241
®
X Konferencja Naukowo-Techniczna
PROBLEMY RZECZOZNAWSTWA BUDOWLANEGO
Warszawa Miedzeszyn, 22-24 kwietnia 2008 r.
Jerzy Antoni Żurański*
Mariusz Gaczek**
ODDZIAA
YWANIE HURAGANOWEGO WIATRU
NA BUDOWLE
1. Wprowadzenie
Każdy obiekt budowlany powinien być zaprojektowany i wykonany zgodnie z odpowied-
nimi przepisami techniczno-budowlanymi i powiązanymi z tymi przepisami normami. Należą
do nich także normy oddziaływań klimatycznych. Powszechnie przyjęto, że wartości charak-
terystyczne tych oddziaływań, podane w normach, powinny mieć okres powrotu 50 lat. Ozna-
cza to, że powinny to być wartości, które bywają przewyższane średnio raz na 50 lat. Takie
wartości wyznacza się opracowując, za pomocą metod statystki matematycznej i rachunku
prawdopodobieństwa, wyniki pomiarów wykonywanych przez stacje meteorologiczne. Jed-
nakże nie wszystkie zdarzenia dają się opisać za pomocą dotychczas stosowanych metod.
Należą do nich zdarzenia rzadkie, lecz o charakterze katastrofalnym [1], takie jak huragany
lub trąby powietrzne. Dość powszechny jest pogląd, że w Europie rośnie częstość występo-
wania takich zjawisk [2]. Zmusza to do zajęcia się zagadnieniem wpływu tych zwiększonych
oddziaływań na konstrukcje.
W referacie przedstawiono zagadnienia, związane z oddziaływaniem huraganowych wia-
trów na budowle, z którymi może mieć do czynienia inżynier budowlany w swojej praktyce
rzeczoznawcy.
2. Rodzaje wiatrów katastrofalnych w Polsce
Istnieje kilka rodzajów wiatru, które przynoszą zagrożenia dla konstrukcji. Nazwano je tu
 wiatrami katastrofalnymi . W Polsce można wyróżnić ich cztery główne rodzaje [3]:
1. Wiatry sztormowe, wywoływane rozległymi i głębokimi układami niżowymi w umiarko-
wanych szerokościach geograficznych, od około 400 do około 600. Układy te mogą się
rozciągać na odległości 1000 km i większe. W takim układzie niżowym silny wiatr o pra-
wie niezmiennym kierunku, chociaż o różnej intensywności, może trwać kilka dni. Do te-
go rodzaju wiatru odnosi się przede wszystkim stacjonarny przepływ turbulentny w war-
stwie przyziemnej. W naszym kraju jest to najczęstszy rodzaj silnego wiatru, zwłaszcza na
wybrzeżu. Najsilniejsze wiatry tego rodzaju występują w okresie od jesieni do wiosny.
*
doc. dr hab. inż.  Instytut Techniki Budowlanej, Warszawa
**
dr inż.  Politechnika Poznańska, Poznań
242
2. Wiatry burzowe, towarzyszące gwałtownym burzom w czasie przejścia frontu chłodnego.
Obejmują one zwykle dość ograniczony obszar i trwają kilka do kilkunastu minut. Cha-
rakteryzują się niestacjonarnym przebiegiem prędkości, gwałtownymi porywami przy sto-
sunkowo niskiej prędkości średniej.
3. Wiatry fenowe w górach, u nas zwane wiatrem halnym, powstają w wyniku wpływu łań-
cucha górskiego na przepływ powietrza w głębokim układzie niżowym. Wiatr halny roz-
wija się na zawietrznych skłonach gór, jest silnie porywisty, powietrze jest suche i ciepłe.
W Polsce jest to wiatr południowy w Karpatach, a zwłaszcza w Tatrach.
4. Tornada, lokalne  trąby powietrzne , występujące najczęściej na rozległych, płaskich ob-
szarach o klimacie kontynentalnym. U nas zdarzajÄ… siÄ™ lokalnie, o stosunkowo ograniczo-
nym zasięgu, lecz o znacznej gwałtowności. Ostatnią, o stosunkowo szerokim zasięgu, by-
ła trąba powietrzna w okolicy Częstochowy [4].
Każdy z tych rodzajów wiatru może mieć charakter katastrofalny, może powodować ka-
tastrofalne skutki. Zależy to od jego intensywności.
Niektóre z wymienionych rodzajów wiatru mają swoje  rozwinięcia , pewne zróżnico-
wanie pod względem ich genezy i odrębne nazwy. Pewne określenia dotyczą jednak wszyst-
kich rodzajów silnego wiatru.
Huragan  wiatr o prędkości powyżej 32 m/s (115 km/h), 12o w skali Beauforta [5]
Orkan  gwałtowny, silny wicher, zwykle połączony z burzą, huragan, nawałnica [6]
Sztorm  wiatr na morzu o sile 10o w skali Beauforta; na lÄ…dzie nazywany wichurÄ…; w lite-
raturze anglojęzycznej mianem sztormu określa się także silny wiatr na lądzie.
Szkwał  nagły, krótkotrwały (np. kilkuminutowy) wzrost prędkości wiatru (niekiedy po-
wyżej 20  30 m/s), często połączony ze zmianą jego kierunku; zjawisku może towarzy-
szyć silny opad i burza. Najczęściej powstaje przed frontem chłodnym; jego zwiastunem
jest chmura cumulonimbus, ciemna, silnie postrzępiona od dołu.
Tornado  silna trąba powietrzna występująca w Ameryce Północnej, o średnicy do kilku-
set metrów, powodująca nieraz katastrofalne skutki [5].
Trąba powietrzna (w Stanach Zjednoczonych nazywana tornadem od hiszpańskiego słowa
tornada oznaczającego burzę lub łacińskiego tornare - obracać)  jest wiatrem wirowym
wokół osi pionowej, o ograniczonej średnicy (kilkadziesiąt metrów), w postaci wirującego
słupa (tuba) zwisającego z rozbudowanej chmury Cumulonimbus do powierzchni Ziemi;
prędkość wiatru wewnątrz trąby może przekraczać 100 m/s [4, 5].
Uskok wiatru  nagłe i gwałtowne osiadanie powietrza w dolnej części troposfery, towa-
rzyszące aktywnym frontom chłodnym lub niskotroposferycznym prądom strumieniowym;
najczęściej występuje w pobliżu chmur burzowych z rozwiniętym kołnierzem burzowym,
gdy może wytworzyć się silny strumień opadającego powietrza o prędkościach 75-135
km/h (21  38 m/s). Na różnych wysokościach występują różne kierunki i prędkości wiatru
[5].
Można przyjąć, że nazwy huragan i orkan odnoszą się zwykle do wszystkich rodzajów
wiatru o dużej prędkości. Sztorm to stosunkowo długotrwały wiatr  synoptyczny , natomiast
szkwał i uskok wiatru to wiatry w sytuacjach burzowych. Trąby powietrzne także powstają
w takich sytuacjach.
243
3. Skale klasyfikacyjne
Od dawna próbowano sklasyfikować oddziaływanie wiatru, najpierw, co jest oczywiste,
na morzu. W roku 1805 admirał Francis Beaufort podał skalę, odnoszącą się do prędkości
wiatru na morzu, którą także dostosowano do potrzeb oceny prędkości wiatru na lądzie.
W zależności od sposobu dostosowania (np. zaokrąglanie wartości granicznych, prędkości lub
ciśnienia) skale lądowe często różnią się nieco między sobą zakresem prędkości lub opisem
oddziaływania wiatru. Jedną z różnic jest przyjęcie wartości progowej huraganu, 29 m/s albo
32,6 m/s.
W tablicy 1 podano jedną z wersji, według [7] ze zmianami.
Tablica 1. Skala prędkości wiatru Beauforta. Prędkości wg WMO podano w nawiasach.
Sto- Prędkość
Rodzaj wiatru Oddziaływanie wiatru
pień wiatru m/s
0
0,0 0,5 Cisza Bezwietrznie, dym unosi się pionowo, liście
(0,0 0,2) drzew nieruchome
1
0,6 1,7 Powiew Dym odchyla siÄ™ od pionu
(0,3 1,5)
2
1,8 3,3 Słaby wiatr Wyczuwalny ręką i ciałem, porusza proporce
(1,6 3,3) i liście drzew
3
3,4 5,2 A
agodny wiatr
Porusza chorągwie i cienkie gałązki drzew
(3,4 5,4)
4
5,3 7,4 Umiarkowany Porusza gałęzie drzew
(5,5 7,9) wiatr
5
7,5 9,8 Dość silny wiatr Kołysze małe gałęzie drzew
(8,0 10,7)
6
9,9 12,4 Silny wiatr Zgina grube gałęzie drzew
(10,8 13,8)
7
12,5 15,2 Bardzo silny Poruszają całe drzewa, chodzenie pod wiatr jest
(13,9 17,1) wiatr utrudnione
8
15,3 18,2 Gwałtowny wiatr A
amie gałęzie drzew, chodzenie pod wiatr jest
(17,2 20,7) (wicher/sztorm) niemożliwe
9
18,3 21,5 Wichura Wiatr powoduje niewielkie uszkodzenia budyn-
(20,8 24,4) ków (zrywa dachówki, porywa małe przedmioty)
10
21,6 25,1 Silna wichura Powoduje uszkodzenia budynków, wyrywa
(24,5 28,4) drzewa z korzeniami
11
25,2 29,0 Gwałtowna Powoduje znaczne uszkodzenia budynków, zry-
(28,5 32,6) wichura wa dachy, Å‚amie i wyrywa drzewa
12
> 29,0 Huragan Unosi dachy, niszczy budynki
(> 32,6) (niem. Orkan)
W latach 70. ubiegłego wieku opracowano dwie skale intensywności tornad: Fujity (a na-
stępnie Fujity  Persona) w Stanach Zjednoczonych (tabl. 2) i TORRO [8] w Wielkiej Bryta-
nii (tabl. 3). Przytoczono je poniżej wg [4].
244
Na świecie szeroko stosowana jest skala Fujity, jednak wiele europejskich służb meteoro-
logicznych stosuje skalÄ™ TORRO (od nazwy TORnado and Storm Research Organisation)
z tego względu, że została oparta zarówno na pomiarach, jak i badaniach naukowych, w tym
analizie wytrzymałościowej zniszczonych obiektów i dotyczy również warunków klimatycz-
nych charakterystycznych dla Europy [4].
Tablica 2. Skala Fujity [4].
Prędkość
Skala
wiatru Typowe szkody i ich opis
Fujita
[m/s]
Lekkie szkody: Niektóre kominy uszkodzone, połamane gałęzie drzew,
F0 <33
wyrwane słabo zakorzenione drzewa, zniszczone szyldy i reklamy
Umiarkowane szkody: zerwane poszycie dachów, ruchome domy (nie
F1 33-50
związane z podłożem) przesuwane lub poprzewracane, jadące samo-
chody zdmuchiwane z drogi, garaże mogą być zniszczone
Znaczne szkody: zerwane dachy z domów, ruchome domy zdemolo-
F2 51-70
wane, duże drzewa wyrwane z korzeniami, samochody unoszone ponad
ziemiÄ™
Gwałtowne szkody: dachy i niektóre ściany domów o wzmocnionej
F3 71-92
konstrukcji zerwane lub zniszczone, poprzewracane pociągi, większość
drzew w lesie powyrywanych, ciężkie samochody uniesione nad ziemię
i rzucone w dal
Niszczące szkody: domy o mocnej konstrukcji zrównane z ziemią, bu-
F4 93-116
dowle o słabych fundamentach zdmuchnięte i przeniesione na pewną
odległość, samochody w tym ciężarowe przenoszone na pewną odle-
głość
Niewyobrażalne szkody: domy o silnej konstrukcji zrównane z ziemią,
F5 117-142
zerwana kora z drzew, przedmioty wielkości samochodów rzucone na
odległość ponad 100 m (109 jardów). Konstrukcje żelbetowe poważnie
uszkodzone. Po przejściu huraganu krajobraz porównywalny z krajo-
brazem po wybuchu bomby atomowej
Oprócz skal klasyfikujących tornada, stosowane są skale dotyczące huraganów, rozumia-
nych jako cyklony tropikalne. Najbardziej znaną z nich jest skala Saffira-Simpsona. Została
ona opracowana w roku 1971 przez inżyniera Herberta Saffira i meteorologa Roberta Simp-
sona. Zasadniczo w skali tej wyróżnia się pięć kategorii, uszeregowanych wg rosnącej inten-
sywności. Przykładowo, kategorii 1 odpowiada wiatr o prędkości 33-42 m/s, a kategorii 5 
wiatr o prędkości e" 70 m/s. Pojawiają się jednak opinie sugerujące wprowadzenie kategorii 6,
której proponuje się przypisać huragany z wiatrem o prędkości większej niż 78-80 m/s. Skala
ta w warunkach naszego kraju jest jednak mało przydatna w praktyce.
Niestety, klasyfikacja oparta na sile wiatru jest tylko teoretyczna, ponieważ nikomu dotąd
nie udało sie zmierzyć siły wiatru podczas trwania tornado. Z tego względu tornada są oce-
niane po szkodach przez nie spowodowanych. Prowadzi to do tego, że doświadczeni meteoro-
lodzy na podstawie zniszczeń przypisują temu samemu zjawisku różne klasy F według skali
Fujity.
245
Tablica 3. Skala intensywności trąb powietrznych (tornad) TORRO [4].
Pręd-
Ska- kość
Opis tornada Opis szkód
la wiatru
[m/s]
T0 17-24 Lekkie Unoszenie z powierzchni ziemi i nadanie spiralnego ruchu lek-
kim śmieciom, uszkodzenia markiz i dużych namiotów, wyry-
wanie pojedynczych dachówek, łamanie małych gałązek, do-
strzegalny tor zniszczeń.
T1 25-32 A
agodne Leżaki, małe rośliny, ciężkie śmieci wprawiane w ruch i uno-
szone w powietrzu, drobne uszkodzenia budynków, wyrywanie
dachówek, lekkie uszkodzenia kominów, wywracanie płotów
drewnianych, lekkie uszkodzenia żywopłotów i drzew, odła-
mywanie pojedynczych konarów.
T2 33-41 Umiarkowane Przestawianie ciężkich ruchomych (nie przytwierdzonych do
podłoża) domów, lekkie przyczepy turystyczne wywiewane,
ogrodowe altany zniszczone, dachy garaży pozrywane, duże
szkody w drzewostanie, wirowanie niektórych gałęzi, wyrywa-
nie małych drzew.
T3 42-51 Mocne Poprzewracane ruchome domy, lekkie przyczepy zniszczone,
garaże i budynki o lekkiej konstrukcji zniszczone, niektóre duże
drzewa połamane lub wyrwane.
T4 52-61 Gwałtowne Unoszenie samochodów, domy ruchome unoszone w powie-
trze, zerwane dachy z domów, ściany szczytowe budynków
porozrywane, liczne drzewa powyrywane lub połamane.
T5 62-72 Intensywne Unoszenie ciężkich pojazdów, poważniejsze szkody budynków
tornado niż w T4, zawalone stare, słabe budynki, stoją ściany domów.
T6 73-83 Umiarkowanie Utracenie przez domy dachów i ścian, zawalona większość
niszczące budynków.
T7 84-95 Silnie niszczą- Zdemolowane całkowicie drewniane domy, niektóre kamienne
ce ściany domów zawalone, konstrukcje stalowe lekko powygina-
ne. Lokomotywy wywrócone, dostrzegalne zrywanie kory z
drzew przez latajÄ…cy gruz.
T8 96-107 Ostro niszczą- Samochody porozrzucane na dużą odległość, drewniane domy
ce i ich zawartość rozproszone na dużej powierzchni, domy ka-
mienne nienaprawialnie zniszczone, konstrukcje stalowe powy-
ginane.
T9 108- Intensywnie Wiele budynków o konstrukcji stalowej bardzo zniszczonych.
120 niszczące Lokomotywy i wagony kolejowe porozrzucane na duże odle-
głości, kompletnie pozrywana kora z pni drzew.
T10 121- Super tornado Całe domy szkieletowe i podobne do nich budynki podnoszone
134 w całości z fundamentów i przenoszone na pewną odległość.
Zniszczenia poważnej natury z pozostawieniem szerokiego
liniowego śladu w znacznym stopniu pozbawionego roślinno-
ści, drzew i budowli wzniesionych przez człowieka.
246
Przeniesienie skali Fujity do Europy jest kolejnym problemem, ponieważ europejskie bu-
downictwo oraz wielkość domów przenośnych różni się znacznie od rozwiązań powszechnie
stosowanych w Ameryce. W obliczu tych regionalnych różnic w technikach budowlanych,
przy dodatkowym uwzględnieniu zniszczeń roślinności, opracowana została przez TorDACH,
organizację badająca tornada w krajach niemieckiego obszary językowego, skala oparta na
skali TORRO dwukrotnie bardziej dokładnej niż skala Fujity.
Istotne znaczenie ma porównanie wartości charakterystycznych prędkości wiatru poda-
nych w normach z cytowanymi skalami.
W dotychczasowej normie polskiej [9] wartość charakterystyczna prędkości wiatru, śred-
nia 10. minutowa, na wysokości 10 m w terenie otwartym w strefie 1, wynosi Vm = 20 m/s.
Wartość chwilową można obliczyć przyjmując, jak dla elementów małych, współczynnik
dziaÅ‚ania porywów wiatru ² = 2,2. StÄ…d współczynnik porywistoÅ›ci G = "² = 1,483, zatem
wartość chwilowa prędkości wiatru Vp = 29,7 m/s. Jeżeli przyjąć, że współczynnik częściowy
łf = 1,3 dotyczy tylko ciśnienia prędkości to przez jego pierwiastek kwadratowy można po-
mnożyć wartość charakterystycznÄ… prÄ™dkoÅ›ci wiatru, zatem Vp = 29,7·"1,3 = 33,9 m/s.
W normie europejskiej [10] współczynnik porywistości można obliczyć jako pierwiastek
kwadratowy ze współczynnika ekspozycji przedstawionego wzorem (na wysokości 10 m
w terenie kategorii II)
ce (z) = [1+ 7Iv (z)] (1)
gdzie:
Iv(z)  intensywność turbulencji.
Intensywność turbulencji wyraża wzór
1
Iv(z) = (2)
ëÅ‚ öÅ‚
z
ìÅ‚ ÷Å‚
lnìÅ‚ ÷Å‚
z0
íÅ‚ Å‚Å‚
gdzie:
z0  wysokość chropowatości.
Dla terenu otwartego, kategorii II według normy europejskiej [9], z0 = 0,05 m. Stąd na
wysokości z = 10 m jest Iv(10) = 0,189 oraz ce(10) = 2,323 i współczynnik porywistości
G(10) = "2,323 = 1,524.
Warto zauważyć, że z bezpośredniego obliczenia współczynnika porywistości, bez pomi-
nięcia wyrażenia w drugiej potędze w zapisie wartości szczytowej ciśnienia prędkości, współ-
czynnik porywistości wynosi
G(z) = 1+ 3,5 Å" Iv(z). (3)
Dla tych samych warunków terenowych, na wysokości 10 m jest G(10) = 1,662. Różnica
wynikajÄ…ca z pominiÄ™cia czÅ‚onu (3,5·Iv(10))2 = 0,438 wynosi 1,662/1,524 = 1,09, tj. 9,1 %.
Przyjmując według załącznika krajowego [9] w strefie 1 wartość Vm(10) = 22 m/s i G(10)
= 1,524 otrzymuje się Vp = 33,5 m/s. Zakładając, jak poprzednio, że współczynnik częściowy
odnosi się do ciśnienia prędkości wiatru otrzymuje się wartość obliczeniową (szczytową)
prÄ™dkoÅ›ci wiatru Vp(10) = 33,5· "1,5 = 41,0 m/s. Odpowiada to ciÅ›nieniu prÄ™dkoÅ›ci qp(10) =
1,05 kN/m2. Prędkość chwilowa 41 m/s (148 km/h) występuje w Polsce bardzo rzadko.
Przykładowe wartości prędkości silnego wiatru w Polsce, porównywalne z danymi nor-
mowymi, podano poniżej.
247
4. Częstość występowania i prędkości wiatrów katastrofalnych w Polsce
Wiatry sztormowe i halne występują w porze chłodnej. Ze względu na rozległość ukła-
dów barycznych trwają one od kilku do kilkudziesięciu godzin oraz występują na znacznych
obszarach. Z tego powodu prędkości takich wiatrów są mierzone i rejestrowane przez sieć
stacji meteorologicznych, które wykonują pomiary według jednolitej metodyki Instytutu Me-
teorologii i Gospodarki Wodnej [11].
Prędkości wiatrów w sytuacjach burzowych są natomiast mierzone rzadko, zdarza się to
tylko wówczas, gdy burza przechodzi nad stacją meteorologiczną. W związku z tym najczę-
ściej można tylko oszacować częstość występowania gwałtownych burz, którym towarzyszą
duże prędkości wiatru.
Jednym z rzadkich przypadków, gdy były możliwe pomiary, była burza w Warszawie
w czerwcu 1979 roku, w czasie której na stacji meteorologicznej Warszawa Okęcie zmierzo-
no prędkość wiatru w porywie 40 m/s. Na rys. 1 przedstawiono maksymalne roczne prędkości
wiatru w porywach, wybrane ze wszystkich kierunków wiatru, zmierzone przez tę stacje
w terminach obserwacji, w latach 1964  2003. Zaznaczono także wartości normowe, charak-
terystyczne (dolne linie) i obliczeniowe (górne linie) według dwóch norm, [9] i [10], obliczo-
ne powyżej.
45
km/h
40
PN-EN (2008)
35
126
PN-77
30
25 90
20
15
10
WARSZAWA OK
CIE
5
0
1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005
lata
Rys. 1. Maksymalne roczne prędkości wiatru w porywach na stacji meteorologicznej
Warszawa Okęcie w przebiegu czasowym. Zaznaczono wartości normowe.
Te same wartości przedstawiono na rys. 2 na siatce probabilistycznej rozkładu prawdopo-
dobieństwa wartości ekstremalnych Gumbela [3]. Prostą regresji, o poszukiwanych parame-
trach rozkładu Gumbela wyznaczono metodą najmniejszych kwadratów z pominięciem naj-
większej wartości zmierzonej, Vp = 40 m/s, ponieważ pochodzi z innej populacji niż pozostałe
wartości. Jest to prędkość wiatru zmierzona w sytuacji burzowej, podczas gdy pozostałe były
zmierzone w czasie wiatrów sztormowych. Nie odbiega ona jednak znacznie od wartości po-
zostałych.
Vp, m/s
248
okres powrotu, lata 5 10 20 50
45
40
WARSZAWA OK
CIE
38 m/s
35
30
25
20
15
-2 -1 0 1 2 3 4
-ln(-lnF(Vp))
Rys. 2. Maksymalne roczne prędkości wiatru w porywach na stacji meteorologicznej
Warszawa Okęcie na siatce probabilistycznej rozkładu Gumbela.
Prędkość ta wystąpiła z kierunku południowo  zachodniego (sektor 8 wg [3]). Przedsta-
wiona na wykresie wartości maksymalnych rocznych z tego sektora odbiega ona znacznie od
pozostałych.
Z rys. 2 można odczytać prędkości o różnych okresach powrotu. Średnio raz na 5 lat by-
wa przekraczana prędkość 30 m/s, co 10 lat prędkość 32 m/s, co 20 lat 35 m/s, a co 50 lat 38
m/s. Jest to jednak prognoza wartości z pomiarów terminowych, tzn. wykonywanych co go-
dzinę. Między terminami mogą wystąpić, i występują prędkości nieco wyższe, w przypadku
wiatrów sztormowych jednak poniżej 40 m/s.
W tablicy 4 zestawiono maksymalne wartości prędkości wiatru w porywach, z pomiarów
terminowych i między terminami, z lat 1961  1995, odczytane z rys. 26 w [12]. Niestety, nie
podano sytuacji barycznej, w jakiej te prędkości zmierzono, albo dat wystąpienia, co umożli-
wiłoby zaliczenie tych prędkości do silnego sztormu albo burzy letniej. Podano jednakże kie-
runki wiatru. W większości przypadków był to wiatr zachodni, a w górach wiatr halny, więc
w okresie od jesieni do wiosny. Jedynie w Białymstoku był to wiatr wschodni, co nasuwa
przypuszczenia, że chodzi o burzę. Nie wiadomo dlaczego w Warszawie podano prędkość
Vp,max = 38 m/s, a nie 40 m/s, która wystąpiła w czasie burzy w czerwcu 1979 roku. W wy-
mienionym okresie obserwacji niektóre stacje meteorologiczne przeniesiono z terenów stop-
niowo zabudowywanych w miejsca otwarte. Sądząc po zanotowanych prędkościach wystąpiły
one po przeniesieniu stacji.
Prędkości odczytane z [12] porównano z wartościami normowymi, charakterystycznymi
i obliczeniowymi, wyznaczonymi w sposób przedstawiony powyżej; w górach z uwzględnie-
niem zmian gęstości powietrza wg [9]. Przyjęto, jak wyżej, że częściowy współczynnik bez-
pieczeństwa odnosi się do ciśnienia prędkości wiatru.
Z tego porównania wynika, że maksymalne prędkości wiatru, zanotowane w ciągu 35 lat,
są tego samego rzędu co wartości obliczeniowe według dotychczasowej normy [9],
a mniejsze od wartości obliczeniowych według załącznika krajowego [10].
Vp, m/s
249
Tablica 4. Prędkości wiatru w porywach, m/s, maksymalne z lat 1961  1995, Vp,max, wg [12],
w porównaniu z prędkościami w porywach, charakterystycznymi, Vp,c, i obliczeniowymi, Vp,d,
wg aktualnych norm. Oznaczenia terenu poniżej tablicy.
PN-77/B-02011 PN-EN1991-1-4
Stacja meteorologicz-
Lp. Teren Vp,max
na
Vp,c Vp,d Vp,c Vp,d
Strefa 1
1 Białystok Z 30
2 Chojnice O 38
3 Częstochowa Z 27
4 Gorzów Wlkp. P 38
5 Katowice O 28
6 Kielce P 28
7 Koło P 38
8 Kraków Balice O 33
9 Legnica O 32
10 Leszno Z 36
11 Lublin P 25
12 A
ódz
O 28
13 Mikołajki O 28
14 MÅ‚awa O 39
15 Olsztyn Z 31 29,7 33,9 33,5 41
16 Opole P 34
17 Ostrołęka P 27
18 Poznań O 36
19 Przemyśl P 34
20 Rzeszów O/Z 36
21 Sandomierz P 31
22 Siedlce P 30
23 SÅ‚ubice O/Z 31
24 Sulejów O 31
25 Suwalki O 32
26 Szczecin O/Z 31
27 Szczecinek O/Z 30
28 Tarnów Z 29
29 Terespol O/Z 26
30 Toruń O 36
250
31 Warszawa O 38 29,7 33,9 33,5 41
32 WÅ‚odawa O 25 29,7
33,9 33,5 41
33 Wrocław O 39 29,7
34 Zamość Z 26 29,7
35 Zielona Góra Z 34 29,7 33,9 33,5 41
Strefa 2
36 ElblÄ…g Z 38 29,7 33,9 39,6 48,5
37 Gdańsk (O/Z) P 45 35,6
38 Hel Z 41 35,6
39 Kołobrzeg Z 29 35,6
40,6 39,6 48,5
40 Koszalin Z 30 35,6
41 A
eba O/P 43 35,6
42 Świnoujście O 37 35,6
43 Ustka Z 35 35,6
Strefa 3
44 Bielsko Biała O 40 40,5 46,2 35,5 43,5
45 Kasprowy Wierch O 85 73,1 83,3 67,5 82,7
46 KÅ‚odzko O 26 39,4 44,9 34,7 42,5
47 Lesko O 40 40,2 45,8 35,3 43,2
48 Nowy SÄ…cz O/Z 35 37,8 43,1 33,5 41,0
49 Śnieżka O 60 66 75,3 59,7 73,1
Oznaczenia terenu:
O  teren otwarty
Z  teren zabudowany lub zadrzewiony
P  stacja przeniesiona w okresie obserwacji z terenu Z na teren O
O/Z  teren otwarty z pewnych kierunków, zabudowany lub zadrzewiony z innych; także
teren podmiejski
Analizując dane tablicy 4 warto zauważyć, że największe wartości prędkości chwilowej
wiatru, zmierzone na obszarze nizinnym strefy 1 w Polsce, w granicach 36  39 m/s, dobrze
zgadzają się z wartościami prognozowanymi na stacji meteorologicznej Warszawa Okęcie
(rys. 2). Prędkość chwilowa o okresie powrotu 35 lat, jak wynotowane z [12], zawiera się
w zakresie 36  37 m/s.
Wiatry sztormowe, występujące w od jesieni do wiosny, niekiedy bardzo silne, powodu-
jÄ…ce znaczne straty w Europie Zachodniej, jak huragan Kyril w styczniu 2006 roku i huragan
Emma w lutym 2008 roku, w Polsce charakteryzują się mniejszymi prędkościami i nie powo-
dują znacznych strat. Najczęściej są to zerwane fragmenty poszycia dachowego lub zewnętrz-
nej izolacji ścian (styropianowej). Szkody katastrofalne są wynikiem przejścia trąby po-
251
wietrznej lub szkwału. Zjawiska te występują często razem, w pewnych miejscach mają po-
stać szkwału, a w innych małego tornada.
Ponieważ nie zdarza się aby trąba powietrzna przeszła nad stacją meteorologiczną, nie są
rejestrowane prędkości wiatru, które wówczas występują. Są one jedynie szacowane.
Szacuje się, że prędkość w wirze powietrza zawiera się w granicach 50  100 m/s. Są to
prędkości wiatru znacznie większe od podawanych w jakiejkolwiek normie, co powoduje
katastrofalne skutki. W przeciwieństwie do wiatrów sztormowych, wiejących często przez
kilkanaście godzin, szkwał lub trąba powietrzna trwa najwyżej kilku minut. Przemieszcza się
ona z prędkością 30  40 km/h, a więc ok. 10 m/s.
Na podstawie dokumentacji prasowej stwierdzono, że w latach 1979  1988 były w Pol-
sce 42 przypadki wystąpienia trąby powietrznej, a więc średnio 4 rocznie [12]. W poszcze-
gólnych latach ich liczba wahała się od 1 do 7. Podobną liczbę podaje Dotzek [2].
Miejsca wystÄ…pienia trÄ…b powietrznych w latach 1979  1988 pokazano na rys. 3 [12]. Jak
widać występowały one na południe od linii łamanej biegnącej od Szczecina przez Bydgoszcz
i Olsztyn do Białegostoku.
Wyrządzone szkody były znaczne aczkolwiek najczęściej lokalne. Szerszy zasięg miał
huraganowy wiatr o charakterze szkwału w dniu 4 lipca 2002 roku nad Puszczą Piską, który
zniszczył 44 ha lasu. Znaczne spustoszenia poczyniła ostatnia trąba powietrzna, która przeszła
w okolicy Częstochowy w dniu 20 lipca 2007 roku. Na terenie dwóch gmin, Kłomnice i Rę-
dziny zostało uszkodzonych lub całkowicie zniszczonych 111 budynków mieszkalnych i 151
budynków gospodarczych [4]. Do tego dochodzą straty na terenie gmin sąsiednich. Jeszcze
większa liczba budynków ucierpiała z powodu gradobicia, które wówczas także wystąpiło:
uszkodzeniu uległo 894 budynków mieszkalnych i 1361 budynków gospodarczych [4]. Dane
te, zebrane Przez Powiatowy Inspektorat Nadzoru Budowlanego w Częstochowie, będą
przedmiotem analiz, wraz ze zdjęciami lotniczymi.
Gdańsk
Koszalin
2.08.1986
Olsztyn
7/8.03.1983
Szczecin
14.07.1987
Białystok
21.10.1986
Bydgoszcz 16.06.1982
t 10.06.1985
11.05.1987
13.07.1981
Gorzów
27.05.1981
Wielkopolski
Poznań
25.06.1984
27.05.1981
3.08.1980
WARSZAWA
24/25.07.1988
25.07.1981
21.10.1986
Zielona Góra
A
ódz

3.08.1980
23.06.1982
17.06.1987
14.07.1987
3.08.1980
Lublin
25.07.1981
Wrocław
22.06.1984
24/25.07.1985 10.07.1980
2.06.1980
21.10.1986 Kielce
18.09.1987
Jelenia
Góra
12.07.1982
Częstochowa
25.07.1981 7.07.1986
Opole
7.07.1986
2.08.1981
2.08.1985
Katowice
6.07.1985
Rzeszów
Tarnów
6.07.1985
Kraków
17.06.1979
21.05.1988
14.05.1980
27.06.1982
8.09.1982
Nowy SÄ…cz
17.06.1979
6.07.1988
6.07.1988
0 20 40 60 80 100 km
Rys. 3. TrÄ…by powietrzne w Polsce w latach 1979  1988 [12].
a
a
Å‚
s
i
W
a
r
d
O
e
ć
o
N
w
e
r
a
N
W
a
r
t
a
g
u
B
a
c
i
l
i
P
W
i
s
Å‚
S
a
n
252
5. Rozkład ciśnienia powietrza na powierzchniach budynku
Oddziaływanie wiatru przejawia się bezpośrednio jako ciśnienie wywierane na zewnętrz-
ne powierzchnie budowli zamkniętych, a także, z powodu przepuszczalności przegród ze-
wnętrznych, jako ciśnienie wywierane na powierzchnie wewnętrzne. Wiatr może również
bezpośrednio oddziaływać na wewnętrzne powierzchnie budowli otwartych. Ciśnienie wy-
wierane na powierzchnie konstrukcji lub jej indywidualnych elementów osłonowych, wywo-
łuje siły prostopadłe do nich. Dodatkowo, gdy duże obszary konstrukcji są opływane przez
wiatr, powstają  czasem znaczące  siły tarcia, działające stycznie do powierzchni [7, 10].
Dodatnie Ujemne
ciśnienie ciśnienie
Wiatr Wiatr
wewnętrzne wewnętrzne
Rys. 4. Ciśnienie wywierane na powierzchnie elementów budynku [9].
Rys. 5. Charakter deformacji budynku z otworem w ścianie zewnętrznej nawietrznej, za-
wietrznej i bocznej [13].
Rozpatrując rozkład ciśnienia na ścianach budynku można zauważyć, że za krawędziami
nawietrznymi występują obszary zwiększonego ssania wiatru. Także na połaciach dachowych
rozkład ciśnienia nie jest równomierny. Zależy on od proporcji wymiarów budynku i kształtu
dachu. Przy maÅ‚ych kÄ…tach nachylenia poÅ‚aci dachowych (Ä… <20°) nad caÅ‚ym dachem tworzy
się obszar podciśnienia (ssania). Na połaci nawietrznej ciśnienie zmienia się w miarę oddala-
nia od krawędzi dachu, natomiast na połaci zawietrznej, podobnie jak i na ścianie zawietrznej
rozkÅ‚ad ciÅ›nienia jest dość równomierny. Gdy kÄ…t pochylenia jest wiÄ™kszy (20° < Ä… < 40°),
występuje wprawdzie oderwanie strumienia powietrza na krawędzi nawietrznej, lecz strumień
znów przylega w pobliżu szczytu i dopiero przy kalenicy powstaje zasadnicze oderwanie.
Przy kÄ…tach Ä… > 40° oderwanie powstaje dopiero na szczycie dachu [6]. Oderwanie strumienia
powietrza wywołuje podciśnienie za krawędziami nawietrznymi w najbliższym ich sąsiedz-
twie. Obszary przykrawędziowe są w związku z tym szczególnie narażone na zwiększone
oddziaływanie wiatru, a możliwe pulsacje ciśnienia powodować mogą zwiększenie ryzyka
wystąpienia uszkodzeń w tych obszarach budynku.
Uszkodzenia zainicjowane przy krawędziach mogą pociągać za sobą uszkodzenia więk-
szych obszarów, tak jak to najczęściej ma miejsce w przypadku systemów ocieplania ze-
wnętrznych ścian budynków (BSO).
Szczególnie niebezpieczna jest sytuacja, gdy budynek ma duży otwór w ścianie ze-
wnętrznej, zwłaszcza nawietrznej. Takie sytuacje są w sposób przesadny pokazane na rys.5.
Gdy duży otwór znajduje się w ścianie nawietrznej powietrze jest wtłaczane do budynku, któ-
253
ry jest  nadymany . Duże otwory w ścianach bocznych lub tylnych, znajdujących się w ob-
szarach podciśnienia powodują spadek ciśnienia wewnątrz budynku. Skutek takiej sytuacji
przedstawiono na rys. 5 jako wklęśnięcie ścian i stropu względnie dachu.
6. Charakterystyczne uszkodzenia powodowane przez wiatry katastrofalne
Do najczęściej spotykanych w Polsce uszkodzeń powodowanych przez wiatry katastro-
falne można zaliczyć:
- lokalne uszkodzenia lub zerwanie pokrycia dachowego,
- uszkodzenia elementów konstrukcji dachu,
- zerwania całego przekrycia dachowego,
- uszkodzenia lub przewrócenie kominów ponad połacią dachową,
- zawalenie się ścian szczytowych poddasza i kominów w obrębie poddasza,
- zawalenie się stropu między kondygnacją mieszkalną a poddaszem,
- zawalenie się ścian zewnętrznych,
- oderwanie ocieplenia ścian zewnętrznych,
- oderwanie ocieplenia dachu płaskiego,
- oberwanie rynien i rur spustowych,
- deformacja lub oderwanie tablic informacyjnych, anten itp.,
- wybicie szyb, wyrwanie okien i wrót,
- przewrócenie parkanów i ogrodzeń.
Przykłady uszkodzeń i zniszczeń budynków, spowodowanych przez trąbę powietrzną
w dniu 20 lipca 2007 roku w okolicy Częstochowy są omówione w [14].
Należy zaznaczyć, że charakter i zasięg uszkodzeń zależy w dużym stopniu od stanu
technicznego i poprawności wykonania czy też wbudowania elementów tworzących dany
obiekt budowlany. Przegląd budynków wzniesionych na terenach wiejskich wykazał istnienie
wielu nieprawidłowości zwiększających podatność na uszkodzenia wywołane oddziaływa-
niem silnego wiatru [15]. Stwierdzono między innymi:
- więz
by dachowe wykonane z materiałów przypadkowych, pochodzących niejednokrot-
nie z rozbiórek, niedostatecznie usztywnione i z
le zakotwione w ścianach budynku,
- wiązary kratowe konstruowane niejednokrotnie jako układy geometrycznie zmienne, lub
wykonane ze zbyt smukłych elementów (prętów),
- stropy wykonane często z przypadkowych materiałów, mające małą wytrzymałość lub
małą sztywność, przeciążone materiałami zgromadzonymi na poddaszu,
- wysokie ściany szczytowe poddasza nie usztywnione ścianami poprzecznymi, słupami
czy też pilastrami,
- elementy pokryć dachowych zbyt słabo lub w ogóle nie mocowane do elementów da-
chu.
Także budynki na terenach miejskich wykazują usterki ujawniające się często w czasie
oddziaływania wiatrów katastrofalnych. Można tu wspomnieć o coraz częstszych przypad-
kach oderwania od ścian budynków systemów ocieplania (BSO). Na wystąpienie tych uszko-
dzeń mają najczęściej wpływ błędy popełniane w trakcie wykonywania ocieplenia, takie jak:
- prowadzenie prac w niesprzyjajÄ…cych warunkach atmosferycznych,
- brak właściwego przygotowania powierzchni ściany, a w wyniku tego osłabienie przy-
czepności zaprawy klejącej,
- stosowanie nieodpowiednich zapraw klejÄ…cych w przypadku mocowania systemu do po-
szycia z płyt OSB,
- niewłaściwe nakładanie zaprawy klejącej na płyty termoizolacyjne i zbyt mała po-
wierzchnia klejenia płyt do podłoża,
254
- nieprzestrzeganie zalecanych przerw technologicznych pomiędzy zakończeniem kleje-
nia płyt a kolejnymi czynnościami (szlifowaniem powierzchni, osadzaniem łączników me-
chanicznych),
- brak stosowania łączników mechanicznych zwłaszcza w sytuacjach spodziewanej
zmniejszonej przyczepności zaprawy klejącej do podłoża,
- niewłaściwy dobór łączników mechanicznych do materiału ściany (niewłaściwy typ
kołków, niedostateczna ich długość) i zbyt mała liczba łączników zwłaszcza w strefach przy-
narożnikowych,
- niewłaściwe osadzenia kołków zmniejszające ich nośność (zbyt płytkie kotwienie, otwór
o zbyt dużej średnicy).
Ponadto na osłabienie przyczepności systemu ocieplania do ściany może wpływać zła ja-
kość płyt izolacyjnych (możliwość przeciągnięcia płyt przez kołki), zła jakość kołków (ze-
rwanie główek) czy też zła jakość zapraw klejących.
Analizy prowadzone w Stanach Zjednoczonych doprowadziły do wyodrębnienia charak-
terystycznych uszkodzeń różnych grup obiektów i przypisania tym uszkodzeniom prędkości
wiatru, przy którym mogą mieć miejsce [16]. Chociaż budownictwo amerykańskie różni się
nieco od europejskiego, poniżej przytoczono te dane dla wybranych obiektów.
1) Małe budynki inwentarskie i gospodarcze (tabl. 5)
Ogólna charakterystyka:
" Powierzchnia mniejsza niż 230 m2
" Drewniana albo metalowa konstrukcja słupowo-ryglowa
" Drewniane albo metalowe wiÄ…zary dachowe
" Drewniane albo metalowe poszycie płytowe ścian
" Metalowe albo drewniane pokrycie dachowe
" Duże wrota
Tablica 5. Uszkodzenia budynków inwentarskich i gospodarczych.
Prędkość wiatru, m/s
Stopień
Opis uszkodzenia najczęst- dolna górna
uszkodzenia
sza granica granica
1 Próg widocznego uszkodzenia 28 24 35
2 Ubytek drewnianych albo metalowych płyt
33 27 41
pokrycia
3 Zawalenie się lub rozpadnięcie wrót 37 30 46
4 Poważniejszy ubytek płyt pokrycia da-
40 35 49
chowego
5 Poderwanie albo zawalenie siÄ™ konstrukcji
42 34 51
nośnej
6 Zawalenie się ścian 43 36 53
7 Przewrócenie albo przesunięcie całej kon-
44 37 53
strukcji
8 Całkowite zniszczenie budowli 50 42 59
2) Domy mieszkalne jedno- i dwurodzinne (90 450 m2)  tabl. 6
Ogólna charakterystyka:
" Pokrycie dachowe z gontów bitumicznych, dachówek, łupka albo blachy
" Dach płaski, dwuspadowy, czterospadowy, mansardowy albo jednospadowy albo też
kombinacje wyżej wymienionych
255
" Poszycie dachowe ze sklejki, płyt OSB albo desek
" Prefabrykowane wiÄ…zary drewniane kratowe albo belkowe
" Oblicówka ceglana, płyty drewniane, tynk, BSO, poszycie plastikowe albo metalowe
" Ściany szkieletowe ze słupami drewnianymi albo metalowymi, bloczki betonowe albo
płyty z betonu lekkiego
" Dobudowany garaż pojedynczy albo podwójny
Tablica 6. Uszkodzenia małych domów mieszkalnych.
Prędkość wiatru, m/s
Stopień
Opis uszkodzenia najczęst- dolna górna
uszkodzenia
sza granica granica
1 Próg widocznego uszkodzenia 29 24 36
2 Ubytek pokrycia dachowego (<20%), ry-
nien lub obróbek blacharskich; ubytek
35 28 43
plastikowego albo metalowego poszycia
ścian
3 Zbite szyby w oknach i drzwiach 43 35 51
4 Poderwanie poszycia dachowego i znaczny
ubytek pokrycia dachowego (>20%); za-
walenie się komina; brama garażowa za- 43 36 52
padnięta do wewnątrz; zniszczenie ganku
albo zadaszenia podjazdu
5 Cały budynek zsunięty z fundamentów 54 46 63
6 Brak dużych fragmentów konstrukcji da-
55 46 63
chowej; większość ścian nadal stojących
7 Ściany zewnętrzne zawalone 59 51 68
8 Większość ścian zawalonych, poza mały-
68 57 80
mi pomieszczeniami w głębi obiektu
9 Wszystkie ściany zawalone 76 63 89
10 Zniszczenie dobrze zaprojektowanego i
wykonanego budynku; płyta podłogowa 89 74 98
 zmieciona do czysta
3) Murowane domy mieszkalne albo motele (tabl. 7)
Ogólna charakterystyka:
" Wysokość do czterech kondygnacji
" Zabudowa składająca się z jednego lub więcej prostokątnych budynków
" Dach płaski, dwuspadowy, czterospadowy albo mansardowy
" Gonty bitumiczne, dachówki, łupek albo wielowarstwowe pokrycie bitumiczne
" Lekki stalowy wiÄ…zar dachowy z poszyciem metalowym i lekkÄ… izolacjÄ… cieplnÄ…
" Stropodach i stropy z elementów prefabrykowanych, pustaków albo płyt kanałowych
" Ściany nienośne z betonowych elementów murowych
" Ściany nośne z betonowych elementów murowych
" Tynk, BSO warstwa cegły licówki jako wykończenie zewnętrzne ścian
" Zewnętrzne łączniki albo balkony
256
Tablica 7. Uszkodzenia domów mieszkalnych i moteli.
Prędkość wiatru, m/s
Stopień
Opis uszkodzenia
najczęst- dolna górna
uszkodzenia
sza granica granica
1 Próg widocznego uszkodzenia 29 24 36
2 Ubytek pokrycia dachowego (<20%) 36 30 45
3 Poderwanie lekkiego metalowego poszycia
42 36 52
dachu
4 Poderwanie betonowych elementów dachu 54 46 64
5 Zawalenie się ścian najwyższej kondygnacji 59 51 67
6 Zawalenie się dwóch najwyższych stropów
70 59 80
budynku trój- albo czterokondygnacyjnego
7 Całkowite zniszczenie dużej części budynku 80 72 92
4) Niskie budynki użyteczności publicznej 1  4 kondygnacji (tabl. 8)
Ogólna charakterystyka:
" Składają się z reguły z prostokątnych segmentów, mogą jednakże być rozbudowane w
planie
" Większość ma dachy płaskie, lecz mogą mieć również dachy dwuspadowe, czterospa-
dowe albo mansardowe
" Pokrycia dachowe to wielowarstwowe izolacje bitumiczne, jednowarstwowe izolacje
przeciwwilgociowe, panele metalowe albo poszycie z blach na rÄ…bek stojÄ…cy
" Płyta dachowa drewniana albo metalowa, ewentualnie wylewana albo wykonana z płyt
żelbetowych
" Stalowa albo żelbetowa rama nośna
" Ściany osłonowe ze szkła i metalu, ściany szkieletowe ze słupkami metalowymi i BSO,
murowane nienośne ściany z wyprawą tynkarską albo warstwą licówki ceramicznej
" Przykładami tej kategorii są budynki biurowe, obiekty służby zdrowia, jak również bu-
dynki banków.
Tablica 8. Uszkodzenia niskich budynków użyteczności publicznej.
Prędkość wiatru, m/s
Stopień
Opis uszkodzenia najczęst- dolna górna
uszkodzenia
sza granica granica
1 Próg widocznego uszkodzenia 30 25 37
2 Ubytek pokrycia dachowego (<20%) 36 30 46
3 Poderwanie metalowego poszycia dachowe-
go przy okapach i narożach dachu; znaczny 45 37 54
ubytek pokrycia dachowego (>20%)
4 Stłuczone oszklenie w oknach, przedsion-
45 37 55
kach albo atriach
5 Poderwanie lekkiej konstrukcji dachowej 59 51 70
6 Znaczne uszkodzenie ścian zewnętrznych i
64 55 75
niektórych ścian wewnętrznych
7 Całkowite zniszczenie całości albo dużej
84 72 99
części budynku
257
5) Wiaty stacji paliw (tabl. 9)
Ogólna charakterystyka:
" Współczesne stacje paliwowe składają się z bardzo dużej wiaty przekrywającej całą
strefę dystrybutorów paliw oraz małego budynku mieszczącego kasę i przestrzeń han-
dlowo-usługową
" Konstrukcja wiaty wykonana ze stalowego rusztu belkowego wspartego na co naj-
mniej czterech wysokich słupach
" Panele metalowe pokrywają spód wiaty
" Lekkie elementy okapowe, metalowe albo plastikowe, pokrywają obwód wiaty
Tablica 9. Uszkodzenia stacji paliw.
Prędkość wiatru, m/s
Stopień
Opis uszkodzenia najczęst- dolna górna
uszkodzenia
sza granica granica
1 Próg widocznego uszkodzenia 28 20 35
2 Elementy okapowe oderwane od wiaty 35 29 43
3 Metalowe panele dachowe zerwane z wiaty 41 33 51
4 Słupy zgięte albo wyboczone pod naporem
49 39 60
wiatru
5 Wiata przewrócona wskutek awarii posado-
51 40 64
wienia
6 Całkowite zniszczenie wiaty 59 49 73
6) Budynki magazynowe (tabl. 10)
Ogólna charakterystyka:
" Kategoria ta obejmuje wszelkiego rodzaju budownictwo poza metalowym
" Przykłady tego rodzaju obiektów obejmują budynki magazynowe, składowe oraz
przemysłowe
" Budynki wzniesione są z reguły na planie prostokąta i mają płaskie, dwuspadowe albo
czterospadowe dachy
" Dachy o budowie wielowarstwowej ze żwirem, jednowarstwową izolacją przeciwwil-
gociową dociśniętą balastem, mocowaną mechanicznie albo przyklejaną całą po-
wierzchniÄ…
" Lekka stalowa konstrukcja szkieletowa z murowanymi ścianami nośnymi
" Duże drzwi podnoszone
" Prefabrykowane żelbetowe słupy, belki i dwuteowniki oraz płyty ścienne
" Solidna konstrukcja drewniana ze ścianami ryglowymi i płytami drewnianymi
Tablica 10. Uszkodzenia budynków magazynowych.
Prędkość wiatru, m/s
Stopień
Opis uszkodzenia najczęst- dolna górna
uszkodzenia
sza granica granica
1 Próg widocznego uszkodzenia 30 25 37
2 Ubytek pokrycia dachowego (<20%) 37 31 47
3 Drzwi podnoszone załamane do wewnątrz
39 34 48
albo na zewnÄ…trz
4 Poderwanie poszycia dachu; znaczny ubytek
46 39 55
pokrycia dachowego (>20%); zerwanie in-
258
stalacji dachowych
5 Zawalenie się zewnętrznych ścian osłono-
51 42 56
wych
6 Zawalenie się prefabrykowanych żelbeto-
55 46 64
wych płyt ściennych
7 Całkowite zniszczenie dużej części albo
71 59 83
całości budynku
7) SÅ‚upy linii elektroenergetycznych (tabl. 11)
Ogólna charakterystyka:
" Pojedyncze słupy drewniane z poprzecznikami drewnianymi
" Pojedyncze słupy stalowe albo żelbetowe z poprzecznikami metalowymi
" Metalowe słupy kratowe
Tablica 11. Uszkodzenia słupów linii energetycznych.
Prędkość wiatru, m/s
Stopień
Opis uszkodzenia
najczęst- dolna górna
uszkodzenia
sza granica granica
1 Próg widocznego uszkodzenia 37 31 44
2 ZÅ‚amany drewniany poprzecznik 44 36 51
3 Pochylone drewniane słupy 48 38 58
4 Złamane drewniane słupy 53 44 63
5 Złamane albo zgięte słupy stalowe albo
62 51 67
żelbetowe
6 Przewrócone metalowe słupy kratowe 63 52 74
7. Środki ograniczające skutki wiatrów katastrofalnych
Do zabiegów ograniczających skutki oddziaływania wyjątkowo silnych wiatrów można
zaliczyć:
- właściwe kształtowanie elementów i ustrojów konstrukcyjnych pod względem statycz-
nym,
- zapewnienie współpracy elementów konstrukcyjnych w przenoszeniu obciążeń,
- zapewnienie właściwej sztywności przestrzennej,
- właściwe usztywnienie smukłych elementów budowli,
- wznoszenie elementów budowli z właściwych materiałów; materiały rozbiórkowe po-
winny być stosowane ze szczególną ostrożnością,
- właściwe mocowanie elementów konstrukcyjnych  zwłaszcza elementów dachowych
i szkieletu budynków o lekkiej konstrukcji drewnianej,
- właściwe mocowanie lub dociążenie balastem elementów pokryć dachowych,
- właściwe mocowanie systemów ocieplania ścian i dachów, elementów wyposażenia, ta-
kich jak rynny i rury spustowe, balustrady balkonów i tarasów, tablice informacyjne i in.,
- właściwe osadzenie okien, drzwi zewnętrznych i wrót,
- zabezpieczenie przed poderwaniem przez wiatr przedmiotów znajdujących się w oto-
czeniu budynków,
- przycinanie drzew rosnących w pobliżu budynku, aby konary i gałęzie nie znajdowały
siÄ™ na dachem budynku.
259
Na obszarach często nawiedzanych przez silne wiatry zaleca się montowanie okiennic.
Budynki o lekkiej konstrukcji szkieletowej powinny mieć wykonany odpowiedni układ ścian
wewnętrznych, tworzący swego rodzaju trzon usztywniający budynek.
Przykłady prawidłowego wykonania wybranych elementów budynku pokazano na rysun-
kach 6-10 [17, 18].
6
5
4
5
3
2
1
Rys. 6. Przykład rozwiązania usztywnienia osłabionych otworami ścian szczytowych
poddasza i ścianek kolankowych [17]. 1  wieniec stropowy, 2  słupek żelbetowy, 3 
wieniec dachowy pod murłatę, 4  ukośny wieniec dachowy na ścianach szczytowych, 5 
słupy wzmacniające ścianę szczytową (w przypadku ściany jednowarstwowej należy wy-
konać pilastry), 6  nadproże.
43
34
1
2 1
Rys. 7. Przykład wykonania usztywnienia ścianki kolankowej w ścianie jednowarstwowej
i oparcia więz
by dachowej. 1  wieniec stropowy, 2  słupek żelbetowy, 3  wieniec stę-
żający ściankę i stanowiący oparcie murłaty, 4  murłata.
260
Rys. 8. Przykłady klamer (spinek) burzowych.
Spinka burzowa
dwuczęściowa
Spinka burzowa
jednoczęściowa
Rys. 9. Przykłady mocowania dachówek klamrami burzowymi.
a)
b) e)
c) f)
d) g)
Rys. 10. Mocowanie systemu ocieplania zewnętrznych ścian budynków (BSO) przy uży-
ciu kołków umożliwiające optyczną kontrolę jakości zakotwienia: a) wywiercenie otworu
w ścianie, b) wsunięcie kołka, c) przyłożenie wiertarki z głowicą umożliwiającą ściśnięcie
materiału termoizolacyjnego pod główką kołka i zamocowanie łącznika, d) wkręcanie
śruby rozprężającej, e) zakleszczenie kołka, f) zasłonięcie gniazda krążkiem likwidującym
punktowy mostek cieplny, g) osadzony i zabezpieczony kołek.
261
8. Wnioski i uwagi końcowe
Analiza prędkości silnego wiatrów w Polsce, a także ogólne spojrzenie na szkody powo-
dowane przez wiatr pozwalają na wyciągnięcie ważnych wniosków:
1. W Polsce występują cztery rodzaje silnego wiatru, które można połączyć w dwie gru-
py: wiatry związane z głębokimi niżami w porze chłodnej, przejawiające się w postaci
silnego wiatru sztormowego, a w górach wiatru halnego, oraz wiatr w czasie burz let-
nich, o charakterze silnego szkwału lub trąby powietrznej.
2. Huraganowe wiatry występujące w porze chłodnej charakteryzują się prędkościami
maksymalnymi tego samego rzędu co wartości charakterystyczne w nowej normie
polskiej (w załączniku do normy europejskiej). Szkody, wyrządzane przez te wiatry
obejmują najczęściej poszycia dachowe, elementy małej architektury, rzadziej zerwa-
nie całego dachu. Rzadko zdarzają się poważne zniszczenia. Bardzo dużo jest połama-
nych drzew, które padając zrywają linie elektryczne niskiego napięcia, trakcje tram-
wajowe, niekiedy, a także często niszczą samochody. Zdarza się też, że drzewa padają
na domy niszczÄ…c fragmenty dachu.
3. Silne szkwały i trąby powietrzne, o prędkości wiatru znacznie przekraczającej warto-
ści obliczeniowe, wyrządzają poważne szkody, zrywają dachy i niszczą całe budynki.
Występują lokalnie, na niewielkich obszarach. Ocenia się, że w Polsce ich liczba za-
wiera się od 1 do 7, średnio 4 trąby powietrzne rocznie.
4. Istnieje poważny zasób doświadczenia jak budować domy odporne na działanie silne-
go wiatru. Doświadczenie to pochodzi z krajów, które nawiedzają huraganowe wiatry,
przede wszystkim ze Stanów Zjednoczonych Ameryki Północnej. Celowe jest prze-
niesienie tych doświadczeń na grunt polski.
5. W Polsce huraganowe wiatry wyrządzają większość szkód przede wszystkim w bu-
downictwie wiejskim, często stosunkowo starym. Można znacznie zmniejszyć szkody
projektując i wykonując, a także naprawiając i wzmacniając budynki zgodnie z zasa-
dami sztuki budowlanej i postanowieniami aktualnej polskiej normy obciążenia wia-
trem.
Piśmiennictwo
[1] Woliński Sz.: Metody oceny wartości oddziaływań spowodowanych przez zdarzenia
katastrofalne. Problemy Naukowo-Badawcze Budownictwa, tom III, Białystok 2007
(Materiały 53 Konferencji Naukowo-Technicznej KILiW PAN i KN PZITB, Krynica
2007).
[2] Dotzek N.: An updated estimate of tornado occurrence in Europe. Proceedings of the
2nd European Conference on Severe Storms, Prague 2002.
[3] Żurański J.A.: Wpływ warunków klimatycznych i terenowych na obciążenie wiatrem
konstrukcji budowlanych. Instytut Techniki Budowlanej, Rozprawy, 2005.
[4] Bebłot G., Hołda I., Rorbek K.: Trąba powietrzna w rejonie Częstochowy w dniu 20
lipca 2007 roku. Referat przedstawiony na konferencji na temat zjawisk ekstremalnych,
Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej, Paszkówka, paz
dziernik 2007.
[5] SÅ‚ownik meteorologiczny (praca zbiorowa pod redakcjÄ… T. Niedz
wiedzia). PTG
i IMGW, Warszawa 2003.
[6] Słownik Języka Polskiego (praca zbiorowa pod redakcją M. Szymczaka). PWN, War-
szawa 1978.
262
[7] Żurański J.A.: Obciążenia wiatrem budowli i konstrukcji. Arkady, Warszawa 1978.
[8] Meaden G.T.: Tornadoes in Britain. Journal of Meteorology, 1, 1976, 242-251.
[9] PN-77/B-02011 Obciążenia w obliczeniach statycznych. Obciążenie wiatrem.
[10] PN-EN 1991-1-4:2008 Eurokod 1 Oddziaływania na konstrukcje. Część 1-4 Oddziały-
wania ogólne  Oddziaływania wiatru.
[11] Żurański J.A., Maciążek W.E.: Oddziaływanie wiatru na konstrukcje w ocenie obiektów
budowlanych.- IX Konferencja Naukowo  Techniczna Problemy Rzeczoznawstwa Bu-
dowlanego. Cedzyna koło Kielc, 24-26 kwietnia 2006 r. Materiały konferencyjne, Wyd.
ITB, Warszawa 2006.
[12] Lorenc H.: Struktura i zasoby energetyczne wiatru w Polsce. Instytut Meteorologii
i Gospodarki Wodnej, Materiały Badawcze, Seria: Meteorologia  25, Warszawa 1996.
[13] Windstorm mitigation manual for light frame construction. Federal Emergency Mana-
gement Agency, 1997.
[14] Karolak D., Papliński A.T.: Domy, w które uderzyła trąba& Murator nr 10/2007.
[15] Stan techniczny budynków rolniczych w Wielkopolsce. Opracowanie wewnętrzne Za-
kładu Budownictwa Rolniczego Politechniki Poznańskiej, Poznań 1992.
[16] A Recommendation for an Enhanced Fujita Scale. Wind Science and Engineering Cen-
ter, Texas Tech University, Lubbock 2006.
[17] Buduj bez błędów. Dodatek do miesięcznika A
adny Dom. (opr. W.Rudolf).
[18] Materiały informacyjne firm: Monier (Braas, RuppCeramika), EJOT, Wienerberger,
Xella (Ytong).
HURRICAN WIND ACTIONS ON BUILDINGS
Summary
The paper deals with the strong winds actions on buildings. Two kinds of strong winds oc-
cur in Poland: wind storms (and foen winds in mountains) caused by large and deep pressure
depressions in autumn and wintertime and strong winds during summer thunderstorms. The
later may be downbursts and small tornadoes. During the period 1961  1995 maximum re-
corded wind speeds in winter storms were 36  39 m/s and they were slightly higher than de-
sign gust wind speeds in present Polish Standard but lower than new provisions in the na-
tional annex to the Eurocode 1. Small tornadoes occur in Poland 4 times a year on average. It
is not possible to record wind speeds during summer thunderstorms because they usually pass
by meteorological stations. Strong wind disasters affect mainly agricultural buildings with
relatively week structures but tornadoes can destroy any building. Typical failures under
strong wind actions are described and measures against wind disasters are presented.