15.11.2014 Views

vjetar

vjetar

vjetar

SHOW MORE
SHOW LESS

Create successful ePaper yourself

Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.

Predavanja sastavio: prof.dr.sc. Zlatko Šavor<br />

Predavač: prof.dr.sc. Goran Puž<br />

VISOKE GRAĐEVINE<br />

MJERODAVNA DJELOVANJA<br />

HRVATSKE I EUROPSKE NORME<br />

ZA DJELOVANJA<br />

Hrvatska norma Europska norma Djelovanje<br />

HRN ENV 1991-2-1 EN 1991-1-1 Vlastita težina i uporabna opterećenja<br />

HRN ENV 1991-2-2 EN 1991-1-2 Požarno djelovanje<br />

HRN ENV 1991-2-3 EN 1991-1-3 Snijeg<br />

HRN ENV 1991-2-4 EN 1991-1-4 Vjetar<br />

HRN ENV 1991-2-5 EN 1991-1-5 Toplinska djelovanja<br />

HRN ENV 1991-2-6 EN 1991-1-6 Djelovanja pri izvedbi<br />

HRN ENV 1991-2-7 EN 1991-1-7<br />

Izvanredna djelovanja uzrokovana<br />

eksplozijom ili udarom<br />

HRN ENV 1991-3 EN 1991-2 Prometna opterećenja mostova<br />

HRN ENV 1991-4 EN 1991-3 Djelovanja na silose i spremnike tekućina<br />

HRN ENV 1991-5 EN 1991-4 Djelovanja od kranova i strojeva<br />

HRN EN 1998-1 EN 1998-1 Potres<br />

VISOKE GRAĐEVINE<br />

1


VISOKE GRAĐEVINE<br />

Vjetar<br />

OPTEREĆENJE VJETROM<br />

Promjenjivo slobodno djelovanje<br />

Pojednostavnjeni proračun (statičko opterećenje)<br />

primjenjuje se za konstrukcije neosjetljive na dinamičku<br />

uzbudu i dinamički umjereno osjetljive konstrukcije:<br />

• zgrade i dimnjake visine manje od 200 m<br />

Privremene konstrukcije mogu se<br />

proračunati na manje opterećenje vjetra<br />

Za zgrade tlakovi vjetra djeluju<br />

okomito na površine zgrade<br />

VISOKE GRAĐEVINE<br />

2


OPTEREĆENJE VJETROM<br />

EN 1991-1-4 ne pokriva:<br />

• Rešetkaste tornjeve s ne-usporednim pojasevima<br />

• Stupove i dimnjake sa zategama (opisane u EN 1993)<br />

• Zavješene mostove<br />

• Vibracije rasponskih sklopova mostova od poprečne turbulencije vjetra<br />

• Torzijske vibracije zgrada<br />

• Tonove vibracija više od osnovnog tona<br />

VISOKE GRAĐEVINE<br />

OPTEREĆENJE VJETROM<br />

Osnove proračuna:<br />

• brzina vjetra i pritisak vjetra sastoje se od srednje i fluktuirajuće komponente<br />

• srednja brzina vjetra v m<br />

određuje se temeljem osnovne brzine vjetra v b<br />

• fluktuirajuća komponenta vjetra definirana je intenzitetom turbulencije I V<br />

(z )<br />

Osnovne vrijednosti:<br />

• Temeljna vrijednost osnovne brzine vjetra v b,0 je karakteristična 10-minutna<br />

srednja brzina vjetra na 10m iznad razine tla na terenu kategorije II sa<br />

godišnjim rizikom prekoračenja od 0,02 (povratni period 50 godina)<br />

• Osnovna brzina vjetra: V b = c dir · c season ·V b,0<br />

• Srednji <strong>vjetar</strong><br />

• Srednja brzina vjetra v m (z) na visini z iznad terena ovisi o hrapavosti i topografiji<br />

terena i definirana je izrazom:<br />

c r (z)<br />

c o (z)<br />

koeficijent hrapavosti<br />

koeficijent topografije, načelno vrijednosti 1,0, osim za posebne slučajeve<br />

VISOKE GRAĐEVINE<br />

3


OPTEREĆENJE VJETROM<br />

Koeficijent hrapavosti c r (z) uzima se u obzir promjenjivost srednje brzine vjetra na<br />

lokaciji građevine uslijed:<br />

• visine iznad razine tla<br />

• hrapavosti tla terena iz smjera djelovanja vjetra<br />

gdje je:<br />

z 0 duljina hrapavosti<br />

koeficijent terena u ovisnosti od duljine hrapavosti z 0 prema izrazu<br />

k r<br />

VISOKE GRAĐEVINE<br />

OPTEREĆENJE VJETROM<br />

gdje je:<br />

z 0,II = 0,05 (teren kategorije II)<br />

z min minimalna visina određena tabelom<br />

usvojiti sa 200m<br />

z max<br />

Kategorija terena Z 0 (m) Z min (m)<br />

0 More, obalno područje izloženo otvorenom moru 0,003 1<br />

I Jezero ili površina bez prepreka sa zanemarivom vegetacijom 0,01 1<br />

II Površina sa niskom vegetacijom kao što je trava i izoliranim<br />

preprekama (drveće, zgrade) s minimalnim razmakom od 20 visina<br />

prepreke<br />

0,05 2<br />

III Površina redovito pokrivena vegetacijom, zgradama ili izoliranim<br />

preprekama sa maksimalnim razmakom od 20 visina prepreke (kao<br />

što su sela, predgrađa, stalne šume)<br />

IV Površine u kojima je najmanje 15% površine pokriveno zgradama čija<br />

je srednja visina veća od 15 m<br />

0,3 5<br />

1,0 10<br />

VISOKE GRAĐEVINE<br />

4


OPTEREĆENJE VJETROM<br />

• intenzitet turbulencije I V (z ) na visini z definiran je kao standardna devijacija<br />

turbulencije podijeljena sa srednjom brzinom vjetra<br />

• turbulentna komponenta brzine vjetra ima srednju vrijednost 0 i standardnu<br />

devijaciju σ v<br />

Preporučeni izraz za određivanje I V (z ) dan je izrazom:<br />

k l ... koeficijent turbulencije (preporučena vrijednost iznosi 1,0)<br />

VISOKE GRAĐEVINE<br />

OPTEREĆENJE VJETROM<br />

Slika 4.3. Varijacija faktora intenziteta turbulencije I v (z) s visinom iznad terena, za<br />

različite kategorije terena (k l =1.0, c 0 (z)=1.0)<br />

VISOKE GRAĐEVINE<br />

5


OPTEREĆENJE VJETROM<br />

Vršni tlak q p (z) na visini z uključuje i srednju brzinu i kratkotrajne fluktuacije<br />

brzine<br />

gdje je:<br />

ρ gustoća zraka, ovisna o visini, temperature i barometarskom tlaku očekivanom u<br />

oluji (1,25 kg/m 3 )<br />

c e<br />

(z) koeficijent izloženosti<br />

q b osnovni pritisak = 0,5 ρ v b<br />

2<br />

Vrijednost 7 u izrazu za vršni tlak temelji se na vršnom koeficijentu 3,5<br />

VISOKE GRAĐEVINE<br />

Varijacija koeficijenta izloženosti c e<br />

(z) na slici 4.4 podijeljena je u dvije<br />

komponente: srednji dio i dio od turbulencije da se pojasni utjecaj unošenja<br />

I V<br />

koeficijenta<br />

Slika 4.4. Varijacija koeficijenta izloženosti c e (z) sa visinom iznad terena<br />

za različite kategorije terena. Crtkane linije označuju srednji pritisak<br />

vjetra, pune linije uključuju efekt turbulencije.<br />

VISOKE GRAĐEVINE<br />

6


OPTEREĆENJE VJETROM<br />

Konstrukcijski faktor c s c d<br />

c s utjecaj djelovanja vjetra od neistodobne pojave vršnih tlakova vjetra na<br />

napadnoj površini<br />

c d utjecaj vibracija konstrukcije prouzročenih turbulencijom<br />

Konstrukcijski faktor c s c d može se razdijeliti u koeficijent veličine c s i dinamički<br />

koeficijent c d<br />

gdje je:<br />

z s referentna visina prema sl.6.1, a ako ta slika nije primjenjiva može se uzeti z s =h<br />

(visina zgrade)<br />

K p vršni faktor (udarni koeficijent) odnos maksimalne vrijednosti fluktuirajućeg<br />

dijela odgovora prema njegovoj standardnoj devijaciji<br />

I V intenzitet turbulencije<br />

B 2 koeficijent zaleđa, kojim se uzima u obzir nepotpuna korelacija tlaka na površini<br />

konstrukcije<br />

R 2 koeficijent rezonantnog odgovora, kojim se uzima u obzir turbulencija u<br />

rezonanciji s tonom vibracija<br />

VISOKE GRAĐEVINE<br />

OPTEREĆENJE VJETROM<br />

a) Vertikalna<br />

struktura, kao što su<br />

zgrade itd.<br />

b) Paralelni oscilator, tj.<br />

horizontalne strukture,<br />

kao što su grede itd.<br />

c) Točkasta<br />

struktura, kao što<br />

je prometni znak<br />

itd.<br />

Slika 6.1 Opći oblici konstrukcija obuhvaćenih postupkom<br />

projektiranja Prikazane su konstrukcijske dimenzije i korištene<br />

referentne visine.<br />

VISOKE GRAĐEVINE<br />

7


OPTEREĆENJE VJETROM<br />

Izraz za konstrukcijski faktor vrijedi samo ako su ispunjeni sljedeći uvjeti:<br />

• konstrukcija odgovara jednom od općih oblika prikazanih na sl. 6.1<br />

• važna je samo vibracija konstrukcije u smjeru vjetra u osnovnom tonu i taj<br />

modalni oblik ima nepromjenjiv predznak<br />

• slijedi da je doprinos odgovoru konstrukcije od viših tonova vibracija u smjeru<br />

vjetra zanemariv<br />

VISOKE GRAĐEVINE<br />

Dinamički koeficijent za različite vrijednosti logaritamskog dekrementa<br />

konstrukcijskog prigušenja δ s<br />

VISOKE GRAĐEVINE<br />

8


OPTEREĆENJE VJETROM<br />

Osjetljivost na vibracije:<br />

Slijedi da građevine nisu osjetljive na vibracije, ako se deformacije<br />

od djelovanja vjetra uslijed rezonancije udara vjetra ne povećavaju<br />

više od 10%<br />

VISOKE GRAĐEVINE<br />

OPTEREĆENJE VJETROM<br />

Za konstrukcije koje se ponašaju kao konzole, vrijedi sljedeći kriterij:<br />

Gdje je:<br />

x s pomak vrha za stalno djelovanje u smjeru djelovanja vjetra [m]<br />

δ logaritamski dekrement prigušenja<br />

b širina konstrukcije okomito na smjer strujanja vjetra[m]<br />

h visina konstrukcije [m]<br />

VISOKE GRAĐEVINE<br />

9


TLAK VJETRA NA VANJSKE w e I<br />

UNUTRAŠNJE w i POVRŠINE<br />

vršni tlak brzine vjetra<br />

poredbene visine za vanjski i unutrašnji tlak<br />

koeficijenti vanjskog i unutrašnjeg tlaka<br />

VISOKE GRAĐEVINE<br />

VRŠNI TLAK BRZINE VJETRA q p<br />

koeficijent izloženosti<br />

osnovni tlak<br />

brzine vjetra:<br />

gustoća<br />

zraka<br />

osnovna brzina vjetra:<br />

v b = c dir c season v b,0<br />

utjecaja smjera vjetra<br />

... doba godine<br />

Temeljna vrijednost osnovne brzine vjetra:<br />

karakteristična 10-minutna srednja brzina<br />

vjetra na visini 10,0 m iznad tla II. razreda<br />

VISOKE GRAĐEVINE<br />

10


VJETROVNA KARTA HRVATSKE - SREDNJA<br />

10-MIN BRZINA VJETRA, HRN ENV 1991-2-4<br />

<br />

5 vjetrovnih područja<br />

<br />

10 regija<br />

VISOKE GRAĐEVINE<br />

POREDBENA VISINA z e<br />

VANJSKOG TLAKA<br />

ovisno o odnosu visine i širine zgrade h/b<br />

VISOKE GRAĐEVINE<br />

11


POREDBENA VISINA z i<br />

UNUTRAŠNJEG TLAKA<br />

Uzima se jednakoj poredbenoj visini z e vanjskog tlaka na<br />

površinama koje otvorima doprinose stvaranju<br />

unutrašnjeg tlaka<br />

Ako postoji više otvora najveća vrijednost z e koristi se za<br />

određivanje z i<br />

VISOKE GRAĐEVINE<br />

KOEFICIJENTI<br />

VANJSKOG TLAKA c pe<br />

Ovise o veličini opterećene ploštine A<br />

Dani su za opterećene ploštine od 1 m 2 i 10 m 2 c pe,1 i c pe,10 .<br />

Između 1 i 10 m 2 : c pe = c pe,1 – (c pe,1 – c pe,10 ) log 10 A<br />

Koeficijenti su dani u slikama i tablicama za:<br />

• vertikalne zidove zgrada pravokutnoga tlocrta<br />

• ravne krovove nagiba manjeg od ±5 o<br />

• jednostrešne krovove<br />

• dvostrešne krovove<br />

• četverostrešne krovove<br />

• pilaste krovove<br />

• svodove i kupole<br />

VISOKE GRAĐEVINE<br />

12


Primjer: VERTIKALNI ZIDOVI ZGRADA<br />

PRAVOKUTNOG TLOCRTA<br />

podjela po područjima,<br />

koeficijenti<br />

• za različita područja,<br />

• za različite smjerove puhanja vjetra<br />

te<br />

• za različite odnose dimenzija<br />

h/d > 5 ►određuje se koeficijent<br />

sile za proračun cjelokupnog<br />

vjetrovnog opterećenja<br />

područje A B C D E<br />

h/d c pe,10<br />

c pe,1<br />

c pe,10<br />

c pe,1<br />

c pe,10<br />

c pe,1<br />

c pe,10<br />

c pe,1<br />

c pe,10<br />

c pe,1<br />

5 -1,2 -1,4 -0,8 -1,1 -0,5 +0,8 +1,0 -0,7<br />

1 -1,2 -1,4 -0,8 -1,1 -0,5 +0,8 +1,0 -0,5<br />

0,25 -1,2 -1,4 -0,8 -1,1 VISOKE GRAĐEVINE-0,5 +0,7 +1,0 -0,3<br />

KOEFICIJENTI<br />

UNUTARNJEG TLAKA c pi<br />

Ovise o veličini i rasporedu otvora na oplošju zgrade.<br />

Za zgrade s dominantnim pročeljem unutarnji tlak c pi se<br />

uzima kao postotak vanjskog tlaka c pe na otvorima<br />

dominantnog pročelja<br />

Kada je ploština otvora na dominantnoj plohi<br />

• jednaka dvostrukoj ploštini otvora na preostalim plohama<br />

c pi = 0,75 c pe ,<br />

• a kada je najmanje tri puta veća<br />

c pi = 0,9 c pe<br />

Između dvostruko i trostruko veće ploštine uzima se<br />

linearna interpolacija<br />

VISOKE GRAĐEVINE<br />

13


KOEFICIJENTI<br />

UNUTARNJEG TLAKA c pi<br />

Za zgrade bez dominantnog pročelja određuje se ovisno o<br />

odnosu visine i dubine zgrade h /d i ovisno o koeficijentu<br />

otvora <br />

Za vrijednosti između<br />

h/d = 0,25 i h/d = 1,0<br />

linearna interpolacija<br />

VISOKE GRAĐEVINE<br />

Dijagram toka<br />

OPTEREĆENJE VJETROM<br />

Odrediti osnovnu brzinu vjetra v b<br />

(HRN ENV poredbenu brzinu vjetra v ref )<br />

obzirom na zemljopisnu lokaciju i<br />

nadmorsku visinu<br />

Odrediti osnovni tlak brzine vjetra q b<br />

Odrediti poredbenu visinu z e<br />

Odrediti koeficijente tlaka:<br />

a) koeficijent vanjskog tlaka c pe za<br />

zidove i krovove različitih oblika<br />

b) koeficijent unutarnjeg tlaka c pi<br />

ovisno o koeficijentu otvora μ<br />

Ponoviti postupak za drugi smjer<br />

djelovanja vjetra.<br />

Odrediti razred zemljišta 0, I, II, III ili IV<br />

Odrediti vanjski tlak w e<br />

Odrediti koeficijent izloženosti c e (z)<br />

Odrediti unutarnji tlak w i<br />

Odrediti vršni tlak brzine vjetra q p (z)<br />

Odrediti neto tlak na površine = w e w i<br />

VISOKE GRAĐEVINE<br />

14


SILA VJETRA F w NA ČITAVU KONSTRUKCIJU<br />

ILI KONSTRUKCIJSKI ELEMENT<br />

Faktor konstrukcije<br />

Koeficijent sile<br />

Vršni tlak brzine vjetra<br />

Poredbena površina konstrukcije ili elementa<br />

VISOKE GRAĐEVINE<br />

VANJSKA SILA VJETRA F w,e NA ČITAVU<br />

KONSTRUKCIJU ILI KONSTRUKCIJSKI ELEMENT<br />

Faktor konstrukcije<br />

Vanjski tlak na pojedinačne površine<br />

Poredbena površina pojedinačne površine<br />

VISOKE GRAĐEVINE<br />

15


FAKTOR KONSTRUKCIJE c s c d<br />

<br />

<br />

Uzima se = 1,0 za:<br />

• Zgrade visine h < 15 m<br />

• Za zgrade s okvirima i konstruktivnim zidovima, h < 100 m,<br />

uz uvjet da je h < 4d (d=širina zgrade u smjeru puhanja vjetra)<br />

• Za dimnjake kružnog poprečnog presjeka, h < 60 m<br />

uz uvjet da je h < 6d (d=promjer)<br />

U suprotnom<br />

• detaljni proračun<br />

• ili dijagrami<br />

c s faktor veličine uzima u obzir smanjeni učinak na djelovanja vjetra<br />

uslijed neistodobne pojave vršnih tlakova vjetra na površinu<br />

c d dinamički faktor uzima u obzir povećani učinak od titranja uslijed<br />

turbulencija u rezonanciji sa konstrukcijom<br />

VISOKE GRAĐEVINE<br />

FAKTOR KONSTRUKCIJE c s c d<br />

Detaljni proračun<br />

• Poredbena visina z s =0,6h≥z min<br />

(z min =1; 1; 2; 5; 10 za kategoriju terena 0; I; II; III; IV<br />

• k p vršni faktor (udarni koeficijent)<br />

• I v intenzitet uzburkanosti<br />

• B udio odziva zaleđa<br />

• R rezonantni udio odziva<br />

VISOKE GRAĐEVINE<br />

16


FAKTOR KONSTRUKCIJE c s c d<br />

Detaljni proračun<br />

• k p vršni faktor (udarni koeficijent)<br />

odnos maksimalne vrijednosti promjenjivog dijela odgovora i njegove<br />

standardne devijacije,<br />

mjerodavna veća vrijednost<br />

• očekivana frekvencija <br />

• T = 600 s = odsječak<br />

vremena za srednju brzinu<br />

•<br />

vjetra n 1,x = prva vlastita frekvencija titranja<br />

konstrukcije; za zgrade visine preko 50 m<br />

može se približno uzeti sa 46/h<br />

VISOKE<br />

Hz<br />

GRAĐEVINE<br />

FAKTOR KONSTRUKCIJE c s c d<br />

Detaljni proračun<br />

• B udio odziva zaleđa<br />

• b, h = širina i visina konstrukcije<br />

• L(z s ) = duljina uzburkanosti (turbulencija);<br />

duljina udara prirodnog vjetra<br />

• z t = 200 m = referentna visina<br />

• L t = 300 m = referentna duljina<br />

• z 0 = duljina hrapavosti (2. slide 2. primjera)<br />

VISOKE GRAĐEVINE<br />

17


FAKTOR KONSTRUKCIJE c s c d<br />

Detaljni proračun<br />

• R rezonantni udio odziva, koji podrazumijeva turbulenciju u<br />

rezonanciji s oblikom vibriranja konstrukcije<br />

• = logaritamski dekrement prigušenja,<br />

• za osnovni oblik savijanja približno iznosi:<br />

• s = Logaritamski dekrement prigušenja konstrukcije<br />

(ab zgrade 0,1; čelične 0,05; miješane 0,08; AB tornjevi i dimnjaci 0,03)<br />

• a = Logaritamski dekrement aerodinamičkog prigušenja za osnovni oblik<br />

• d = Logaritamski dekrement prigušenja zbog posebnih mjera (prigušivači)<br />

VISOKE GRAĐEVINE<br />

FAKTOR KONSTRUKCIJE c s c d<br />

Detaljni proračun<br />

• R rezonantni udio odziva, koji podrazumijeva turbulenciju u<br />

rezonanciji s oblikom vibriranja konstrukcije<br />

• S L (z,n) = bezdimenzionalna funkcija<br />

spektralne gustoće (raspodjela vjetra<br />

prema frekvencijama)<br />

Funkcija<br />

spektralne<br />

gustoće<br />

• f L (z,n) = bezdimenzionalna<br />

frekvencija koja se određuje iz:<br />

prve vlastite frekvencije konstrukcije n 1,x ,<br />

srednje brzine v m (z) i<br />

duljine uzburkanosti L(z)<br />

VISOKE GRAĐEVINE<br />

Bezdimenzionalna frekvencija<br />

18


FAKTOR KONSTRUKCIJE c s c d<br />

Detaljni proračun<br />

• R rezonantni udio odziva, koji podrazumijeva turbulenciju u<br />

rezonanciji s oblikom vibriranja konstrukcije<br />

• R h , R b = aerodinamične prijenosne funkcije; za<br />

osnovni oblik titranja iznose:<br />

za<br />

za<br />

i<br />

VISOKE GRAĐEVINE<br />

FAKTOR KONSTRUKCIJE c s c d<br />

Detaljni proračun<br />

• I v intenzitet uzburkanosti (turbulencija)<br />

Standardna devijacija uzburkanosti podijeljena sa srednjom brzinom vjetra<br />

• k l = faktor turbulencije, preporučeno = 1,0<br />

• c o = faktor topografije<br />

• z o = duljina hrapavosti<br />

za<br />

za<br />

v m srednja brzina vjetra na visini z iznad terena<br />

v mf srednja brzina vjetra iznad ravnog terena<br />

c 0 =v m /v mf faktor topografije<br />

H/L u = nagib privjetrene strane<br />

Prikaz VISOKE GRAĐEVINE povećanja brzine vjetra uslijed topografije<br />

19


FAKTOR KONSTRUKCIJE c s c d<br />

Dijagrami<br />

Čelična zgrada Betonska zgrada<br />

VISOKE GRAĐEVINE<br />

FAKTOR KONSTRUKCIJE c s c d<br />

Dijagrami<br />

<br />

Čelični dimnjak<br />

bez obloge<br />

<br />

Betonski dimnjak<br />

bez obloge<br />

<br />

Čelični dimnjak s<br />

oblogom (obzidani)<br />

VISOKE GRAĐEVINE<br />

20


KOEFICIJENT SILE c f<br />

Za pravokutni poprečni presjek<br />

Koeficijent sile za pravokutni presjek<br />

s oštrim rubovima<br />

Faktor redukcije za zaobljene rubove<br />

VISOKE GRAĐEVINE<br />

KOEFICIJENT SILE c f<br />

Za pravokutni poprečni presjek<br />

Faktor učinka ruba, za elemente sa<br />

slobodnim rubnim tijekom vjetra<br />

(koeficijent redukcije uslijed vitkosti i<br />

koeficijenta punoće)<br />

Vitkost za pravokutne presjeke:<br />

h ≥ 50 m, = 1,4 h/b ili = 70 (mjerodavna manja vrijednost)<br />

h < 15 m, = 2,0 h/b ili = 70 (mjerodavna manja vrijednost)<br />

Za među-vrijednosti: linearna interpolacija<br />

Koeficijent punoće: =A/Ac<br />

VISOKE GRAĐEVINE<br />

21


VISOKE GRAĐEVINE<br />

Primjer: Tlak vjetra na visoku zgradu<br />

pravokutnog tlocrta<br />

VJETAR<br />

D<br />

Zagreb, v b =22 m/s<br />

E<br />

Vanjski tlak vjetra na zidove D i E ???<br />

h=55 > 2b=40 m<br />

Tri<br />

visinska<br />

područja<br />

VISOKE GRAĐEVINE<br />

b=20 m 15m < b=20m b=20 m<br />

najviši dio<br />

z e = h = 55 m<br />

srednji dio razdijeljen u<br />

toliko dijelova za koje je<br />

najveći vertikalni razmak<br />

jednak širini b i<br />

z e,min = b = 20 m<br />

z e,max =h-b=55-20=35 m<br />

najniži dio<br />

z e = b = 20 m<br />

22


VJETAR z e = 55 m c e (z) = 2,4<br />

z e = 35 m c e (z) = 2,1<br />

z e = 20 m c e (z) = 1,7<br />

h/d=55/15=3,7 c pe = +0,8 (-0,64)<br />

kategorija IV: područja s najmanje<br />

15% površine prekrivene zgradama<br />

srednje visina najmanje 15 m<br />

(gradska područja).<br />

VISOKE GRAĐEVINE<br />

VJETAR<br />

D<br />

E<br />

Tlak vjetra na vanjske površine<br />

VISOKE GRAĐEVINE<br />

23


VJETAR<br />

Vanjska sila vjetra koja djeluju na<br />

čitavu konstrukciju zgrade<br />

<br />

Faktor konstrukcije<br />

• Za čeličnu zgradu s više katova i<br />

s pravilnom razdiobom krutosti i<br />

masa: c s c d = 1,0<br />

• Za betonsku zgradu s više katova<br />

i s pravilnom razdiobom krutosti i<br />

masa: c s c d = 0,94<br />

VISOKE GRAĐEVINE<br />

VISOKE GRAĐEVINE<br />

Primjer: Sila vjetra koja se prenosi na<br />

temelje visoke zgrade kružnog<br />

poprečnog presjeka<br />

24


VJETAR<br />

<br />

Toranj kružnog poprečnog presjeka<br />

nalazi se u predgrađu na zemljištu III<br />

kategorije.<br />

<br />

Osnovni tlak brzine vjetra<br />

• uz osnovnu brzinu vjetra v b =27 m/s:<br />

VISOKE GRAĐEVINE<br />

VJETAR<br />

<br />

Faktor zemljišta<br />

• uz z 0 =0,3 iz tablice za zemljište III kategorije i<br />

• z 0,II =0,05 za razred II zemljišta<br />

kategorija 0:<br />

more ili obalno područje uz otvoreno more<br />

kategorija I:<br />

jezera ili ravan teren bez prepreka<br />

kategorija II:<br />

površine s niskom vegetacijom, povremene prepreke<br />

kao što su drveće ili zgrade na razmacima 20 puta<br />

većim od visine prepreke (poljoprivredno zemljište)<br />

kategorija III:<br />

površine s uobičajenom vegetacijom ili zgradama ili<br />

preprekama na razmacima do 20 puta većim od visine<br />

prepreke (industrijske zone i šume)<br />

kategorija IV:<br />

područja s najmanje 15% površine prekrivene<br />

VISOKE GRAĐEVINE zgradama srednje visina najmanje 15 m (gradska<br />

područja<br />

z 0<br />

(m)<br />

z min<br />

(m)<br />

0,003 1<br />

0,01 1<br />

0,05 2<br />

0,3 5<br />

1,0 10<br />

25


VJETAR<br />

<br />

Koeficijent hrapavosti<br />

• za referentnu visinu z =120 m, z max = 200 m:<br />

VISOKE GRAĐEVINE<br />

VJETAR<br />

<br />

Koeficijent izloženosti:<br />

• za referentnu visinu z =120 m,<br />

• uz preporučenu vrijednost faktora turbulencije k I =1,0,<br />

• uz vrijednost faktora topografije c 0 (z)=1,0 kad je nagib zemljišta<br />

u smjeru vjetra < 0,05<br />

VISOKE GRAĐEVINE<br />

26


VJETAR<br />

<br />

Vršni pritisak brzine vjetra:<br />

<br />

Brzina vjetra koja odgovara vršnom pritisku brzine vjetra računa se:<br />

<br />

Reynolds-ov broj uz promjer valjka b=50 m i viskoznost zraka<br />

v=15·10-6 m 2 /s iznosi:<br />

VISOKE GRAĐEVINE<br />

VJETAR<br />

<br />

<br />

Hrapavost površine k, uz pretpostavku da je zgrada obložena<br />

staklenom fasadom, očitava se iz tablice<br />

k= 0,0015 mm<br />

Površina<br />

Osnovni koeficijent sile c f,0 za valjkaste zgrade se uz<br />

• odnos k/b = 0,0015/1000·5=3·10 -8 i<br />

• Re= 17,6·10 -7 očitava se<br />

sa slike s vrijednošću<br />

Ekvivalentna<br />

hrapavost k (mm)<br />

Površina<br />

Ekvivalentna<br />

hrapavost k (mm)<br />

Staklo 0,0015 Glatki beton 0,2<br />

Fina boja 0,006 Drvo 0,5<br />

Boja u spreju 0,02 Grubi beton 1,0<br />

c f,0 =0,68<br />

VISOKE GRAĐEVINE<br />

27


VJETAR<br />

<br />

<br />

Vitkost za valjkaste konstrukcije iznosi:<br />

• h ≥ 50 m, = 0,7 h/b ili = 70 (mjerodavna manja vrijednost)<br />

• h < 15 m, = h/b ili = 70 (mjerodavna manja vrijednost)<br />

• Za među-vrijednosti: linearna interpolacija<br />

Za valjkastu zgradu iz primjera<br />

<br />

Koeficijent redukcije uslijed<br />

vitkosti očita se sa slike<br />

<br />

Koeficijent sile uz osnovni koeficijent sile c f,0 za valjkaste zgrade i<br />

koeficijent redukcije uslijed vitkosti iznosi:<br />

VISOKE GRAĐEVINE<br />

VJETAR<br />

<br />

Referentna površina za valjkaste konstrukcije iznosi<br />

<br />

Rezultirajuća karakteristična vrijednost sile vjetra na temelj zgrade<br />

(ne uzima se u obzir faktor konstrukcije c s c d ) iznosi:<br />

<br />

Kada bi se tražila sila na samu zgradu valjalo bi faktor konstrukcije<br />

c s c d proračunati detaljnim postupkom.<br />

VISOKE GRAĐEVINE<br />

28


DINAMIČKE METODE<br />

Kada je konstrukcija<br />

• iznimno vitka (≈ H/B > 5)<br />

• i/ili visoka (≈ H > 120 m)<br />

• ili se nalazi u iznimnim uvjetima izloženosti<br />

djelotvorno opterećenje vjetrom može<br />

se povećati dinamičkim<br />

međudjelovanjem pomaka zgrade i<br />

naleta vjetra.<br />

Ovi učinci najbolje se obuhvaćaju<br />

ispitivanjima u vjetrovnim tunelima.<br />

VISOKE GRAĐEVINE<br />

METODA ISPITIVANJA U<br />

VJETROVNOM TUNELU<br />

<br />

<br />

<br />

Modeli zgrada se konstruiraju u mjerilu od 1/100 do<br />

1/1000 ovisno o veličini zgrade i vjetrovnog tunela,<br />

najčešće primjenjivo mjerilo je 1/400<br />

Ponašanje visokih zgrada je pod utjecajem istodobnog<br />

posmika i savijanja koje podsjeća na njihanje koje ima<br />

zakrivljeni oblik u donjem području i relativno linearno<br />

gornje područje.<br />

• Ovo se prikazuje s krutim modelom sa savitljivim<br />

podnožjem.<br />

• Nije nužno u modelu prikazati raspodjelu masa u zgradi,<br />

već samo moment inercije u podnožju.<br />

Mjerenje pritiska vjetra provodi se prijamnicima tlaka<br />

(pressure ports, pressure taps) koji se postavljaju na<br />

sve vanjske strane modela, a pretvarači (pressure<br />

transducers) ga transformiraju u lokalizirani tlak na<br />

oblogu.<br />

VISOKE GRAĐEVINE<br />

29


METODA ISPITIVANJA U<br />

VJETROVNOM TUNELU<br />

<br />

<br />

Modeli zgrada koje okružuju predmetnu zgradu na okruglom stolu.<br />

Stol se rotira kako bi se proučili učinci različitih kutova djelovanja vjetra.<br />

VISOKE GRAĐEVINE<br />

METODA ISPITIVANJA U<br />

VJETROVNOM TUNELU<br />

<br />

Model dijela zgrade s rupama<br />

koje predstavljaju mjesta<br />

postavljanja tzv. pressure taps<br />

<br />

Detalj tzv. pressure tap<br />

VISOKE GRAĐEVINE<br />

30


METODA ISPITIVANJA U<br />

VJETROVNOM TUNELU<br />

<br />

Model zgrade visine 600 m koja se ispituje kako bi se<br />

odredilo opterećenje vjetrom na različitim dijelovima<br />

konstrukcije, odziv i učinak susjednih zgrada<br />

VISOKE GRAĐEVINE<br />

METODA ISPITIVANJA U<br />

VJETROVNOM TUNELU<br />

<br />

Kruti aero-elastični<br />

model zgrade<br />

<br />

Sustav ispod stola<br />

omogućuje rotaciju<br />

<br />

VISOKE GRAĐEVINE<br />

Rezultati mjerenja tlaka prikazuju<br />

se kao blokovi tlaka ili kao izobare<br />

31


METODA ISPITIVANJA U<br />

VJETROVNOM TUNELU<br />

<br />

Uobičajeno mjerilo 1:400 za zgradu s 50 katova; Model se rotira i mjeri u intervalima<br />

kuta od 10 do 20 O ; Može imati 500 VISOKE do 800 GRAĐEVINE mjerača tlaka (pressure taps)<br />

SVRHA ISPITIVANJA U<br />

VJETROVNOM TUNELU<br />

1. Odrediti proračunsko bočno opterećenja<br />

2. Predvidjeti ponašanje zgrade pod djelovanjem vjetra<br />

3. Utvrditi intenzitet turbulencija<br />

4. Utvrditi intenzitet i trajanje iznimnih vjetrova<br />

5. Utvrditi učinak postojećih i budućih zgrada na danoj lokaciji<br />

6. Odrediti koeficijent otpora oblika, formiranje vrtloga i odvajanje vjetra<br />

od površine zgrade<br />

VISOKE GRAĐEVINE<br />

32


SVRHA ISPITIVANJA U<br />

VJETROVNOM TUNELU<br />

7. Pronaći dinamički odgovor<br />

zgrade<br />

8. Odrediti opterećenje na oblogu i<br />

na staklene površine<br />

9. Utvrditi učinke na okolno<br />

područje (npr. stabilnost vozila i<br />

pješaka)<br />

10. Utvrditi koja je tolerancija u<br />

vibracijama (zbog udobnosti<br />

korisnika)<br />

11. Utvrditi udarce vjetra na zgrade<br />

smještene niz strujanje<br />

VISOKE GRAĐEVINE<br />

SVRHA ISPITIVANJA U<br />

VJETROVNOM TUNELU<br />

12. Utvrditi da li postoji mogućnost oštećenja<br />

zgrade od letećeg šljunka iz okoliša<br />

13. Odrediti učinak nakupljanja snijega<br />

14. Odrediti učinak prodora vlage<br />

15. Utvrditi učinak na zgradu uslijed zagađenja<br />

Pronaći najprikladniji oblik kojim se smanjuje:<br />

16. Intenzitet i veličina tijek tlakova na vanjske<br />

panele i staklo<br />

17. Posmične sile na stropove<br />

VISOKE GRAĐEVINE<br />

33


Sljedeće predavanje<br />

Potres<br />

34

Hooray! Your file is uploaded and ready to be published.

Saved successfully!

Ooh no, something went wrong!