Obciążenie wiatrem – Rodzaje oddziaływań na konstrukcje według Eurokodu PN-EN

Oddziaływanie wiatru jest ujęte w normie PNEN 1991-1-4, gdzie zostały sformułowane zasady ustalania wartości oraz układów obciążeń dla tego oddziałania klimatycznego.

Prędkości wiatru zarówno przeciętne jak i chwilowe mają bezpośredni wpływ na wartości obciążeń jakim musi sprostać konstrukcja jako całość, ale także jej poszczególne elementy. Stąd obszar Polski podzielono na strefy o jednolitej podstawowej wartości bazowej prędkości vb,0. Schematycznie przedstawia to rysunek.

Warto zwrócić uwagę, że w obszarze przybrzeżnym nie ustanowiono dodatkowego podziału, choć wydawałby się może intuicyjny. Różnicowanie prędkości (zresztą nie tylko na tym obszarze) następuje poprzez ustalenie odpowiedniej kategorii chropowatości terenu od 0 do IV. Opis przedstawiono w tablicy.

Określenie kategorii terenu pociąga za sobą głównie odpowiednie wartości współczynnika ekspozycji i chropowatości terenu.

Należy w tym miejscu nadmienić, że zależnie od geometrii budynku, może zaistnieć konieczność różnicowania wartości współczynnika ekspozycji c_e na wysokości obiektu. Dla budynków zdefiniowano c_p,i i c_p,e, odpowiednio współczynnik ciśnienia wewnętrznego i zewnętrznego. Wartości ich zależą od geometrii obiektu i dodatkowo dzielą się na lokalne oraz globalne. Współczynniki lokalne są przeznaczone do obliczeń elementów i łączników o powierzchni A < 1 m^{2 10 m2. Gdy wartość A leży pomiędzy 1 i 10 m2 stosuje się odpowiednią interpolację.}

Zależnie od rozpatrywanego typu konstrukcji, do obliczeń, należy stosować odpowiednie współczynniki, albo c_p,e i c_p,i , albo c_p,net , albo c_f.

Do obliczeń wiat, ścian wolnostojących, attyk i ogrodzeń należy stosować współczynniki ciśnienia netto oznaczone przez cp,net zależne od współczynnika wypełnienia ϕ. Określone zostały także współczynniki tarcia c_fr, które uwzględnia się jedynie dla ścian i powierzchni o odpowiednich rozmiarach. Ostatnią grupą współczynników aerodynamicznych, są współczynniki siły c_f.

Znajdują one zastosowanie przy obliczeniach takich obiektów jak np. tablice czy flagi. W porównaniu do poprzedniej normy wiatrowej zwiększenie nakładu pracy może być spowodowane znacznym różnicowaniem obciążenia na obszarze rozpatrywanej części obiektu (np. połaci dachowej). Za takim rozwiązaniem przemawiają badania modelowe w tunelach aerodynamicznych, które to wykazały znaczne różnice oddziaływań w zależności od rozpatrywanego obszaru elementu.

Nie idzie to jednak w parze z możliwie uproszczonym podejściem inżynierskim. Do obliczeń pomocny jest program z wbudowanym modułem do obliczeń zgodnie z normą PN-EN Obciążenie wiatrem w programie tym można między innymi ustawić:

1. Strefy geograficzną, w której położony jest obiekt
2. Kategorię terenu
3. Współczynniki sezonowe i kierunkowe oraz układ obciążenia
4. oraz określić geometrię dachu i kierunek wiatru