Єврокод 1. Дії на конструкції. Частина 1-4. Загальні дії. Вітрові навантаження / Eurocode 1. Actions on structures. Part 1-4. General actions. Wind actions

3.2 ПРЕДСТАВЛЕННЯ ВІТРОВОГО НАВАНТАЖЕННЯ

(1) Вітрове навантаження представлено спрощеною сукупністю тисків чи сил, ефекти від яких еквівалентні максималь­ним ефектам турбулентного вітру.

3.3 КЛАСИФІКАЦІЯ ВІТРОВОГО НАВАНТАЖЕННЯ

(1) Якщо інше не визначено, то навантажен­ня вітру потрібно класифікувати як змінні фіксовані навантаження, див. EN 1990, 4.1.1.

3.4 ХАРАКТЕРИСТИЧНІ ЗНАЧЕННЯ

(1) Вітрові навантаження, визначені за EN 1991-1-4, є характеристичними значеннями (див. EN 1990, 4.1.2). Вони встановлені на основі базових значень швидкості вітру чи швидкістного напору. У відповідності до EN 1990 4.1.2(7)Р основні значення – це характеристичні значення, які мають річну вірогідність перевищення 0,02, яка відпо­відає середній повторюваності один раз на 50 років.

ПРИМІТКА. Всі коефіцієнти або моделі, для отри­мання дій вітру з базових значень, вибрані таким чином, що вірогідність розрахованих дій вітру не перевищує вірогідність цих базових значень.

3.5 МОДЕЛІ

(1) Ефект дії вітру на конструкцію (тобто реакція конструкції) залежить від розміру, форми і динамічних властивостей конст­рукції. Ця частина враховує також динаміч­ну реакцію від резонансної поздовжньо-вітрової турбулентності з поздовжньо-віт­ровою основною формою коливань одного знака.

Реакції конструкцій розраховуються відпо­відно до розділу 5 за максимальним швид­кістним напором q_p на базовій висоті в незбуреному вітровому полі, з урахуванням коефіцієнтів сили і тиску та конструкт­тивного коефіцієнта c_sc_d (див. розділ 6). q_p залежить від кліматичного режиму вітру, нерівності місцевості, рельєфу та базової висоти. q_p дорівнює середньому швидкіс­ному напору, збільшеному за рахунок короткострокових пульсацій тиску.

(2) Аеропружну реакцію потрібно врахову­вати для гнучких конструкцій, таких як троси і ванти, щогли, димарі та мости.

ПРИМІТКА. Спрощена вказівка для аеропружньої реакції наведена в Додатку Е.

3 MODELLING OF WIND ACTI­ONS

3.1 NATURE

(1) Wind actions fluctuate with time and act directly as pressures on the external surfaces of enclosed structures and, because of porosity of the external surface, also act indirectly on the internal surfaces. They may also act directly on the internal surface of open structures. Pressures act on areas of the surface resulting in forces normal to the surface of the structure or of individual cladding compo­nents. Additionally, when large areas of structures are swept by the wind, friction forces acting tangentially to the surface may be significant.

3.2 REPRESENTATIONS OF WIND ACTIONS

(1) The wind action is represented by a simplified set of pressures or forces whose effects are equivalent to the extreme effects of the turbulent wind.

3.3 CLASSIFICATION OF WIND ACTI­ONS

(1) Unless otherwise specified, wind actions should be classified as variable fixed actions, see EN 1990, 4.1.1.

3.4 CHARACTERISTIC VALUES

(1) The wind actions calculated using EN 1991-1-4 are characteristic values (See EN 1990, 4.1.2). They are determined from the basic values of wind velocity or the velocity pressure. In accordance with EN 1990 4.1.2(7)P the basic values are characteristic values having annual probabilities of exceedence of 0,02, which is equivalent to a mean return period of 50 years.

NOTE. All coefficients or models, to derive wind actions from basic values, are chosen so that the probability of the calculated wind actions does not exceed the probability of these basic values.

3.5 MODELS

(1) The effect of the wind on the structure (i.e. the response of the structure), depends on the size, shape and dynamic properties of the structure. This Part covers dynamic response due to along-wind turbulence in resonance with the along-wind vibrations of a fundamental flexural mode shape with constant sign.

The response of structures should be calculated according to Section 5 from the peak velocity pressure, q_p, at the reference height in the undisturbed wind field, the force and pressure coefficients and the structural factor c_sc_d (see Section 6). q_p depends on the wind climate, the terrain roughness and orography, and the reference height. q_p is equal to the mean velocity pressure plus a contribution from short-term pressure fluctuations.

(2) Aeroelastic response should be considered for flexible structures such as cables, masts, chimneys and bridges.

NOTE. Simplified guidance on aeroelastic response is given in Annex E.

4 ШВИДКІСТЬ ВІТРУ І ШВИД­КІСТНИЙ НАПІР

4.1 Основа для розрахунку

(1) Швидкість вітру і швидкістний напір складаються з середнього значення і пульсаційної компоненти.

Середня швидкість вітру v_m визначається з основної базової вітру v_b, яка залежить від режиму вітру, описаного в 4.2, і висотної варіації вітру, яка визначається нерівністю місцевості і рельєфом, як описано в 4.3. Максимальний швидкістний напір виз­начається в 4.5.

Пульсаційна складова вітру представлена інтенсивністю турбулентності, визначеною в 4.4.

ПРИМІТКА. Національний Додаток може містити національну кліматичну інформацію щодо серед­ньої швидкості вітру v_m, максимального швидкіст­ного напору q_p і додаткових значень, які можуть бути отриманими безпосередньо для категорій місцевості, які розглядаються.

4 WIND VELOCITY AND VELO­CITY PRESSURE

4.1 BASIS FOR CALCULATION

(1) The wind velocity and the velocity pressure are composed of a mean and a fluctuating component.

The mean wind velocity v_m should be deter­mined from the basic wind velocity v_b which depends on the wind climate as described in 4.2, and the height variation of the wind determined from the terrain roughness and orography as described in 4.3. The peak velocity pressure is determined in 4.5.

The fluctuating component of the wind is represented by the turbulence intensity defined in 4.4.

NOTE. The National Annex may provide National climatic information from which the mean wind velocity v_m, the peak velocity pressure q_p and additional values may be directly obtained for the terrain categories considered.

4.2 БАЗОВІ ЗНАЧЕННЯ

(1)Р Основне значення базової швидкості вітру, v_b,0, – це характеристичне значення швидкості вітру при десятихвилинному осереднюванні на висоті 10 м над землею на відкритій місцевості з низькою рослин­ністю (наприклад, травою) і окремими пе­решкодами з мінімальним віддаленням в 20 висот перешкоди, незалежне від напряму вітру і пори року.

ПРИМІТКА 1. Ця місцевість відповідає II категорії місцевості за таблицею 4.1.

ПРИМІТКА 2. Основне значення основної базової вітру v_b,0, може надаватися в Національному додатку.

(2)Р Базова швидкість вітру розраховується за формулою (4.1):

4.2 BASIC VALUES

(1)P The fundamental value of the basic wind velocity, v_b,0, is the characteristic 10 minutes mean wind velocity, irrespective of wind direction and time of year, at 10 m above ground level in open country terrain with low vegetation such as grass and isolated obstacles with separations of at least 20 obstacle heights.

NOTE 1. This terrain corresponds to terrain category II in Table 4.1.

NOTE 2. The fundamental value of the basic wind velocity, v_b,0, may be given in the National Annex.

(2)P The basic wind velocity shall be calculated from Expression (4.1).

v_b = c_dir·c_season·v_{b,0 ,} (4.1)

де:

v_b базова швидкість вітру, яка визнача­ється як функція напряму вітру і пори року на висоті 10 м для місцевості категорії II;

v_b,0 основне значення базової швидкості вітру, див. (1)Р;

c_dir коефіцієнт напряму, див. примітку 2;

c_season сезонний коефіцієнт, див. примітку 3.

ПРИМІТКА 1. Національний додаток може нада­вати методику врахування впливу висоти над рівнем моря на основну швидкість вітру v_b, якщо цей вплив не враховується в нормованому основному значенні v_b,0.

ПРИМІТКА 2. Значення коефіцієнта напряму c_dir для різних напрямів вітру можуть наводитися у На­ціональному Додатку. Рекомендоване значення 1,0.

where:

v_b is the basic wind velocity, defined as a function of wind direction and time of year at 10 m above ground of terrain category II;

v_b,0 is the fundamental value of the basic wind velocity, see (1)P;

c_dir is the directional factor, see Note 2;

c_season is the season factor, see Note 3.

NOTE 1. Where the influence of altitude on the basic wind velocity v_b is not included in the specified fundamental value v_b,0 the National Annex may give a procedure to take it into account.

NOTE 2. The value of the directional factor, c_dir, for various wind directions may be found in the National Annex. The recommended value is 1,0.

ПРИМІТКА 3. Значення сезонного коефіцієнта c_season може бути вказане в Національному додатку. Рекомендоване значення 1,0.

ПРИМІТКА 4. Середня швидкість вітру з 10-хви­линним інтервалом осереднювання, яка має щорічну ймовірність перевищення рівня p, визначається множенням основної швидкості вітру v_b за 4.2(2)Р на коефіцієнт ймовірності, c_prob, який визначається формулою (4.2). Див. також EN 1991-1-6.

NOTE 3. The value of the season factor, c_season. may be given in the National Annex. The recommended value is 1,0.

NOTE 4. The 10 minutes mean wind velocity having the probability p for an annual exceedence is determined by multiplying the basic wind velocity v_b in 4.2(2)P by the probability factor, c_prob given by Expression (4.2). See also EN 1991-1-6.

, (4.2)

де:

K коефіцієнт форми, який залежить від коефіцієнта варіації розподілу екстремаль­ного значення;

n показчик ступеня.

where:

K is the shape parameter depending on the coefficient of variation of the extreme-value distribution.

n is the exponent.

ПРИМІТКА 5. Значення K і n можуть наводитись у Національному додатку. Рекомендовані значення 0,2 для K і 0,5 для n.

NOTE 5. The values for K and n may be given in the National Annex. The recommended values are 0,2 for K and 0,5 for n.

(3) Сезонний коефіцієнт c_season потрібно використовувати для тимчасових конструк­цій і всіх конструкцій на стадії зведення. Для пересувних конструкцій, які можуть використовуватися у будь-яку пору року, c_season потрібно брати 1,0.

ПРИМІТКА. Див. також EN 1991-1-6.

(3) For temporary structures and for all structures in the execution phase, the seasonal factor c_season may be used. For transportable structures, which may be used at any time in the year, c_season should be taken equal to 1,0.

NOTE. See also EN 1991-1-6.

4.3 СЕРЕДНЯ ШВИДКІСТЬ ВІТРУ

4.3.1 Залежність від висоти

(1) Середня швидкість вітру v_m(z) на висоті z над місцевістю залежить від нерівності місцевості, рельєфу і базової швидкості вітру v_b і визначається за формулою (4.3):

4.3 MEAN WIND

4.3.1 Variation with height

(1) The mean wind velocity v_m(z) at a height z above the terrain depends on the terrain roughness and orography and on the basic wind velocity, v_b, and should be determined using Expression (4.3).

v_m(z)=c_r(z)·c_o(z)·v_{b ,} (4.3)

де:

c_r(z) коефіцієнт нерівності місцевості, на­ведений в 4.3.2;

c_o(z) коефіцієнт рельєфу, рівний 1,0, якщо інше не визначено в 4.3.3.

ПРИМІТКА 1. У Національному Додатку може бути надана інформацію щодо c_O. Рекомендоване зна­чення 1,0, якщо рельєф враховується для основної швидкості вітру.

ПРИМІТКА 2. У Національному Додатку можуть бу­ти наведені розрахункові схеми або таблиці для v_m(z).

Влив сусідніх конструкцій на швидкість вітру повинен враховуватися (див. 4.3.4).

where:

c_r(z) is the roughness factor, given in 4.3.2;

c_o(z) is the orography factor, taken as 1,0 unless otherwise specified in 4.3.3.

NOTE 1. Information on c_O may be given in the National Annex. If the orography is accounted for in the basic wind velocity, the recommended value is 1,0.

NOTE 2. Design charts or tables for v_m(z) may be given in the National Annex.

The influence of neighbouring structures on the wind velocity should be considered (see 4.3.4).

4.3.2 Нерівності місцевості

(1) Коефіцієнт нерівності місцевості c_r(z) враховує мінливість середньої швидкості вітру в місці розташування конструкції відповідно до:

– висоти над рівнем землі;

– нерівності місцевості з підвітряної сторо­ни конструкції для напрямку вітру, що розглядається.

ПРИМІТКА 1. У Національному Додатку може бути надана методика для визначення c_r(z). Рекомен­дована методика для визначення коефіцієнта нерівності для висоти z наводиться формулою (4.4) і визначається логарифмічним законом зміни профілю швидкості за висотою.

4.3.2 Terrain roughness

(1) The roughness factor, c_r(z), accounts for the variability of the mean wind velocity at the site of the structure due to:

– the height above ground level;

– the ground roughness of the terrain upwind of the structure in the wind direction considered.

NOTE. The procedure for determining c_r(z) may be given in the National Annex. The recommended procedure for the determination of the roughness factor at height z is given by Expression (4.4) and is based on a logarithmic velocity profile.

(4.4)

для z_min z z_max

for z_min z z_max

для z z_min

for z z_min ,

де:

z₀ довжина нерівності;

k_r коефіцієнт місцевості, який зале­жить від параметра шорсткості z₀ і визначається за формулою:

where:

z₀ is the roughness length;

k_r terrain factor depending on the roughness length z₀ calculated using

,

(4.5)

де:

z_0,II = 0,05 м (клас місцевості II, таблиця 4.1);

z_min мінімальна висота, визначена за таблицею 4.1;

z_max 200 м;

z₀, z_min залежать від класу місцевості. Рекомендовані значення залежать від п’яти типів місцевості, наведених у таблиці 4.1.

where:

z_0,II = 0,05 m (terrain category II, Table 4.1);

z_min is the minimum height defined in Table 4.1;

z_max is to be taken as 200 m;

z₀, z_min depend on the terrain category. Recommended values are given in Table 4.1 depending on five representative terrain categories.

Формула (4.4) дійсна, якщо відстань із навітряної сторони з рівномірною нерів­ністю місцевості достатньо довга для ви­никнення стабільного профілю швидкості. Див. (2).

Expression (4.4) is valid when the upstream distance with uniform terrain roughness is long enough to stabilise the profile sufficiently. See (2).

Таблиця 4.1 – Тип та параметри місцевості

Table 4.1 – Terrain categories and terrain parameters

Тип місцевості

Terrain category

z₀, м

z₀, m

z_min, м

z_min, m

0 Море або прибережна зона, яка має доступ до відкритого моря

0 Sea or coastal area exposed to the open sea

0.003

1

I Озера або рівна і горизонтальна поверхня з незначною рослинністю і без перешкод

I Lakes or flat and horizontal area with negligible vegetation and without obstacles

0.01

1

II Територія з низькою рослинністю, такою як трава і окремі перешкоди (дерева, будівлі) з мінімальним інтервалом(відстанню) в 20 висот перешкоди

II Area with low vegetation such as grass and isolated obstacles (trees, buildings) with separations of at least 20 obstacle heights

0.05

2

III Територія з постійним рослинним покровом або будівлями, або з окремими перешкодами, максимальна відстань між якими дорівнює 20 висотам перешкоди (такі як села, приміська місцевість, постійний ліс)

III Area with regular cover of vegetation or buildings or with isolated obstacles with separations of maximum 20 obstacle heights (such as villages, suburban terrain, permanent forest)

0.3

5

IV Територія, в якій як мінімум 15% поверхні зайнято будівлями, середня висота яких перевищує 15 м.

IV Area in which at least 15 % of the surface is covered with buildings and their average height exceeds 15 m

1.0

10

Класи місцевості, проілюстровані в Додатку А.1.

The terrain categories are illustrated in Annex A.1.

(2) Нерівність місцевості, яка використо­вується для заданого напряму вітру, зале­жить від нерівності рельєфу і відстані з од­норідною нерівністю місцевості в кутовому секторі навколо напрямку вітру. Маленькі площі (менші ніж 10 % від площі, що розглядається) з відмінними шорсткостями можуть ігноруватися. Див. рисунок 4.1.

(2) The terrain roughness to be used for a given wind direction depends on the ground roughness and the distance with uniform terrain roughness in an angular sector around the wind direction. Small areas (less than 10% of the area under consideration) with deviating roughness may be ignored. See Figure 4.1.

Рисунок 4.1 – Оцінка нерівності місцевості

Figure 4.1 – Assessment of terrain roughness

ПРИМІТКА. В Національному Додатку можуть бути визначені кутовий сектор і відстані з навітряної сторони. Рекомендоване значення для кутового сектора 30º у межах ±15° від напряму вітру. Рекомендоване значення відстані з навітряної сторони можна отримати з Додатка А.2.

NOTE. The National Annex may give definitions of the angular sector and of the upstream distance. The recommended value of the angular sector may be taken as the 30º angular sector within ±15° from the wind direction. The recommended value for the upstream distance may be obtained from Annex A.2.

(3) Якщо для кутового сектора, що розгля­дається, визначений аеродинамічний коефі­цієнт тиску або сили, то потрібно викорис­товувати найменший параметр нерівності поверхні в межах кожного вітрового сек­тора 30°.

(4) Якщо є вибір між двома або більше типами місцевості у визначенні даної пло­щі потрібно використовувати площу з найменшою довжиною нерівності.

(3) When a pressure or force coefficient is defined for a nominal angular sector, the lowest roughness length within any 30° angular wind sector should be used.

(4) When there is choice between two or more terrain categories in the definition of a given area, then the area with the lowest roughness length should be used.

4.3.3 Рельєф місцевості

(1) Якщо рельєф (наприклад пагорби, скелі і т.ін.) збільшує швидкість вітру більше ніж на 5 %, то потрібно враховувати цей ефект використовуючи коефіцієнт рельєфу c_O.

ПРИМІТКА. Методика визначення c_O може наводи­тись у Національному Додатку. Рекомендована методика наведена у Додатку А.3.

(2) Можна знехтувати ефектами рельєфу, якщо середній нахил місцевості проти вітру менший за 3°. Величина відстані з навітряної сторонни повинна визначатись як 10-кратна висота окремого рельєфного елемента.

4.3.3 Terrain orography

(1) Where orography (e.g. hills, cliffs etc.) increases wind velocities by more than 5% the effects should be taken into account using the orography factor c_O.

NOTE. The procedure for determining c_O may be given in the National Annex. The recommended procedure is given in Annex A.3.

(2) The effects of orography may be neglected when the average slope of the upwind terrain is less than 3°. The upwind terrain may be considered up to a distance of 10 times the height of the isolated orographic feature.