stn en 1991-1-4 - university of Žilina
TRANSCRIPT
![Page 1: STN EN 1991-1-4 - University of Žilina](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012515/618f6108660b103f1b6006ee/html5/thumbnails/1.jpg)
STN EN 1991-1-4ZAŤAŽENIE KONŠTRUKCIÍ
ČASŤ 1-4: ZAŤAŽENIE VETROM
Prednášajúci: Ing. Richard Hlinka, PhD.
Tento príspevok vznikol vďaka podpore v rámci OP Vzdelávanie pre projekt „Podporakvality vzdelávania a výskumu pre oblasť dopravy ako motora ekonomiky“ (ITMS:26110230076), ktorý je spolufinancovaný zo zdrojov Európskeho sociálneho fondu.
Moderné vzdelávanie pre vedomostnú spoločnosť/Projekt je spolufinancovaný zo zdrojov EÚ
![Page 2: STN EN 1991-1-4 - University of Žilina](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012515/618f6108660b103f1b6006ee/html5/thumbnails/2.jpg)
STN EN 1991-1-4 ZAŤAŽENIE KONŠTRUKCIÍ
STN EN 1991-1-4 (73 0035)Eurokód 1. Zaťaženia konštrukcií. Časť 1-4:
Všeobecné zaťaženia. Zaťaženie vetrom
STN EN 1991-1-4/AC (73 0035)Eurokód 1. Zaťaženia konštrukcií. Časť 1-4: Všeobecné zaťaženia. Zaťaženie vetrom.
Oprava AC
STN EN 1991-1-4/AC2 (73 0035)Eurokód 1. Zaťaženia konštrukcií. Časť 1-4: Všeobecné zaťaženia. Zaťaženie vetrom.
Oprava AC2
STN EN 1991-1-4/NA (73 0035)Eurokód 1. Zaťaženia konštrukcií. Časť 1-4: Všeobecné zaťaženia. Zaťaženie vetrom.
Národná príloha
STN EN 1991-1-4/NA/Z1 (73 0035)Eurokód 1. Zaťaženia konštrukcií. Časť 1-4: Všeobecné zaťaženia. Zaťaženie vetrom.
Národná príloha. Zmena 1
ČASŤ 1-4: ZAŤAŽENIE VETROM
![Page 3: STN EN 1991-1-4 - University of Žilina](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012515/618f6108660b103f1b6006ee/html5/thumbnails/3.jpg)
Obsah normy
STN EN 1991-1-4:
• uvádza návrhový postup a zaťaženia vetrom pri navrhovaní konštrukcií
– budovy a inžinierske stavby do výšky 200 m,
– mosty s dĺžkou poľa do 200 m, za predpokladu splnenia kritérií
pre dynamickú odozvu.
Návrhové situácie• treba zohľadniť všetky zaťaženia, ktoré môžu modifikovať účinky
vetra:
– sneh,
– námraza,
– doprava, ...
![Page 4: STN EN 1991-1-4 - University of Žilina](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012515/618f6108660b103f1b6006ee/html5/thumbnails/4.jpg)
Modelovanie zaťaženia vetrom• zaťaženie vetrom je v čase premenné
• pôsobenie vetra:
– priamo ako tlak na vonkajšie povrchy konštrukcie,
– nepriamo na vnútorné povrchy (pórovitosť),
– priamo na vnútorné povrchy (otvory, okná, dvere,...),
– trecie sily (na veľkých plochách pri obtekaní).
• reprezentácia zaťaženia vetrom:
– skupina tlakov,
– jednoduché sily.
sú ekvivalentné extrémnym účinkom turbolentného vetra
• zaťaženie vetrom je premenné pevné zaťaženie
• charakteristické hodnoty zaťaženia vetrom majú ročnú
pravdepodobnosť prekročenia 0,02 (stredná návratnosť = 50 rokov)
![Page 5: STN EN 1991-1-4 - University of Žilina](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012515/618f6108660b103f1b6006ee/html5/thumbnails/5.jpg)
Modely zaťaženia vetrom• odozva konštrukcie na zaťaženie vetrom závisí:
– od veľkosti konštrukcie,
– od tvaru konštrukcie,
– od dynamických vlastností konštrukcie.
• odozva konštrukcie sa stanovuje:
– zo špičkového tlaku vetra,
– v referenčnej výške,
– pri nenarušenom prúdení vetra,
– zo súčiniteľov tlaku a sily vetra,
– zo súčiniteľa konštrukcie.
![Page 6: STN EN 1991-1-4 - University of Žilina](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012515/618f6108660b103f1b6006ee/html5/thumbnails/6.jpg)
Rýchlosť a tlak vetra• rýchlosť a tlak vetra sa skladajú zo:
– strednej hodnoty,
– fluktuačnej zložky,
• fundamentálna hodnota základnej rýchlosti vetra
– je charakteristická 10 – minútová stredná rýchlosť vetra
nezávisle od smeru vetra a jeho výskytu v roku, vo výške 10 m
nad terénom pre kategóriu terénu II.
• základná rýchlosť vetra
– je funkciou smeru vetra a času jeho výskytu v roku, vo výške 10
m nad terénom pre kategóriu terénu II.
,0bv
bv
,0b dir season bv c c v
![Page 7: STN EN 1991-1-4 - University of Žilina](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012515/618f6108660b103f1b6006ee/html5/thumbnails/7.jpg)
Rýchlosť a tlak vetra
• súčiniteľ smerovosti
• súčiniteľ sezónnosti
• stredná rýchlosť vetra vo výške nad terénom závisí od:
– drsnosti terénu a orografie
– od základnej rýchlosti vetra
• súčiniteľ drsnosti zohľadňuje variabilitu strednej rýchlosti v
závislosti od:
– výšky nad povrchom terénu
– drsnosti terénu z náveternej strany konštrukcie
,0b dir season bv c c v
1,0dirc
seasonc
( )mv z z
( ) ( ) ( )m r o bv z c z c z v
( )rc z
![Page 8: STN EN 1991-1-4 - University of Žilina](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012515/618f6108660b103f1b6006ee/html5/thumbnails/8.jpg)
Rýchlosť a tlak vetra• súčiniteľ drsnosti:
– dĺžka drsnosti
– súčiniteľ terénu
– výšky závisia od kategórie terénu
min max
0
( ) lnr r
zc z k pre z z z
z
min min( )r rc z c z pre z z
0z0,07
0
0,
0,19r
II
zk
z
min max, 0,z z z
![Page 9: STN EN 1991-1-4 - University of Žilina](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012515/618f6108660b103f1b6006ee/html5/thumbnails/9.jpg)
Kategória terénu 0• More alebo pobrežia
![Page 10: STN EN 1991-1-4 - University of Žilina](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012515/618f6108660b103f1b6006ee/html5/thumbnails/10.jpg)
Kategória terénu I• Jazerá a ploché horizontálne plochy bez prekážok
![Page 11: STN EN 1991-1-4 - University of Žilina](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012515/618f6108660b103f1b6006ee/html5/thumbnails/11.jpg)
Kategória terénu II• Plochy z nízkou vegetáciou a izolovanými prekážkami
![Page 12: STN EN 1991-1-4 - University of Žilina](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012515/618f6108660b103f1b6006ee/html5/thumbnails/12.jpg)
Kategória terénu III• Plochy pokryté vegetáciou alebo budovami (dediny, les, predmestia,...)
![Page 13: STN EN 1991-1-4 - University of Žilina](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012515/618f6108660b103f1b6006ee/html5/thumbnails/13.jpg)
Kategória terénu IV• Plochy s 15% zastavanosťou budovami vyššími ako 15 m
![Page 14: STN EN 1991-1-4 - University of Žilina](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012515/618f6108660b103f1b6006ee/html5/thumbnails/14.jpg)
![Page 15: STN EN 1991-1-4 - University of Žilina](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012515/618f6108660b103f1b6006ee/html5/thumbnails/15.jpg)
![Page 16: STN EN 1991-1-4 - University of Žilina](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012515/618f6108660b103f1b6006ee/html5/thumbnails/16.jpg)
Nárast rýchlosti vetra vplyvom orografie
![Page 17: STN EN 1991-1-4 - University of Žilina](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012515/618f6108660b103f1b6006ee/html5/thumbnails/17.jpg)
Turbulencia vetra• intenzita turbulencie je smerodajná odchýlka turbulencie vydelená
strednou rýchlosťou vetra:
• súčiniteľ turbulencie
min max
0 0
( )ln /
v lv
m
kl z pre z z z
v z c z z z
min min( ) ( )v vl z l z pre z z
1,0lk
![Page 18: STN EN 1991-1-4 - University of Žilina](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012515/618f6108660b103f1b6006ee/html5/thumbnails/18.jpg)
Špičkový tlak vetra• obsahuje vplyv strednej rýchlosti vetra a krátkodobých fluktuácií
rýchlosti vetra
– hustota vzduchu
– súčiniteľ vystavenia vetru
– základný tlak vetra
21( ) 1 7 .
2p v m e bq z l z v z c z q
p
e
b
q zc z
q
21
2b bq v
![Page 19: STN EN 1991-1-4 - University of Žilina](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012515/618f6108660b103f1b6006ee/html5/thumbnails/19.jpg)
![Page 20: STN EN 1991-1-4 - University of Žilina](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012515/618f6108660b103f1b6006ee/html5/thumbnails/20.jpg)
Postup výpočtu
![Page 21: STN EN 1991-1-4 - University of Žilina](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012515/618f6108660b103f1b6006ee/html5/thumbnails/21.jpg)
Tlak vetra na povrchy
• vonkajšie povrchy
• vnútorné povrchy
– súčiniteľ tlaku
e p e pew q z c
i p i piw q z c
,pe pic c
![Page 22: STN EN 1991-1-4 - University of Žilina](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012515/618f6108660b103f1b6006ee/html5/thumbnails/22.jpg)
![Page 23: STN EN 1991-1-4 - University of Žilina](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012515/618f6108660b103f1b6006ee/html5/thumbnails/23.jpg)
Sily vetra
• výpočtom síl s použitím súčiniteľov sily:
• výpočtom síl z tlakov vetra na povrchy:
w s d f p e refF c c c q z A
w s d f p e ref
elements
F c c c q z A
,w e s d e ref
surfaces
F c c w A
,w i i ref
surfaces
F w A
fr fr p e frF c q z A
![Page 24: STN EN 1991-1-4 - University of Žilina](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012515/618f6108660b103f1b6006ee/html5/thumbnails/24.jpg)
Súčinitele konštrukcie
• zohľadňujú účinok toho, že špičkové tlaky vetra na povrchy nevznikajú
súčasne s účinkami kmitania konštrukcie od turbulentného vetra.
• budovy do výšky 15 m
• fasádne a strešné prvky s vlastnou frekvenciou do 5 Hz
• rámové budovy s nosnými stenami do výšky 100 m
• pri komínoch s kruhovým prierezom a výškou do 60 m
1,0s dc c
![Page 25: STN EN 1991-1-4 - University of Žilina](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012515/618f6108660b103f1b6006ee/html5/thumbnails/25.jpg)
Súčinitele tlaku pri konštrukciách
• závisia od veľkosti zaťaženej plochy
– malé plochy
– veľké plochy
2
,11,0 pA m c
2
,1010,0 pA m c
![Page 26: STN EN 1991-1-4 - University of Žilina](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012515/618f6108660b103f1b6006ee/html5/thumbnails/26.jpg)
Zvislé steny budov pravouhlého pôdorysu
![Page 27: STN EN 1991-1-4 - University of Žilina](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012515/618f6108660b103f1b6006ee/html5/thumbnails/27.jpg)
Zvislé steny budov pravouhlého pôdorysu
![Page 28: STN EN 1991-1-4 - University of Žilina](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012515/618f6108660b103f1b6006ee/html5/thumbnails/28.jpg)
Zvislé steny budov pravouhlého pôdorysu
![Page 29: STN EN 1991-1-4 - University of Žilina](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012515/618f6108660b103f1b6006ee/html5/thumbnails/29.jpg)
Ploché strechy (sklon do 5°)
![Page 30: STN EN 1991-1-4 - University of Žilina](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012515/618f6108660b103f1b6006ee/html5/thumbnails/30.jpg)
Ploché strechy (sklon do 5°)
![Page 31: STN EN 1991-1-4 - University of Žilina](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012515/618f6108660b103f1b6006ee/html5/thumbnails/31.jpg)
Pultové strechy
![Page 32: STN EN 1991-1-4 - University of Žilina](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012515/618f6108660b103f1b6006ee/html5/thumbnails/32.jpg)
Pultové strechy
![Page 33: STN EN 1991-1-4 - University of Žilina](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012515/618f6108660b103f1b6006ee/html5/thumbnails/33.jpg)
Pultové strechy
![Page 34: STN EN 1991-1-4 - University of Žilina](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012515/618f6108660b103f1b6006ee/html5/thumbnails/34.jpg)
Sedlové strechy
![Page 35: STN EN 1991-1-4 - University of Žilina](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012515/618f6108660b103f1b6006ee/html5/thumbnails/35.jpg)
Sedlové strechy
![Page 36: STN EN 1991-1-4 - University of Žilina](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012515/618f6108660b103f1b6006ee/html5/thumbnails/36.jpg)
Sedlové strechy
![Page 37: STN EN 1991-1-4 - University of Žilina](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012515/618f6108660b103f1b6006ee/html5/thumbnails/37.jpg)
Sedlové strechy
![Page 38: STN EN 1991-1-4 - University of Žilina](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012515/618f6108660b103f1b6006ee/html5/thumbnails/38.jpg)
Valbové strechy
![Page 39: STN EN 1991-1-4 - University of Žilina](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012515/618f6108660b103f1b6006ee/html5/thumbnails/39.jpg)
Valbové strechy
![Page 40: STN EN 1991-1-4 - University of Žilina](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012515/618f6108660b103f1b6006ee/html5/thumbnails/40.jpg)
Viacpoľové strechy
• pre každú plochu samostatne
• referenčná výška sa rovná výške
budovy h
![Page 41: STN EN 1991-1-4 - University of Žilina](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012515/618f6108660b103f1b6006ee/html5/thumbnails/41.jpg)
Valcové strechy a kupoly
![Page 42: STN EN 1991-1-4 - University of Žilina](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012515/618f6108660b103f1b6006ee/html5/thumbnails/42.jpg)
Valcové strechy a kupoly
![Page 43: STN EN 1991-1-4 - University of Žilina](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012515/618f6108660b103f1b6006ee/html5/thumbnails/43.jpg)
Súčinitele vnútorného tlaku
• vonkajšie a vnútorné tlaky pôsobia súčasne – treba uvažovať
najnepriaznivejšiu kombináciu zaťaženia.
• závisia od veľkosti, počtu a rozmiestnenia otvorov
• dominantné líce budovy = plocha otvorov na dominantnom líci je aspoň
dvojnásobok plochy otvorov na ostatných lícach
• Budova s dominantným lícom:
– ak plocha otvorov na dominantnom líci je väčšia ako dvojnásobok
plochy otvorov na ostatných lícach:
– ak plocha otvorov na dominantnom líci je väčšia ako trojnásobok
plochy otvorov na ostatných lícach:
0,75pi pec c
0,90pi pec c
![Page 44: STN EN 1991-1-4 - University of Žilina](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012515/618f6108660b103f1b6006ee/html5/thumbnails/44.jpg)
Súčinitele vnútorného tlaku
• Budova bez dominantného líca:
, 0peplochaotvorov kdec jenegatívnealebo
plochavšetkýchotvorov
![Page 45: STN EN 1991-1-4 - University of Žilina](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012515/618f6108660b103f1b6006ee/html5/thumbnails/45.jpg)
Voľne stojace strechy
• Strecha konštrukcie bez stien
• Stupeň blokovania prúdenia vetra
• treba zohľadniť trenie
![Page 46: STN EN 1991-1-4 - University of Žilina](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012515/618f6108660b103f1b6006ee/html5/thumbnails/46.jpg)
Voľne stojace pultové strechy
![Page 47: STN EN 1991-1-4 - University of Žilina](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012515/618f6108660b103f1b6006ee/html5/thumbnails/47.jpg)
Voľne stojace sedlové strechy
![Page 48: STN EN 1991-1-4 - University of Žilina](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012515/618f6108660b103f1b6006ee/html5/thumbnails/48.jpg)
Voľne stojace sedlové strechy
![Page 49: STN EN 1991-1-4 - University of Žilina](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012515/618f6108660b103f1b6006ee/html5/thumbnails/49.jpg)
Voľne stojace steny a parapety
![Page 50: STN EN 1991-1-4 - University of Žilina](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012515/618f6108660b103f1b6006ee/html5/thumbnails/50.jpg)
Reklamné tabule
/ 4 1,80g fak z h c
/ 1,0 1,80fak b h c
Výslednica pôsobí na vodorovnej
excentricite 0,25.b
![Page 51: STN EN 1991-1-4 - University of Žilina](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012515/618f6108660b103f1b6006ee/html5/thumbnails/51.jpg)
Súčinitele trenia
![Page 52: STN EN 1991-1-4 - University of Žilina](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012515/618f6108660b103f1b6006ee/html5/thumbnails/52.jpg)
Zaťaženie mostov vetrom• priečne rezy mostov:
![Page 53: STN EN 1991-1-4 - University of Žilina](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012515/618f6108660b103f1b6006ee/html5/thumbnails/53.jpg)
Zaťaženie mostov vetrom• smerová orientácia zaťaženie mostov vetrom:
![Page 54: STN EN 1991-1-4 - University of Žilina](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012515/618f6108660b103f1b6006ee/html5/thumbnails/54.jpg)
Zaťaženie mostov vetrom• súčiniteľ sily v smere x:
• výška dTOT :
• nezaťažený most a,
• zaťažený most b,
• výška dopr. pásu:
• cesty = 2,0 m
• železnice = 4,0 m
, , 0f x f xc c
2
,
1
2w b ref xF v C A
,e f xC c c
![Page 55: STN EN 1991-1-4 - University of Žilina](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012515/618f6108660b103f1b6006ee/html5/thumbnails/55.jpg)
Zaťaženie mostov vetrom• súčiniteľ sily v smere z:
![Page 56: STN EN 1991-1-4 - University of Žilina](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022012515/618f6108660b103f1b6006ee/html5/thumbnails/56.jpg)
Zaťaženie mostov vetrom• sily vetra v smere y:
• pri plnostenných mostoch = 25% zo sily vetra v smere osi x
• pri priehradových mostoch = 50% zo sily vetra v smere osi x