28 (595)

Ciśnienie wiatru, działające na powierzchnie, odpowiednio zewnętrzne (e) i wewnętrzne (i) ,oblicza się ze wzorów:

= %(^z<)^cPe •	(2.13)
= <lp(^Zi)^Cpi >	(2.14)
obciążenie siłą skupioną zaś jest wyznaczane za porno-
cą wzoru:
	(2.15)

zmienną losową, zależną od wielu czynników, które są uwzględniane za pomocą dodatkowych zależności.

2.5.2. Modele obliczeniowe obciążenia wiatrem w PN-EN 1991-1-4

Oddziaływanie wiatru przedstawiono w PN-EN 1991-1-4 za pomocą uproszczonych układów ciśnienia lub sil ekstremalnych równoważnych efektom wiatru turbulcntncgo. W związku z tym siły wywierane przez wiatr na konstrukcję mogąby'ć wyznaczone za pomocą współczynników ciśnienia (w'ówczas należy brać pod uwagę zarówno ciśnienie zewnętrzne jak i wewnętrzne oraz oddzielnie wyznaczać siły tarcia) lub współczynników sił przemnożonych przez współczynnik konstrukcyjny, uwzględniający efekt oddziaływania wiatru wynikający z niejednoczesnego wystąpienia wartości szczytowej ciśnienia na powierzchni konstrukcji wraz z efektem drgań konstrukcji wywołanych turbulentnym oddziaływaniem wiatru.

W PN-EN 1991-1-4 zastosowano odmienne podejście do oceny oddziaływania : wiatrem niż w PN-77/B-02011. Wzór (2.11) został sprowadzony do iloczynu dwóch wielkości i w związku z tym jedna z nich jest przedstawiona za pomocą rozbudowanego wyrażenia, gdyż zawiera wszystko to, co zostało zredukowane ze wzoru (2.11). Ponadto rozdzielono obciążenia działające na przegrody budynków oraz na konstrukcję nośną jako całość.

gdzie:

q_p(zj, q_p(z) - wartość szczytowa ciśnienia prędkości wiatru do obliczeń ciśnienia odpowiednio zewnętrznego (e) i wewnętrznego (i), c_pc, ^cpr współczynnik ciśnienia odpowiednio zewnętrznego (e) i wewnętrznego (i), c_f-współczynnik siły aerodynamicznej, np. oporu aerodynamicznego,

c.. c_d - współczynnik konstrukcyjny,

Cj - współczynnik rozmiarów,

Cj - współczynnik dynamiczny, z_c,z_i - wysokość odniesienia do obliczeń ciśnienia odpowiednio zewnętrznego (e) i wewnętrznego (i),

A_rer- powierzchnia odniesienia.

W podejściu wg PN-EN 1993-1-4, z wyjątkiem współczynnika ciśnienia, wszystkie pozostałe wielkości występujące we wzorze (2.11) zostały' wprowadzone do wzoru na wartość szczytową ciśnienia prędkości wiatru q_p (z). We wzorach (2.13),(2.15) jest ona wyrażona wzorem:

q/z) = [1+71_v(z)]0,5pv²m(z) = c_e(z)q_b , (2.16)

gdzie:

1/z) - intensywność turbulencji, vjz) - wartość średnia prędkości wiatru c/z) - współczynnik ekspozycji, q_b - bazowe ciśnienie prędkości wiatru.

Średnia prędkość wiatru vjz) na wysokości z nad poziomem terenu zależy od chropowatości, rzeźby terenu oraz od bazowej prędkości wiatru v_b i jest wyznaczana z wyrażenia:

v„, = c,.(z)c₀(z)v_h,    (2.17)

We wzorze (2.17) współczynnik chropowatości c/z) uwzględnia wpływ rodzaju terenu i wysokości (z) nad nim na prędkość wiatru. Wyznacza się go ze wzoru:

c_r(z)=k_r Inff),    (2.18)

w którym:

k_r = 0,19-tj-),    (2.19)

^zo.II

W tych wzorach z jest wysokością nad poziomem gruntu, z₀ jest parametrem chropowatości (z₀„ = 0,05 m - w przypadku terenu podstawowego kategorii II).

Współczynnik chropowatości c/z) według Załącznika Krajowego do PN-EN 1993-1-4 podano w tabl. 2.4.

Współczynnik rzeźby terenu c/z) uwzględnia wpływ lokalnego ukształtowania terenu (orografii; wpływ skarp lub pojedynczych wzniesień) i jest zazwyczaj przyjmowany c/z) = 1,0.

Według PN-EN 1993-1-4, zgodnie ze wzorem (2.16), współczynnik ekspozycji c/z) jest przedstawiony wzorem:

c/z) = /.l+7I/z)][c/z)c₀(z)]².    (2.20)

Obciążenie wiatrem konstrukcji w miejscu jej lokalizacji wyznacza się przeliczając podstawową wartość bazową ciśnienia prędkości v_b (ustaloną jako niezależną od kierunku wiatru i pory roku, na wysokości 10 m nad poziomem gruntu w terenie otwartym „rolniczym” kategorii II) na wartość chwilową w funkcji wysokości nad poziomem gruntu z. Dokonuje się tego obliczając intensywność turbulencji 1/z), zależną od rodzaju terenu i wysokości nad nim.

Intensywność turbulencji 1/z) w terenie płaskim przedstawiono w PN-EN 1993-1-4 za pomocą wzoru:

(2.21) w którym:

<7_V - średnie odchylenie standardowe fluktuacji prędkości chwilowych wokół wartości średniej, z - wysokość nad poziomem gruntu, z₀ - parametr chropowatości.

Współczynnik konstrukcyjny c_s c_d uwzględnia efekt oddziaływania wiatru, wynikający z niejednoczesnego wystąpienia wartości szczytowej ciśnienia na powierzchni konstrukcji (c^) wraz z efektem drgań konstrukcji, wywołanych turbulentnym oddziaływaniem wiatru (c_rf).

W PN-EN 1991-1-4 zastosowano odmienne podejście do oceny oddziaływania wiatrem niż w PN-77/B-02011.

styczeń 2011

EUROKODY - ZESZYTY EDUKACYJNE Buildera - ODDZIAŁYWANIA NA KONSTRUKCJE 35