UKD 624.042.41
POLSKA NORMA
Numer:
PN-77/B-02011
Tytu
ù: Obci¹¿enia w obliczeniach statycznych - Obci¹¿enie
wiatrem
Grupa ICS:
91.080.01
SPIS TREÚCI
1. WSTÆP
1.1. Przedmiot normy
1.2. Zakres stosowania normy
1.3. Okre
œlenia
1.4. Podstawowe oznaczenia
2. ZASADY USTALANIA OBCI¥ÝENIA WIATREM
2.1. Zasady og
ólne
2.2. Obci
¹¿enie charakterystyczne
2.3. Obci
¹¿enie obliczeniowe
2.4. Zasady ustalania wsp
óùczynnika aerodynamicznego
2.5. Zasady okre
œlania wspóùczynnika dziaùania porywów wiatru
2.6. Czynniki maj
¹ce wpùyw na wartoœã obci¹¿enia wiatrem
2.7. Pomini
êcie obci¹¿enia wiatrem
3. PRÆDKOÚÃ I CIÚNIENIE PRÆDKOÚCI WIATRU
3.1. Charakterystyczna pr
êdkoœã wiatru
3.2. Charakterystyczne ci
œnienie prêdkoœci wiatru
3.3. Podzia
ù kraju na strefy obci¹¿enia wiatrem
3.4. Charakterystyczne ci
œnienie prêdkoœci wiatru w szczególnych warunkach terenowych
4. WSPÓ£CZYNNIK EKSPOZYCJI
4.1. Rodzaje terenu i warto
œci wspóùczynnika ekspozycji
4.2. Wp
ùyw uksztaùtowania terenu
5. WSPÓ£CZYNNIK DZIA£ANIA PORYWÓW WIATRU
5.1. Warto
ϋ
do oblicze
ñ budowli niepodatnych na dynamiczne dziaùanie wiatru
5.2. Warto
œci
do oblicze
ñ budowli podatnych na dynamiczne dziaùanie wiatru
5.3. Warto
ϋ
do oblicze
ñ elementów budowli
6. OBCI¥ÝENIE POWODOWANE ODRYWANIEM SIÆ WIRÓW BENARDA-KARMANA
7. INNE ODDZIA£YWANIA DYNAMICZNE
ZA£¥CZNIKI
1. WARTOÚCI WSPÓ£CZYNNIKÓW AERODYNAMICZNYCH
Schemat Z1-1 Budynki i przegrody
Z1-2 Dach jednospadowy
Z1-3 Dach dwuspadowy
Z1-4 Dach walcowy
PN-77/B-02011
ASLAN - WYDAWNICTWA ELEKTRONICZNE
Strona 1
id12466296 pdfMachine by Broadgun Software - a great PDF writer! - a great PDF creator! - http://www.pdfmachine.com http://www.broadgun.com
Z1-5 Dachy o r
ó¿nych wysokoœciach
Z1-6 Dach ze
œwietlikiem
Z1-7 Hale przemys
ùowe
Z1-8 Budynki otwarte
Z1-9 Wiaty dwuspadowe
Z1-10 Wiaty jednospadowe
Z1-11 Galerie i
ù¹czniki
Z1-12 Budowle walcowe
Z1-13 Budowle walcowe otwarte
Z1-14 Budowle kuliste
Z1-15 Dachy i dna budowli walcowych
Z1-16 Obci
¹¿enia krawêdziowe
Z1-17 Rury, pr
êty, liny
Z1-18 Kszta
ùtowniki i elementy
Z1-19 D
êwigary kratowe pùaskie, pojedyncze
Z1-20 D
êwigary kratowe pùaskie ustawione jeden za drugim
Z1-21 Ustroje kratowe przestrzenne o przekroju tr
ójk¹tnym
Z1-22 Ustroje kratowe przestrzenne o przekroju prostok
¹tnym
Z1-23 P
ùyty i œciany pùaskie
Z1- 24 P
ùyty i œciany o powierzchni zakrzywionej
Schemat Z1-25 P
ùyty koùowe i elementy o powierzchni kulistej
Z1-26 Chor
¹gwie, flagi, transparenty
2. PRZYBLIÝONE WZORY DO OBLICZEÑ DRGAÑ W£ASNYCH BUDYNKÓW I BUDOWLI INÝYNIERSKICH
INFORMACJE DODATKOWE
1. WSTÆP
1.1. Przedmiot normy.
Przedmiotem normy jest obci
¹¿enie wiatrem, jakie nale¿y przyjmowaã w obliczeniach
statycznych budowli i ich cz
êœci.
1.2. Zakres stosowania normy.
Norm
ê stosuje siê do wszelkich budowli l¹dowych i wodnych z wyj¹tkiem budowli,
dla kt
órych obci¹¿enie wiatrem jest okreœlone innymi normami projektowania lub które maj¹ ksztaùty odbiegaj¹ce od
schemat
ów podanych w normie.
1.3. Okreœlenia
1.3.1. Obci¹¿enie wiatrem
- r
ó¿nice ciœnienia na powierzchniach budowli oraz opory tarcia wywoùane przepùywem
powietrza.
1.3.2. Charakterystyczne obci¹¿enie wiatrem
p
k
- obci
¹¿enie wywoùane oddziaùywaniem na budowlê wiatru o
pr
êdkoœci charakterystycznej V
k
, uwzgl
êdniaj¹ce ekspozycjê tej budowli, jej ksztaùt i wùaœciwoœci aeroelastyczne oraz
wp
ùyw porywistoœci wiatru. Obci¹¿enie charakterystyczne mo¿e byã przekroczone œrednio jeden raz w
przewidywanym okresie u
¿ytkowania budowli.
1.3.3. Obliczeniowe obci¹¿enie wiatrem
p
o
- iloczyn obci
¹¿enia charakterystycznego i wspóùczynnika obci¹¿enia.
1.3.4. Wspóùczynnik obci¹¿enia
f
- cz
êœciowy wspóùczynnik bezpieczeñstwa uwzglêdniaj¹cy prawdopodobieñstwo
wyst
êpowania wielkoœci obci¹¿eñ o wartoœciach niekorzystniejszych od obci¹¿eñ charakterystycznych.
1.3.5. Charakterystyczna prêdkoœã wiatru
V
k
-
œrednia dziesiêciominutowa prêdkoœã wiatru na wysokoœci 10 m
nad poziomem gruntu w terenie otwartym, kt
óra mo¿e byã przekroczona œrednio raz w przewidywanym czasie
u
¿ytkowania budowli. Przyjêto czas u¿ytkowania budowli - 50 lat.
1.3.6. Ciœnienie prêdkoœci wiatru
q
- miara energii kinetycznej wiatru w jednostce obj
êtoœci przepùywaj¹cego
powietrza.
PN-77/B-02011
ASLAN - WYDAWNICTWA ELEKTRONICZNE
Strona 2
1.3.7. Wspóùczynniki aerodynamiczne
C
p
,
C
w
,
C
z
,
C
t
,
C
X
,
C
Y
- liczby niemianowane okre
œlaj¹ce wartoœã ciœnienia
lub si
ù aerodynamicznych dziaùaj¹cych na budowle lub ich elementy w zale¿noœci od ich ksztaùtu, proporcji wymiarów
i kierunku wiatru.
1.3.8. Wspóùczynnik ekspozycji
C
e
- wsp
óùczynnik uwzglêdniaj¹cy wpùyw terenu i rozpatrywanej wysokoœci nad nim
na ci
œnienie prêdkoœci wiatru.
1.3.9. Wspóùczynnik dziaùania porywów wiatru
- wsp
óùczynnik uwzglêdniaj¹cy wzrost obci¹¿enia powodowany
przez porywy wiatru w stosunku do
œredniej dziesiêciominutowej wartoœci obci¹¿enia.
1.3.10. Przewiewnoϋ przegrody
- stosunek powierzchni wszystkich otwor
ów w przegrodzie, otwartych stale lub
przystosowanych do otwierania, do ca
ùkowitej powierzchni przegrody, wyra¿ony w procentach.
1.3.11. Budowla zamkniêta
- budowla, w kt
órej przewiewnoœã którejkolwiek z przegród zewnêtrznych jest nie
wi
êksza ni¿ 35%.
1.3.12. Budowla otwarta
- budowla, w kt
órej przewiewnoœã którejkolwiek z przegród zewnêtrznych jest wiêksza ni¿
35%, oraz budowla cz
êœciowo lub caùkowicie bez przegród zewnêtrznych.
1.4. Podstawowe oznaczenia
B
- szeroko
œã budowli i (wymiar równolegùy do kierunku prêdkoœci wiatru), m,
C
e
- wsp
óùczynnik ekspozycji, -,
C
p
- wsp
óùczynnik ró¿nicy ciœnienia zewnêtrznego i wewnêtrznego, -,
C
w
- wsp
óùczynnik ciœnienia wewnêtrznego, -,
C
z
- wsp
óùczynnik ciœnienia zewnêtrznego, -,
C
t
- wsp
óùczynnik obci¹¿enia stycznego, -,
C
X
- wsp
óùczynnik oporu aerodynamicznego, -,
C
Y
- wsp
óùczynnik aerodynamicznej siùy bocznej, -,
D
-
œrednica budowli, m,
F
- powierzchnia rzutu budowli, m
2
,
H
- wysoko
œã caùkowita budowli, lub wysokoœã nad poziomem morza, m,
L
- d
ùugoœã budowli (wymiar prostopadùy do kierunku prêdkoœci wiatru), m,
Sr
- liczba Strouhala, -,
T
- okres drga
ñ wùasnych, s,
V
- pr
êdkoœã wiatru, m/s,
V
H
- pr
êdkoœã wiatru na poziomie równym caùkowitej wysokoœci budowli, m/s,
V
k
- charakterystyczna pr
êdkoœã wiatru, m/s,
V
k r
- krytyczna pr
êdkoœã wiatru, m/s,
f
- strza
ùka dachu, m,
n
- cz
êstoœã drgañ wùasnych, Hz,
p
- obci
¹¿enie wiatrem na jednostkê powierzchni, Pa,
p
k
- charakterystyczne obci
¹¿enie wiatrem na jednostkê powierzchni, Pa,
q
- ci
œnienie prêdkoœci wiatru, Pa,
q
k
- charakterystyczne ci
œnienie prêdkoœci wiatru, Pa,
r
- wsp
óùczynnik chropowatoœci terenu, -,
h
- wysoko
œã czêœciowa, m,
z
- wysoko
ϋ nad poziomem terenu, m,
- k
¹t nachylenia poùaci dachowej, °,
- wsp
óùczynnik dziaùania porywów wiatru, -,
f
- wsp
óùczynnik obci¹¿enia (czêœciowy wspóùczynnik bezpieczeñstwa), -,
- logarytmiczny dekrement t
ùumienia drgañ, -,
- wsp
óùczynnik wypeùnienia kratownicy, -,
- wsp
óùczynnik wartoœci szczytowej obci¹¿enia dynamicznego, -,
- wsp
óùczynnik osùoniêcia,
- stosunek wymiar
ów (smukùoœã elementu lub budowli), -,
- g
êstoœã powietrza, kg/m
3
.
PN-77/B-02011
ASLAN - WYDAWNICTWA ELEKTRONICZNE
Strona 3
2. ZASADY USTALANIA OBCI¥ÝENIA WIATREM
2.1. Zasady ogólne.
Obci
¹¿enie wiatrem nale¿y ustalaã przy zaùo¿eniu, ¿e wiatr wieje poziomo z kierunku daj¹cego
najbardziej niekorzystne obci
¹¿enie dla budowli, elementu lub przegrody, oraz ¿e wszystkie powierzchnie nawietrzne
i zawietrzne budowli, elementu lub przegrody poddane s
¹ prostopadle skierowanemu do nich i równomiernie
roz
ùo¿onemu parciu lub ssaniu wiatru.
W przypadku powierzchni r
ównolegùych do kierunku dziaùania wiatru lub odchylonych od niego o k¹t nie wiêkszy ni¿
15
° nale¿y tak¿e uwzglêdniã obci¹¿enie styczne.
Przy projektowaniu pokry
ã, ù¹czników, poù¹czeñ, uszczelnieñ itp. wystêpuj¹cych przy zaùamaniach i krawêdziach
budowli nale
¿y uwzglêdniã zwiêkszone miejscowe obci¹¿enie krawêdziowe.
2.2. Obci¹¿enie charakterystyczne
wywo
ùane dziaùaniem wiatru nale¿y wyznaczaã, w Pa, wg wzoru
(1)
w kt
órym:
q
k
- charakterystyczne ci
œnienie prêdkoœci wiatru, którego wartoœci dla poszczególnych stref obci¹¿enia wiatrem
podano w rozdz. 3,
C
e
- wsp
óùczynnik ekspozycji, którego wartoœã nale¿y wyznaczaã wg rozdz. 4,
C
- wsp
óùczynnik aerodynamiczny, którego wartoœã nale¿y przyjmowaã wg 2.4 i tablic podanych w zaù¹czniku 2,
- wsp
óùczynnik dziaùania porywów wiatru, którego wartoœã nale¿y wyznaczaã wg 2.5 i rozdz. 5.
2.3. Obci¹¿enie obliczeniowe
przyjmowane przy sprawdzaniu stan
ów granicznych noœnoœci konstrukcji (budowli,
elementu, przegrody) wyznacza si
ê, zgodnie z
PN-76/B-03001
, wg wzoru
(2)
w kt
órym:
p
k
- obci
¹¿enie charakterystyczne okreœlone zale¿noœci¹ (1),
f
- wsp
óùczynnik obci¹¿enia.
Wsp
óùczynnik obci¹¿enia
f
nale
¿y przyjmowaã równy 1,3.
2.4. Zasady ustalania wspóùczynnika aerodynamicznego
Spos
ób ustalania wartoœci wspóùczynnika aerodynamicznego C
zale
¿y od rodzaju obci¹¿enia (normalne, styczne,
sumaryczne) przyjmowanego do oblicze
ñ.
Do obci
¹¿eñ normalnych przypadaj¹cych na jednostkê powierzchni wartoœã wspóùczynnika C
p
wyznacza si
ê
sumuj
¹c algebraicznie odpowiednie wspóùczynniki ciœnienia (zewnêtrznego C
z
lub wewn
êtrznego C
w
) okre
œlane dla
powierzchni nawietrznej i zawietrznej rozpatrywanej budowli lub przegrody wg za
ù¹cznika 1.
Do obci
¹¿eñ stycznych przypadaj¹cych na jednostkê powierzchni rzutu poziomego przekrycia przyjmuje siê C
=
C
t
,
gdzie
C
t
jest wsp
óùczynnikiem obci¹¿enia stycznego, okreœlonym wg zaù¹cznika 1.
Do obci
¹¿eñ sumarycznych stosowanych przy obliczaniu elementów i ustrojów konstrukcyjnych oraz ustalanych na
jednostk
ê dùugoœci tych elementów przyjmuje siê C
=
C
X
, gdzie
C
X
jest wsp
óùczynnikiem obci¹¿enia caùkowitego,
okre
œlanym wg zaù¹cznika 1.
2.5. Zasady okreœlania wspóùczynnika dziaùania porywów wiatru.
Warto
œã wspóùczynnika
zale
¿y od
podatno
œci budowli na dynamiczne dziaùanie wiatru. Za podatne uwa¿a siê takie budowle, które pod wpùywem
poryw
ów wiatru mog¹ byã wprowadzone w drgania powoduj¹ce wzrost wytê¿enia ponad wartoœã wynikaj¹c¹ z
obci
¹¿enia statycznego.
Wszystkie pozosta
ùe budowle uwa¿a siê za niepodatne.
W celu okre
œlenia grupy, do której zalicza siê rozpatrywan¹ budowlê, nale¿y obliczyã jej okres drgañ wùasnych T
(z
wzor
ów podanych w zaù¹czniku lub w literaturze technicznej) oraz przyj¹ã wartoœã logarytmicznego dekrementu
t
ùumienia
z tabl. 1, stosownie do rozwi
¹zania konstrukcyjnego. Je¿eli punkt wyznaczony przez te wartoœci na rys. 1
znajdzie si
ê na polu A
, budowl
ê zalicza siê do podatnych na dynamiczne dziaùanie wiatru, je¿eli na polu B
- do
niepodatnych.
PN-77/B-02011
ASLAN - WYDAWNICTWA ELEKTRONICZNE
Strona 4
Tablica 1. Wartoœci logarytmicznego dekrementu tùumienia drgañ
Rodzaj konstrukcji i materia
ù
1.
Konstrukcje stalowe
- pe
ùnoœcienne spawane
- kratownice i ramy spawane
dodatek na:
- po
ù¹czenia na œruby
- wyk
ùadzinê
- wype
ùnienie szkieletu
2.
Konstrukcje betonowe
- spr
ê¿one
-
¿elbetowe monolityczne
-
¿elbetowe prefabrykowane
dodatek na wype
ùnienie szkieletu
3.
Konstrukcje murowane
z ceg
ùy, kamienia i
blok
ów
4.
Konstrukcje drewniane
0,02
0,06
0,02
0,02
0,04
0,10
0,15
0,20
0,04
0,30
0,15
Do oblicze
ñ budowli niepodatnych na dynamiczne dziaùanie wiatru wartoœã
nale
¿y przyjmowaã wg 5.1.
Do oblicze
ñ budowli podatnych na dynamiczne dziaùanie wiatru wartoœci
nale
¿y okreœlaã wg 5.2.
Do oblicze
ñ elementów budowli wartoœã
nale
¿y przyjmowaã wg 5.3.
PN-77/B-02011
ASLAN - WYDAWNICTWA ELEKTRONICZNE
Strona 5
Rys. 1. Podzia
ù budowli na podatne i niepodatne na dynamiczne dziaùanie wiatru.
2.6. Czynniki maj¹ce wpùyw na wartoœã obci¹¿enia wiatrem.
Okre
œlaj¹c obci¹¿enie wiatrem projektowanej
budowli, nale
¿y rozwa¿yã i w razie potrzeby uwzglêdniã warunki, które w czasie wykonania i u¿ytkowania budowli
mog
¹ zmieniã przyjmowane schematy lub wartoœci obci¹¿eñ.
2.7. Pominiêcie obci¹¿enia wiatrem.
Obci
¹¿enie wiatrem mo¿e byã w obliczeniach statycznych pomijane tylko w
tych przypadkach, gdy z g
óry mo¿na przewidzieã, ¿e nie doprowadzi ono do wyst¹pienia ¿adnego ze stanów
granicznych no
œnoœci lub u¿ytkowania konstrukcji. Przypadki takie maj¹ miejsce, je¿eli:
a) udzia
ù obci¹¿enia wiatrem w caùoœci obci¹¿eñ zmiennych dziaùaj¹cych na konstrukcjê jest znikomy (tj. je¿eli po
zastosowaniu wsp
óùczynnika jednoczesnoœci obci¹¿eñ wg
PN-82/B-02000
ù¹czne obci¹¿enie konstrukcji
wyznaczone z uwzgl
êdnieniem obci¹¿enia wiatrem jest nie wiêksze od sumy obejmuj¹cej wszystkie obci¹¿enia
zmienne poza obci
¹¿eniem wiatrem),
b) wymiary przekroj
ów konstrukcji okreœlane s¹ wzglêdami u¿ytkowymi i s¹ wiêksze od wymiarów wynikaj¹cych z
warunku zapewnienia odpowiedniej no
œnoœci konstrukcji,
c) spe
ùnione s¹ warunki zwalniaj¹ce od potrzeby uwzglêdnienia obci¹¿enia wiatrem, podane w innych,
szczeg
óùowych normach projektowania okreœlonych rodzajów konstrukcji (np. BN-79/8812-01, BN-79/8812-02).
3. PRÆDKOÚÃ I CIÚNIENIE PRÆDKOÚCI WIATRU
3.1. Charakterystyczna prêdkoœã wiatru.
Warto
œci charakterystycznej prêdkoœci wiatru dla poszczególnych stref
obci
¹¿enia wiatrem podano w tabl. 2.
Tablica 2. Charakterystyczna prêdkoœã wiatru V
k
PN-77/B-02011
ASLAN - WYDAWNICTWA ELEKTRONICZNE
Strona 6
Strefa
I
II
IIa
IIb
III
1
)
V
k
20
24
27
30
24 - 47
1
) Pr
êdkoœã wiatru w strefie III zawiera siê w zakresie od 24 m/s na
granicy strefy I i III do 47 m/s w szczytowych partiach g
ór.
Podzia
ù Polski na strefy obci¹¿enia wiatrem nale¿y przyjmowaã wg rys. 2.
Rys. 2. Mapa stref obci
¹¿enia wiatrem
PN-77/B-02011
ASLAN - WYDAWNICTWA ELEKTRONICZNE
Strona 7
3.2. Charakterystyczne ciœnienie prêdkoœci wiatru.
Warto
œci charakterystycznego ciœnienia prêdkoœci q
k
dla
poszczeg
ólnych stref obci¹¿enia wiatrem nale¿y przyjmowaã wg tabl. 3. Granice stref podano w 3.3 (rys. 2).
Tablica 3. Wartoœci charakterystycznego ciœnienia prêdkoœci q
k
Strefa
q
k
Pa
I
250
II
350
IIa
450
IIb
550
III
250 + 0,5
H
350 (
H
- wysoko
ϋ na poziomem morza,
m)
Podane w tabl. 3 warto
œci q
k
nale
¿y zmniejszyã o 20% dla:
- budowli w stadium monta
¿u,
- budowli tymczasowych o przewidzianym okresie u
¿ytkowania nie przekraczaj¹cym 10 lat,
- budowli o wysoko
œci ni¿szej od 5 m,
- budowli w strefie III znajduj
¹cych siê w dolinach i kotlinach zamkniêtych ze wszystkich stron.
Warto
œci q
k
nale
¿y zwiêkszyã o 20% dla budowli monumentalnych.
3.3. Podziaù kraju na strefy obci¹¿enia wiatrem.
Na terenie Polski wyr
ó¿nia siê trzy strefy obci¹¿enia wiatrem (rys.
2).
Strefa I
obejmuje przewa
¿aj¹c¹ czêœã kraju (le¿¹ce w granicach strefy I pasmo £ysogór zalicza siê do strefy II).
Strefa II
obejmuje pas l
¹du od grzbietowej partii wzniesieñ Pojezierza Pomorskiego do brzegu morza oraz w¹ski pas
l
¹du wokóù Zatoki Gdañskiej i pasmo £ysogór. W strefie II wydzielono dwie podstrefy na zachód od Wùadysùawowa:
- IIa - przybrze
¿ny pas l¹du o szerokoœci okoùo 2 km,
- IIb - przybrze
¿ny pas morza i pas wydm o szerokoœci 200 m.
Strefa III
obejmuje obszar od Przedg
órza Sudeckiego i Podgórza Karpackiego do szczytów gór wù¹cznie.
Granice stref nale
¿y traktowaã jako pasy o szerokoœci okoùo ¹5 km, przyjmuj¹c na pograniczu wartoœci q
k
z jednej
lub z drugiej strefy w zale
¿noœci od konfiguracji terenu i ekspozycji budowli.
3.4. Charakterystyczne ciœnienie prêdkoœci wiatru w szczególnych warunkach terenowych.
Dla budowli, dla
kt
órych obci¹¿enie wiatrem ma szczególnie du¿e znaczenie, projektowanych na terenach nara¿onych na dziaùanie
silnych wiatr
ów ze wzglêdu na poùo¿enie lub warunki topograficzne, wartoœci ciœnienia prêdkoœci wiatru zaleca siê
ustala
ã na podstawie danych otrzymanych z Instytutu Meteorologii i Gospodarki Wodnej. Charakterystyczne
ci
œnienie prêdkoœci wiatru nale¿y obliczaã, w Pa, wg wzoru
(3)
Dla miejscowo
œci w strefie I i II nale¿y przyjmowaã
= 1,23 kg/m
3
, w strefie III - w zale
¿noœci od wysokoœci nad
poziomem morza.
4. WSPÓ£CZYNNIK EKSPOZYCJI
PN-77/B-02011
ASLAN - WYDAWNICTWA ELEKTRONICZNE
Strona 8
4.1. Rodzaje terenu i wartoœci wspóùczynnika ekspozycji.
Wsp
óùczynnik ekspozycji nale¿y przyjmowaã wg tabl. 4
w zale
¿noœci od rodzaju terenu i wysokoœci budowli nad poziomem gruntu. Rozró¿nia siê trzy rodzaje terenu:
A - otwarty z nielicznymi przeszkodami,
B - zabudowany przy wysoko
œci istniej¹cych budynków do 10 m lub zalesiony,
C - zabudowany przy wysoko
œci istniej¹cych budynków powy¿ej 10 m.
Budowla jest usytuowana w terenie B lub C, je
¿eli zabudowa lub zalesienie w promieniu równym co najmniej 30 H
(
H
- wysoko
œã budowli) odpowiadaj¹ warunkom terenu B lub C. W przeciwnym przypadku budowlê uwa¿a siê za
usytuowan
¹ w terenie A.
Warto
œci wspóùczynnika C
e
podane w tabl. 4 s
¹ przedstawione na rys. 3. Wartoœã wspóùczynnika C
e
do oblicze
ñ
obci
¹¿eñ charakterystycznych wg wzoru (1) nale¿y przyjmowaã:
- sta
ù¹ na caùej wysokoœci budowli okreœlon¹ dla z
=
H
, gdy
H
/
L
2,
- zmienn
¹ w zale¿noœci od wysokoœci z
, gdy
H
/
L
> 2.
Zamiast liniowo zmiennego rozk
ùadu wartoœci C
e
wg rys. 3 mo
¿na przyjmowaã rozkùad skokowy o wartoœciach
sta
ùych równych œrednim na odcinkach nie dùu¿szych ni¿ 10 m.
4.2. Wpùyw uksztaùtowania terenu.
Nier
ównoœci terenu takie jak nasypy, skarpy lub strome wzniesienia powoduj¹
wzrost pr
êdkoœci wiatru, który nale¿y uwzglêdniaã przyjmuj¹c rzeczywisty lub umowny poziom gruntu z
o
r
ówny:
- poziomowi podstawy budowli w terenie p
ùaskim, na skarpach i wzniesieniach o nachyleniu do 1:3,
- umownemu poziomowi gruntu wg rys. 4 - na skarpach i wzniesieniach o nachyleniu ponad 1:3.
PN-77/B-02011
ASLAN - WYDAWNICTWA ELEKTRONICZNE
Strona 9
Rys. 3. Zale
¿noœã wspóùczynnika ekspozycji od wysokoœci i rodzaju terenu
Tablica 4. Wartoœci wspóùczynnika ekspozycji C
e
Teren A
Wysoko
ϋ z
m
10
10-20
20-40
40-100
100-280
280
C
e
1,0
0,8 + 0,02
z
0,9 + 0,015
z
1,23 + 0,0067
z
1,5 + 0,004
z
2,6
Teren B
Wysoko
ϋ z
m
20
20-40
40-100
100-280
280-400
400
C
e
0,8
0,5 + 0,015
z
0,8 + 0,0075
z
1,12 + 0,0042
z
1,6 + 0,0025
z
2,6
Teren C
Wysoko
ϋ z
m
30
30-100
100-280
280-500
500
C
e
0,7
0,5 + 0,007
z
0,75 + 0,0045
z
1,25 + 0,0027
z
2,6
Rys. 4. Wp
ùyw uksztaùtowania terenu
5. WSPÓ£CZYNNIK DZIA£ANIA PORYWÓW WIATRU
5.1. Wartoœã do obliczeñ budowli niepodatnych na dynamiczne dziaùanie wiatru
nale
¿y przyjmowaã równ¹
1,8.
5.2. Wartoœci do obliczeñ budowli podatnych na dynamiczne dziaùanie wiatru
nale
¿y obliczaã wg wzoru
PN-77/B-02011
ASLAN - WYDAWNICTWA ELEKTRONICZNE
Strona 10
(5)
w kt
órym:
- wsp
óùczynnik szczytowej wartoœci obci¹¿enia,
r
- wsp
óùczynnik chropowatoœci terenu,
C
e
- wsp
óùczynnik ekspozycji,
k
b
- wsp
óùczynnik oddziaùywania turbulentnego o czêstoœciach pozarezonansowych (o okresie ró¿nym od okresu
drga
ñ wùasnych budowli),
k
r
- wsp
óùczynnik oddziaùywania turbulentnego o czêstoœciach rezonansowych z czêstoœciami drgañ wùasnych
budowli.
Warto
œci wspóùczynnika
nale
¿y przyjmowaã w zale¿noœci od czêstoœci drgañ wùasnych budowli n
zgodnie z rys. 5.
Warto
œci wspóùczynnika r
nale
¿y przyjmowaã w zale¿noœci od rodzajów terenu podanych w rozdz. 4, jako równe:
0,08 - dla terenu A,
0,10 - dla terenu B,
0,14 - dla terenu C.
Warto
œci wspóùczynnika ekspozycji C
e
nale
¿y przyjmowaã wg rozdz. 4 dla wysokoœci równej caùkowitej wysokoœci
budowli.
Warto
œci wspóùczynnika k
b
nale
¿y przyjmowaã w zale¿noœci od wysokoœci budowli i jej szerokoœci zgodnie z rys. 6.
Warto
œci wspóùczynnika k
r
nale
¿y okreœlaã wg wzoru
(6)
w kt
órym:
K
L
- wsp
óùczynnik zmniejszaj¹cy oddziaùywanie rezonansowe porywów ze wzglêdu na rozmiary budowli,
K
o
- wsp
óùczynnik energii porywów o czêstoœciach rezonansowych.
Warto
œci wspóùczynnika zmniejszaj¹cego K
L
nale
¿y przyjmowaã wg rys. 7, w zale¿noœci od zredukowanej czêstoœci
drga
ñ wùasnych budowli n
r
.
Warto
œci wspóùczynnika energii porywów K
o
nale
¿y przyjmowaã z rys. 8 w zale¿noœci od stosunku
.
Warto
œci logarytmicznego dekrementu tùumienia
nale
¿y przyjmowaã wg tabl. 1.
Pr
êdkoœã wiatru V
H
na wysoko
œci budowli H
nale
¿y obliczaã wg wzoru
(7)
w kt
órym V
k
- wg 3.1.
5.3. Wartoœã do obliczeñ elementów budowli.
Do oblicze
ñ elementów o maùej powierzchni (okna, elementy
œcian osùonowych itp.) wystêpuj¹cych na powierzchniach nawietrznych oraz w zasiêgu obci¹¿eñ krawêdziowych
niezale
¿nie od podatnoœci budowli na dynamiczne dziaùanie wiatru nale¿y przyjmowaã
= 2,2.
PN-77/B-02011
ASLAN - WYDAWNICTWA ELEKTRONICZNE
Strona 11
Rys. 5. Wsp
óùczynnik wartoœci szczytowej
, okre
œlony dla czasu uœredniania prêdkoœci wiatru 10 min (600 s)
Rys. 6. Wsp
óùczynnik oddziaùywania turbulentnego k
b
o cz
êstoœciach pozarezonansowych
PN-77/B-02011
ASLAN - WYDAWNICTWA ELEKTRONICZNE
Strona 12
Rys. 7. Wsp
óùczynnik K
L
zmniejszaj
¹cy rezonansowe oddziaùywanie porywów
PN-77/B-02011
ASLAN - WYDAWNICTWA ELEKTRONICZNE
Strona 13
Rys. 8. Wsp
óùczynnik energii porywów K
o
6. OBCI¥ÝENIE POWODOWANE ODRYWANIEM SIÆ WIRÓW BENARDA-KARMANA
Obci
¹¿enie p
Y
na jednostk
ê wysokoœci budowli, dziaùaj¹ce w pùaszczyênie prostopadùej do kierunku wiatru nale¿y
oblicza
ã, w N/m, wg wzoru
(8)
w kt
órym:
- ci
œnienie prêdkoœci odpowiadaj¹ce prêdkoœci krytycznej V
kr
, Pa
z
- wysoko
ϋ rozpatrywanego przekroju nad poziomem gruntu, m.
Pr
êdkoœã krytyczn¹ V
kr
nale
¿y obliczaã, w m/s, wg wzoru
(9)
w kt
órym S
r
- liczba Struhala r
ówna 0,20 dla przekroju koùowego i 0,15 dla przekroju prostok¹tnego.
Warto
œci C
y
nale
¿y przyjmowaã wg tabl. 5.
Tablica 5. Wartoœci C
Y
PN-77/B-02011
ASLAN - WYDAWNICTWA ELEKTRONICZNE
Strona 14
Kszta
ùt przekroju
poprzecznego
Zakres pr
êdkoœci
C
Y
ko
ùowy
V
kr
D
3
0,50
3 <
V
kr
D
< 8
0,68-0,06
V
kr
D
V
kr
D
8
0,20
prostok
¹tny
bez ogranicze
ñ
0,50
Obci
¹¿enie p
Y
okre
œlone wg wzoru (8) uwa¿a siê za obci¹¿enie wielokrotnie zmienne w okresie równym okresowi
drga
ñ wùasnych budowli.
Obci
¹¿enia p
Y
mo
¿na nie obliczaã, je¿eli jest speùniony warunek
7. INNE ODDZIA£YWANIA DYNAMICZNE
Budowle o nietypowych lub skomplikowanych kszta
ùtach, a tak¿e o maùej masie i maùym tùumieniu drgañ, mog¹ byã
nara
¿one na dodatkowe oddziaùywania dynamiczne wiatru, do których zalicza siê:
- samowzbudzanie bocznych si
ù aerodynamicznych (galopowanie),
- drgania owalizuj
¹ce,
-
ùopotanie (flatter),
- trzepotanie (drgania w
œladzie aerodynamicznym innej budowli).
Mo
¿liwoœã wyst¹pienia takich drgañ oraz wystêpuj¹ce obci¹¿enia nale¿y okreœlaã w oparciu o literaturê techniczn¹.
KONIEC
ZA£¥CZNIK 1
WARTOÚCI WSPÓ£CZYNNIKÓW AERODYNAMICZNYCH
Do okre
œlenia charakterystycznego obci¹¿enia wiatrem wg wzoru (1) nale¿y przyjmowaã wspóùczynniki
aerodynamiczne podane w tablicach schemat
ów Z1-1÷Z1-26. Wartoœci wspóùczynników dla konkretnych schematów
i danych wymiar
ów geometrycznych budowli mo¿na okreœlaã zarówno z podanych zale¿noœci, jak i zaù¹czonych
wykres
ów.
Je
¿eli nie podano zale¿noœci funkcyjnych, wartoœci poœrednie nale¿y okreœlaã z interpolacji.
Przy wzorach nie podano granic ich stosowania - s
¹ one widoczne na rysunkach. Je¿eli podane s¹ dwa warianty
nale
¿y wybraã wariant niekorzystniejszy.
Obci
¹¿enie przegród nale¿y okreœlaã jako ró¿nicê ciœnienia zewnêtrznego i wewnêtrznego, co wyra¿a siê ró¿nic¹
wsp
óùczynników
(Z1-1)
Dla budowli zamkni
êtych C
w
= 0,
C
p
=
C
z
.
Dla wiat podano warto
œci C
p
bez wyr
ó¿nienia wspóùczynników C
w
i
C
z
.
Dla budowli otwartych stosuj
¹c wzór (Z1-1) nale¿y przyjmowaã wartoœci C
w
z tabl. Z1-8 i Z1-13, a warto
œci C
z
z tablic
Z1-1
÷ Z1-7 oraz tablic: Z1-11, Z1-12, Z1-14, Z1-15 i Z1-16.
Znak + przy warto
œci wspóùczynnika okreœla kierunek dziaùania obci¹¿enia do wnêtrza budowli (parcie), a znak - na
zewn
êtrz (ssanie).
Na niekt
órych schematach wprowadzono dodatkowe indeksy do wspóùczynnika C
; np.
C
,
C
. Maj
¹ one charakter
PN-77/B-02011
ASLAN - WYDAWNICTWA ELEKTRONICZNE
Strona 15
pomocniczy i s
¹ wykorzystywane jedynie na danym rysunku.
Wsp
óùczynniki aerodynamiczne budowli, dla których obci¹¿enie wiatrem ma du¿e znaczenie, o ksztaùtach wyraênie
odbiegaj
¹cych od podanych w normie nale¿y okreœlaã na podstawie badañ aerodynamicznych lub literatury.
Schemat:
Z1-1 Budynki i przegrody
Z1-2 Dach jednospadowy
Z1-3 Dach dwuspadowy
Z1-4 Dach walcowy
Z1-5 Dachy o r
ó¿nych wysokoœciach
Z1-6 Dach ze
œwietlikiem
Z1-7 Hale przemys
ùowe
Z1-8 Budynki otwarte
Z1-9 Wiaty dwuspadowe
Z1-10 Wiaty jednospadowe
Z1-11 Galerie i
ù¹czniki
Z1-12 Budowle walcowe
Z1-13 Budowle walcowe otwarte
Z1-14 Budowle kuliste
Z1-15 Dachy i dna budowli walcowych
Z1-16 Obci
¹¿enia krawêdziowe
Z1-17 Rury, pr
êty, liny
Z1-18 Kszta
ùtowniki i elementy
Z1-19 D
êwigary kratowe pùaskie, pojedyncze
Z1-20 D
êwigary kratowe pùaskie ustawione jeden za drugim
Z1-21 Ustroje kratowe przestrzenne o przekroju tr
ójk¹tnym
Z1-22 Ustroje kratowe przestrzenne o przekroju prostok
¹tnym
Z1-23 P
ùyty i œciany pùaskie
Z1- 24 P
ùyty i œciany o powierzchni zakrzywionej
PN-77/B-02011
ASLAN - WYDAWNICTWA ELEKTRONICZNE
Strona 16
Z1-25 P
ùyty koùowe i elementy o powierzchni kulistej
Z1-26 Chor
¹gwie, flagi, transparenty
ZA£¥CZNIK 2
PRZYBLIÝONE WZORY DO OBLICZEÑ DRGAÑ W£ASNYCH BUDYNKÓW I BUDOWLI
INÝYNIERSKICH
Podstawowy okres drga
ñ wùasnych budowli i budynków in¿ynierskich - T
mo
¿na okreœlaã, w s, z podanych wzorów
przybli
¿onych wg tabl. Z2-1 i Z2-2.
W przypadku konieczno
œci dokùadniejszych obliczeñ nale¿y posùugiwaã siê œcisùymi metodami dynamiki budowli.
Cz
êstoœã drgañ wùasnych okreœlona jest, w Hz, wg zale¿noœci
Obliczone warto
œci mo¿na stosowaã do podziaùu budowli na podatne i niepodatne na dynamiczne dziaùanie porywów
wiatru oraz do wyznaczenia wsp
óùczynnika
.
Tablica Z2-1. Wzory na obliczanie okresów drgañ wùasnych budynków
Lp
Schemat
Okres drga
ñ wùasnych s
1
Budynki murowane lub z betonu monolitycznego
H
< 30 m
2
Budynki
¿elbetowe wielkopùytowe
H
< 30 m
PN-77/B-02011
ASLAN - WYDAWNICTWA ELEKTRONICZNE
Strona 17
wymiary w m
3
Budynki o szkielecie
¿elbetowym
H < 50 m
4
Budynki o szkielecie metalowym
H < 50 m
Tablica Z2-2 Wzory na obliczanie wykresów drgañ wùasnych konstrukcji wie¿owych
Lp
Schemat
Okres drga
ñ wùasnych, s
gdzie: G - ci
ê¿ar na jednostkê dùugoœci na poziomie podstawy
I - moment bezw
ùadnoœci przekroju podstawy
g = 9,81 m/s
2
K - z rysunku poni
¿ej
dla d
1
= d
2
i g
1
= g
2
PN-77/B-02011
ASLAN - WYDAWNICTWA ELEKTRONICZNE
Strona 18
2
Q" - ci
ê¿ar caùkowity konstrukcji wsporczej
I - zast
êpczy moment bezwùadnoœci okreœlony z równoœci ugiêã
3
PN-77/B-02011
ASLAN - WYDAWNICTWA ELEKTRONICZNE
Strona 19
INFORMACJE DODATKOWE
1. Instytucja opracowuj¹ca normê
- Centralny O
œrodek Badawczo-Projektowy Budownictwa Ogólnego.
2. Istotne zmiany w stosunku do PN-70/B-02011
a) wprowadzono probabilistyczne uj
êcie obci¹¿enia wiatrem,
b) wprowadzono nowy podzia
ù kraju na strefy obci¹¿enia wiatrem,
c) uzale
¿niono obci¹¿enie wiatrem od rodzaju terenu (gêstoœci zabudowy),
d) wprowadzono jedn
¹ wartoœã wspóùczynnika obci¹¿enia,
e) uproszczono niekt
óre schematy i warianty obci¹¿eñ,
f) wprowadzono nowy uk
ùad tablic wspóùczynników aerodynamicznych,
g) wprowadzono nowe uj
êcie obci¹¿eñ dynamicznych powodowanych porywami wiatru.
3. Normy zwi¹zane
PN-82/B-02000
Obci
¹¿enia budowli. Zasady ustalania wartoœci
PN-76/B-03001
Konstrukcje i pod
ùo¿a budowli. Ogólne zasady obliczeñ
BN-79/8812-01 Konstrukcje budynk
ów wielkopùytowych, Projektowanie i obliczenia statyczno-wytrzymaùoœciowe
BN-79/8812-02 Konstrukcje budynk
ów ze œcianami monolitycznymi. Projektowanie i obliczenia statyczno-
wytrzyma
ùoœciowe
4. Normy miêdzynarodowe i zagraniczne
RWPG CT 75-74
Íàãðóçêè è âîçäåéñòâèÿ. Íîðìû ïðîåêòèðîâàíèÿ
Anglia BSI CP3: Chapter V: Part 2: 1972 Wind Loads
CSRS
ÈSN 730035-1976 Zatiženi konstrukci pozemnich staveb,
Dania DS 410-1971 Vejledning for fastsaettelse af Vindbelastinger
NRD TGL 20167 Blatt. 1. Lastannahmen f
ür Bauten
RFN DIN 1055 Blatt 4. Lastannahmen im Hochbau. Verkehrslasten - Windlast
Stany Zjednoczone ANSI A58: 1-1972 Building Code Requirements for Minimum Design Loads in Building and
Other Structures
ZSRR
ÑÍÈÏ Ï-6-74 Íàãðóçêè è âîçäåéñòâèÿ. Íîðìû ïðîåêòèðîâàíèÿ
5. Autorzy projektu normy
- prof. dr in
¿. Stanisùaw Kuœ (przewodnicz¹cy Zespoùu autorskiego), mgr in¿. Andrzej
Sobolewski, mgr in
¿. Andrzej Ýórawski, mgr in¿. Jerzy Ýurañski - Centralny Oœrodek Badawczo-Projektowy
Budownictwa Przemys
ùowego BISTYP, dr in¿. Janusz Kawecki - Politechnika Krakowska, doc. dr in¿. Wojciech
Kukulski - Centralny O
œrodek Badawczo-Projektowy Budownictwa Ogólnego, dr Halina Lorenc, mgr Józef Rzeszut -
Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej, mgr in
¿. Józef Stêpkowski - Biuro Projektowo-Technologiczne Przemysùu
Motoryzacyjnego MOTOPROJEKT, mgr in
¿. Zdzisùaw Wiesùawski - Centralny Oœrodek Badawczo-Projektowy
Konstrukcji Metalowych MOSTOSTAL.
7. Wydanie 4
- stan aktualny: grudzie
ñ 1993 - uaktualniono normy zwi¹zane oraz wprowadzono zmianê i poprawkê:
zmiana 1 - Biuletyn PKNMiJ nr 11-12/1984 - tre
ϋ niepublikowana
poprawka 1 - Biuletyn PKNMiJ nr 11/1987.
Wydaniem 1 i 2 nie nale
¿y siê posùugiwaã
PN-77/B-02011
ASLAN - WYDAWNICTWA ELEKTRONICZNE
Strona 20