Oddziaływanie wiatru na przęsło mostowe wg PN-EN 1991-1-4. Metoda uproszczona - przykład obliczeniowyOpracowanie: dr inż. Dariusz Sobala, Zakład Dróg i Mostów Politechniki Rzeszowskiej, v. 201208012

DANE DO OBLICZEŃ

Wariant obliczeń

Przęsłonieobciążoneobciążone

Rodzaj ruchu na obiekcie

Ruchdrogowykolejowy

Wysokość terenu nadpoziomem morza Am 285 m

Strefa wiatrowa: Sw 1 strefa wiatrowa wg mapy w ZałacznikuKrajowym do PN-EN 1991-1-4

Szerokość przęsła: b 12.1 m

Długość przęsła: Lc 49.7 m

Wysokość przęsła: d1 1.7 m wysokość części pełnej elewacjibocznej

d2 1.56 m odległość od spodu przęsła dopoziomu niwelety

d3 4 0.3 m 1.2m uwzględnienie dwustronnych,ażurowych balustrad i barier

Wysokość skrajniwiatrowej dla ruchu:

dr if Ruch "drogowy"= 2.0 m 4.0 m( ) dla ruchu samochodowego 2.0m,a dla ruchu kolejowego 4.0m

dr 2m

Wysokość całkowitaoddziaływania wiatru:

dtot if Przęsło "nieobciążone"= d1 d3 max d2 dr d1 d3 dtot 3.56m

Powierzchnia oddziaływania wiatru: Arefx dtot Lc Arefx 176.9m

2

Wysokość przęsłanad terenem:

ze 5.90 m maksymalna odległość od poziomu terenu do środkaciężkości konstrukcji nośnej przęsła (bez wyposażenia).Parametr decydujący o wartości większościwspółczynników wykorzystywanych w obliczeniach.

Gęstość powietrza:ρ 1.25

kg

m3

Dariusz Sobala, dr inż.

Projektowanie mostów wg Eurokodów

METODA UPROSZCZONA

Założenia procedury uproszczonej:kategoria terenu II (tereny o niskiej roślinnosci z pojedynczymi przeszkodami (drzewa, budynki)znacznie oddalonymi od siebie)wspólczynnik siły wiatru cfx wg 8.3.1 PN-EN 1991-1-4współczynnik orografii co=1.0 (teren płaski)współczynnik turbulencji kI=1 (brak wzbudzenia dynamicznego konstrukcji działaniem siły wiatru)

KROK 1. Określenie podstawowej wartości prędkości wiatru vb:

Przyjecie bazowej prędkości wiatru:

dla przęseł obciążonych:

vb0o if Ruch "drogowy"= 23m

s 25

m

s

vb0o 23m

s dla obciążonych ruchem mostów

drogowych 23m/s lub kolejowych25m/s wg rozdz. 8 PN-EN 1991-1-4dla przęseł nieobciążonych:

vb0n 22m

s Am 300 m Sw 1= Sw 3= if

26m

s Sw 2=if

22m

s 1 0.0006

Am

m300

Am 300 m Sw 1= Sw 3= if

vb0n 22m

s

Ostatecznie do dalszych obliczeń przyjęto na podstawie wcześniej przyjętych założeń:

Przęsło "obciążone"vb0 vb0o Przęsło "obciążone"=if

vb0n otherwise

vb0 23m

s

Obliczenie wartości podstawowej prędkości wiatru: cdir 1.0 cseason 1.0

vb cdir cseason vb0vb 23

m

s

dla nieobciążonych ruchem mostówv0b wg Tablicy NA.1 Załącznika

Krajowego do PN-EN 1991-1-4

Dariusz Sobala, dr inż.

Projektowanie mostów wg Eurokodów

KROK 2. Określenie współczynnika ekspozycji ce z( ):

zmax 300 m dla terenu kategorii II

Wyznaczenie wartości współczynnika ekspozycji:

ce z( ) z z z zmaxif

zmax otherwise

2.3z

10 m

0.24

współczynnik ekspozycji wg Tablicy NA.3Załącznika Krajowego do PN-EN 1991-1-4

ce ce ze ce 2.026

KROK 3. Określenie wartości całkowitego współczynnia siły siły wiatru C:

Uwaga! Norma dla typowych konstrukcji pozwala przyjmować wartość 1.3 lub odczytać z wykresu na rys.8.3 wg PN-EN 1991-1-4

Przyjęto, że projektowany obiekt jest typu Ia: lima) Faza budowy lub balustrady i bariery ażuroweb) Balustrady lub bariery pełne lub ruch na moście

Odczyt wartości współczynnika z wykresu 8.3 PN-EN 1991-1-4

Dariusz Sobala, dr inż.

Projektowanie mostów wg Eurokodów

cfx0 1.489

Współczynnik całkowitego obciążenia wiatrem: Ca ce cfx0 3.017

Współczynnik całkowitego obciążenia wiatrem można również odczytać z tablicy 8.2 PN-EN 1991-1-4:

bdb

dtot3.399 stosunek szerokości przęsła do jego wysokości efektywnie narażonej na

działanie wiatru

Odczyt danych z Tablicy 8.2 PN-EN 1991-1-4

Współczynnik całkowitego obciążenia wiatrem: Ct 4.132

KROK 4. Wyznaczenie wartości charakterystycznej siły wiatru Fwk działającej na przesło :

Siła charakterystyczna oddziaływania wiatru na przesło w kierunku x poziomym, prostopadłym doosi podłużnej przesła jest równa:

FWka1

2ρ vb

2 Ca Arefx FWka 176.5 kN dla obliczonej wartości współczynnika

C

FWkt1

2ρ vb

2 Ct Arefx FWkt 241.7 kN dla odczytanej z tablicy 8.2. wartości

współczynnika C

Dariusz Sobala, dr inż.

Projektowanie mostów wg Eurokodów

WYNIKI OBLICZEŃ - PODSUMOWANIE

Przęsło "obciążone"

Ruch "drogowy"

ze 5.9m maksymalna odległość środka ciężkości przęsła od terenu

b 12.1m szerokość przęsła

Lc 49.7m długość przęsła

dtot 3.56m wysokość efektywna przekroju narażonego na ciśnienie wiatru

bd 3.399 stosunek szerokości przęsła do jego wysokości efektywnie narażonej nadziałanie wiatru

vb 23m

s podstawowa prędkość wiatru dla przęsła obciążonego: 23m/s dla mostów

drogowych, 25m/s dla mostów kolejowych oraz wg Tablicy NA1 ZałącznikaKrajowego do PN-EN 1991-1-4

ρ 1.25kg

m3

gęstość powietrza

Arefx 176.9m2

efektywna powierzchnia oddziaływania wiatru w kierunku x

ce 2.026 współczynnik ekspozycji (oblicznia wartości współczynnika wg przykładumetody ogólnej).

cfx0 1.489 współczynnik siły w kierunku x (oblicznia wartości współczynnika wgprzykładu metody ogólnej).

Ca 3.017 współczynnik całkowitego obciążenia wiatrem obliczony

Ct 4.132 współczynnik całkowitego obciążenia wiatrem odczytany z tablicy

Siła charakterystyczna oddziaływania wiatru na przesło w kierunku x poziomym, prostopadłym doosi podłużnej przesła jest równa:

FWka 176.5 kN dla obliczonej wartości współczynnika C=Ca

FWkt 241.7 kN dla odczytanej z tablicy wartości współczynnika C=Ct

Dariusz Sobala, dr inż.

Projektowanie mostów wg Eurokodów