szélteher szakmérnöki tanfolyam tartószerkezet-rekonstrukciós … · 2019-10-10 ·...

SZÉLTEHER

2014. február 27.

Erdélyi Tamásegy. tanársegéd

BME Építészmérnöki kar

Szilárdságtani és Tartószerkezeti Tanszék

Szélteher Szakmérnöki tanfolyam

BME Szilárdságtani és Tartószerkezeti Tanszék

Tartószerkezet-rekonstru

kciós Szakmérnöki Képzés

Szabványok

Szélteher Eurocode tanfolyam

MSZ 15 021 – 1986.

Magasépítési szerkezetek terhei

prEN 1991-1-4 2004. January

Wind actions

MSZ EN 1991-1-4: 2005.

Wind actions




Szabványok


MSZ 15 021/1 – 1971.

Magasépítési szerkezetek terhei és különleges követelményei

MSZ 15 021 – 57

Épületek teherhordó szerkezetei

Általános statikai előírások

Országos magasépítési méretezési szabályzat 1949.




Szabványok


Magyar országos szabványok (1936.)

Építésügyi szabályzat Budapest székesfőváros területére (1914.)




Mekkora szél fúj?


MSZ 15 022 – 1986. (10 m magasságban)

33,5 m/s = 120,5 km/h

MSZ EN 1991-1-4: 2005.

23,6 m/s = 85,0 km/h

20,0 m/s =72,0 km/h

Möller Károly

45-48 m/s = 162-173 km/hBME Szilárdságtani és Tartószerkezeti Tanszék



Mekkora szél fúj?





Mekkora szél fúj?


MSZ 15 021 – 1986. (10 m magasságban)

Bármely irányba 3 s időtartamú széllökés

MSZ EN 1991-1-4: 2005.

10 m magasságban 10 perces átlag

Meteorológia, bulvársajtó:

Általában maximális szélsebességBME Szilárdságtani és Tartószerkezeti Tanszék



Mekkora szél fúj?


MSZ 15 021 – 1971.

Az adott magasságban 5 évente előfordulómaximális szélsebesség

1957., 1949.

Nincs szélsebesség és átszámítás




Átlagos szélsebesség alapértéke


vb = cdir·cseason·vb0 = 1 · 1 · 23,6 m/s

Átlagos szélsebesség kiindulási értéke:

vb0 = 23,6 m/s

Iránytényező:

cdir=1,0

Szezonális (évszak-) tényező

cseason=1,0BME Szilárdságtani és Tartószerkezeti T

anszék



Átlagos szélsebesség alapértéke NA


vb = cdir·cseason·vb0 = 0,85 · 23,6 = 20 m/s

Átlagos szélsebesség kiindulási értéke:

vb0 = 23,6 m/s

Iránytényező:

cdir= 0,85

Szezonális (évszak-) tényező

cseason= 1,0BME Szilárdságtani és Tartószerkezeti T

anszék



Átlagos szélsebesség alapértéke





Torlónyomás alapértéke


qp(z)= [1+7·lv(z)]·0,5··vm2(z)

Iv(z) Szélsebesség ingadozásának variációs tényezője

0,5··vm2(z) Torlónyomás értéke v

sebesség esetén






qp(z)= [1+7·lv(z)]·0,5··vm2(z)

Torlónyomás csökkenése: 0,852 = 0,72






qp(z)= [1+7·lv(z)]·0,5··vm2(z)

Köralakú alaprajz Körszerű alaprajzKétirányú merevítés




Szélteher mértékadó / tervezési értéke


wp= w · qp(z) · cp

Wp: Felületi (külső / belső / nettó)szélszívás / szélnyomás / szélsúrlódás

w = 1,50 : Biztonsági tényezőqp(z): Torlónyomás z (referencia)magasságbanCp : Alaki tényező (Cpe; Cpi; Cnet; Cfr; Cf)

pw= · c · w0

pW: Szélteher = 1,20 : Biztonsági tényezőw0: Torlónyomás adott magasságbanC : Alaki tényező






1971.: p= · c · pT

p: Szélteher = 1,20 : Biztonsági tényezőpT: Torlónyomás adott magasságbanC : Alaki tényező

1947.: p= c · pT

p: SzélteherpT : Torlónyomás adott magasságbanC : Alaki tényező






wp= w · qp(z) · cp

Wp: Felületi (külső / belső / nettó)szélszívás / szélnyomás / szélsúrlódás

w = 1,50 : Biztonsági tényezőqp(z): Torlónyomás z (referencia)magasságbanCp : Alaki tényező (Cpe; Cpi; Cnet; Cfr; Cf)

Fw= cs · cd · wp · Aref

Fw: Szélerő tervezési értékeAref : Referencia felületcs · cd Szerkezeti tényező




Beépítési kategóriák


- Általános eset

- Csökkentett érték városi belterületen

0. Nyílt tenger

1.Tavak, akadály nélküli sík területek

2. Sík területek, növényzet, épületek kisebb csoportokban

3. Alacsony beépítettség, a terület max. 15%-án, max. 15 m magasságban

4. Sűrű, magas beépítés






A szél torlónyomásának értékei Magyarországonqp(z)

Magasság

Beépítés övezet (beépítési kategória)

Magasság

Beépítés övezet (beépítési kategória)

I II III IV I II III IV

z [m] qp(z) [kN/m2] z [m] qp(z) [kN/m2]

1 0,536 0,495 0,446 0,409 26 1,172 1,042 0,826 0,639

2 0,654 0,495 0,446 0,409 28 1,189 1,060 0,845 0,658

3 0,727 0,571 0,446 0,409 30 1,205 1,077 0,863 0,676

4 0,781 0,627 0,446 0,409 33 1,227 1,101 0,888 0,702

5 0,824 0,672 0,446 0,409 36 1,248 1,123 0,911 0,725

6 0,860 0,709 0,484 0,409 40 1,272 1,150 0,940 0,754

7 0,891 0,742 0,516 0,409 45 1,300 1,180 0,972 0,786

8 0,918 0,770 0,545 0,409 50 1,326 1,207 1,001 0,816

9 0,942 0,796 0,571 0,409 55 1,349 1,232 1,028 0,843

10 0,964 0,819 0,595 0,409 60 1,370 1,255 1,052 0,868

11 0,984 0,840 0,617 0,431 65 1,390 1,277 1,075 0,892

12 1,002 0,860 0,637 0,451 70 1,408 1,297 1,096 0,913

13 1,019 0,878 0,655 0,469 75 1,425 1,315 1,117 0,934

14 1,035 0,895 0,673 0,486 80 1,441 1,333 1,135 0,953

15 1,050 0,911 0,689 0,503 90 1,471 1,365 1,170 0,989

16 1,064 0,926 0,705 0,518 100 1,498 1,395 1,202 1,022

17 1,077 0,940 0,720 0,533 110 1,522 1,421 1,230 1,051

18 1,090 0,953 0,734 0,546 120 1,545 1,446 1,257 1,079

19 1,102 0,966 0,747 0,560 130 1,565 1,469 1,282 1,104

20 1,113 0,978 0,760 0,572 140 1,585 1,490 1,305 1,128

22 1,135 1,001 0,783 0,596 160 1,620 1,529 1,347 1,171

24 1,154 1,022 0,805 0,618 180 1,651 1,563 1,384 1,210




Alaki tényező fajtái


cpe Külső felületi nyomás alaki tényező

cpi Belső felületi nyomás alaki tényező

cp, net Összesített felületi nyomás alaki t.

cfr Szélsúrlódás alaki tényezője

cf Erőtényező




Felület mérete szerint


20,1 1,0

cpe,1

cpe

10753 A [m2]

cpe,10

cpe(A)=cpe,1 - (cpe,1-cpe,10) log10(A)

1 m2 alatt: cpe,1

10 m2 felett: cpe,10

1-10 m2 között: Logaritmikus interpolálás




Szélteher függőleges megoszlása


Pontos felvétel v. helyettesítő torlónyomás:0,32

0 0,60310hw




Alaki tényező – függőleges felület


d

bszélirányD

E

A B C

A B C

e

e/5

A B C

e=min{b;2h}

Külső nyomási (alaki) tényezők épületek függőleges felületeire cpe

zóna A B C D E

h/dSzélirányra

merőleges felületSzélirányra

merőleges felületSzélirányra

merőleges felület Széltámadta oldal Szélárnyékos oldal

cpe,10 cpe,1 cpe,10 cpe,1 cpe,10 cpe,1 cpe,10 cpe,1 cpe,10 cpe,1

≥5 -1,2 -1,4 -0,8 -1,1 -0,5 0,8 1,0 -0,7

1 -1,2 -1,4 -0,8 -1,1 -0,5 0,8 1,0 -0,5

≤0,25 -1,2 -1,4 -0,8 -1,1 -0,5 0,7 1,0 -0,3

Ha h/d > 5 a szélerő a 9.8.6 szakasz szerint meghatározott erőtényező segítségével is számítható.




Alaki tényező – függőleges felület


d

bszélirányD

E

A B C

A B C

e

e/5

A B C

e=min{b;2h}




Alaki tényező – lapostető


e/ 10

e/ 4 Fd

szélirány

e/ 4 F

G H

e/ 2

HF,G

I b

e= m in{b; 2h}

I




Alaki tényező – lapostető


Külső nyomási tényezők épületek vízszintes felületein cpe,10 és cpe,1

Tető típusa

Zóna

F G H I

Szélirányra merőleges felület



Szélárnyékos oldal

cpe,10 cpe,1 cpe,10 cpe,1 cpe,10 cpe,1 cpe,10 cpe,1

a) Szögletes peremű -1,8 -2,5 -1,2 -2,0 -0,7 -1,2+0,2

-0,2

b) Attikafalas

hp/h=0,025 -1,6 -2,2 -1,1 -1,8 -0,7 -1,2+0,2

-0,2

hp/h=0,05 -1,4 -2,0 -0,9 -1,6 -0,7 -1,2+0,2

-0,2

hp/h=0,10 -1,2 -1,8 -0,8 -1,4 -0,7 -1,2+0,2

-0,2

c) Lekerekített peremű

r/h=0,05 -1,0 -1,5 -1,2 -1,8 -0,4+0,2

-0,2

r/h=0,10 -0,7 -1,2 -0,8 -1,4 -0,3+0,2

-0,2

r/h=0,20 -0,5 -0,8 -0,5 -0,8 -0,3+0,2

-0,2

d) Kontyolt perem

ű

α =30o -1,0 -1,5 -1,0 -1,5 -0,3+0,2

-0,2

α =45o -1,2 -1,8 -1,3 -1,9 -0,4+0,2

-0,2

α =60o -1,3 -1,9 -1,3 -1,9 -0,5+0,2

-0,2

e/ 10

e/ 4 Fd

szélirány

e/ 4 F

G H

e/ 2

HF,G

I b

e= m in{b; 2h}

I




Terhelési esetek


szélirány

1 3

1 1 1 1

Lapostető

Félnyeregtetők

Nyeregtető

Kontyolt tető

Szabadon álló nyeregtető 1.

Szabadon álló félnyeregtető




Tetőfelület régi MSZ szerint


0,32

0 0,60310hw




Tetőfelület régi MSZ szerint





Tetőfelület MSZ EN szerint


-1

-0,8

-0,6

-0,4

-0,2

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

-90 -75 -60 -45 -30 -15 0 15 30 45 60 75 90

Szélnyomás

Félnyereg szélszívás

Nyereg szélszívás

Kontyolt nyereg szélszívás

Szélszívás lapostetőnBME Szilárdságtani és Tartószerkezeti T

anszék



Alaki tényező – nyeregtető


geri

ncvo

nal

Fe/4

d

szélirány

széltámadtaoldal

e= b és 2h értéke közül a kisebb

h h

J

e/10

e/4

HG

F

e/10

bI

szélárnyékosoldal

széltámadtaoldal

szélárnyékosoldal







-45o -1,0 -1,5 -30o -1,1 -2,0 -0,8 -1,5 -0,8 -1,4 -15o -2,5 -2,8 -1,3 -2,0 -0,9 -1,2 -0,7 -1,2

-1,7 -2,5 -1,2 -2,0 -0,6 -1,2

-0,9 -2,0 -0,8 -1,5 -1,0 -1,50,0 0,0

-0,5 -1,5 -0,5 -1,5

JSzélirányból (Θ=0o) Szélárnyékos oldalon (Θ=180o)

-0,4

-2,3 -2,5 -1,2

0,0 0,0

-2,0 -0,8 -1,2

30o -0,2

15o -0,30,2 0,2 0,2

0,7

45o 0,0 0,0 0,00,7 0,7 0,6

0,0-0,2

0,0-0,3

0,0 0,0

0,0

0,7 0,4

H I

-0,8 -0,6

5o

-5o

Nyeregtetők külső nyomási (alaki) tényezői - szélirányban

-0,6 -0,6 -0,8 -0,7

Tetőhajlás (α)

F G

-0,6

-0,50,2-0,6

0,2-0,6

0,0-0,4 -0,5

0,0-0,6

0,2







-45o -1,0 -1,5 -30o -1,1 -2,0 -0,8 -1,5 -0,8 -1,4 -15o -2,5 -2,8 -1,3 -2,0 -0,9 -1,2 -0,7 -1,2

-1,7 -2,5 -1,2 -2,0 -0,6 -1,2

-0,9 -2,0 -0,8 -1,5 -1,0 -1,50,0 0,0

-0,5 -1,5 -0,5 -1,5

JSzélirányból (Θ=0o) Szélárnyékos oldalon (Θ=180o)

-0,4

-2,3 -2,5 -1,2

0,0 0,0

-2,0 -0,8 -1,2

30o -0,2

15o -0,30,2 0,2 0,2

0,7

45o 0,0 0,0 0,00,7 0,7 0,6

0,0-0,2

0,0-0,3

0,0 0,0

0,0

0,7 0,4

H I

-0,8 -0,6

5o

-5o

Nyeregtetők külső nyomási (alaki) tényezői - szélirányban

-0,6 -0,6 -0,8 -0,7

Tetőhajlás (α)

F G

-0,6

-0,50,2-0,6

0,2-0,6

0,0-0,4 -0,5

0,0-0,6

0,2

F

G

F H IJ

szélirány







-45o -1,4 -2,0 -1,2 -2,0 -1,0 -1,3 -0,9 -1,2 -30o -1,5 -2,1 -1,2 -2,0 -1,0 -1,3 -0,9 -1,2 -15o -1,9 -2,5 -1,2 -2,0 -0,8 -1,2 -0,8 -1,2 -5o -1,8 -2,5 -1,2 -2,0 -0,7 -1,2 -0,6 -1,25o -1,6 -2,2 -1,3 -2,0 -0,7 -1,215o -1,3 -2,0 -1,3 -2,0 -0,6 -1,230o -1,1 -1,5 -1,4 -2,0 -0,8 -1,245o -1,1 -1,5 -1,4 -2,0 -0,9 -1,2

-0,5-0,5

-0,6-0,5

Nyeregtetők külső nyomási (alaki) tényezői - szélirányra merőlegesen

Szélirányra merőlegesen (Θ=90o)

Tetőhajlás (α)

F G H I







-45o -1,4 -2,0 -1,2 -2,0 -1,0 -1,3 -0,9 -1,2 -30o -1,5 -2,1 -1,2 -2,0 -1,0 -1,3 -0,9 -1,2 -15o -1,9 -2,5 -1,2 -2,0 -0,8 -1,2 -0,8 -1,2 -5o -1,8 -2,5 -1,2 -2,0 -0,7 -1,2 -0,6 -1,25o -1,6 -2,2 -1,3 -2,0 -0,7 -1,215o -1,3 -2,0 -1,3 -2,0 -0,6 -1,230o -1,1 -1,5 -1,4 -2,0 -0,8 -1,245o -1,1 -1,5 -1,4 -2,0 -0,9 -1,2

-0,5-0,5

-0,6-0,5

Nyeregtetők külső nyomási (alaki) tényezői - szélirányra merőlegesen

Szélirányra merőlegesen (Θ=90o)

Tetőhajlás (α)

F G H I

F

G

F H IJ

szélirány




Alaki tényező – kontyolt nyeregtető


e=min{b;2h}

dF ML Je/4

d

szélirány(=90)

h

szélirány

e/4

szélirány(=0)

F MLJ

IKHG b

e/10 e/10

h

e/10

ML

ML

H

F

Fe/4

e/4

G IJ

J

N

N

e/2e/10

b




Alaki tényező – félnyeregtető


Fe/4

d

szélirány

e= b és 2h értéke közül a kisebb

h

e/4

G

F

e/10

bH

szélirány (=180)szélirány(=0)

e/2

d

h

e/10

Fup

e/4

bH

szélirány(=90)

FlowG

I

e/4




SZÉLTEHER II.

2014. március 21.

Erdélyi Tamásegy. tanársegéd

BME Építészmérnöki kar

Szilárdságtani és Tartószerkezeti Tanszék

Szélteher Szakmérnöki tanfolyam




Egyszerűsített eljárás


Szélirány

bd

h

A teljes épületre ható szélteher meghatározására szolgál

ha d >h vagy d >b/2 közül legalább az egyik teljesül,

akkor szokásos tömegű az épület[1]

ha d >h/2,5 vagy d >b/5 közül legalább az egyik teljesül, akkor vagy hosszú, vagy toronyszerű a

tömeg [2]BME Szilárdságtani és Tartószerkezeti T

anszék



Egyszerűsített eljárás


Ferde tetőfelületek tényezői cpe,10

Tetősíkhajlásszöge

(α)

Tetősík a széltámadta oldalon Tetősík a szélárnyékos oldalon

Félnyereg Nyereg Kontyolt[1] [2] [1] [2] [1] [2] [1] [2]

5º0 0

-0,9 -1,05+0,04 +0,1

-0,36 -0,45-0,72 -0,9 -0,6 -0,6

15º+0,2 +0,2

-0,98 -1,1 -0,52 -0,7 -0,64 -0,85-0,4 -0,55

30º+0,46 +0,55

-0,8 -0,8 -0,42 -0,45 -0,42 -0,45-0,26 -0,35

45º +0,62 +0,65 -0,66 -0,6 -0,22 -0,25 -0,3 -0,3

60º +0,7 +0,7 -0,5 -0,5 -0,22 -0,25 -0,3 -0,375º +0,8 +0,8 -0,5 -0,5 -0,22 -0,25 -0,3 -0,3

Hajlásszög(α)

Széliránnyal párhuzamos tetőfelületFélnyereg Nyereg Kontyolt




Sorolt félnyeregtetők


Cpeszélirány

Cpe= -0,4Félnyeregtetö szélirány felöl I.

Félnyeregtetö szélirány felöl II.

Félnyeregtetö szélárnyékban

1,0

szélirány Cpe

mr =1,0 mr =0,8 mr =0,6 mr =0,6

CpeCpe= -0,4 Cpe= -0,4

szélirány Cpe

mr =1,0 mr =0,8 mr =0,6 mr =0,6




Sorolt nyeregtetők


mr =1,0mr =0,8

mr =0,6mr =0,6Cpe

Nyeregtetõ I.

mr =1,0mr =0,8

mr =0,6mr =0,6Cpe

Nyeregtetõ I.

CpeCpe mr =1,0mr =0,6




Alaki tényező – szabadon álló tető


d

szélirány

A

B

C

d/10 d/10

C

B

b

b/10

b/10

szélirány

h=ze

Oldalain nyitott ferdesíkú tető alaki tényezői cp,net és cf

Tetősík hajlásszöge

α

Alakitényező jellemzője

Általános erőtényező

zónák

A B C

cf cp,net cp,net cp,net

15°

Maximum 0,7 1,4 2,7 1,8

Minimumφ = 0 -1,1 -1,8 -2,4 -2,5

φ = 1 -1,4 -1,6 -2,9 -3,0




Alaki tényező – szabadon álló tető


Oldalain nyitott ferdesíkú tető alaki tényezői cp,net és cf

Tetősík hajlásszöge

α

Alakitényező jellemzője

Általános erőtényező

zónák

A B C

cf cp,net cp,net cp,net

15°

Maximum 0,7 1,4 2,7 1,8

Minimumφ = 0 -1,1 -1,8 -2,4 -2,5

φ = 1 -1,4 -1,6 -2,9 -3,0

cf: Erőtényező, a teljes felületre ható szélteher eredője

cp,net: A felület két oldalán hatószélnyomás összege




Alaki tényező – donga


ze=h+f

C

d

AB B

0,50,40,20,100,05 0,3

A (h/d?0,5)

h

-0,8

-1,2

-1,0

C

-0,2

-0,4

-0,6B A (h/d?0,5)

B

C

A (h=0)f

0,8

0,2

0,4

0,6

Cpe,10

A (h/d<0,5)

f/d




Alaki tényező – kupola


+

-

+

-

d

-

A

BC f

h

Cpe,10

C(h/d=0)

f/d

A(h/d=0)

A(h/d=

0,25)

-Cpe,10

C(h/d0,5)

B(h/d=0)

B(h/d0,5)

A(h/d1)

0,05 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5

0,8

0,6

0,4

0,2

0

-0,2

-0,4

-0,6

-0,8

-1,0

-1,2

-1,4

-1,6

-1,8

Cpe,10 értéke konstans a szélirányra meröleges metszetsíkok mentén

B

B

B

A C




Szélsúrlódás


A szélsúrlódás alaki tényezője cfr

Felület jellegecfr súrlódási

tényező

sima (acél, simított beton) 0,01

durva(nyersbeton, kátránypapír) 0,02

A szélsúrlódás alaki tényezője cminden esetben 0,03




Szélsúrlódás


ze

bd

Afr=2·b·d

d

ze=h

Afr=2·h·d

Referencia felület Afr

bd

ze=hmin{2b;4h}

a) b)

c)9-16. ábra




Táblák


ze=z

g+h/

2

zg

b/2b

h

b/4 b/4

b/4 vízszintes külpontosság

A szabadonálló tábla alaki (erö-) tényezöje: cf

feltétel cf erötényezözg ≥ h/4

1,80zg < h/4 és b/h ≤1 (álló tábla)

zg < h/4 de b/h >1 (fekvö tábla) Szabadon állófalként!





25,1

2ρ7,002,0

h

Ah

m reff

ze l l

l

h

ze ze

hh




Négyzetes oszlop – cf0 erőtényező





Köroszlop – cP0 alaki tényező


Re = 5 X 105




Terep hatása





Alaki tényező fajtái


cpe Külső felületi nyomás alaki tényező

cpi Belső felületi nyomás alaki tényező

cp, net Összesített felületi nyomás alaki t.

cfr Szélsúrlódás alaki tényezője

cf Erőtényező




Erőtényező


Én 0,78




Erőtényező


Én 0,78

Tatra T77 0,21




Erőtényező


Én 0,78

Tatra T77 0,21

Air Force One 0,031




Erőtényező


Én 0,78

Tatra T77 0,21

Air Force One 0,031

Empire State Building 1,3-1,5




Erőtényező


Én 0,78

Tatra T77 0,21

Air Force One 0,031

Empire State Building 1,3-1,5

Eiffel torony 1,8-2,0




Köszönöm a figyelmet!





szélteher szakmérnöki tanfolyam tartószerkezet-rekonstrukciós … · 2019-10-10 ·...

Documents