Parcie wiatru na ścianę jest kluczowym czynnikiem, który należy uwzględnić przy projektowaniu konstrukcji budynków. Siła wiatru zależy od strefy obciążenia wiatrem, w jakiej znajduje się dana lokalizacja. W Polsce wyróżniamy pięć stref charakteryzujących się różną prędkością wiatru. Artykuł prezentuje mapę stref obciążenia wiatrem w Polsce, omówienie obowiązujących norm projektowych, a także praktyczne wskazówki dotyczące obliczania parcia wiatru i projektowania konstrukcji odpornej na działanie wiatru.
Kluczowe wnioski:- Polska podzielona jest na 5 stref różniących się wartościami obciążenia wiatrem
- Obowiązujące normy określają wartości współczynników obciążenia wiatrem dla poszczególnych stref
- Parcie wiatru na ściany zależy m.in. od kształtu budynku i wysokości nad poziomem gruntu
- Konstrukcje należy zaprojektować z uwzględnieniem obciążenia wiatrem w danej strefie
- Prawidłowe obliczenie parcia wiatru pozwala dobrać właściwe elementy konstrukcyjne
Parcie wiatru wg stref
Parcie wiatru jest jednym z podstawowych obciążeń, które muszą być uwzględnione w projektowaniu konstrukcji budynków. W Polsce wyróżniamy pięć stref obciążenia wiatrem, charakteryzujących się różnymi wartościami siły naporu wiatru.
Strefa 1 obejmuje wybrzeże Bałtyku i jest najbardziej wietrzną częścią kraju. Strefa 2 znajduje się w pasie przy granicy ze strefą 1. Strefa 3 obejmuje większość obszaru Polski. Strefa 4 leży m.in. w Karpatach i Sudetach. Strefa 5 dotyczy terenów górskich - Tatr i Karkonoszy.
Siła parcia wiatru rośnie wraz ze wzrostem wysokości nad poziomem morza oraz prędkości wiatru. Dlatego budynki w strefie 1 muszą być przystosowane do większych obciążeń wiatrem niż te zlokalizowane w pozostałych strefach.
Mapa stref obciążenia wiatrem w Polsce
Poniższa mapa przedstawia podział Polski na strefy obciążenia wiatrem zgodnie z aktualnie obwiązującą normą PN-EN 1991-1-4:
| Strefa 1 | Prędkość wiatru 25 m/s |
| Strefa 2 | Prędkość wiatru 22 m/s |
| Strefa 3 | Prędkość wiatru 20 m/s |
| Strefa 4 | Prędkość wiatru 18 m/s |
| Strefa 5 | Prędkość wiatru 16 m/s |
Z mapy wynika, że im bliżej morza tym wyższe obciążenie wiatrem należy brać pod uwagę. Dotyczy to zwłaszcza północnego wybrzeża od Świnoujścia po Gdańsk.
Obliczanie parcia wiatru na ściany
Obliczenie parcia wiatru na ściany budynku jest kluczowe, aby prawidłowo zaprojektować konstrukcję odporną na działanie wiatru. Siłę naporu wiatru określamy ze wzoru:
Fw = qp(z) · cpe · Aref
gdzie:
- qp(z) - wartość obciążenia wiatrem na wysokości z [kN/m2]
- cpe - współczynnik ekspozycji [-]
- Aref - pole powierzchni odniesienia [m2]
Wartość qp(z) zależy od strefy obciążenia wiatrem i wysokości nad poziomem terenu. Parametr cpe uwzględnia wpływ otoczenia i kształtu budynku. Powierzchnię odniesienia obliczamy w zależności od układu ścian.
Czytaj więcej: Mapa stref klimatycznych - znajdź idealne miejsce na wakacje
Współczynniki obciążenia wiatrem
Normy projektowe określają wartości podstawowych współczynników stosowanych w obliczeniach obciążenia wiatrem. Dotyczy to m.in. wartości parametru qp(z) dla poszczególnych stref i wysokości oraz typowych wartości współczynnika ekspozycji budynku cpe.
Wartości qp(z) wg PN-EN 1991-1-4p(z) wg PN-EN 1991-1-4
Poniższa tabela zawiera wartości charakterystycznego obciążenia wiatrem qp(z) w kN/m2 dla poszczególnych stref obciążenia wiatrem i wysokości nad poziomem terenu:
Powyższe dane stanowią wartości wejściowe do obliczeń parcia wiatru na ściany budynku w zależności od lokalizacji oraz parametrów projektowanego budynku.
Normy projektowania na wiatr
Podstawowym dokumentem określającym zasady uwzględniania obciążeń wiatrem w projektowaniu konstrukcji budynków w Polsce jest norma PN-EN 1991-1-4 Eurokod 1: Oddziaływania na konstrukcje - Część 1-4: Oddziaływania ogólne – Oddziaływania wiatru.
Zawiera ona wytyczne dotyczące m.in.:
- podziału kraju na strefy obciążenia wiatrem
- wartości obciążenia wiatrem w zależności od strefy i wysokości
- współczynników uwzględniających wpływ otoczenia i kształtu budynku
- sposobów obliczania parcia i ssania wiatru dla różnych konstrukcji
Norma służy jako podstawa do projektowania konstrukcji z uwzględnieniem obciążeń wiatrowych.
Projektowanie konstrukcji na wiatr
Aby zapewnić odpowiednią stateczność i wytrzymałość konstrukcji pod działaniem wiatru, projektowanie musi uwzględniać obciążenie właściwe dla danej strefy wiatrowej i lokalizacji obiektu. Istotne są również:
- kształt i wysokość budynku
- układ ścian zewnętrznych
- rozwiązania konstrukcyjne (ramy, słupy, ściany)
- zastosowane materiały (beton, stal, drewno)
Odpowiedni dobór elementów konstrukcyjnych i połączeń pozwala na wykonanie budynku, który bezpiecznie przeniesie obciążenia wiatrowe występujące w danym rejonie kraju.
Parcie wiatru stanowi zmienne w czasie obciążenie zewnętrzne oddziałujące na konstrukcję. Właściwa ocena wpływu wiatru i uwzględnienie go na etapie projektowania gwarantuje bezpieczeństwo i niezawodność budynku w całym okresie użytkowania.
Podsumowanie
Parcie wiatru na ściany budynku jest kluczowym czynnikiem, który musi być uwzględniony w projektowaniu konstrukcji. W Polsce wyróżniamy pięć stref różniących się wartościami obciążenia wiatrem. Im bliżej wybrzeża Bałtyku, tym większe parcie wiatru występuje. Dla każdej ze stref obowiązujące normy podają wartości współczynników do obliczania siły naporu wiatru w zależności od wysokości budynku.
Aby poprawnie obliczyć parcie wiatru, należy uwzględnić strefę wiatrową, wysokość budynku nad poziomem gruntu, kształt i wymiary ścian oraz ich ekspozycję na wiatr. Na tej podstawie określamy wartość obciążenia wiatrem, pole powierzchni ściany oraz współczynniki korygujące. Całość pozwala obliczyć siłę naporu wiatru i odpowiednio zaprojektować wytrzymałość konstrukcji.
Artykuł omawia szczegółowo kwestię podziału Polski na strefy wiatrowe, sposoby obliczania parcia wiatru dla różnych budynków i wysokości oraz wytyczne dotyczące projektowania konstrukcji na wiatr. Przedstawia również zalecenia normowe, mapę stref obciążenia wiatrem oraz przykładowe wartości współczynników stosowanych w obliczeniach.
Poprawna analiza oddziaływań wiatru i zastosowanie odpowiednich rozwiązań konstrukcyjnych pozwalają zaprojektować i wykonać budynek odporny na działanie wiatru, co zapewnia bezpieczeństwo i trwałość konstrukcji przez wiele lat.
Tagi
Udostępnij
