13505x

001586

Dipl.-Ing. (BA) Markus Baumgärtel

2019-08-21

Siły tarcia wywołane oddziaływaniem wiatru

Wiatr wiejący równolegle do powierzchni konstrukcji może generować siły tarcia na tych powierzchniach. Efekt ten jest istotny głównie w przypadku bardzo dużych konstrukcji.

Norma wprowadza rozróżnienie między wolnostojącą ścianą, wolnostojącym dachem i długim, zamkniętym budynkiem pod kątem wpływu tarcia od wiatru [1].

Der Anteil der Reibungskraft infolge Windes an der Gesamtwindkraft wird nach folgender Formel (5.7) [1] ermittelt:

F_{fr, j} = c_{fr, j} \cdot q_{p (ze) j} \cdot A_{fr, j}

c_fr	Współczynnik tarcia
q_p(ze)	Szczytowe ciśnienie prędkości na wysokości odniesienia z_e
A_fr	Zewnętrzna powierzchnia równoległa do kierunku wiatru

Stosunek siły tarcia od wiatru do całkowitej siły wiatru

Proporcja spowodowana tarciem powinna zostać wyznaczona przez dodawanie wektorowe z innymi siłami wiatru F_w,e (zewnętrzne ciśnienie wiatru) i F_w,_i (wewnętrzne ciśnienie wiatru). Powstałe siły tarcia oddziałują wyłącznie w kierunku sił wiatru - równolegle do powierzchni zewnętrznych.

Der Ansatz der Windlast infolge Reibung kann jedoch vernachlässigt werden, wenn die Gesamtfläche aller windparallelen Oberflächen (und Flächen mit geringer Winkelabweichung zur Parallelen) gleich oder geringer ist als das 4-fache aller Flächen, die senkrecht zum Wind orientiert sind (luv- und leeseitig) [1] 5.3 (4).

W przypadku gładkich powierzchni, takich jak stal lub gładki beton, współczynnik tarcia c_frwynosi 0,01.
W przypadku szorstkich powierzchni, takich jak szorstki beton lub papa, współczynnik tarcia c_fr wynosi 0,02.
W przypadku powierzchni bardzo szorstkich (pofałdowania, żebra, zagięcia), współczynnik tarcia c_fr wynosi 0,04.

Wysokość odniesienia z_e jest wysokością h górnej krawędzi ściany lub wysokością dachu w przypadku wiat wolnostojących.

Beispiel Wand mit gewellter Oberfläche

Strefa wiatru 2
Kategoria terenu 2
c_fr = 0,04
Długość d = 20 m
Wysokość odniesienia z_e = 2,5 m

\begin{array}{l} A_{fr} = 2 \cdot 2.5 m \cdot 20 m = 100 m ² \\ q_{p (ze)} = 1.7 \cdot qb = 1.7 \cdot 0.39 kN / m ² = 0.663 kN / m ² \\ F_{fr} = 0.04 \cdot 0.663 kN / m ² \cdot 100 m ² = 2.65 kN \end{array}

Ściana z pofalowaną powierzchnią

Beispiel freistehendes Dach mit gerippter Oberfläche

Strefa wiatru 2
Kategoria terenu 2
c_fr = 0,04
Długość d = 7 m
Szerokość b = 4 m
Głębokość odniesienia z_e = 3 m

\begin{array}{l} A_{fr} = 2 \cdot 4 m \cdot 7 m = 56 m ² \\ q_{p (ze)} = 1.7 \cdot qb = 1, 7 \cdot 0.39 kN / m ² = 0.663 kN / m ² \\ F_{fr} = 0.04 \cdot 0.663 kN / m ² \cdot 56 m ² = 1.49 kN \end{array}

Zadaszenie z żebrowaną powierzchnią

Beispiel Halle mit gerippter Oberfläche

Strefa wiatru 2
Kategoria terenu 2
c_fr = 0,04
Długość d = 30 m
Szerokość b = 10 m
Wysokość odniesienia z_e = 5,5 m
Obszar wszystkich powierzchni ustawionych równolegle do oddziaływania wiatru A_total = 2 ⋅ 30 m ⋅ 4 m + 2 ⋅ 30 m ⋅ 5,22 m = 553,2 m²

Jako odległość y od nawietrznej krawędzi, należy zastosować mniejszą wartość: 2 ⋅ b lub 4 ⋅ h.

\begin{array}{l} y = 2 \cdot 10 = 20 m \\ A_{fr} = 2 \cdot (30 m - 20 m) \cdot 4 m 2 \cdot (30 m - 20 m) \cdot 5.22 m = 184.4 m ² \\ q_{p (ze)} = 2.1 \cdot q_{b} \cdot {(\frac{z}{10})}^{0.24} = 2.1 \cdot 0.39 kN / m ² \cdot {(\frac{5.5 m}{10})}^{0.24} = 0.711 kN / m ² \\ F_{fr} = 0.04 \cdot 0.711 kN / m ² \cdot 184.4 m ² = 5.245 kN \end{array}

Hala z żebrowaną powierzchnią

Autor

Pan Baumgärtel zapewnia wsparcie techniczne klientom firmy Dlubal Software.

Odnośniki

Odniesienia

Eurokod 1: Oddziaływania na konstrukcje - Część 1-4: Oddziaływania ogólne, obciążenia wiatrem; BS EN 1991-1-4:2010-12
Deutsches Institut für Normung eV (DIN). (2010). Załącznik krajowy – Parametry określane na poziomie krajowym – Eurokod 1: Einwirkungen auf Tragwerke - Teil 1-4: Allgemeine Einwirkungen - Windlasten; DIN EN 1991-1-4/NA:2010-12

Pobrane

Plik modelu w RFEM

1,41 MB

;