67331x

001542

mgr inż. (FH) Walter Fröhlich

2018-10-31

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

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

Do określenia obciążenia należy wykorzystać współczynniki siły c_f oraz współczynniki całego ciśnienia c_{p, netto} zgodnie z tabelami 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.

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.

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
c_f = +0,3 maksymalnie wszystkie ϕ
c_f = -0,5 minimum ϕ = 0

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.

F_{w, \max} = c_{f} \cdot q_{h} (ze) \cdot A_{ref} = 0, 3 \cdot 0, 5 \cdot \frac{15 \cdot 12}{\cos 5 °} = 27, 10 kN

Ciśnienie wiatru

F_{w, \min} = c_{f} \cdot q_{h} (ze) \cdot A_{ref} = - 0, 5 \cdot 0, 5 \cdot \frac{15 \cdot 12}{\cos 5 °} = - 45, 17 kN

Ssanie wiatru

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} q (Pressure) = \frac{27.1}{(\frac{12}{3})} = 6.775 kN / m = 0.45 kN / m ² \\ q (Suction) = \frac{- 45.17}{(\frac{12}{3})} = - 11.293 kN / m = - 0.75 kN / m ² \end{array}

Współrzędne obciążenia

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.