STN EN ZAŤAŽENIE KONŠTRUKCIÍ

Transcription

1 STN EN ZAŤAŽENIE KONŠTRUKCIÍ ČASŤ 1-4: ZAŤAŽENIE VETROM Prednášajúci: Ing. Richard Hlinka, PhD. Tento príspevok vznikol vďaka podpore v rámci OP Vzdelávanie pre projekt Podpora kvality vzdelávania a výskumu pre oblasť dopravy ako motora ekonomiky (ITMS: ), ktorý je spolufinancovaný zo zdrojov Európskeho sociálneho fondu. Moderné vzdelávanie pre vedomostnú spoločnosť/projekt je spolufinancovaný zo zdrojov EÚ

2 STN EN ZAŤAŽENIE KONŠTRUKCIÍ ČASŤ 1-4: ZAŤAŽENIE VETROM STN EN ( ) STN EN /AC ( ) STN EN /AC2 ( ) STN EN /NA ( ) STN EN /NA/Z1 ( ) Eurokód 1. Zaťaženia konštrukcií. Časť 1-4: Všeobecné zaťaženia. Zaťaženie vetrom Eurokód 1. Zaťaženia konštrukcií. Časť 1-4: Všeobecné zaťaženia. Zaťaženie vetrom. Oprava AC Eurokód 1. Zaťaženia konštrukcií. Časť 1-4: Všeobecné zaťaženia. Zaťaženie vetrom. Oprava AC2 Eurokód 1. Zaťaženia konštrukcií. Časť 1-4: Všeobecné zaťaženia. Zaťaženie vetrom. Národná príloha Eurokód 1. Zaťaženia konštrukcií. Časť 1-4: Všeobecné zaťaženia. Zaťaženie vetrom. Národná príloha. Zmena 1

3 Obsah normy STN EN : uvádza návrhový postup a zaťaženia vetrom pri navrhovaní konštrukcií budovy a inžinierske stavby do výšky 200 m, mosty s dĺžkou poľa do 200 m, za predpokladu splnenia kritérií pre dynamickú odozvu. Návrhové situácie treba zohľadniť všetky zaťaženia, ktoré môžu modifikovať účinky vetra: sneh, námraza, doprava,...

4 Modelovanie zaťaženia vetrom zaťaženie vetrom je v čase premenné pôsobenie vetra: priamo ako tlak na vonkajšie povrchy konštrukcie, nepriamo na vnútorné povrchy (pórovitosť), priamo na vnútorné povrchy (otvory, okná, dvere,...), trecie sily (na veľkých plochách pri obtekaní). reprezentácia zaťaženia vetrom: skupina tlakov, jednoduché sily. sú ekvivalentné extrémnym účinkom turbolentného vetra zaťaženie vetrom je premenné pevné zaťaženie charakteristické hodnoty zaťaženia vetrom majú ročnú pravdepodobnosť prekročenia 0,02 (stredná návratnosť = 50 rokov)

5 Modely zaťaženia vetrom odozva konštrukcie na zaťaženie vetrom závisí: od veľkosti konštrukcie, od tvaru konštrukcie, od dynamických vlastností konštrukcie. odozva konštrukcie sa stanovuje: zo špičkového tlaku vetra, v referenčnej výške, pri nenarušenom prúdení vetra, zo súčiniteľov tlaku a sily vetra, zo súčiniteľa konštrukcie.

6 Rýchlosť a tlak vetra rýchlosť a tlak vetra sa skladajú zo: strednej hodnoty, fluktuačnej zložky, fundamentálna hodnota základnej rýchlosti vetra v b,0 je charakteristická 10 minútová stredná rýchlosť vetra nezávisle od smeru vetra a jeho výskytu v roku, vo výške 10 m nad terénom pre kategóriu terénu II. základná rýchlosť vetra v b je funkciou smeru vetra a času jeho výskytu v roku, vo výške 10 m nad terénom pre kategóriu terénu II. vb cdir cseason vb,0

7 Rýchlosť a tlak vetra vb cdir cseason vb,0 súčiniteľ smerovosti cdir 1,0 súčiniteľ sezónnosti c season v () m z z stredná rýchlosť vetra vo výške nad terénom závisí od: drsnosti terénu a orografie od základnej rýchlosti vetra v ( z) c ( z) c ( z) v m r o b c () z súčiniteľ drsnosti r zohľadňuje variabilitu strednej rýchlosti v závislosti od: výšky nad povrchom terénu drsnosti terénu z náveternej strany konštrukcie

8 Rýchlosť a tlak vetra súčiniteľ drsnosti: dĺžka drsnosti súčiniteľ terénu z cr( z) kr ln pre zmin z z z0 výšky závisia od kategórie terénu min c () z c z pre z z r z 0 z, z z min max, 0 k r r z z 0 0,19 0, II 0,07 min max

9 Kategória terénu 0 More alebo pobrežia

10 Kategória terénu I Jazerá a ploché horizontálne plochy bez prekážok

11 Kategória terénu II Plochy z nízkou vegetáciou a izolovanými prekážkami

12 Kategória terénu III Plochy pokryté vegetáciou alebo budovami (dediny, les, predmestia,...)

13 Kategória terénu IV Plochy s 15% zastavanosťou budovami vyššími ako 15 m

14

15

16 Nárast rýchlosti vetra vplyvom orografie

17 Turbulencia vetra intenzita turbulencie je smerodajná odchýlka turbulencie vydelená strednou rýchlosťou vetra: v kl lv () z pre zmin z z v z c z z z m ln / 0 0 l ( z) l ( z ) pre z z v v min min max súčiniteľ turbulencie k 1,0 l

18 Špičkový tlak vetra obsahuje vplyv strednej rýchlosti vetra a krátkodobých fluktuácií rýchlosti vetra 1 2 q ( z) 1 7 l z v z c z. q 2 p v m e b hustota vzduchu súčiniteľ vystavenia vetru c e z q p q z b základný tlak vetra q b 1 v 2 2 b

19

20 Postup výpočtu

21 Tlak vetra na povrchy vonkajšie povrchy vnútorné povrchy w q z c e p e pe w q z c i p i pi súčiniteľ tlaku c pe, c pi

22

23 Sily vetra výpočtom síl s použitím súčiniteľov sily: F c c c q z A w s d f p e ref F c c c q z A w s d f p e ref elements výpočtom síl z tlakov vetra na povrchy: F c c w A w, e s d e ref surfaces F w A w, i i ref surfaces F c q z A fr fr p e fr

24 Súčinitele konštrukcie zohľadňujú účinok toho, že špičkové tlaky vetra na povrchy nevznikajú súčasne s účinkami kmitania konštrukcie od turbulentného vetra. budovy do výšky 15 m fasádne a strešné prvky s vlastnou frekvenciou do 5 Hz rámové budovy s nosnými stenami do výšky 100 m pri komínoch s kruhovým prierezom a výškou do 60 m cc 1,0 s d

25 Súčinitele tlaku pri konštrukciách závisia od veľkosti zaťaženej plochy malé plochy veľké plochy A m c 2 1,0 p,1 A m c 2 10,0 p,10

26 Zvislé steny budov pravouhlého pôdorysu

27 Zvislé steny budov pravouhlého pôdorysu

28 Zvislé steny budov pravouhlého pôdorysu

29 Ploché strechy (sklon do 5 )

30 Ploché strechy (sklon do 5 )

31 Pultové strechy

32 Pultové strechy

33 Pultové strechy

34 Sedlové strechy

35 Sedlové strechy

36 Sedlové strechy

37 Sedlové strechy

38 Valbové strechy

39 Valbové strechy

40 Viacpoľové strechy pre každú plochu samostatne referenčná výška sa rovná výške budovy h

41 Valcové strechy a kupoly

42 Valcové strechy a kupoly

43 Súčinitele vnútorného tlaku vonkajšie a vnútorné tlaky pôsobia súčasne treba uvažovať najnepriaznivejšiu kombináciu zaťaženia. závisia od veľkosti, počtu a rozmiestnenia otvorov dominantné líce budovy = plocha otvorov na dominantnom líci je aspoň dvojnásobok plochy otvorov na ostatných lícach Budova s dominantným lícom: ak plocha otvorov na dominantnom líci je väčšia ako dvojnásobok plochy otvorov na ostatných lícach: c pi 0,75 c ak plocha otvorov na dominantnom líci je väčšia ako trojnásobok plochy otvorov na ostatných lícach: c pi 0,90 c pe pe

44 Súčinitele vnútorného tlaku Budova bez dominantného líca: plocha otvorov, kde c je negatívne alebo 0 pe plocha všetkýchotvorov

45 Voľne stojace strechy Strecha konštrukcie bez stien Stupeň blokovania prúdenia vetra treba zohľadniť trenie

46 Voľne stojace pultové strechy

47 Voľne stojace sedlové strechy

48 Voľne stojace sedlové strechy

49 Voľne stojace steny a parapety

50 Reklamné tabule ak z h / 4 c 1,80 g ak b / h 1,0 c f 1,80 f Výslednica pôsobí na vodorovnej excentricite 0,25.b

51 Súčinitele trenia

52 Zaťaženie mostov vetrom priečne rezy mostov:

53 Zaťaženie mostov vetrom smerová orientácia zaťaženie mostov vetrom:

54 Zaťaženie mostov vetrom súčiniteľ sily v smere x: c c f, x f, x0 výška dtot : nezaťažený most a, zaťažený most b, výška dopr. pásu: cesty = 2,0 m železnice = 4,0 m 1 F v C A 2 2 w b ref, x C c c e f, x

55 Zaťaženie mostov vetrom súčiniteľ sily v smere z:

56 Zaťaženie mostov vetrom sily vetra v smere y: pri plnostenných mostoch = 25% zo sily vetra v smere osi x pri priehradových mostoch = 50% zo sily vetra v smere osi x