12775x

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. Dieser Effekt ist vor allem meist bei sehr großen Bauwerken von Interesse.

Norma opisuje wpływy tarcia wynikające z działania wiatru na: ścianę wolnostojącą, zadaszenie wolnostojące oraz długi, zamknięty budynek [1] .

Procentowy udział siły tarcia wynikającej z działania wiatru w stosunku do ogólnej wartości siły wiatru określany jest zgodnie ze wzorem:

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

Wzór 1

[1] (5.7)

Gdzie
c _fr = współczynnik tarcia
q _{p (ze)} = wartość szczytowa ciśnienia prędkości na wysokości odniesienia z_e
A _fr = pole zewnętrznej powierzchni równoległej do kierunku działania 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.

Wpływy tarcia na powierzchnię mogą zostać pominięte w przypadku, gdy całkowity obszar wszystkich powierzchni równoległych do działania wiatru (lub powierzchni o małym) jest równy lub mniejszy niż 4-krotność wszystkich powierzchni prostopadłych do kierunku oddziaływania wiatru (nawietrzne i zawietrzne) [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}

Wzór 2

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}

Wzór 3

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}

Wzór 4

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

;