Definiowanie obciążenia wiatrem zadaszenia zgodnie z EN 1991-1-4

Artykuł o tematyce technicznej

Jeżeli istnieje konieczność zaprojektowania zadaszenia np. stacji benzynowej, konieczne jest zdefiniowanie obciążenia zgodnie z EN 1991-1-4, Sekcja 7.3. Niniejszy artykuł pokazuje przykładowe wymiarowanie dachu z blachy trapezowej, o lekkim nachyleniu.

Definiowanie współczynników

Aby zdefiniować obciążenie, należy zastosować globalne współczynniki obciążenia cf oraz współczynniki ciśnienia netto cp,net zgodnie z Tabelą 7.6 do 7.8. Jeżeli poniżej dachu lub bezpośredniego obok znajduje się przeszkoda (na przykład przechowywane towary), wielkość przeszkody musi zostać uwzględniona i obliczona poprzez interpolację między ϕ = 0 (brak przeszkody) i ϕ = 1 (blokada całkowita).

Aby zdefiniować wynikowe współczynniki ciśnienia netto, przeprowadzana jest klasyfikacja powierzchni, podobna do klasyfikacji przeprowadzanej dla zamkniętych budynków. Dotyczy to tylko obliczeń zadaszenia i elementów zakotwienia.

Rysunek 01 - Klasyfikacja powierzchni, współczynniki ciśnienia netto

Lokalizacja i forma wynikowej siły wiatru

Aby zwymiarować konstrukcję wsporczą, konieczne jest zastosowanie wynikowej siły wiatru w odległości d/4 od strony nawietrznej.  d oznacza wymiar dachu ustawiony z wiatrem. Grafika 7.17 pokazuje sześć możliwych sposobów rozmieszczenia obciążenia w zależności od współczynników sił.

Rysunek 02 - Rozmieszczenie obciążenia wynikowej siły wiatru

Ponieważ obciążenie wiatrem działa na pokrycie dachu jak obciążenie powierzchniowe, a nie węzłowe, a jego środek ciężkości przypada na ¼ długości dachu, konieczne jest znalezienie takiej sytuacji związanej z obciążeniem, która będzie to uwzględniała. Takie mimośrodowe rozmieszczenie obciążenia skutkuje powstaniem dużego obciążenia w analizie stateczności podpór środkowych, które mogą zostać zastosowane. Możliwym obciążeniem byłoby obciążenie powierzchniowe w postaci kwadratowej paraboli, ponieważ jego środek ciężkości znajduje się dokładnie w 1/4 jego długości.

Przykładowe zadaszenie z blachy trapezowej

Długość = 15 m
Szerokość = 12 m
Wysokość w części środkowej dachu = 6 m
Nachylenie dachu = -5 °
Obciążenie wiatrem = 0.5 kN/m²
Brak przeszkody → ϕ = 0
cf = +0.3 maksymalnie wszystko ϕ
cf = -0.5 minimalnie ϕ = 0

Rysunek 03 - Przykład

Wynikowa siła wiatru

Programy RFEM i RSTAB zawierają generatory obciążeń dla budynków zamkniętych na planie prostokąta. Można wybrać, czy obciążenie ma zostać przyłożone tylko w przypadku ścian, dachu lub całego budynku.

Konstrukcji wsporczych zadaszeń nie można obliczyć automatycznie. Jednakże, po zdefiniowaniu współczynników, można skorzystać z generatora obciążeń z płaszczyznami.

Ciśnienie wiatru:
${\mathrm F}_{\mathrm w,\max}\;=\;{\mathrm c}_\mathrm f\;\cdot\;{\mathrm q}_\mathrm h(\mathrm{ze})\;\cdot\;{\mathrm A}_\mathrm{ref}\;=\;0.3\;\cdot\;0.5\;\cdot\;\frac{15\;\cdot\;12}{\cos\;5^\circ}\;=\;27.10\;\mathrm{kN}$

Ssanie wiatru:
${\mathrm F}_{\mathrm w,\min}\;=\;{\mathrm c}_\mathrm f\;\cdot\;{\mathrm q}_\mathrm h(\mathrm{ze})\;\cdot\;{\mathrm A}_\mathrm{ref}\;=\;-0.5\;\cdot\;0.5\;\cdot\;\frac{15\;\cdot\;12}{\cos\;5^\circ}\;=\;-45.17\;\mathrm{kN}$

Siły tarcia zgodnie z Sekcją 7.5 nie są uwzględnione w tym przykładzie.

Największe rzędne obciążenia w przypadku obciążenia parabolicznego

Omówione tu zostaną pozycje obciążenia 2 i 5. Ze względu na symetrię, pozycje obciążenia 3 i 6 nie są konieczne.

$\begin{array}{l}\mathrm q(\mathrm{Pressure})\;=\;\frac{27.1}{\left({\displaystyle\frac{12}3}\right)}\;=\;6.775\;\mathrm{kN}/\mathrm m\;=\;0.45\;\mathrm{kN}/\mathrm m²\\\mathrm q(\mathrm{Suction})\;=\;\frac{-45.17}{\left({\displaystyle\frac{12}3}\right)}\;=\;-11.293\;\mathrm{kN}/\mathrm m\;=\;-0.75\;\mathrm{kN}/\mathrm m²\end{array}$

Korzystając z tych rzędnych i z równania kwadratowego, w razie konieczności w Excel, można zdefiniować zmienne wartości obciążenia zgodnie z lokalizacją x i wyeksportować do RFEM lub RSTAB.

Rysunek 04 - Obciążenie wiatrem, ciśnienie wiatru

Rysunek 05 - Obciążenie wiatrem, ssanie wiatru

Słowa kluczowe

en 1991-1-4 zadaszenie obciążenie wiatrem

Literatura

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

Linki

Kontakt

Kontakt do Dlubal

Mają Państwo pytania lub potrzebują porady?
Zapraszamy do kontaktu z nami lub odwiedzenia naszej strony z FAQ.

+48 (32) 782 46 26

+48 730 358 225

info@dlubal.pl

RFEM Program główny
RFEM 5.xx

Program główny

Oprogramowanie do obliczeń płaskich i przestrzennych układów konstrukcyjnych, obejmujących płyty, ściany, powłoki, pręty (belki), bryły i elementy kontaktowe, z wykorzystaniem Metody Elementów Skończonych (MES)

Cena pierwszej licencji
3 540,00 USD
RSTAB Program główny
RSTAB 8.xx

Program główny

Oprogramowanie do obliczania konstrukcji ramowych, belkowych i szkieletowych, wykonujące obliczenia liniowe i nieliniowe sił wewnętrznych, odkształceń i reakcji podporowych

Cena pierwszej licencji
2 550,00 USD