ZATÍŽENÍ STAVEBNÍCH KONSTRUKCÍ - fast10.vsb.czfast10.vsb.cz/kolos/file/MECHK/mechanika_konstrukci_4.pdf · 1.2 Objemové tíhy stavebních a skladovaných materiálů • Za

1

MECHANIKA KONSTRUKCÍ

ZATÍŽENÍ STAVEBNÍCH KONSTRUKCÍ

• Objemové tíhy, vlastní tíha, užitná zatížení pozemních staveb• Zatížení sněhem• Zatížení větrem• Zatížení teplotou

ČSN EN 1991-1-1Eurokód 1: Zatížení konstrukcí

Část 1-1: Obecná zatížení –Objemové tíhy, vlastní tíha a užitná zatížení poz. staveb

2

6 KAPITOL a 2 PŘÍLOHY• KAPITOLA 1: „Všeobecně“ uvádí rozsah platnosti, normativní odkazy,

základní termíny a definice, které se uplatňují v ČSN EN 1991-1-1.• KAPITOLA 2: „Klasifikace zatížení“ uvádí klasifikaci stálých a

užitných zatížení ve smyslu článku 4.1.1 normy EN 1990.• KAPITOLA 3: „Návrhové situace“ popisuje především způsoby, jak

zakomponovat zatížení stálé a užitné do příslušných zatěžovacích stavů.

• KAPITOLA 4: „Objemové tíhy stavebních a skladovaných materiálů“ uvádí postupy pro stanovení charakteristických hodnot objemových tíh stavebních a skladovaných materiálů. Kapitola odkazuje na tabulky v příloze A.

• KAPITOLA 5: „Vlastní tíha stavebních prvků“ poskytuje metody pro stanovení charakteristických hodnot vlastní tíhy staveb.

• KAPITOLA 6: „Užitná zatížení pozemních staveb“ uvádí charakteristické hodnoty užitných zatížení stropních a střešních konstrukcí v pozemních stavbách.

Struktura normy

3

6 KAPITOL a 2 PŘÍLOHY• PŘÍLOHA A: „Tabulky pro nominální hodnoty objemové tíhy

stavebních materiálů a pro nominální objemové tíhy a úhly vnitřního tření skladovaných materiálů“ obsahuje celkem 12 tabulek s hodnotami objemových tíh a úhlů vnitřního tření pro stavební materiály, materiály pro mosty a skladované materiály.

• PŘÍLOHA B: „Svodidla a zábradlí v garážích“ popisuje postupy pro stanovení vodorovných sil působících kolmo na svodidlo či zábradlí.

Rozsah platnosti normy EN 1991-1-1: • EN 1991-1-1 uvádí pokyny pro navrhování a zatížení konstrukcí pozemních a

inženýrských staveb, a to pro:

• objemové tíhy stavebních materiálů a skladovaných materiálů (pozemní i inženýrské stavby);

• vlastní tíhy stavebních prvků (pozemní i inženýrské stavby);• užitná zatížení pozemních staveb.

Struktura normy

4

1.1 Klasifikace zatížení – vlastní tíha

• Vlastní tíha stavby se má ve smyslu článku 4.1.1 normy EN 1990klasifikovat jako STÁLÉ PEVNÉ ZATÍŽENÍ.

EN 1990:

• Podle proměnlivosti v prostoru se zatížení dělí na:• zatížení volné • zatížení pevné

• Podle proměnlivosti v čase se zatížení dělí na:• zatížení stálá • zatížení proměnná• zatížení mimořádná

1 Zatížení stálá

5

1.2 Objemové tíhy stavebních a skladovaných materiálů

• Za charakteristické hodnoty objemových tíh se v obvyklých případech používají PRŮMĚRNÉ HODNOTY.• průměrné hodnoty objemových tíh a úhlů vnitřního tření (u skladovaných materiálů) jsou

uvedeny v Příloze A

• Charakteristické hodnoty objemových tíh materiálů lze stanovit také podle [EN 1990 4.1.2]:

• například u nových materiálů a materiálů inovačního charakteru,• pokud mají objemové tíhy použitých materiálů významný rozptyl, např. vlivem původu,

obsahu vody atd. – stanoví se horní hodnota Gk,sup a dolní hodnota Gk,inf .


6

1.1 Klasifikace zatížení – vlastní tíha

• Vlastní tíha stavby se má ve smyslu článku 4.1.1 normy EN 1990klasifikovat jako STÁLÉ PEVNÉ ZATÍŽENÍ.

EN 1990:




7

1.2 Objemové tíhy stavebních a skladovaných materiálů

• Je-li variabilita zatížení stálého vyšší (VG > 0,1), nebo je při ověřování mezního stavu důležité tuto variabilitu uvažovat, pak je potřebné pro:• horní hodnotu Gk,sup uvažovat 95% horní kvantil statistického rozdělení;• dolní hodnotu Gk,inf uvažovat 5% dolní kvantil statistického rozdělení.

Gk, inf = µG - 1,64σG = µG (1 - 1,64VG)

Pro VG = 0,10 je dolní a horní charakteristická hodnota o 16,4 % menší nebo větší než průměrná hodnota Gm.

Pro stálé zatížení se obvykle předpokládá normální (Gaussovo) rozdělení.

STÁLÁ ZATÍŽENÍ (EN 1990 - 4.1.2)

Gk, sup= µG + 1,64σG = µG (1 + 1,64VG)


8

1.3 Vlastní tíha stavebních prvků

• Vlastní tíhu stavebního prvku lze ve většině případů popsat jedinou charakteristickou hodnotou vypočítanou na základě:

• nominálních rozměrů a

• charakteristických hodnot objemových tíh

v obvyklých případech PRŮMĚRNÉ HODNOTY

rozměry, jak je uvádí VÝKRESOVÁ DOKUMENTACE

• Celková vlastní tíha nosných a nenosných prvků se má v kombinacích zatížení uvažovat jako „jedno“ nezávislé zatížení.


9

• Vlastní tíha stavebních prvků zahrnuje tíhu nosných a nenosných prvků včetně pevného vybavení, tíhy zeminy a štěrkového lože.

1.3 Vlastní tíha stavebních prvků

• K nenosným prvkům patří [EN 1991-1-1, 5.1(3)] :• střešní krytiny;• povrchové úpravy a vrstvy;• příčky a obklady;• madla, svodidla, zábradlí a obrubníky;• obvodový plášť;• zavěšené podhledy;• tepelné izolace;• mostní vybavení;• pevná vybavení (viz další snímek).


10

1.5 Návrhové hodnoty zatížení

• Hodnoty dílčích součinitelů γF (platné pro pozemní stavby) jsou pro mezní stavy únosnosti (EQU a STR) uvedeny v tabulce (podrobnosti v EN 1990, příloha A1).

Mezní stav

Zatížení stálá Zatížení prom ěnná

působí nepříznivěγG,sup

působí příznivěγG,sup

působí nepříznivě

γQ

působí příznivěγQ

EQU 1,10 0,90 1,50 0,00

STR 1,35 1,00 1,50 0,00

Postup podle EN 1990


11

2.1 Klasifikace zatížení

• Užitná zatížení se musí ve smyslu článku 4.1.1 normy EN 1990klasifikovat jako PROMĚNNÁ VOLNÁ ZATÍŽENÍ.

• Užitná zatížení se mají považovat za zatížení KVAZISTATICKÁ.

Poznámka 1: Pokud lze očekávat významné rezonanční účinky od synchronizovaného rytmického pohybu lidí, tančení nebo skákání, pak se má určit model zatížení pro speciální dynamický výpočet (obecné pokyny pro stanovení dynamických účinků uvádí EN 1990).

Poznámka 2: U vysokozdvižných vozíků a vrtulníků se dynamické účinky zohledňují pomocí dynamického součinitele φ.

Poznámka 3: Užitná zatížení mostů jsou v EN 1991-2.

Poznámka 4: Mimořádné zatížení nárazem vozidel nebo mimořádná zatížení stroji se řeší podle EN 1991-1-7.

2 Užitná zatížení pozemních staveb

12

2.2 Návrhové situace

• Pro plochy, které mají být vystaveny zatížením rozdílných kategorií(viz další snímky), se musí v návrhu uvažovat nejkritičtější zatěžovací stav.

tzn. všechna užitná zatížení v různých částech objektu se v kombinacích zatížení uvažují jako jedno nezávislé zatížení

• V návrhových situacích, kdy užitná zatížení působí současně s dalšími proměnnými zatíženími (zatížení sněhem, větrem, jeřáby, strojním vybavením) se celková užitná zatížení v určitém zatěžovacím případě musí uvažovat jako zatížení nezávislá.

např. u víceúčelových objektů


13

2.3 Popis zatížení

• Užitná zatížení pozemních staveb jsou taková, která vznikají v důsledku užívání. Hodnoty uvedené v normě EN 1991-1-1 zahrnují:

• obvyklé užívání osobami;• nábytek a přemístitelné předměty (např. přemístitelné příčky,

uskladněné předměty);• vozidla;• předvídatelné výjimečné případy, jako je soustředění osob

nebo nábytku, nebo přemístění či nahromadění předmětů, ke kterým může dojít při reorganizaci a úpravách.


14

• Při navrhování stropní konstrukce v jednom podlaží nebo konstrukce zastřešení se musí užitné zatížení uvažovat jako volné zatížení působící v nejnepříznivější části zatížené plochy.

2.4 Uspořádání zatížení2.4.1 Stropy, nosníky, střechy

• K zajištění minimální lokální únosnosti stropní konstrukce se musí provést samostatné posouzení na soustředěné zatížení, které se nekombinuje s rovnoměrně rozděleným zatížením nebo jiným proměnným zatížením, pokud není stanoveno jinak.

• Užitná zatížení stejné kategorie se smí redukovat součinitelem αA v závislosti na zatížené ploše, která je příslušným prvkem podpíraná (viz další snímky prezentace).


15

2.4 Uspořádání zatížení

Vícepodlažní objekty

Nejnepříznivější uspořádání Dovolené zjednodušení

• Jestliže je třeba uvažovat zatížení z dalších podlaží, mohou se zjednodušeně uvažovat jako rovnoměrně rozdělená (pevná zatížení).

2.4.1 Stropy, nosníky, střechy


16

2.4 Uspořádání zatížení2.4.2 Sloupy a stěny

• Při návrhu sloupů nebo stěn zatížených z několika podlaží se může celkové užitné zatížení stropu v každém podlaží uvažovat jako zatížení rovnoměrně rozdělené.

postup není vždy vhodný

kombinace Mmax+ N kombinace Nmax+ M

• Pokud užitná zatížení působí na sloupy a stěny z několika podlaží, smí se celkové užitné zatížení redukovat součinitelem αA (viz další snímky prezentace)


17

2.5 Návrhové hodnoty zatížení


Mezní stav





γQ


EQU 1,10 0,90 1,50 0,00

STR 1,35 1,00 1,50 0,00



18

2.6 Charakteristické hodnoty užitných zatížení2.6.1 Obytné, společenské, obchodní a administrativní plochy

Užitné kategorie

Po

zor

na

dyn

amic

ké

úči

nky


19

2.6 Charakteristické hodnoty užitných zatížení2.6.1 Obytné, společenské, obchodní a administrativní plochy

Charakteristické hodnoty


20

2.6 Charakteristické hodnoty užitných zatížení2.6.2 Plochy pro skladování a průmyslovou činnost

Kategorie ploch


• V případě potřeby se mohou doporučené hodnoty pro plochy kategorie E1 změnit v souladu se způsobem využívání pro konkrétní projekt.

• Užitná zatížení kategorie E2 se stanoví podle technologických specifikací, v souladu se způsobem využívání.


21

2.6 Charakteristické hodnoty užitných zatížení2.6.3 Garáže a dopravní plochy pro vozidla

• Dopravní a parkovací plochy se v pozemních stavbách člení do dvou kategorií podle toho, pro jaká vodidla jsou přístupné.

Kategorie ploch


22

2.6 Charakteristické hodnoty užitných zatížení2.6.3 Garáže a dopravní plochy pro vozidla


• Pro stanovení celkových účinků se předpokládá použití qk a pro stanovení lokálních účinků Qk.

model jedné nápravy• U kategorie F má strana čtvercové plochy

velikost 100 mm, u kategorie G má velikost 200 mm.

• Nápravové síly umístit do polohy s nejnepříznivějšími účinky.


23

2.6 Charakteristické hodnoty užitných zatížení2.6.4 Střechy

• Střechy se musí zatřídit podle jejich přístupnosti do tří kategorií.

Kategorie ploch

• Užitná zatížení Qk a qk jsou pro střechy kategorie H uvedená v následující tabulce.

• Pro střechy kategorie I se použijí hodnoty v závislosti na konkrétním použití (viz předchozí tabulky pro kategorie A až G).

• Pro střechy kategorie K jsou podrobnosti uvedeny v normě.


24



• Hodnoty v tabulce nezahrnují nekontrolované hromadění stavebních materiálů, ke kterému může dojít v průběhu údržby (viz EN 1991-1-6: Zatížení během provádění).

• Podle NA ČR se předpokládá, že rovnoměrné zatížení qk působí na ploše A = 10 m2.

• Provádí se samostatné ověření na účinky soustředěného zatížení Qk a zatížení rovnoměrně rozděleného qk, která působí nezávisle.

• Na střechách se nemá uvažovat současné působení užitných zatížení a zatížení sněhem nebo větrem.


25


• Pro zatížení přístupových žebříků a lávek na střechách se sklonem do 20° se mají použít hodnoty pro střechy kategorie H.

• Pokud jsou lávky součástí stanovených únikových cest, má se uvažovat qk podle tabulky pro kategorie A až D.

• U obslužných lávek se má uvažovat minimální zatížení Qk = 1,5 kN.

• Pro navrhování konstrukcí a krytů průlezů, úchytů stropních podhledů a podobných konstrukcí se mají uvažovat následující zatížení:

a) bez přístupu: bez užitného zatížení:b) s přístupem: qk = 0,25 kN/m2

Qk = 0,9 KN


26

2.6 Charakteristické hodnoty užitných zatížení2.6.5 Vodorovná zatížení na zábradlí a dělící stěny


• Charakteristické hodnoty přímkového zatížení qk působícího ve výšce dělící stěny nebo zábradlí, nikoli však výše než 1,20 m, se uvažují podle následující tabulky:

• Poznámka: U ploch, jako jsou stadióny, tribuny, pódia, auly a konferenční sály, kde může dojít k významnému přetížení davem lidí při veřejných událostech, se přímkové zatížení stanoví podle kategorie C5.


27

2.7 Další reprezentativní hodnoty užitného zatížení

• Podle EN 1990:2002 jsou další reprezentativní hodnoty užitného zatížení následující:• kombinační hodnota ψ0U;• častá hodnota ψ1U;• kvazistálá hodnota ψ2U;


28

2.7 Příloha A

• V informativní příloze jsou uvedeny tabulky pro nominální objemové tíhy stavebních materiálů a pro nominální objemové tíhy a úhly vnitřního tření skladovaných materiálů.


29

2.8 Příloha B

Svodidla a zábradlí v garážích• Příloha stanovuje vodorovnou charakteristickou sílu F (kN),

působící kolmo na svodidlo.

• Síla F se uvažuje rovnoměrně rozdělená po délce 1,5 m na libovolné části svodidla v garáži.

bc

25,0

δδ += mv

F

• m je celková hmotnost vozidla (kg);• v rychlost vozidla kolmo na svodidlo (m/s);• δc deformace vozidla (mm);• δb deformace svodidla (mm).

Kde


30

2.8 Příloha B

Svodidla a zábradlí v garážích

• Pokud se garáže navrhují pro vozidla, jejichž celková hmotnost nepřekročí 2500 kg, použijí se pro stanovení síly F následující hodnoty:

m = 1500 kg;v = 4,5 m/s;δc = 100 mm, pokud nejsou k dispozici přesnější údaje.

• Pro tuhá svodidla, pro která může být δb považováno rovno nule, je charakteristická síla rovna:

kNF 1500100

5,415005,0 2

≅+

⋅⋅= konzervativní předpoklad

• Svodidla a zábradlí v garážích se mají navrhovat na níže uvedená vodorovná zatížení.


31

2.8 Příloha B

Svodidla a zábradlí v garážích• Pokud se garáže navrhují pro vozidla, jejichž celková hmotnost

překračuje 2500 kg, uvažuje se ve výpočtu síly F se skutečnou hmotností vozidla.

• Předpokládá se, že síla F působí ve výšce nárazníku. U garáží pro vozidla pod 2500 kg je možné předpokládat výšku nárazníku 375 mm nad úrovní podlahy.

• Další podrobnosti jsou uvedeny v normě.


32


Část 1-3: Obecná zatížení

Zatížení sněhem

33

• KAPITOLA 1: VŠEOBECNĚ• KAPITOLA 2: KLASIFIKACE ZATÍŽENÍ• KAPITOLA 3: NÁVRHOVÉ SITUACE• KAPITOLA 4: ZATÍŽENÍ SNĚHEM NA ZEMI• KAPITOLA 5: ZATÍŽENÍ SNĚHEM NA STŘECHÁCH• KAPITOLA 6: MÍSTNÍ ÚČINKY

• Norma ČSN EN 1991-1-3 má šest kapitol, dvě normativní a tři informativní přílohy a národní přílohu (součástí národní přílohy je mapa sněhových oblastí na území ČR).

ŠEST KAPITOL

Struktura normy

34

• Příloha A (normativní): „Návrhové situace a uspořádání zatížení pro různé lokality“

• Příloha B (normativní): „Tvarové součinitele pro zatížení výjimečným navátím sněhu“

• Příloha C (informativní): „Evropské mapy zatížení sněhem na zemi“

• Příloha D (informativní): „Úprava zatížení sněhem na zemi podle doby návratu“

• Příloha E (informativní): „Objemová tíha sněhu“• NÁRODNÍ PŘÍLOHA (informativní)

PŘÍLOHY NORMY

Struktura normy

35

1.1 Rozsah platnosti normy

• Norma EN 1991-1-3 poskytuje metody výpočtu zatížení stavebních konstrukcí sněhem v oblastech s nadmořskou výškou menší než 1500 m (pokud není stanoveno jinak).

Podle NA ČR platí norma pro celé území České republiky

• Norma EN 1991-1-3 uvádí pokyny pro stanovení hodnot zatížení sněhem pro navrhování konstrukcí pozemních a inženýrských staveb.

1 Všeobecně

36


• Norma EN 1991-1-3 nezahrnuje následující vlivy:

• dynamické zatížení způsobené sklouznutím nebo pádem sněhu z vyšší úrovně střechy;

• přídavné zatížení větrem způsobené změnou tvaru nebo velikosti stavby vlivem sněhové nebo ledové vrstvy;

• zatížení v místech, kde se sníh vyskytuje po celý rok;

• zatížení námrazou;

• boční zatížení sněhem (např. návějí sněhu);

• zatížení sněhem na mostech.

1 Všeobecně

37

• Zatížení sněhem se musí ve smyslu článku 4.1.1 normy EN 1990uvažovat jako PROMĚNNÉ PEVNÉ STATICKÉ ZATÍŽENÍ (pokud není v normě stanoveno jinak).

EN 1990:



• Podle povahy zatížení a odezvy konstrukce:• zatížení statické • zatížení dynamické

výjimečný spad sněhu a/nebo výjimečné navátí sněhu (ne v ČR)

2 Klasifikace zatížení

38

• Zatížení sněhem se uvažuje v trvalé, dočasné a mimořádnénávrhové situaci.

• Norma rozlišuje normální a výjimečné podmínky.

• V NORMÁLNÍCH PODMÍNKÁCH, kdy se nevyskytují výjimečné sněhové přeháňky a výjimečné návěje, se uvažují následující dvě trvalé nebo dočasné návrhové situace:

• zatížení sněhem na střeše bez návěje;

• zatížení sněhem na střeše s návějí.

3 Návrhové situace

39

výjimečné podmínky se v ČR v současnosti neuvažují

• VÝJIMEČNÉ PODMÍNKY mohou nastat v oblastech, kde lze pozorovat ojedinělé, avšak velmi intenzivní sněhové přeháňky, které jsou podstatně významnější než ty, jež se běžně vyskytují.

• Výjimečné podmínky mohou nastat také v oblastech, ve kterých se vyskytují výjimečné sněhové návěje.

3 Návrhové situace

40

4.1 Charakteristické hodnoty

• CHARAKTERISTICKÁ HODNOTA zatížení sněhem na zemi je charakterizovaná jako 2% kvantil ročních maxim.

• Na území ČR se rozlišuje celkem osm oblastí, I až VIII, které jsou uvedeny v Mapě sněhových oblastí na území ČR.

Oblast I II III IV V VI VII VIII

sk [kN/m2] 0,7 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 4,0 > 4,0

Poznámka 1: Mapa z roku 2006 je uvedena jako Změna Z1 k normě ČSN EN 1993-1-3. Mapa je stanovena základě měření ČHMÚ od roku 1961 do roku 2006.

Poznámka 2: Od 1.11. 2006 se změnou Z3 k normě ČSN 73 0036:1986 ruší text oddílu A „Zatížení sněhem“ v kapitole V. „Klimatická zatížení“. Zároveň je zrušena příloha 4 „Mapa sněhových oblastí na území ČSSR“. Vše je nahrazeno normou ČSN EN 1993-1-3.

4 Zatížení sněhem na zemi

41


Mapa sněhových oblastí na území ČR

data z let 1961-2006


42


Srovnání ČSN 73 0035 a ČSN EN 1991-1-3

ČSN 73 0035 ČSN EN 1991-1-3• Z měření ČHMÚ je odvozena základní tíha

sněhu s*0d se střední dobou návratu T* =

100 let.• Určující základní tíha sněhu s*

d (uvedená v mapě sněhových oblastí) se určí podle vztahu:

7,1

*0* d

d

ss =

7,12,14,1 ≅⋅=⋅ χγ fs

Odpovídá střední době návratu T = 10 let

• Z měření ČHMÚ je odvozena charakteristická hodnota zatížení sněhem na zemi (uvedená v mapě sněhových oblastí) se střední dobou návratu T = 50 let.


43



44


Problémy související s aplikací mapy sněhových oblastí

• podrobnost mapy

• určení zatížení v podhorských oblastech

• nárůst hodnot ve srovnání s mapou v ČSN 73 0035

http://www.snehovamapa.cz/DIGITÁLNÍ MAPA rozdělující ČR na čtverce o hraně 100x100 m připravená ve spolupráci ČHMÚ, Fakulty stavební VŠB,IOK s.r.o a ARTech Praha.


45

4.2 Další reprezentativní hodnoty zatížení

• Podle EN 1990:2002 jsou další reprezentativní hodnoty pro zatížení sněhem na střeše následující:

• kombinační hodnota ψ0s;

• častá hodnota ψ1s;

• kvazistálá hodnota ψ2s;

Oblast ψ 0 ψ 1 ψ2

Staveništ ě v nadmo řské výšce H > 1000 m 0,7 0,5 0,2

Staveništ ě v nadmo řské výšce H < 1000 m 0,5 0,2 0,0


46

5.1 Charakter zatížení

• Sníh může být na střeše uložen v různých tvarech, faktory ovlivňující různá uložení jsou:

• tvar střechy;• tepelné vlastnosti střechy;• drsnost povrchu střechy;• množství tepla vznikajícího pod střechou;• vzdálenost od okolních staveb;• okolní terén;• místní klimatické poměry, zejména větrnost, teplotní změny a pravděpodobnost vzniku

srážek (buď dešťových nebo sněhových).

5 Zatížení sněhem na střechách

47

5.2 Uspořádání zatížení

• Musí se uvažovat následující dvě základní uspořádání zatížení:

Rovnoměrné zatížení způsobené napadnutím sněhu za bezvětří

Nerovnoměrné zatížení střechy způsobené návějí

Poznámka: Pokud se předpokládá, že sníh bude ze střechy odstraňován nebo po ní přesouván uměle, má být střecha navržena na odpovídající uspořádání zatížení. V normě jsou uvedena pouze uspořádání zatížení pro přirozeně uložený sníh.


48

5.3 Výpočet zatížení pro T/D návrhovou situaci

• Zatížení sněhem na střechách se pro trvalou a dočasnou návrhovousituaci musí stanovit následujícím způsobem:

kte sCCs i ⋅⋅⋅= µ• µi je tvarový součinitel zatížení sněhem;• sk charakteristická hodnota zatížení sněhem na zemi;• Ce součinitel expozice;• Ct tepelný součinitel.

Kde

• Má se předpokládat, že zatížení působí svisle a je vztaženo k půdorysné ploše střechy.


49

5.4 Součinitel expozice Ce

• Součinitel expozice Ce bere v úvahu možné sfoukávání sněhu se střechy objektu.

• Ce se má volit rovno jedné, pokud pro různé typy krajiny není stanoveno jinak. analogické ustanovení je i v ČSN 73 0035 (bod 146), kdy

lze ve vybraných případech redukovat součinitelem χχχχs


50

5.4 Tepelný součinitel Ct

• Tepelný součinitel Ct se má použít tam, kde je možné vzít v úvahu snížení zatížení sněhem na střeše, která má vysokou tepelnou prostupnost (>1 W/m2K), zejména u některých skleněných střech, kde dochází k tání sněhu vlivem prostupu tepla střechou.

• Pro všechny ostatní případy je Ct rovno jedné.

Poznámka 1: Podle NA ČR lze hodnoty součinitele Ct < 1 stanovit postupem uvedeným v příloze D normy ISO 4355. Součinitel Ct nesmí být menší než hodnota 0,8. Pro případ vyřazení zdroje tepla z provozu musí být zajištěna možnost snadného odklízení sněhu ze střechy.

Poznámka 2: Analogické ustanovení je také v normě ČSN 73 0035 (bod 148).


51

5.5 Tvarové součinitele µi

• Tvarové součinitele µi jsou v EN 1991-1-3 definovány pro uspořádání zatížení nenavátým a navátým sněhem pro:

• pultové střechy;• sedlové střechy;• střechy vícelodních budov;• válcové střechy;• střechy sousedící a přiléhající k vyšším stavbám.

5.5.1 Obecně


52


Úhel sklonu st řechy 30° 30° < α < 60° 60°µ1 0,8 0,8(60 – α)/30 0,0µ2 0,8 + 0,8α / 30 1,6 ---

5.5.1 Obecně

vliv úhlu sklonu střechy


53


5.5.2 Pultové střechy

• Uspořádání zatížení podle obrázku se má použít pro zatížení nenavátým i navátým sněhem.

• Hodnoty součinitele µ1 platí, pokud není zabráněno sklouzávání sněhu ze střechy.

• Pokud jsou na střeše sněžníky nebo jiné překážky nebo je dolní okraj střechy ukončen atikou (nadezdívkou), potom hodnota tvarového součinitele zatížení sněhem nemá klesnout pod 0,8.


54


5.5.2 Pultové střechy - příklad

• lokalita: Plzeň• typ krajiny: normální• tepelně izolovaná střecha• sklon střechy: 30°

Zadání:

• I. sněhová oblast �� sk = 0,7 kN/m2

• typ krajiny: normální �� Ce = 1,0• střecha s TI �� Ct = 1,0• sklon střechy: 30° �� µ1 = 0,8

Řešení:

s = µ1 Ce Ct sk = 0,8 �1,0 �1,0 �0,7 = 0,56 kN/m2


55


5.5.3 Sedlové střechy

• Uspořádání zatížení nenavátým sněhem je uvedeno na obrázku pod bodem (a).

• Uspořádání zatížení navátýmsněhem je uvedeno na obrázku pod body (b) a (c).

• Hodnoty součinitele µ1 platí, pokud není zabráněno sklouzávání sněhu ze střechy.

• Pokud jsou na střeše sněžníky nebo jiné překážky nebo je dolní okraj střechy ukončen atikou (nadezdívkou), potom hodnota tvarového součinitele zatížení sněhem nemá klesnout pod 0,8.


56


5.5.3 Sedlové střechy - příklad

• lokalita: Frýdek-Místek• typ krajiny: normální• tepelně izolovaná střecha• sklony střechy: 45° a 30°

Zadání:

• III. sněhová oblast �� sk = 1,5 kN/m2

• typ krajiny: normální �� Ce = 1,0• střecha s TI �� Ct = 1,0• sklon střechy: 45° �� µ1 = 0,4

30° �� µ1 = 0,8

Řešení:

s45° = µ1(45°) Ce Ct sk = 0,4 �1,0 �1,0 �1,5 = 0,6 kN/m2

s30° = µ1(30°) Ce Ct sk = 0,8 �1,0 �1,0 �1,5 = 1,2 kN/m2


57


5.5.4 Střechy vícelodních budov


• Uspořádání zatížení navátýmsněhem je uvedeno na obrázku pod bodem (b).

• U střech, které z jedné nebo obou stran úžlabí mají sklon větší než 60°, se v ČR uvažuje součinitel µ2 = 1,6.


58


5.5.4 Střechy vícelodních budov - příklad

• lokalita: Jablunkov• typ krajiny: otevřená• tepelně izolovaná střecha• sklony střechy: 45° a 30°

Zadání:

• V. sněhová oblast �� sk = 2,5 kN/m2

• typ krajiny: otevřená �� Ce = 0,8• střecha s TI �� Ct = 1,0• sklon střechy: α1= 45° �� µ1 = 0,4

α2= 30° �� µ1 = 0,8α1,2=(45 + 30)/2 = 37,5° �� µ2 = 1,6

Řešení:

s45° = µ1(45°) Ce Ct sk = 0,4 �0,8 �1,0 �2,5 = 0,8 kN/m2

s30° = µ1(30°) Ce Ct sk = 0,8 �0,8 �1,0 �2,5 = 1,6 kN/m2

s37,5° = µ2(37,5°) Ce Ct sk = 1,6 �0,8 �1,0 �2,5 = 3,2 kN/m2


59


5.5.5 Válcové střechy


• Uspořádání zatížení navátým sněhem je uvedeno na obrázku pod bodem (b).

• Na částech střechy s β > 60° se zatížení sněhem neuvažuje.


60


5.5.5 Válcové střechy

• Podle NA ČR se navíc má uvažovat další uspořádání zatížení navátým sněhem a to v následujících případech:

• u střech, kde h:b > 1:8;• dále při použití sněžníků;• vždy ve sněhových oblastech IV a V

h:b 1:8 1:6 ≥1:5

µ3 1,45 1,8 2,0


61


5.5.5 Válcové střechy - příklad

• lokalita: Frýdlant n.O.• typ krajiny: normální• tepelně izolovaná střecha

Zadání:

• IV. sněhová oblast �� sk = 2,0 kN/m2

• typ krajiny: normální �� Ce = 1,0• střecha s TI �� Ct = 1,0• h:b = 4:24 = 0,167 �� µ3,(b) = 1,87

h:b = 4:24 = 1:6 �� µ3,(NA ČR) = 1,8

Řešení:

s(a) = 0,8 Ce Ct sk = 0,8 �1,0 �1,0 �2,0 = 1,6 kN/m2

s(b_Levý) = µ3,(b) Ce Ct sk = 1,87 �1,0 �1,0 �2,0 = 3,74 kN/m2

s(b_Pravý) = 0,5 �s(b_Levý) = 0,5 �3,74 = 1,87 kN/m2

s(NA ČR_Levý) = µ3,(NA ČR) Ce Ct sk = 1,8 �1,0 �1,0 �2,0 = 3,6 kN/m2

s(NA ČR_Pravý) = 0,5 �s(NA ČR_Levý) = 0,5 �3,6 = 1,8 kN/m2

leží na hranici oblastí IV a V – zatížení odpovídá „přesně“ hodnotě z nižší oblasti


62


5.5.6 Střechy sousedící a přiléhající k vyšším stavbám


• Uspořádání zatížení navátým sněhem je uvedeno na obrázku pod bodem (b).


63



Příklady z praxe

(Vácha, J. a Lebr, M, 2007)


64



µ1 = 0,8 (za předpokladu, že nižší střecha je plochá);

µ2 = µs + µw

sesuv sněhu působení větru pro α ≤ 15° je µs = 0pro α > 15° se µs stanoví z přídavného zatížení o velikosti 50 % maximálního

celkového zatížení sněhem ne přilehlém sklonu vyšší střechy

µw = (b1 + b2) / 2h ≤ γh / sk (s omezením 0,8 ≤ µw ≤ 4,0)

délka návěje je určená vztahem:

ls = 2h (s omezením 5m ≤ ls ≤ 15m)

příznivý vliv větru při velkých výškových rozdílech střech

objemovou tíhu sněhu lze uvažovat hodnotou 2 kN/m3


65



maxima


66

5.5 Tvarové součinitele µi5.5.6 Střechy sousedící a přiléhající k vyšším stavbám –

příklad

• lokalita: Ostrava• typ krajiny: normální• tepelně izolovaná střecha

• II. SO �� sk = 1,0 kN/m2

• typ krajiny: normální �� Ce = 1,0• střecha s TI �� Ct = 1,0• ls = 2h = 2 �5 = 10 m

5 m ≤ ls= 10m ≤ 15 m … splněno• µ1, (0°) = µ1,( 30°) = 0,8• α = 30° > 15 ° �� µs = 0,5 µ1,( 30°) = 0,5 �0,8 = 0,4• µw = (b1 + b2) / 2h = (15 + 20) / (2 �5) = 3,5 ≤ γh / sk = 2 �5 / 1 = 10

0,8 ≤ µw = 3,5 ≤ 4,0 … splněno

Zadání:

Řešení:

s1 = µ1,(0°) Ce Ct sk = 0,8 �1,0 �1,0 �1,0 = 0,8 kN/m2

s2 = µ2 Ce Ct sk = (0,4 + 3,5) �1,0 �1,0 �1,0 = 3,9 kN/m2


67


Mezní stav





γQ


EQU 1,10 0,90 1,50 0,00

STR 1,35 1,00 1,50 0,00


Postup podle ČSN 73 0035• Součinitel zatížení γf pro zatížení sněhem je dán hodnotou γf = 1,4.

5.6 Návrhové hodnoty5.6.1 Součinitele spolehlivosti


68

5.6 Návrhové hodnoty5.6.2 Srovnání norem

Plochá střecha


69

6.1 Návěje na výstupky a překážky

• Při větru mohou vzniknout návěje na kterékoli střeše, na které jsou překážky tvořící oblasti aerodynamického stínu, kde se shromažďuje sníh.

• Tvarové součinitele zatížení sněhem a délka návějí se stanoví podle obrázku a vzorců:

µ1 = 0,8

s omezením:

µ2 = γh / sk

0,8 ≤ µ2 ≤ 2,0objemovou tíhu sněhu γ lze uvažovat hodnotou 2 kN/m3

délka návěje je určená vztahem:

ls = 2h (s omezením 5m ≤ ls ≤ 15m)

maximální tíha sněhu u překážky je 250 % tíhy sněhu na střeše mimo překážku

6 Místní účinky

70


• Vliv návějí se uplatní u všech plochých střech se světlíky, nástavbami a atikami vyššími než minimální hodnoty podle tabulky:

Sněhová oblast I II III IV V VI VII

Min. výška p řekážky (m) 0,28 0,40 0,60 0,80 1,00 1,20 1,60

• Od následující hodnoty výšky překážky se již zatížení sněhem nezvyšuje:

Sněhová oblast I II III IV V VI VII

Min. výška p řekážky (m) 0,7 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 4,0

6 Místní účinky

71


6 Místní účinky

72

• zatížení u světlíků na ploché střeše haly • lokalita: Opava• typ krajiny: normální• tepelně izolovaná střecha

Zadání:

6.1 Návěje na výstupky a překážky - příklad

• II. sněhová oblast �� sk = 1,0 kN/m2

• typ krajiny: normální �� Ce = 1,0• střecha s TI �� Ct = 1,0

Řešení:

µ1 = 0,8µ2 = γh / sk = 2 �1 / 1 = 2,0

0,8 ≤ µ2 = 2,0 ≤ 2,0 … splněno

s1 = µ1 Ce Ct sk = 0,8 �1,0 �1,0 �1,0 = 0,8 kN/m2

s2 = µ2 Ce Ct sk = 2,0 �1,0 �1,0 �1,0 = 2,0 kN/m2

6 Místní účinky

73

6.2 Sníh převislý přes okraj střechy

• Sníh převislý přes okraj střechy se podle NA ČR má uvážit od III. sněhové oblasti

• Používá se pro návrh částí střech vyložených za obvodové stěny (společně s „běžným“ zatížením sněhem).

Se = ks2/ γ (kN/m)Se … zatížení převislým sněhem na 1m délky okraje střechys … nejméně příznivý případ zatížení nenavátým sněhemγ … objemová tíha sněhu (lze uvažovat hodnotou 3 kN/m3)k … součinitel zohledňující nepravidelnost tvaru sněhu

k = 3/d, ale zároveň k ≤ dγ

tloušťka sněhové vrstvy na střeše (m)

6 Místní účinky

74

6.3 Zatížení sněhem na sněžníky a jiné překážky

• Síla Fs, způsobená hmotou sněhu sklouzávajícího po střeše, má rovnoběžný směr se sklonem střechy a na délkový metr střechy se vypočte ze vzorce:

Fs = s b sinα (kN/m)

s = µi sk je zatížení střechy sněhem (kN/m2)b … vodorovná vzdálenost překážky od hřebene střechyα … sklon střechy od vodorovné rovinyµi … tvarový součinitel střechy

6 Místní účinky

75

A) Návrhové situace a uspořádání zatížení pro různé lokality

ČR Příloha B

7 Přílohy

76

C) Evropské mapy zatížení sněhem na zemi

u většiny zemí vztahy v závislosti na číslu zóny a nadmořské výšce

7 Přílohy

77

D) Úprava zatížení sněhem na zemi podle doby návratu

• Příloha uvádí vztah pro výpočet hodnoty zatížení sněhem pro jinou střední dobu návratu, než se uvažuje pro charakteristickou hodnotu zatížení sněhem sk.

doporučeno pro ČR

7 Přílohy

78

E) Objemová tíha sněhu

Typ sn ěhuObjemová tíha sn ěhu

(kN/m3)

čerstvý 1,0

ulehlý (n ěkolik hodin nebo dn ů po napadnutí) 2,0

starý (n ěkolik týdn ů nebo m ěsíců po napadnutí) 2,5 – 3,5

mokrý 4,0

7 Přílohy

79



Zatížení větrem

• KAPITOLA 1: VŠEOBECNĚ• KAPITOLA 2: NÁVRHOVÉ SITUACE• KAPITOLA 3: MODELOVÁNÍ ZATÍŽENÍ VĚTERM• KAPITOLA 4: RYCHLOST VĚTRU A DYNAMICKÝ TLAK• KAPITOLA 5: ZATÍŽENÍ VĚTREM• KAPITOLA 6: SOUČINITEL KONSTRUKCE cscd

• KAPITOLA 7: SOUČINITELE TLAKŮ A SIL• KAPITOLA 8: ZATÍŽENÍ MOSTŮ VĚTREM

• Norma ČSN EN 1991-1-3 má osm kapitol, šest informativních příloh a národní přílohu (součástí národní přílohy je mapa větrných oblastí na území ČR).

OSM KAPITOL

Struktura normy

81

Struktura normy

• Příloha A (normativní): „Vliv terénu“• Příloha B (normativní): „Postup 1 pro stanovení součinitele konstrukce cscd“• Příloha C (informativní): „Postup 1 pro stanovení součinitele konstrukce

cscd“• Příloha D (informativní): „Hodnoty cscd pro různé typy konstrukcí“• Příloha E (informativní): „Odtrhávání vírů a aeroelastické nestability“• Příloha F (informativní): „Dynamické charakteristiky konstrukcí“• NÁRODNÍ PŘÍLOHA (informativní)

PŘÍLOHY NORMY

Struktura normy

82


• Norma ČSN EN 1991-1-4 uvádí pokyny pro stanovení zatížení větrem pro navrhování pozemních a inženýrských staveb pro každou z uvažovaných zatížených ploch.

• Norma zahrnuje celé konstrukce, části konstrukcí nebo prvky na nich připevněné, tj. dílce, prvky obvodového pláště a zařízení pro jejich upevnění, svodidla a protihlukové stěny.

• Norma ČSN EN 1991-1-4 platí pro:• pozemní a inženýrské stavby s výškou do 200 m;

• mosty s rozpětím menším než 200 m za předpokladu, že splňují kritéria pro dynamickou odezvu.

1 Všeobecně

83


• Norma EN 1991-1-4 neplatí pro následující případy:

• zatížení větrem na příhradové věže s nerovnoběžnými stěnami (viz EN 1993-3-1);

• zatížení kotvených stožárů a kotvených komínů větrem (viz EN 1993-3-1);

• kroutivé kmitání, např. vysokých objektů s centrálním jádrem;

• kmitání hlavní nosné konstrukce mostu od turbulence větru v příčném směru;

• zavěšené mosty;

• kmitání, při kterém se musí uvažovat více tvarů kmitání (ne pouze základní tvar kmitu).

1 Všeobecně

84

• Zatížení větrem se má ve smyslu článku 4.1.1 normy EN 1990 uvažovat jako PROMĚNNÉ PEVNÉ ZATÍŽENÍ (pokud není v normě stanoveno jinak – například pokud se při navrhování oken a dveří předpokládá, že budou při bouři zavřené, pak se účinky větru v případě jejich otevření pokládají za mimořádnou návrhovou situaci).

EN 1990:




85

• Podle povahy zatížení a odezvy konstrukce:

• zatížení statické

• zatížení dynamické

kvazistatická odezvadynamická a aeroelastická odezva

EN 1990:

• Poznámka: Pro většinu konstrukcí jsou rezonanční složky zanedbatelné a uvažuje se pouze kvazistatická odezva konstrukce (zatížení větrem lze považovat za kvazistatické, pokud je nejnižší vlastní frekvence konstrukce tak vysoká, že její rezonanční kmitání od účinků větru je možné zanedbat).


86

• Zatížení větrem se popisuje zjednodušeným souborem tlaků nebo sil, jejichž účinky jsou ekvivalentní maximálním účinkům turbulentního větru.

• Tlaky a síly od větru působí kolmo k povrchu konstrukce nebo k jednotlivým prvkům obvodového pláště.

• Pokud jsou velké plochy konstrukce obtékány větrem, mohou rovněž působit významné třecí síly rovnoběžně s povrchem.

• Zatížení větrem vypočtená podle ČSN EN 1991-1-4 jsou charakteristické hodnoty.

3.1 Všeobecně

3 Modelování zatížení větrem

87

3.2 Postup výpočtu pro stanovení zatížení větremtř

i čás

ti vý

počt

u

3.2.1 Postup podle ČSN EN 1991-1-4

3 Modelování zatížení větrem

88

4.1 Zásady výpočtu

• V celkové koncepci stanovení zatížení větrem je potřeba v první části výpočtu stanovit MAXIMÁLNÍ DYNAMICKÝ TLAK qp, který zahrnuje:

• střední rychlost větru a• fluktuační složky.

• Postup výpočtu maximálního dynamického tlaku:1) Základní rychlost větru vb

2) Referenční výšky z3) Kategorie terénu4) Součinitel drsnosti terénu cr(z)5) Součinitel orografie c0(z)6) Střední rychlost větru vm

7) Intenzita turbulence Iv

8) Maximální dynamický tlak qp

alternativně součinitel expozice ce(z)(zahrnuje body 3 až 7)

„obecná“ veličina nezávislá na tvaru konstrukce

4 Rychlost větru a dynamický tlak

89

4.2 Základní rychlost větru vb

• Základní rychlost větru vb se vypočte z výrazu: b,0seasondirb vccv ⋅⋅=

• vb,0 je výchozí základní rychlost větru, tj. charakteristická desetiminutová střední rychlost větru ve výšce 10 m nad zemí v terénu bez překážek s nízkou vegetací jako je tráva a

izolovanými překážkami, vzdálenými od sebe nejméně 20násobek výšky překážek (odpovídá kategorii terénu II).

• cdir je součinitel směru větru (v ČR rovno 1,0)• cseason je součinitel ročního období (v ČR rovno 1,0);

Kde

roční pravděpodobnost překročení 0,02 (tj. střední doba návratu 50 let)viz mapa větrných oblastí

4.2.1 Výpočet


90

4.2 Základní rychlost větru vb

4.2.1 Mapa větrných oblastí na území ČR

zahrnuje vliv nadmořské výšky

ČSN EN 1991-1-4

výsledky z 46 stanic ČHMÚ a několika zahraničních stanic;

data z období 1961 až 2000

podrobnosti v (Král, J., 2007)


91

4.3 Referenční výšky z

• Výsledný tlak větru se počítá pro vhodně zvolené referenční výšky z, tj. výškové vzdálenosti od úrovně terénu.

• Podrobnosti pro jednotlivé povrchy konstrukcí jsou uvedeny v části 7.Příklad stanovení ze pro vysoké svislé stěny

Rozlišují se: ze … pro vnější tlakyzi … pro vnitřní tlaky


92

4.4 Kategorie terénu

• Rozlišuje se PĚT KATEGORIÍ TERÉNU (0 až IV) … v ČSN 73 0035 se uvažovaly dva typy terénu A a B.

• Podrobnosti uvedeny v Příloze A normy (části A1 a A2).

neuvažuje se v ČR


93

4.4 Kategorie terénu


94

4.5 Součinitel drsnosti terénu cr(z)

• Součinitel drsnosti cr(z) vyjadřuje změnu střední rychlosti větru v místě konstrukce způsobenou:

• výškou nad úrovní terénu;• drsností povrchu terénu na návětrné straně konstrukce pro uvažovaný směr větru.

• Doporučený postup pro stanovení součinitele drsnosti ve výšce z je založen na logaritmickém profilu rychlosti:

0rr ln)(

z

zkzc ⋅= pro maxmin zzz ≤≤

)()( minrr zczc = pro minzz ≤

z0 parametr drsnosti terénu;kr součinitel terénu;zmin minimální výška (tabulka);zmax se uvažuje 200m.

Kde


95

4.5 Součinitel drsnosti terénu cr(z)

• Součinitel terénu kr, který závisí na uvažovaném parametru drsnosti terénu z0, se vypočte podle vztahu: 07,0

II,0

0r 19,0

=

z

zk

Kde z0,II = 0,05 (kategorie terénu II)

Kategorie terénu z0 (m) zmin (m)

0 – moře a přímořské oblasti 0,003 1

I – jezera nebo vodorovná plochá krajina bez překážek 0,01 1

II – krajina s nízkou vegetací, jako je tráva nebo izolované překážky 0,05 2

III – oblast pravidelně pokrytá vegetací, budovami nebo překážkami 0,3 5

IV – alespoň 15 % povrchu je pokryto budovami, průměrná výšky přesahuje 15 m 1 10


96

4.6 Součinitel orografie c0(z)

• Kde orografie (tj. kopce, útesy apod.) zvyšuje rychlost větru o více než 5 %, mají se tyto účinky vzít v úvahu použitím součinitele orografie.

• Pro většinu případů je c0(z) roven 1,0 (do sklonu svahu 3°).

• Podrobnosti výpočtu součinitele orografie na návětrných a závětrných svazích kopců, hřebenů a srázů (útesů) jsou uvedeny v části 3 Přílohy A.


97

4.7 Střední rychlost větru vm(z)

• Střední rychlost větru vm(z) ve výšce z nad terénem se vypočte podle vztahu:

b0rm )()()( vzczczv ⋅⋅=


98

4.8 Intenzita turbulence Iv(z)

• Vliv turbulencí větru je ve výpočtu dynamického tlaku zohledněn vynásobením střední rychlosti větru výrazem: [ ])(71 v zI⋅+

kde Iv(z) je intenzita turbulence stanovená podle vztahu:

00

Iv

ln)()(

z

zzc

kzI = pro maxmin zzz ≤≤

pro minzz ≤)()( minzIzI vv =

kde kI je součinitel turbulence (běžně kI = 1,0).

Obrázek převzat z (Handbook 1, 2004)


99

4.9 Maximální dynamický tlak qp(z)

• Maximální dynamický tlak qp(z) ve výšce z se stanoví podle výrazu:

[ ] 2mvp 2

1)(71)( vzIzq ⋅⋅⋅⋅+= ρ

kde ρ je měrná hmotnost vzduchu, která se pro celé území ČR uvažuje hodnotou 1,25 kg/m3.

• Výše uvedený výraz lze zjednodušit na vztah: bep )()( qzczq ⋅=

kde ce(z) je součinitel expozice definovaný vztahem:

qb je základní dynamický tlak větru definovaný vztahem:

[ ] 2r

20ve )()()(71)( zczczIzc ⋅⋅⋅+=

2bb 2

1vq ⋅= ρ


100

4.9 Maximální dynamický tlak qp(z)

• Pro plochý terén, kde c0(z) = 1,0 je na obrázku znázorněn součinitel expozice ce(z) jako funkce výšky nad terénem a funkce kategorie terénu


101

4.10 Rozsáhlé a značně vyšší sousedící konstrukce

• Jestliže je posuzovaná konstrukce umístěna v blízkosti jiné konstrukce, která je nejméně dvakrát vyšší než je průměrná výška okolních konstrukcí, potom by mohla být při určitých směrech větru vystavena zvýšeným rychlostem větru.

• Pro vybrané případy lze postupovat podle části 4 v Příloze A normy ČSN EN 1991-1-4 nebo zvolit přesnější modelování (větrný tunel, software).


102

4.11 Hustě rozmístěné pozemní stavby a překážky

• V terénu kategorie IV hustě rozmístěné pozemní stavby a jiné překážkyzpůsobují, že se vítr chová tak, jako by úroveň země byla posunuta do výšky hdis.

• Výšku posunutí hdis lze určit podle části 5 v Příloze A normy ČSN EN 1991-1-4.


103

4.12 Příklad výpočtu qp(z)

Spočtěte maximální dynamický tlak qp ve výšce z = 7,5 m nad úrovní terénu. Posuzovaný objekt se nachází v rovinaté předměstské zástavbě (kategorie terénu III) v lokalitě Ostrava – Poruba.

Zadání:

Řešení:

[ ] [ ] 2-2-22

00

10

0

0

07,007,0

,0

0

min

0

1b,0seasondirb

1b,0

mkN 594,0mN 5943,1725,12

1311,071

2

1)(71)(

311,0

3,05,7

ln0,1

0,1

ln)()(

sm3,170,250,1692,0)()()(

0,1)(

692,03,0

5,7ln215,0ln)(

215,005,0

3,019,019,0

m5m5,7

m3,0:III terénu kategorie

sm25250,10,1

sm25

⋅=⋅=⋅⋅⋅⋅+=⋅⋅⋅⋅+=

=⋅

=⋅

=

⋅=⋅⋅=⋅⋅=

=

=⋅=⋅=

=

⋅=

⋅=

=≥==

⋅=⋅⋅=⋅⋅=

⋅=

−

−

−

mvp

Iv

brm

rr

IIr

vzIzq

z

zzc

kzI

vzczczv

zc

z

zkzc

z

zk

zz

z

vccv

v

ρ


104

5.1 Tlak větru na povrchy

• Rozlišuje se tlak působící na vnější povrchy we a tlak působící na vnitřní povrchy wi.

• Znaménková konvence je patrná z obrázku.

5 Zatížení větrem

105

5.1 Tlak větru na povrchy

• Tlak větru we působící na vnější povrchy se vypočte jako součin maximálního dynamického tlaku qp(z) a součinitele vnějšího tlaku cpe podle vztahu:

peepe czqw ⋅= )(

• Tlak větru wi působící na vnitřní povrchy se vypočte jako součin maximálního dynamického tlaku qp(z) a součinitele vnitřního tlaku cpi podle vztahu:

piipi czqw ⋅= )(

• Výsledný tlak větru na stěnu, střechu nebo prvek je rozdíl mezi tlaky na opačných površích, uvažovaný s ohledem na jejich znaménka (tj. vektorový součet vnějšího a vnitřního tlaku):


106

5.2 Síly od větru

• Síly od větru na celou konstrukci nebo nosný prvek se mají stanovit:

A) výpočtem sil použitím součinitelů sil nebo

B) výpočtem sil z povrchových tlaků

• Postup podle bodu (A) se součinitelem síly cf se používá pro následující konstrukce:

• přístřešky;• informační tabule;• nosné prvky s pravoúhlým průřezem;• nosné prvky s ostrohranným průřezem;• nosné prvky s průřezem ve tvaru pravidelného mnohoúhelníku;• kruhové válce;• kulové plochy;• příhradové konstrukce a lešení• vlajky

udává celkový účinek větru na konstrukci, nosný prvek nebo dílec včetně tření (bez vlivu koncových vírů na okraji prvku)


107

5.2 Síly od větru

• Sílu od větru Fw, působící na konstrukci nebo nosný prvek, lze stanovit přímo použitím výrazu:

refepfdsw AzqcccF ⋅⋅⋅= )(

nebo vektorovým součtem sil na jednotlivé nosné prvky podle výrazu:

∑ ⋅⋅⋅=prvky

)( refepfdsw AzqcccF

cscd je součinitel konstrukce – viz část 6 (pro běžné prvky uvažovaný hodnotou 1,0);cf součinitel síly pro nosné konstrukce nebo prvky – viz část 7;qp(ze) maximální dynamický tlak v referenční výšce ze;Aref referenční plocha konstrukce nebo nosného prvku – viz část 7.

Kde

Postup podle bodu (A)


108

5.2 Síly od větru

Postup podle bodu (B)• Sílu od větru Fw, působící na konstrukce a nosné prvky, lze stanovit

vektorovým součtem sil Fw,e, Fw,i a Ffr určených vztahy:

Vnější síly: ∑ ⋅⋅=povrchy

, refedsew AwccF Vnitřní síly: ∑ ⋅=povrchy

, refiiw AwF

Třecí síly: frepfrfr AzqcF ⋅⋅= )(

cscd je součinitel konstrukce – viz část 6 (pro běžné prvky uvažovaný hodnotou 1,0);we vnější tlak na dílčí povrch ve výšce ze;wi vnitřní tlak na dílčí povrch ve výšce zi;Aref referenční plocha dílčího povrchu;

cfr součinitel tření – viz část 7;Afr plocha vnějšího povrchu rovnoběžná s větrem – viz část 7.

Kde


109

5.2 Síly od větru

Poznámka 1: Pro prvky (např. stěny, střechy) je síla od větru rovna rozdílu mezi výslednými vnějšími a vnitřními silami.

Poznámka 2: Třecí síly Ffr působí ve směru složek větru rovnoběžných s vnějšími povrchy.

Poznámka 3: Účinky tření větru na povrchu lze zanedbat, jestliže celková plocha všech povrchů rovnoběžných se směrem větru (nebo odkloněných o malý úhel od tohoto směru) je rovna nebo menší než čtyřnásobek celkové plochy všech vnějších povrchů kolmých k větru (návětrných i závětrných).

Poznámka 4: Při sčítání sil od větru, působících na konstrukce pozemních staveb, se uvažuje malá korelace mezi tlaky větru na návětrných a závětrných stranách (tj. možnost snížit výsledné účinky od větru při posouzení celkové stability objektu či při výpočtu sil do základů).


110

6.1 Všeobecně

• Součinitel konstrukce cscd má vzít v úvahu účinek zatížení větrem při nesoučasném výskytu maximálních tlaků větru na povrchu konstrukce (cs), společně s účinkem kmitání konstrukce vyvolaného turbulencí (cd).

Poznámka 1: Součinitel velikosti konstrukce cs bere v úvahu účinek redukce zatížení větrem v důsledku nesoučasného výskytu maximálních tlaků větru na povrchu. Pro malé konstrukce je hodnota cs rovna 1, pro velké konstrukce je menší než 1.

Poznámka 2: Dynamický součinitel cd bere v úvahu účinek zvýšení zatížení od kmitání, způsobeného turbulencí v rezonanci s konstrukcí. U konstrukcí nebo prvků s vlastní frekvencí větší než 5 Hz lze dynamické účinky od turbulence zanedbat a hodnota cd je rovna 1. U velmi vysokých budov ocelových konstrukcí s velkým rozpětím podpor a malým logaritmickým dekrementem útlumu může být součinitel cd >> 1.

6 Součinitel konstrukce cscd

111

6.2 Stanovení cscd

• Součinitel konstrukce cscd lze stanovit následovně: a) Pro pozemní stavby s výškou menší než 15 m lze vzít cscd rovno 1,0.

b) Pro fasády a prvky střech se základní vlastní frekvencí větší než 5 Hz lze cscd vzít rovno 1,0 (pro výpočet vlastní frekvence lze využít Přílohu F).

c) Pro pozemní stavby s rámovou konstrukcí a nosnými stěnami, které jsou nižší než 100 m, a jejichž výška je menší než 4násobek délky ve směru větru, lze cscd vzít rovno 1,0.

d) Pro komíny s kruhovým průřezem, jejichž výška je menší než 60 m nebo menší než 6,5násobek průměru, lze cscd vzít rovno 1,0.

e) Pro všechny výše uvedené případy lze alternativně cscd odvodit podle části 6.3 normy ČSN EN 1991-1-4.

f) Pro inženýrské stavby (jiné než mosty, které jsou uvažovány v kapitole 8 normy ČSN EN 1991-1-4), komíny a budovy mimo omezení uvedená v c) a d) se má cscd odvodit podle části 6.3 nebo Přílohy Dnormy ČSN EN 1991-1-4.


112

6.3 Ukázka z Přílohy D normy ČSN EN 1991-1-4

Součinitel cscd pro ocelové patrové budovy s pravoúhlým půdorysem a pravidelným rozložením hmoty a tuhosti. Plné čáry platí pro terén II, přerušované pro terén III. Logaritmický dekrement útlumu δ = 0,05.

Součinitel cscd pro betonové patrové budovy s pravoúhlým půdorysem a pravidelným rozložením hmoty a tuhosti. Plné čáry platí pro terén II, přerušované pro terén III. Logaritmický dekrement útlumu δ = 0,1.


113

7.1 Všeobecně

• Vhodnými aerodynamickými součiniteli v závislosti na konstrukci jsou:

součinitele vnitřního tlaku cpe a vnějšího tlaku cpi(pro pozemní stavby a kruhové válce)

součinitele výsledného tlaku cp,net(pro přístřešky, volně stojící stěny, zábradlí a ploty)

součinitele tření cfr(pro stěny a plochy rovnoběžné se směrem proudění větru)

součinitele síly cf(pro přístřešky, informační tabule, nosné prvky s pravoúhlým průřezem, nosné prvky s ostrohranným průřezem, nosné prvky s průřezem ve tvaru mnohoúhelníku, kruhové válce, kulové plochy, příhradové konstrukce a lešení a vlajky)

7.1.1 Výběr aerodynamického součinitele

rozdíl dynamických tlaků na návětrném a závětrném povrchu

7 Součinitele tlaků a sil

114

7.1 Všeobecně7.1.2 Asymetrické a opačně působící tlaky a síly

• Jestliže okamžité fluktuace větru nad povrchy mohou způsobit významnou asymetrii zatížení a typ konstrukce je citlivý k takovému zatížení (např. kroucení jinak souměrné budovy s jedním jádrem), potom se má vzít účinek asymetrického zatížení v úvahu.

• pravoúhlé průřezy – viz obrázek• v jiných případech se zcela zanedbá návrhové zatížení větrem na těch částech konstrukce, kde zatížení

vyvolává příznivé účinky


115

7.1 Všeobecně7.1.3 Účinky námrazy

• Pro současné působení zatížení větrem a námrazou odkazuje norma ČSN EN 1991-1-4 v NA ČR na nahrazovanou normu ČSN 73 0035, kde je také uvedena námrazová mapa pro území ČR.

• Další informace může také poskytnout ČHMÚ.

• Pro ocelové věže, stožáry a ocelové komíny jsou základní informace pro posouzení současného působení zatížení větrem a námrazou uvedeny v ČSN EN 1993-3-1 a ČSN EN 1993-3-2.


116

7.2 Součinitele tlaku pro pozemní stavby7.2.1 Všeobecně

• V části 7.2 „Součinitele tlaku pro pozemní stavby“ normy ČSN EN 1991-1-4 jsou uvedeny podklady pro stanovení:

• součinitelů cpe a referenčních výšek ze pro:• svislé stěny pozemních staveb s pravoúhlým půdorysem• ploché střechy• pultové střechy• sedlové střechy• valbové střechy• vícelodní střechy• klenbové střechy a kopule

• součinitelů cpi a referenčních výšek zi• tlaky na víceplášťové vnější stěny nebo střechypo

drob

něji

v pr

ezen

taci


117


• Součinitel vnějšího tlaku cpe pro pozemní stavby a jejich jednotlivé části závisí na velikosti zatížené plochy A, což je plocha konstrukce, na které se vytváří zatížení větrem v počítaném průřezu.

Pro 1 m2 < A < 10 m2: Acccc pepepepe 101,10,1, log)( ⋅−+=

Poznámka 1: Hodnoty cpe,1 jsou určeny pro navrhování malých a upevňovacích prvků s plochou 1 m2 nebo menší, jako jsou prvky pláště a prvky střešní krytiny.

Poznámka 2: Hodnoty cpe,10 mohou být použity pro návrh celkového zatížení nosné konstrukce pozemní stavby.


118

• Hodnoty cpe,10 a cpe,1 v příslušných tabulkách se mají používat pro kolmé směry větru 0°, 90°, 180°.

• Tyto hodnoty vyjadřují nejméně příznivé hodnoty součinitelů získané v rozsahu směru větrů θ = ± 45° z každé strany příslušného pravoúhlého směru.

• Pro přečnívající okraj střechy platí postup podle obrázku.



119

7.2 Součinitele tlaku pro pozemní stavby7.2.2 Svislé stěny pozemních staveb s pravoúhlým půdorysem

Označení ploch u svislých stěn


120

Oblast A B C D E

h/d 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

mezilehlé hodnoty lze interpolovat


Hodnoty součinitelů vnějších tlaků cpe pro svislé stěny

Poznámka: Pro výslednou sílu působící na nosnou konstrukci (např. pro ověření celkové stability objektu) se může uvažovat nedostatečná korelace mezi návětrnou a závětrnou stranou.Pro pozemní stavby s h/d ≤ 1 se výsledná síla násobí hodnotou 0,85, pro stavby s h/d ≥ 5 se výsledná síla násobí hodnotou 1,0, pro mezilehlé hodnoty lze použít lineární interpolaci.


121


• Pro návětrné stěny (oblast D) závisí referenční výšky ze na poměru výšky h a šířky b (kolmé na směr větru) objektu podle následujících obrázků.

přesněji lze uvažovat lineární průběh zatížení


122


• Pro rozdělení dynamického tlaku na závětrné straně a na bočních stěnách (oblasti A, B, C a E) se jako referenční výšku doporučuje vzít výšku pozemní konstrukce ?!

rozpor se vzorovými příklady

Obrázky převzaty z (Handbook 3, 2004)


123

7.2 Součinitele tlaku pro pozemní stavby7.2.3 Ploché střechy

• Ploché střechy jsou definovány sklonem -5°< α <5°.


124

Hodnoty součinitelů vnějších tlaků cpe pro ploché střechy

7.2 Součinitele tlaku pro pozemní stavby7.2.3 Ploché střechy


125

7.2 Součinitele tlaku pro pozemní stavby7.2.4 Pultové střechy

• Referenční výška ze se má vzít rovna h.


126

7.2 Součinitele tlaku pro pozemní stavby7.2.4 Pultové střechy

Uva

žova

t dv

a př

ípad

y,tj. je

den

s kl

adný

mi a

jede

n se

zá

porn

ými h

odno

tam

i sou

čini

telů

vně

jšíc

h tla

ků c

pe.


127

7.2 Součinitele tlaku pro pozemní stavby7.2.5 Sedlové střechy

• Referenční výška ze se má vzít rovna h.


128

7.2 Součinitele tlaku pro pozemní stavby7.2.5 Sedlové střechy

Uva

žova

t čt

yři p

řípad

y,ve

kte

rých

nej

větš

í a n

ejm

enší

ho

dnot

y ze

vše

ch o

blas

tí F,

G a

H js

ou k

ombi

nová

ny s

ne

jvět

ším

i a n

ejm

enší

mi h

odno

tam

i v o

blas

tech

I a

j. N

a st

ejné

str

aně

stře

chy

nelz

e po

užít

smíš

ené

klad

né a

záp

orné

ho

dnot

y.


129

7.2 Součinitele tlaku pro pozemní stavby7.2.6 Vnitřní tlak

• Vnitřní a vnější tlaky se musí uvažovat tak, že působí současně.

• Musí být uvážena nejnepříznivější kombinace vnějších a vnitřních tlaků pro každou kombinaci možných otvorů a jiných míst úniku.

• Součinitel vnitřního tlaku cpi závisí na velikosti a rozdělení otvorů na plášti budovy.

• Otvory pozemních staveb zahrnují malé otvory, jako jsou otevřená okna, ventilátory, komíny atd. stejně jako prodyšnost pozadí, např. průnik vzduchu kolem dveří, oken, technického zařízení staveb a otvorů v plášti pozemní stavby.

• Tam, kde by vnější otvory, jako jsou dveře a okna, mohly být převládající v případě, že jsou otevřené, ale při mezním stavu únosnosti se uvažují uzavřené, se má při silných vichřicích uvážit stav s otevřenými okny nebo dveřmi jako mimořádná návrhová situace.

důležité pro vysoké vnitřní stěny


130


• Pro běžné pozemní stavby bez rozhodující fasády (na rozhodující fasádě je 2x větší plocha otvorů než na zbývajících fasádách objektu) lze určit součinitel vnitřního tlaku cpi podle níže uvedeného obrázku jako funkce poměru výšky a šířky budovy h/d a součinitele µ:

∑∑=

otvorů všech ploch

0,0- nebo zápornéc je kde otvorů plochµ

pe

Poznámka: Postup platí pro fasády a střechu pozemní stavby s vnitřními příčkami i bez nich.


131

• Kde odhad µ pro konkrétní případy není možný nebo není považován za zdůvodněný, má se cpi brát jako méně výhodné z hodnot +0,2 a -0,3.


• Referenční výška zi pro vnitřní tlaky jako referenční výška ze pro vnější tlaky na fasádách, které svými otvory přispívají k vytvoření vnitřního tlaku.

• Jestliže je zde několik otvorů, potom se použije největší hodnota ze pro stanovení zi.

Poznámka: Konzervativně se často volí zi jako ze,max, které je rovno výšce konstrukce.


132

7.2 Součinitele tlaku pro pozemní stavby7.2.7 Řešený příklad

Zadání: Stanovte charakteristické hodnoty zatížení větrem na střešní plášť, vaznice a na příčnou vazbu jednolodního halového objektu.

Hala se navrhuje předměstské rovinaté oblasti Frýdku - Místku.

Hala je navržena na rozpětí 24m, celková délka haly je 60m, vzdálenost příčných vazeb je 6m.

Střecha je sedlová se sklonem 5 % = 2,9°. Půdorysná vzdálenost vaznic je 3m.

ze = 10,1 + 0,3 = 10,4 mzi = ze (konzervativně)


133

Maximální dynamický tlak qp

[ ] [ ] 2-2-22

00

10

0

0

07,007,0

,0

0

min

0

1b,0seasondirb

1b,0

mkN 675,0mN 67505,1925,12

1282,071

2

1)(71)(

282,0

3,04,10

ln0,1

0,1

ln)()(

sm05,190,250,1762,0)()()(

0,1)(

762,03,0

4,10ln215,0ln)(

215,005,0

3,019,019,0

m5m4,10

m3,0:III terénu kategorie

sm25250,10,1

sm25

⋅=⋅=⋅⋅⋅⋅+=⋅⋅⋅⋅+=

=⋅

=⋅

=

⋅=⋅⋅=⋅⋅=

=

=⋅=⋅=

=

⋅=

⋅=

=≥====

⋅=⋅⋅=⋅⋅=

⋅=

−

−

−

mvp

Iv

brm

rr

IIr

ie

vzIzq

z

zzc

kzI

vzczczv

zc

z

zkzc

z

zk

zzzz

z

vccv

v

ρ



134


Střešní plášť - součinitele vnějšího tlaku (příčný vítr)

me 8,20)4,012;06min( 2h)b;min( =⋅==

2,0

2,0

7,0

2,1

8,1

10,

10,

10,

10,

10,

+=

−=

−=

−=

−=

+

−

−

−

−

Ipe

Ipe

Hpe

Gpe

Fpe

c

c

c

c

c


135


Střešní plášť - součinitele vnějšího tlaku (podélný vítr)

me 8,20)4,012;24min( 2h)b;min( =⋅==

2,0

2,0

7,0

2,1

8,1

10,

10,

10,

10,

10,

+=

−=

−=

−=

−=

+

−

−

−

−

Ipe

Ipe

Hpe

Gpe

Fpe

c

c

c

c

c


136


Součinitele vnitřního tlaku

Hodnoty součinitele vnitřního tlaku jsou určeny na základě doporučení normy ČSN EN 1991-1-4 pro případy, kdy nelze jednoznačně určit hodnotu součinitele µ:

3,0

2,0

−=

+=−

+

pi

pi

c

c

]m[kN )(675,0)()m4,10( 2−⋅−⋅=−⋅== pipepipepk cccczqw

Výsledné tlaky větru na střešní plášť

A) příčný i podélný vítr, cpi = +0,2

2

2

2

2

mkN 27,0)2,02,0(675,0

mkN 61,0)2,07,0(675,0

mkN 95,0)2,02,1(675,0

mkN 35,1)2,08,1(675,0

−−

−−

−−

−−

⋅−=−−⋅=

⋅−=−−⋅=

⋅−=−−⋅=

⋅−=−−⋅=

Ik

Hk

Gk

Fk

w

w

w

w

B) příčný i podélný vítr, cpi = -0,3

2

2

2

2

mkN 34,0)3,02,0(675,0

mkN 27,0)3,07,0(675,0

mkN 61,0)3,02,1(675,0

mkN 01,1)3,08,1(675,0

−+

−−

−−

−−

⋅+=++⋅=

⋅−=+−⋅=

⋅−=+−⋅=

⋅−=+−⋅=

Ik

Hk

Gk

Fk

w

w

w

w

cca 61 % zatížení sněhem v I. SOcca 28 % zatížení sněhem v III. SO

cca 241 % zatížení sněhem v I. SOcca 113 % zatížení sněhem v III. SO


137


Zatížení vaznic - obecně

Obecně se postupuje podle vztahů pro stanovení síly od větru Fw výpočtem z povrchových tlaků:

Vnější síly: ∑ ⋅⋅=povrchy

, refedsew AwccF

Vnitřní síly: ∑ ⋅=povrchy

, refiiw AwF

Součinitel konstrukce cscd pro posuzovanou halu je konzervativně roven 1,00.

ve výpočtech nebudeme dále uvažovat

Pro mezilehlé vaznice obecně platí: Aref = 3m� (délkový rozměr)

půdorysná vzdálenost vaznic (sklon střechy zanedbán)

sílu od větru lze chápat také jako sílu vztaženou na jednotku délky posuzovaného prvku (kN/m)


138

Zatížení vaznic – příčný vítr


Oblast F-H: kN/m26,242,261,058,035,1m42,2m58,0 −=⋅−⋅−=⋅+⋅= −− Hk

Fkk www

Oblast G-H: kN/m03,242,261,058,095,0m42,2m58,0 −=⋅−⋅−=⋅+⋅= −− Hk

Gkk www

Oblast I: kN/m02,10,334,0m0,3 +=⋅=⋅= +Ikk ww

maximální sání

maximální tlak


139

Zatížení vaznic – podélný vítr


Oblast I: kN/m81,00,327,0m0,3 −=⋅−=⋅= −Ikk ww

Oblast H: kN/m83,10,361,0m0,3 −=⋅−=⋅= −Hkk ww

Oblast F: kN/m05,40,335,1m0,3 −=⋅−=⋅= −Fkk ww

maximální sání


140

Příčné vazby – zatížení na sloupy (příčný vítr)


43,024

4,10 ==d

h

35,0

72,0

10,

10,

−=

+=Epe

Dpe

c

c

110,

110,

mkN 23,2m6)2,035,0(675,0m6)(

mkN 11,2m6)2,072,0(675,0m6)(−

−

⋅−=⋅−−⋅=⋅−⋅=

⋅+=⋅−+⋅=⋅−⋅=

piEpep

Ek

piDpep

Dk

ccqw

ccqw

A) vnitřní přetlak, cpi = +0,2

110,

110,

mkN 20,0m6)3,035,0(675,0m6)(

mkN 13,4m6)3,072,0(675,0m6)(−

−

⋅−=⋅+−⋅=⋅−⋅=

⋅+=⋅++⋅=⋅−⋅=

piEpep

Ek

piDpep

Dk

ccqw

ccqw

B) vnitřní podtlak, cpi = -0,3


141

2. příčná vazba (příčný vítr)


A) vnitřní přetlak, cpi = +0,2

kN92,28,1627,0m8,1m6

kN86,43627,0m3m6

kN78,101,0627,09,2661,0m1,0m6m9,2m6

kN98,103661,0m3m6

kN67,1242,2661,058,0)8,395,02,235,1(

m42,2m6m58,0)m8,3m2,2(

kN84,118,1)8,395,02,235,1(m8,1)m8,3m2,2(

6

5

4

3

2

1

−=⋅⋅−=⋅⋅=

−=⋅⋅−=⋅⋅=

−=⋅⋅−⋅⋅−=⋅⋅+⋅⋅=

−=⋅⋅−=⋅⋅=−=⋅⋅−⋅⋅−⋅−=

=⋅⋅+⋅⋅+⋅=

−=⋅⋅−⋅−=⋅⋅+⋅=

−

−

−−

−

−−−

−−

Ik

Ik

Ik

Hk

Hk

Hk

Gk

Fk

Gk

Fk

wF

wF

wwF

wF

wwwF

wwF

přesah u okapové vaznice 0,3 m (v geometrických schématech zanedbáno)

1

1

mkN 23,2m6)2,035,0(675,0

mkN 11,2m6)2,072,0(675,0−

−

⋅−=⋅−−⋅=

⋅+=⋅−+⋅=Ek

Dk

w

w


142

2. příčná vazba (příčný vítr)


A) vnitřní podtlak, cpi = -0,3

kN67,38,1634,0m8,1m6

kN12,63634,0m3m6

kN49,41,0634,09,2627,0m1,0m6m9,2m6

kN86,43627,0m3m6

kN55,642,2627,058,0)8,361,02,201,1(

m42,2m6m58,0)m8,3m2,2(

kN17,88,1)8,361,02,201,1(m8,1)m8,3m2,2(

6

5

4

3

2

1

+=⋅⋅+=⋅⋅=

+=⋅⋅+=⋅⋅=

−=⋅⋅+⋅⋅−=⋅⋅+⋅⋅=

−=⋅⋅−=⋅⋅=−=⋅⋅−⋅⋅−⋅−=

=⋅⋅+⋅⋅+⋅=

−=⋅⋅−⋅−=⋅⋅+⋅=

+

+

+−

−

−−−

−−

Ik

Ik

Ik

Hk

Hk

Hk

Gk

Fk

Gk

Fk

wF

wF

wwF

wF

wwwF

wwF

1

1

mkN 20,0m6)3,035,0(675,0

mkN 13,4m6)3,072,0(675,0−

−

⋅−=⋅+−⋅=

⋅+=⋅++⋅=Ek

Dk

w

w


143

2. příčná vazba (podélný vítr)


kN98,103661,0m3m6

kN59,68,1661,0m8,1m6

kNm 36,484,4)2,08,0(675,016,1)2,02,1(675,0

m84,4)(m16,1)(

2

1

1

10,10,,

−=⋅⋅−=⋅⋅=

−=⋅⋅−=⋅⋅=−=⋅−−⋅+⋅−−⋅=

=⋅−⋅+⋅−⋅=

−

−

−

Hk

Hk

piBpeppi

Apep

BAk

wF

wF

ccqccqw

vnitřní přetlak, cpi = +0,2

(případ s vnitřním podtlakem lze jistě vynechat)


144

příčná vazba ve střešní oblasti I+ (podélný vítr)


stěnová oblast C

kN12,63634,0m3m6

kN67,38,1634,0m8,1m6

kNm 81,06)3,05,0(675,0m6)(

2

1

110,

+=⋅⋅+=⋅⋅=

+=⋅⋅+=⋅⋅=

−=⋅+−⋅=⋅−⋅=

+

+

−

Ik

Ik

piCpep

Ck

wF

wF

ccqw

vnitřní podtlak, cpi = -0,3

(případ s vnitřním podtlakem lze jistě vynechat)


145


Srovnání výsledků s normou ČSN 73 0035 - vaznice

Podle ČSN 73 0035 se objekt nachází ve větrové oblasti III a v terénu typu B: χw�w0 = 0,30Tvarové součinitele Ce jsou určeny podle bodů 3 a 4 Tabulky 20 normy ČSN 73 0035.Součinitel zatížení γf = 1,2.

B) ČSN EN 1991-1-4 – návrhové hodnoty

A) ČSN 73 0035 – výpočtové hodnoty


146

Srovnání výsledků s normou ČSN 73 0035 - sloupy


B) ČSN EN 1991-1-4 – návrhové hodnotyA) ČSN 73 0035 – výpočtové hodnoty

B1) příčný vítr, vnitřní přetlak, cpi = +0,2

1

1

mkN 35,3)23,2(5,15,1

mkN 17,311,25,15,1−

−

⋅−=−⋅=⋅=

⋅+=⋅=⋅=Ek

Ed

Dk

Dd

ww

ww

B2) příčný vítr, vnitřní podtlak, cpi = -0,3

1

1

mkN 30,0)20,0(5,15,1

mkN 20,613,45,15,1−

−

⋅−=−⋅=⋅=

⋅+=⋅=⋅=Ek

Ed

Dk

Dd

ww

ww

B3) podélný vítr, vnitřní přetlak, cpi = +0,21,, mkN 54,6)36,4(5,15,1 −⋅−=−⋅=⋅= BA

kBA

d ww

A1) příčný vítr

1ZavetrnaZavetrna

1NavetrnaNavetrna

mkN 08,1)90,0(2,12,1

mkN 73,144,12,12,1−

−

⋅−=−⋅=⋅=

⋅+=⋅=⋅=

kv

nv

ww

ww

A2) podélný vítr1BocniBocni mkN 86,0)72,0(2,12,1 −⋅−=−⋅=⋅= kv ww


147

7.3 Součinitele výsledného tlaku cp,net

7.3.1 Všeobecně

• Součinitele výsledného tlaku cp,net v sobě zahrnují rozdíl dynamických tlaků na návětrném a závětrném povrchu.

• Podklady pro stanovení součinitele výsledného tlaku cp,net jsou v normě ČSN EN 1991-1-4 uvedeny pro:

• víceplášťové vnější stěny nebo střechy• přístřešky (např. střechy benzínových stanic, holandské stodoly)• volně stojící stěny a zděný zábradlí


148


7.3.2 Volně stojící stěny a zděná zábradlí

• Hodnoty výsledných součinitelů tlaku cp,net pro volně stojící stěny a zděná zábradlí závisí na součiniteli plnosti φ.

• Pro plné stěny je součinitel plnosti φ = 1 a pro stěny, které jsou z 80 % plné (tj. mají 20 % otvorů), je φ = 0,8.

• Prodyšné stěny a ploty se součinitelem plnosti φ ≤ 0,8 se mají pokládat za rovinnou příhradovinu podle čl. 7.11 normy ČSN EN 1991-1-4.

• Pro volně stojící stěny je referenční výška ze = h podle obrázku na následujícím snímku.

• Referenční výška pro atiky na budovách se má brát ze = h + hp.


149


7.3.2 Volně stojící stěny a zděná zábradlí

Legenda pro volně stojící stěny a zábradlí


150


7.3.3 Součinitele zastínění pro stěny a ploty

• Jestliže v návětrném směru jsou jiné stěny nebo ploty, jejichž výška je stejná nebo větší než výška h uvažované stěny nebo plotu, lze použít dodatečný součinitel zastínění ψs k součiniteli výsledného tlaku podle vztahu:

cp,net,s = ψs � cp,net

závisí na vzdálenosti mezi stěnami x a na součiniteli plnosti φ návětrné (stínící) stěny

součinitel zastínění se nemá používat v okrajových oblastech h od volných konců zdi.


151

7.4 Součinitele síly cf

7.4.1 Všeobecně

• Podklady pro stanovení součinitele síly cf jsou v ČSN EN 1991-1-4 uvedeny pro:

• informační tabule;• nosné prvky s pravoúhlým průřezem;• nosné prvky s ostrohranným průřezem;• nosné prvky s průřezem ve tvaru pravidelného mnohoúhelníku;• kruhové válce;• kulové plochy;• příhradové konstrukce a lešení• vlajky

• Součinitel síly cf udává celkový účinek větru na konstrukci, nosný prvek nebo dílec včetně tření (bez vlivu koncových vírů na okraji prvku).


152

7.4 Součinitele síly cf

7.4.2 Informační tabule

• Součinitele síly pro informační tabule oddělené od země výškou zg větší než h/4 jsou dány vztahem (výraz je také použitelný pro zg menší než h/4 a b/h≤ 1): cf = 1,80

• Informační tabule oddělené od země výškou zgmenší než h/4 a s b/h > 1 se mají uvažovat jako volně stojící stěny.

• Výstřednost e ve vodorovném směru je doporučena hodnotou:

e = ±0,25b


153

7.5 Součinitele tření cfr

• Referenční plocha Afr je definována na obrázku.

• Třecí síly se mají zavádět na části vnějších povrchů rovnoběžných se směrem větru, které se nacházejí za vzdáleností, rovnou menší z hodnot 2b nebo 4h, od návětrných okapů nebo nároží.

• Referenční výška ze se má rovnat výšce konstrukce nad zemí nebo výšce pozemní stavby.


154

8.1 Všeobecně

• Postup lze použít pro mosty s konstantní šířkou a s průřezy podle obrázku 8.1 normy ČSN EN 1991-1-4, tvořenými jednou hlavní nosnou konstrukcí o jednom nebo více polích.

• Zatížení větrem pro ostatní typy mostů (tj. obloukové mosty, mosty se závěsnými lany nebo zavěšené, zastřešené mosty, pohyblivé mosty a mosty s několikanásobnými nebo významně zakřivenými nosnými konstrukcemi) vyžadují individuální odborné posouzení.

• Zatížení mostů větrem způsobuje síly ve směrech x, y a z.

• Síly ve směrech x a y vznikají od větru vanoucího v různých směrech a obvykle nepůsobí současně.

• Síly ve směru z, jestliže jsou nepříznivé a významné, pak se mají uvažovat současně se silami vznikajícími v jakémkoliv jiném směru.

8 Zatížení mostů větrem

155

8.1 Všeobecně

Průřezy obvyklých hlavních nosných konstrukcí mostu


156

8.1 Všeobecně

• Tam, kde se uvažuje současné působení zatížení větrem a zatížení od silniční dopravy (viz ČSN EN 1990, příloha A2), má se kombinační hodnota ψ0�Fwkzatížení mostu a vozidel větrem omezit na hodnotu F*

w, která se určí pro rychlost v*

b,0 nahrazující výchozí základní rychlost vb,0.

doporučená hodnota je 23 m/s

• Tam, kde se uvažuje současné působení zatížení větrem a zatížení od železniční dopravy (viz ČSN EN 1990, příloha A2), má se kombinační hodnota ψ0�Fwk zatížení mostu a vlaků větrem omezit na hodnotu F**

w, která se určí pro rychlost v**

b,0 nahrazující výchozí základní rychlost vb,0.

doporučená hodnota je 25 m/s


157

8.2 Výběr postupu výpočtu odezvy

• Má se posoudit nutnost dynamického výpočtu odezvy mostu (pro posouzení nutnosti dynamického výpočtu odezvy mostu se doporučuje konzultace se specialisty).

• Pro obvyklé hlavní nosné konstrukce mostů pozemních komunikací a železničních mostů s rozpětím menším než 40 m obecně není nutný dynamický výpočet odezvy.

• Pro účely této kategorizace lze uvažovat, že obvyklé mosty zahrnují mosty postavené z oceli, betonu, hliníku nebo dřeva včetně kombinovaných konstrukcí a tvary jejich průřezů jsou obecně zahrnuty na obrázku 8.1 normy ČSN EN 1991-1-4.

• Jestliže není nutný dynamický výpočet odezvy, součin cscd lze brát roven 1,0.


158



Mimořádná zatížení

159


160

1. Všeobecně1.1 Rozsah platnosti

EN 1991-1-7 Uvádí strategie a pravidla pro zabezpečení pozemních a inženýrských staveb proti (ne)identifikovaným mimořádným zatížením.Obsah:Kapitola 1: VšeobecněKapitola 2: Klasifikace zatíženíKapitola 3: Návrhové situaceKapitola 4: NárazKapitola 5: Vnitřní výbuchyPříloha A: Navrhování pozemních staveb s ohledem na následky lokální poruchy z nespecifikované příčinyPříloha B: Informace pro hodnocení rizikPříloha C: Dynamický návrh v případě nárazuPříloha D: Vnitřní výbuchy


161

2. Klasifikace zatížení

Zatížení, která jsou v rozsahu EN 1991-1-7, se musí klasifikovat jako mimořádná zatížení ve smyslu EN 1990.

Obrázek 2.1 – Články v EN 1990 týkající se přímo mimořádných zatížení


162

3. Návrhové situace3.1 Všeobecně

Konstrukce se musí navrhnout na příslušné mimořádné návrhové situace podle EN 1990.

Obrázek 3.1 – Strategie pro mimořádné návrhové situace


163

3. Návrhové situace3.2 Mimořádné návrhové situace – strategie pro identifikovaná mimořádná zatížení

Mimořádná zatížení, která se mají brát v úvahu, závisí na:• opatřeních přijatých pro zabránění nebo zmenšení velikosti

mimořádného zatížení,• pravděpodobnosti výskytu identifikovaného mimořádného

zatížení,• následcích poruchy způsobené identifikovaným mimořádným

zatížením,• veřejném mínění,• úrovni přijatelného rizika.

Lokální poruchu způsobenou mimořádnými zatíženími lze přijmout, jestliže tím nedojde k ohrožení stability celé konstrukce, zachová se její celková nosná způsobilost a umožní provést nezbytná bezpečnostní opatření.


164


Pro snížení rizika mimořádných zatížení se mají přijmout opatření, která zahrnují alespoň jednu z těchto strategií:

• prevence vzniku zatížení(např. u mostů zajištěním dostatečné světlé vzdálenosti mezi jízdním pruhem a konstrukcí) nebo zmenšení pravděpodobnosti výskytu zatížení nebo jejich hodnot na přijatelnou úroveň v návrhu (např. u pozemních staveb návrhem výfukových prvků o malé hmotnosti a pevnosti se záměrem snížit účinky výbuchu),


165


• ochrana konstrukce proti účinkům mimořádného zatížení zmenšením jejich vlivu na konstrukci(např.ochrannými konstrukcemi nebo svodidly),


166


• zajištění dostatečné robusnosti konstrukce přijetím alespoň jednoho z těchto opatření:• návrh určitých prvků, na kterých závisí stabilita

konstrukce, jako prvků klíčových, aby se zvýšila pravděpodobnost, že konstrukce odolá mimořádné události,

• návrh nosných prvků a výběr materiálů o duktilitě dostatečné pro pohlcení významného množství energie, aniž by se prvky porušily,

• vnesení dostatečné tvarové přeurčitosti do konstrukce umožňující v případě mimořádné události alternativní přenos zatížení.


167

4. Náraz4.1 Oblast použití

Kap.4 definuje mimořádná zatížení způsobená:• nárazem silničních vozidel (s výjimkou nárazů na lehké

konstrukce – např.sloupy signalizačních zařízení, sloupy veřejného osvětlení, lávky pro chodce),

• nárazem vysokozdvižných vozíků,• nárazem vlaků (s výjimkou nárazů na lehké konstrukce),• nárazem plavidel,• tvrdým přistáním vrtulníků na střechách.

U pozemních staveb se zatížení od nárazu musí stanovit pro:• stavby používané jako garáže,• stavby, ve kterých jsou povolena vozidla nebo vysokozdvižné

vozíky,• stavby v blízkosti pozemních komunikací nebo železnic.


168

4. Náraz4.1 Oblast použití

U pozemních staveb se zatížení od nárazu musí stanovit pro stavby v blízkosti pozemních komunikací nebo železnic


169

4. Náraz4.2 Popis zatížení

• Zatížení od nárazů se mají stanovit prostřednictvím dynamické analýzy nebo popsat ekvivalentní statickou silou.

• Je možné předpokládat, že narážející těleso pohltí všechnu energii.

• U konstrukcí, které jsou navrženy tak, aby pohltily energii nárazu na základě pružnoplastických deformací svých prvků (tj. při měkkém nárazu), mohou být ekvivalentní statická zatížení stanovena s přihlédnutím k plastické únosnosti i deformační kapacitě těchto prvků.

4. Náraz

170

4.3 Mimořádná zatížení způsobená silničními vozidly4.3.1 Náraz na podpěrné konstrukce

Tabulka 4.1 – Informativní návrhové hodnoty ekvivalentních statických sil od nárazu vozidel na podpěrné konstrukce nad

pozemními komunikacemi nebo v jejich blízkosti

Mají se stanovit návrhové hodnoty zatížení od nárazu na podpěrné konstrukce (např. pilíře a opěry mostů nebo na podpěrné konstrukce budov) v blízkosti různých druhů pozemních komunikací.

4. Náraz

171

4.3 Mimořádná zatížení způsobená silničními vozidly4.3.1 Náraz na podpěrné konstrukce

Obrázek 4.1 – Nárazová síla na podpěrné konstrukce mostů a pozemních staveb v blízkosti jízdních pruhů (doporučené hodnoty)

Pro náraz na podpěrné konstrukce se má stanovit plocha pro působení výsledné nárazové síly F.

4. Náraz

172

4.3 Mimořádná zatížení způsobená silničními vozidly4.3.2 Náraz na nosnou konstrukci

Tabulka 4.1 – Informativní návrhové hodnoty ekvivalentních statických sil od nárazu vozidel na podpěrné konstrukce nad

pozemními komunikacemi nebo v jejich blízkosti

Pokud není zajištěna dostatečná světlá výška (doporučeno 5,0 až 6,0 m) nebo nejsou provedena vhodná ochranná opatření pro zabránění nárazu, mají se stanovit návrhové hodnoty zatížení na nosnou konstrukci od nárazu těžkých vozidel nebo od nákladů přepravovaných vozidly.

4. Náraz

173

10 hhh ≤≤


Obr.4.2 – Doporučená hodnota součinitele rF podle světlé výšky hpro nárazovou sílu od vozidla na vodorovné nosné prvky nad

vozovkou

Nárazové síly na svislé povrchy se rovnají návrhovým hodnotám ekvivalentních statických sil od nárazu z tab.4.2.

V rozsahu:

lze vynásobit redukčním součitelem rFpodle obrázku 4.2

4. Náraz

174


Obrázek 4.3 – Nárazová síla na prvky nosné konstrukce

Na spodním lící nosné konstrukce mostu lze předpokládat odklon nárazové síly směrem vzhůru


175

5. Vnitřní výbuchy5.1 Oblast použití

• Výbuchy se musí uvažovat při navrhování všech částí pozemních a inženýrských staveb, ve kterých se používá plyn, nebo se plyn reguluje, nebo kde se skladují výbušné látkyjako výbušné plyny nebo kapaliny tvořící výbušné páry, nebo kde se plyn skladuje nebo přepravuje (např. chemická zařízení, kontejnery, zásobníky, stavby pro odpadní vody, obytné domy s instalacemi plynu, energovody, tunely pozemních a drážních komunikací).


176

Příloha ANavrhování pozemních staveb s ohledem na následky lokální poruchy z nespecifikované příčiny

Tabulka A.1 – Kategorizace podle tříd následků


177


Doporučené strategie:

a) Pro pozemní stavby ve třídě následků 1:

Pokud je stavba navržena a postavena tak, aby byla zajištěna její stabilita při běžném způsobu používání, nejsou potřebná žádná další speciální opatření proti neidentifikovaným mimořádným zatížením.

b) Pro pozemní stavby ve třídě následků 2a (skupina menšího rizika):

Kromě strategií doporučených pro třídu následků 1 je třeba provést účinné vodorovné vazby nebo účinná kotvení zavěšených stropů ke stěnám, jak je uvedeno v A.5.1 a A.5.2 pro rámové konstrukce a nosné stěny.


178


Doporučené strategie:

c) Pro pozemní stavby ve třídě následků 2b (skupina většího rizika) :Kromě strategií doporučených pro třídu následků 1 je třeba zajistit:• vodorovné vazby podle A.5.1 a A.5.2 pro rámové konstrukce

a nosné stěny společně se svislými vazbami ve všech podpěrných sloupech a stěnách podle A.6, nebo alternativně,

• ověření, zda stavba zůstane stabilní a libovolné lokální poškození nepřesáhne určitou mez, když se teoreticky odstraní kterýkoliv jednotlivý sloup nebo nosník podpírající sloup nebo libovolná část nosné zdi tak, jak se uvádí v A.7 (jeden na každém podlaží) (Doporučená hodnota obr.A.1).

d) Pro pozemní stavby ve třídě následků 3 :

U staveb se má provést systematické hodnocení rizik při uvážení předvídatelných i nepředvídatelných nebezpečí.


179


Obrázek A.1 – Doporučená mez přípustného porušení

Příloha A

180

Navrhování pozemních staveb s ohledem na následky lokální poruchy z nespecifikované příčiny

Obr.A.2 Příklad vodorovného provázání 6 podlažního obchodního domu

A.5 Vodorovné vazby, A.5.1 Rámové konstrukce

Vodorovné vazby se mají provést po obvodě každého podlaží, v úrovni střechy a ve vnitřních částech kolmo na sebe, aby se zajistilo bezpečné provázání sloupů a stěn s dalšími konstrukcemi budovy.

Příloha A

181

Navrhování pozemních staveb s ohledem na následky lokální poruchy z nespecifikované příčiny

Obrázek A.3 - Znázornění veličin H a z

A.5 Vodorovné vazby, A.5.2 Nosné stěny

U pozemních staveb ve třídě následků 2b se ve stropních konstrukcích mají provést vodorovné vazby, které mají být rozmístěny ve dvou navzájem kolmých směrech a obvodová táhla po obvodě stropních konstrukcí po vzdálenostech 1,2 m ve směru šířky desek.

Návrhová tahová síla se stanoví na základě (A.3) a (A.4) s využitím H a z.

• ČSN EN 1990 až ČSN EN 1999.

• Tichý, M.: Zatížení stavebních konstrukcí . SNTL Praha, 1987.

• Holický, M. a Marková, J.: Zásady navrhování stavebních konstrukcí –

Příručka k ČSN EN 1990. ČKAIT, Praha, 2007.

• Handbook 1: Basis of structural design . Leonardo da Vinci Pilot Project,

CZ/02/B/F/PP-134007, UK, 2004.

• http://eurocodes.jrc.ec.europa.eu/home.php

• Handbook 3: Action effects for buildings . Leonardo da Vinci Pilot Project, CZ/02/B/F/PP-134007, UK, 2005.

Použité zdroje

182

Děkuji za pozornost

Documents

ZATÍŽENÍ STAVEBNÍCH KONSTRUKCÍ - fast10.vsb.czfast10.vsb.cz/kolos/file/MECHK/mechanika_konstrukci_4.pdf · 1.2 Objemové tíhy stavebních a skladovaných materiálů • Za