Strona Główna Artykuły Eurokody Przykłady obliczeniowe Literatura Oprogramowanie Forum Kontakt

Ujęcie oddziaływania wiatru na konstrukcję otwartą ( wiata / zadaszenie ) według: PN-EN 1991-1-4 Oddziaływania ogólne - Oddziaływanie wiatru.



Przeglądając zasoby internetu napotkałem wiele pytań i wątpliwości w stosunku do interpretacji normy wiatrowej. Co prawda nie jestem ekspertem, aby przekonywać użytkowników do słuszności mojego twierdzenia, nie mniej jednak podzielę się moimi spostrzeżeniami i przemyśleniami. Mam nadzieję, że osoby które miały okazję projektować konstrukcję uwzględniając niniejszy problem, podzielą się z nami swoją wiedzą na forum w wątku, który podany będzie na końcu artykułu.

Obciążenie wiatrem - lokalizacja obiektu.


Przystępując do zbierania obciążeń oddziaływania wiatru na konstrukcję, należy określić jej położenie w terenie w celu obliczenia podstawowych właściwości oddziaływania wiatru na danym obszarze. Norma odpowiedzialna za przebieg zbierania obciążeń oddziaływania tego zjawiska atmosferycznego liczy około 150 stron, co w porównaniu z dotychczas stosowaną polską normą jest niemal liczbą 4 krotnie większą. W artykule tym nie będę zagłębiał się w strukturę oraz szczegółową zawartość normy, w związku z czym przejdę od razu do etapu zbierania obciążeń na konkretny obiekt.

Założenie: Zakładamy, że obiektem jaki będziemy posługiwali się w przykładzie będzie wiata parkingowa o jednokierunkowym spadku dachu 5 stopni zlokalizowana w strefie wiatrowej 1 oraz kategorii terenu 2 ( Typ kategorii terenu 2 przypisywany jest obiektom zlokalizowanym na obszarze pokrytym niską roślinnością oraz pojedynczymi przeszkodami w postaci drzew, budynków - odległość między takimi przeszkodami powinna być nie mniejsza niż 20 wysokości obiketów.)

Proces obliczeniowy, zbierania obciążeń od działającego wiatru powinien przebiegać zgodnie z Tablicą 5.1 Eurokodu [1].

I. Wartość szczytową ciśnienia prędkości wiatru qp


Wartość szczytową ciśnienia prędkości wiatru możemy obliczyć dwoma sposobami. Metodą szczegółową, która prezentowana jest w nomie, lub też metodą proponowaną w załączniku krajowym. ( Należy pamiętać, że obowiązujące są informacje podawane przez Państwowe Władze Normalizacyjne - w związku z czym posługuję się metodą proponowaną w załączniku )

Uwaga:
Dla własnych potrzeb liczyłem obciążenie wiatrem według metody metody szczegółowej oraz metody podawanej w załączniku. ( Obiekt zlokalizowany w 1 strefie wiatrowej / kategoria terenu 2 ). Różnica jaka wyszła w efekcie końcowym obliczeń wynosiła 2,4% - wartość obliczona według załącznika krajowego była o tyle większa w stosunku do obliczeń według procedury proponowanej w eurokodzie.

II. Obliczanie współczynnika ciśnienia netto zgodnie z rozdziałem 7 normy.


O ile pierwsza część obliczeń nie sprawiła większego problemu o tyle interpretacja zapisów rozdziału 7 [1], pokazuje uroki Eurokodu - użytkownik normy zdany jest na podejmowanie własnych decyzji oraz może opierać się na literaturze. Z Literaturom mamy ten problem, że niewiele jest publikacji na ten temat ( zwłaszcza literatury krajowej). Czy podjęta decyzja jest słuszna? Tego też nie jesteśmy w stanie określić - eksploatacja obiektu na pewno to wykaże. Moje przemyślenia w tym temacie wyglądają następująco:

Zbierając obciążenia od wiatru na konstrukcję wiaty wykorzystujemy punkt 7.3 normy [1]. Zapis tego punktu informuje nas czym jest wiata, jak należy traktować wiatę, której powierzchnia jest zablokowana przez zawartość lub pozostaje pusta. W dalszych punktach odnajdujemy kolejne zapiski odnośnie konkretnych przypadków. Istotnym i dość kontrowersyjnym zapisem są informacje dotyczące globalnego współczynnika siły oraz współczynnika ciśnienia netto ( reprezentującego lokalne działanie ciśnienia). Projektant na tym etapie musi zadecydować, które elementy konstrukcji jak zaprojektować z uwzględnieniem których współczynników.
Analizując normę, oraz dostępne materiały ( głównie zagraniczne) uważam, że zbieranie obciążenia wiatrem można wykonać na 2 sposoby:

Metoda I - szczegółowa
Metoda szczegółowa miałaby opierać się na procedurze, która sugeruje Eurokod, tzn.: Pokrycie dachowe należy obliczyć z uwzględnieniem współczynników ciśnienia netto, natomiast wszystkie elementy konstrukcyjne obliczać stosując współczynnik globalny siły cf. Sposób obliczania siły podany jest w punkcie 5.3 normy [1], natomiast sposób jej przyłożenia w omawianym już punkcie 7. Należy tutaj nadmienić, że eurokod przychyla się do rozwiązań dachów bezpłatwiowych, w związku z czym można zadać pytanie, czy w tym przypadku płatwie to element pokrycia czy może element konstrukcyjny. Na temat tego elementu panują rozbieżne opinie, odpowiedź udało mi się odszukać w literaturze angielskiej, która opisuje tamtejszą wersję normy wiatrowej i wskazuje płatwie jako element konstrukcyjny.

Metoda II - ogólna
Eurokod wprost nie wskazuje na tą metodę, nie mniej jednak interpretacja metody 1 też nie wynika w 100%. Jak rozumieć metodę ogólną? Poszukiwania doprowadziły mnie do najnowszej normy amerykańskiej AICS w wersji 7, która przedstawia 3 różne metody zbierania obciążenia na wiaty. Jako, że Amerykanie słyną z prostoty i łatwości stosowanych norm, jedną z metod jest metoda zbliżona procedurą do dotychczasowej wersji polskiej normy. AICS sugeruje obciążenie powierzchni dachy dwoma wartościami obciążenia, których dokładne położenie uzależnione jest od kierunku działania wiatru. Przenosząc teorie na normę europejską, uważam że zastosowanie takiego samego podejścia dla naszej konstrukcji byłby o wiele wygodniejsze. Powstaje w związku z tym kolejne pytanie, czy to bezpieczne i skąd współczynniki obciążeń? jako współczynniki obciążeń uważam, że można przyjąć współczynniki ciśnienia cp,net, które stosowaliśmy w metodzie I do obliczenia obciążenia na pokrycie dachu. Czy jest to bezpieczne? Według mnie jest to o wiele bezpieczniejsze niżeli stosowanie współczynników cf metody I, wynika to z wartości tych współczynników, a mianowicie cf jest współczynnikiem zmniejszającym w stosunku co cp,net. Rozwiązanie to nie jest z pewnością ekonomiczne ( w stosunku do metody I), ale stawia projektanta po tak zwanej stronie bezpiecznej, zaoszczędzając tym sposobem sporo czasu nad mozolnym i długim wyznaczaniem obciążenia metodą I.


Powyższe rozważania opierają się na moich przemyśleniach oraz dostępnych materiałach. Zachęcam do poruszenia tematu na forum, oraz podzielenie się własnymi przemyśleniami.

KOMENTUJ NA FORUM - KLIKNIJ




[1] PN-EN 1991-1-4 Oddziaływania ogólne: Oddziaływania wiatru.



Administrator




Artykuły

Literatura

Do pobrania

POLECANE

Konstrukcje Stalowe
serwis informacyjny o konstrukcjach stalowych. Znajdziesz tam informacje na temat projektowania konstrukcji stalowych oraz oprogramowania stosowanego do wykonywania projektów.

Wiaty
Informacje o wiatach: projektowanie, realizacja, porady, tworzenie modeli 3D.

Konstrukcje Stalowe
serwis o konstrukcjach stalowych. Artykuły, projektowanie, oprogramowanie.



© 2010 Eurokody.Net - wszystko o eurokodach. Regulamin serwisu.