | b | h | i | J | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Direzione del flusso θ = 0°2) | |||||||||||
| Angolo di inclinazione α1) | cpe,10 | cpe,1 | cpe,10 | cpe,1 | cpe,10 | cpe,1 | cpe,10 | cpe,1 | cpe,10 | cpe,1 | |
| 5° | -1.7 | -2.5 | -1.2 | -2.0 | -0,6 | -1.2 | -0,6 | +0,2 | |||
| +0.0 | +0.0 | +0.0 | -0,6 | ||||||||
| 15° | -0.9 | -2.0 | -0,8 | -1.5 | -0,3 | -0,4 | -1.0 | -1.5 | |||
| +0,2 | +0,2 | +0,2 | +0.0 | +0.0 | +0.0 | ||||||
| 30° | -0,5 | -1.5 | -0,5 | -1.5 | -0.2 | -0,4 | -0,5 | ||||
| +0,7 | +0,7 | +0,4 | +0.0 | +0.0 | |||||||
| 45° | -0.0 | -0.0 | -0.0 | -0.2 | -0,3 | ||||||
| +0,7 | +0,7 | +0,6 | +0.0 | +0.0 | |||||||
| 60° | +0,7 | +0,7 | +0,7 | -0.2 | -0,3 | ||||||
| 75° | +0,8 | +0,8 | +0,8 | -0.2 | -0,3 | ||||||
| Direzione del flusso θ = 90° | |||||||||||
| 5° | -1.6 | -2.2 | -1.3 | -2.0 | -0,7 | -1.2 | -0,6 | - | - | ||
| 15° | -1.3 | -2.0 | -1.3 | -2.0 | -0,6 | -1.2 | -0,5 | - | - | ||
| 30° | -1.1 | -1.5 | -1.4 | -2.0 | -0,8 | -1.2 | -0,5 | - | - | ||
| 45° | -1.1 | -1.5 | -1.4 | -2.0 | -0.9 | -1.2 | -0,5 | - | - | ||
| 60° | -1.1 | -1.5 | -1.2 | -2.0 | -0,8 | -1.0 | -0,5 | - | - | ||
| 75° | -1.1 | -1.5 | -1.2 | -2.0 | -0,8 | -1.0 | -0,5 | - | - | ||
| 1) Per la direzione del flusso θ = 0° e gli angoli di inclinazione α = da -5° a +45°, la pressione cambia molto rapidamente tra valori positivi e negativi. Pertanto, è indicato il valore positivo e negativo. Per tali coperture, devono essere considerati quattro casi, in cui il valore più piccolo o più grande per le aree F, G e H è combinato con il valore più piccolo o più grande per le aree I e J. I valori positivi e negativi non possono essere mescolati su una superficie del tetto. 2) Per inclinazioni del tetto comprese tra i valori indicati, è consentita l'interpolazione lineare, a condizione che il segno dei coefficienti di pressione non cambi. Per inclinazioni comprese tra α = +5° e -5°, i valori per tetti piani devono essere utilizzati secondo DIN EN 1991-1-4 più capitolo 7.2.3. Il valore di zero è dato per l'interpolazione. | |||||||||||
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