ΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΕΜΩΝ KAI ΦΟΡΤΙΑ XIONIOY

Transcript

1 Σ Τ Α Τ Ι Κ Ε Σ Μ Ε Λ Ε Τ Ε Σ Κ Τ Ι Ρ Ι Ω Ν Εκδ. 5.xx ΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΕΜΩΝ KAI ΦΟΡΤΙΑ XIONIOY Ευρωκώδικες 0, 1.3 και 1.4 ΤΕΧΝΙΚΟΣ ΟΙΚΟΣ ΛΟΓΙΣΜΙΚΟΥ Σεπτέμβριος 2016

2

3 ΤΕΧΝΙΚΟΣ ΟΙΚΟΣ ΛΟΓΙΣΜΙΚΟΥ Καρτερού 60, Ηράκλειο - Τηλ.: info@tol.com.gr Copyright Απαγορεύεται οποιαδήποτε μερική ή ολική ανατύπωση, αναδημοσίευση, φωτοτύπηση ή αναπαραγωγή με άλλο τρόπο ολόκληρου του παρόντος ή μέρους του, χωρίς την σύμφωνη γνώμη και την γραπτή άδεια του εκδότη. Το περιεχόμενο του κειμένου, αντιστοιχεί στην τελική έκδοση του προϊόντος λογισμικού που συνοδεύει, όποτε αυτό είναι δυνατό. Το περιεχόμενο του τεύχους αυτού είναι δυνατό να αλλάξει από τον εκδότη χωρίς προειδοποίηση. Ο εκδότης δεν φέρει καμία ευθύνη για την πληρότητα ή και την ορθότητα του κειμένου και δεν φέρει καμία ευθύνη για τυχόν ζημία ή απώλεια οποιουδήποτε είδους που οφείλεται στο περιεχόμενο αυτού του τεύχους.

4

5 1 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ 1 1. ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ 1. ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ Εισαγωγή Βασικές Αρχές Σχεδιασμού... 4 Γενικά... 4 Καταστάσεις Σχεδιασμού... 4 Οριακές Καταστάσεις... 5 Δράσεις Προέλευση Διακύμανση στο Χρόνο Θέση Φύση... 6 Συνδυασμοί Δράσεων στην Οριακή Κατάσταση Αστοχίας Προτεινόμενες τιμές επιμέρους συντελεστών ασφάλειας... 7 Συνδυασμοί Δράσεων στην Οριακή Κατάσταση Λειτουργικότητας Ίδια βάρη & επιβαλλόμενα φορτία σε κτήρια Φορτία Χιονιού Προσομοίωση του Φορτίου Χιονιού Φορτίο Χιονιού σε στέγες Πυκνότητα Χιονιού Παράρτημα D ΕΝ Υπολογισμός Συντελεστών μορφής (μ) του φορτίου χιονιού Μονοκλινείς Στέγες Δικλινείς Στέγες Δράσεις ανέμου Σκοπός πεδίο εφαρμογής Υπολογισμός Ανεμοπιέσεων Βάσεις υπολογισμού συντελεστής πίεσης cp Βασικές τιμές Μέσος άνεμος Στροβιλισμός ανέμου Πίεση ταχύτητας αιχμής...19 Δράσεις Ανέμου επί των κατασκευών Γενικά Πίεση ανέμου σε επιφάνειες Δυνάμεις ανέμου...23 Συντελεστές πίεσης και δύναμης ΡΑΦ Δράσεις Ανέμου & Φορτία Χιονιού 1

6 1 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ Γενικά Κατακόρυφοι τοίχοι κτηρίων ορθογωνικής κάτοψης Ορισμός Επιφανειών Φόρτισης στο ΡΑΦ Γενικά Εισαγωγή Επιφανειών Ιδιότητες νέας επιφάνειας Οριζόντια στέγη Μονόριχτη στέγη Δίριχτη στέγη Τετράριχτη στέγη Κατακόρυφοι τοίχοι με ή χωρίς στέγη Γραφική εισαγωγή επιφάνειας Απεικόνιση των επιφανειών φόρτισης στην οθόνη του ΡΑΦ Τροποποίηση των ιδιοτήτων μιας επιφάνειας φόρτισης Υπολογισμός & Απόδοση Φορτίων Αποσύνδεση Φορτίων από Επιφάνεια Φόρτισης Πίνακες Δεδομένων και αποτελεσμάτων επιφάνειων φόρτισης Αναλυτικά αποτελέσματα υπολογισμών Γραμμικά Φορτία μελών Περιπτώσεις & Συνδυασμοί Φόρτισης στο ΡΑΦ Εσωτερική Πίεση Δυναμικές Περιπτώσεις Φόρτισης Στατικές Περιπτώσεις Φόρτισης Στατικές Περιπτώσεις Φόρτισης...59 Συνδυασμοί Φόρτισης OKA Στατικοί Συνδυασμοί Φόρτισης Δυναμικοί Συνδυασμοί Φόρτισης...64 Συνδυασμοί Φόρτισης ΟΚΛ Επιφανειακά Φορτία Επιλογές Εμφάνισης Επιφανειών Φόρτισης Βιβλιογραφία ΡΑΦ Δράσεις Ανέμου & Φορτία Χιονιού 2

7 2 Εισαγωγή 2 2. Εισαγωγή Σε τεύχος αυτό παρουσιάζονται αναλυτικά οι δυνατότητες και τα χαρακτηριστικά της υπομονάδας του ΡΑΦ «Επιφάνειες Φόρτισης Γενικές Δράσεις στις Κατασκευές Δράσεις Ανέμου και Χιονιού». Η υπομονάδα αυτή του ΡΑΦ εφαρμόζει τις διατάξεις των Ευρωκωδίκων 1-1, 1-3 & 1-4 καθώς και διατάξεις του Ευρωκώδικα 0 για τον υπολογισμό των επιβαλλόμενων φορτίων και των φορτίων ανέμου και χιονιού σε κτηριακά έργα. Στα κεφάλαια του τεύχους αυτού παρουσιάζονται καταρχήν αναλυτικά οι προϋποθέσεις και οι απαιτήσεις των κανονιστικών κειμένων. Στη συνέχεια περιγράφεται ο τρόπος εισαγωγής και υλοποίησης των απαιτήσεων αυτών στο ΡΑΦ. Το τελικό αποτέλεσμα και το ζητούμενο των υπολογισμών του ΡΑΦ είναι τα γραμμικά φορτία στα μέλη του κτηρίου. Το ΡΑΦ ωστόσο παράγει και παρουσιάζει και αναλυτικά ενδιάμεσα αποτελέσματα για κάθε στάδιο των υπολογισμών. Πρόσθετες πληροφορίες καθώς και επίκαιρο εκπαιδευτικό υλικό για τα τη χρήση και τα αποτελέσματα της υπομονάδας «Δράσεις Ανέμου και Χιονιού» του ΡΑΦ μπορείτε να αναζητήσετε στο δικτυακό τόπο του ΤΟΛ στη διεύθυνση Εικ. 1.1: Χαρακτηριστική εικόνα επιφανειών πίεσης ανέμου σε μεταλλικό κτήριο με δίριχτη στέγη και κατακόρυφους τοίχους ΡΑΦ Δράσεις Ανέμου & Φορτία Χιονιού 3

8 3 Βασικές Αρχές Σχεδιασμού 3 3. Βασικές Αρχές Σχεδιασμού Γενικά Στο πρότυπο ΕΝ1990 (Ευρωκώδικας 0) περιγράφονται οι αρχές και οι απαιτήσεις για την ασφάλεια, ανθεκτικότητα και λειτουργικότητα των κατασκευών, με βάση τη θεωρία των οριακών καταστάσεων και τη μέθοδο των επιμέρους συντελεστών ασφάλειας. Το πρότυπο χρησιμοποιείται σε συνδυασμό με τα υπόλοιπα πρότυπα ΕΝ1991 ΕΝ1999, αλλά και τα αντίστοιχα εθνικά προσαρτήματα (ΕΠ) τα οποία εξειδικεύουν σε ορισμένες παραμέτρους σε εθνικό επίπεδο, για την ανάλυση, διαστασιολόγηση και έλεγχο επάρκειας νέων ή υφιστάμενων κατασκευών. Για την εφαρμογή των προτύπων αυτών θα πρέπει να πληρούνται κατάλληλες προϋποθέσεις όπως επάρκεια μελετητή και τεχνικού προσωπικού, ποιότητας υλικών κατασκευής, επαρκούς επίβλεψη των εργασιών, χρήση και συντήρηση της κατασκευή όπως προβλέπεται κ.α. Όλες οι προϋποθέσεις εφαρμογής αναφέρονται αναλυτικά στα αντίστοιχα κείμενα των προτύπων. Οι κατασκευές θα πρέπει να παραμένουν καθ όλη τη διάρκεια της ζωής τους κατάλληλες για τη χρήση για την οποία προορίζονται και θα πρέπει να είναι σε θέση να παραλαμβάνουν με ασφάλεια όλες τις δράσεις και επιδράσεις του ενδέχεται να παρουσιαστούν κατά τη διάρκεια ζωής της κατασκευής. Επιπλέον, θα πρέπει μέσω κατάλληλου δομικού συστήματος, να περιορίζεται ο κίνδυνος να υποστούν δυσανάλογα μεγάλες βλάβες λόγω σπάνιων συμβάντων όπως εκρήξεις, προσκρούσεις ή ανθρώπινων λαθών. Οι κατασκευές θα πρέπει να ελέγχονται έναντι αστοχίας ή λειτουργικότητας. Αυτό επιτυγχάνεται με τη χρήση της έννοιας των «καταστάσεων σχεδιασμού». Οι τελευταίες περιγράφουν με επαρκή αξιοπιστία όλους τους συνδυασμούς των φορτιστικών καταστάσεων στις οποίες θα εκτεθεί η κατασκευή, τόσο κατά τη φάση της ανέγερσης, όσο και κατά τη διάρκεια της προβλεπόμενης διάρκειας ζωής της που για κτηριακά έργα ορίζεται σε 50 χρόνια (100 για μνημιακά κτήρια). Καταστάσεις Σχεδιασμού Διακρίνουμε τις ακόλουθες καταστάσεις σχεδιασμού σε κάθε έργο: Διάρκειας: αναφέρονται σε συνθήκες κανονικής τυπικής χρήσης του έργου. Παροδικές αναφέρονται σε προσωρινές συνθήκες χρήσης του δομήματος π.χ. κατά τη φάση ανέγερσης ή κατά τη διάρκεια επισκευών. Τυχηματικές αναφέρονται σε εξαιρετικές συνθήκες στις οποίες υπόκειται το έργο όπως φωτιά, έκρηξη, πρόσκρουση ή στις συνέπειες μιας τοπικής αστοχίας. Σεισμικές αναφέρονται σε συνθήκες κατά τις οποίες η κατασκευή υποβάλλεται σε σεισμικό γεγονός. Το ΡΑΦ ελέγχει τις κατασκευές σε μόνιμες παροδικές και σεισμικές καταστάσεις σχεδιασμού. ΡΑΦ Δράσεις Ανέμου & Φορτία Χιονιού 4

9 3 Βασικές Αρχές Σχεδιασμού 3 Οριακές Καταστάσεις Ως οριακή κατάσταση αστοχίας ορίζεται η κατάσταση εκείνη πέραν της οποίας η κατασκευή δεν ικανοποιεί πλέον τις απαιτήσεις ασφάλειας, λειτουργικότητας και σχεδιασμού της. Διακρίνουμε δύο ειδών οριακές καταστάσεις αστοχίας: Οριακή Κατάσταση Αστοχίας (ΟΚΑ) Οριακή Κατάσταση Λειτουργικότητας (ΟΚΛ) Οριακές καταστάσεις αστοχίας ΟΚΑ είναι εκείνες καταστάσεις που θέτουν σε κίνδυνο την ασφάλεια των ανθρώπων, ή της κατασκευής και σε ορισμένες περιπτώσεις την προστασία των περιεχομένων της κατασκευής. Τέτοιες ακραίες καταστάσεις μπορούν να προκύψουν λόγω απώλειας ισορροπίας ολόκληρου του δομήματος ή οποιουδήποτε άκαμπτου μέρους του, λόγω μετατροπής του δομήματος ή κάποιου τμήματός του σε μηχανισμό από παραμόρφωση ή μετατόπιση ή αστοχία λόγω βλαβών κόπωσης ή άλλων επιδράσεων που εξαρτώνται από το χρόνο. Οριακές καταστάσεις λειτουργικότητας ΟΚΛ είναι εκείνες πέραν των οποίων δεν ικανοποιούνται πλέον τα κριτήρια λειτουργικότητας της κατασκευής ή μέρους αυτής κάτω από κανονική χρήση, ή επηρεάζουν αρνητικά την άνεση των ανθρώπων που χρησιμοποιούν το δόμημα λόγω μεγάλων παραμορφώσεων ή μετακινήσεων που προκαλούν βλάβες στα στοιχεία πλήρωσης ή προκαλούν ταλαντώσεις ενοχλητικές για τους ενοίκους. Στο ΡΑΦ ελέγχονται όλα τα δομικά στοιχεία σε Οριακή Κατάσταση Αστοχίας ΟΚΑ. Κατά περίπτωση ορισμένα δομικά στοιχεία, ελέγχονται και σε Οριακή Κατάσταση Λειτουργικότητας ΟΚΛ. Δράσεις Οι δράσεις που επιβάλλονται επί των κατασκευών ταξινομούνται με διάφορα κριτήρια ως εξής: Προέλευση Ανάλογα με την προέλευση οι δράσεις διακρίνονται σε: Άμεσες Δράσεις π.χ. συγκεντρωμένα ή ομοιόμορφα κατανεμημένα γραμμικά ή επιφανειακά φορτία. Έμμεσες Δράσεις π.χ. παραμόρφωση λόγω θερμοκρασιακής μεταβολής ή υποχώρησης στηρίξεων ή επιβαλλόμενη επιτάχυνση λόγω σεισμού Διακύμανση στο Χρόνο Ανάλογα με το χρόνο εφαρμογής ή διακύμανσης οι δράσεις διακρίνονται σε: G Μόνιμες Δράσεις π.χ. ίδιο βάρος, μόνιμος εξοπλισμός κ.α. Q Μεταβλητές Δράσεις π.χ. επιβαλλόμενα φορτία στους ορόφους ή στα δομικά στοιχεία, ή τις στέγες, φορτία ανέμου και χιονιού κ.α. A Τυχηματικές Δράσεις π.χ. εκρήξεις ή προσκρούσεις οχημάτων κ.α. ΡΑΦ Δράσεις Ανέμου & Φορτία Χιονιού 5

10 3 Βασικές Αρχές Σχεδιασμού Θέση Ανάλογα με τη θέση εφαρμογής οι δράσεις διακρίνονται σε: Φύση Καθορισμένες Δράσεις π.χ. ίδιο βάρος Ελεύθερες Δράσεις π.χ. κινητά φορτία σε γερανογέφυρες Ανάλογα με την απόκριση της κατασκευής οι δράσεις διακρίνονται σε: Στατικές Δράσεις Δυναμικές Δράσεις Η προένταση (P) θα πρέπει να θεωρείται μόνιμη δράση. Οι έμμεσες δράσεις μπορεί να είναι είτε μόνιμες G ind (π.χ. υποχώρηση στήριξης), είτε μεταβλητές Q ind (π.χ. θερμοκρασιακή μεταβολή). Ορισμένες δράσεις όπως χαρακτηριστικά οι Σεισμικές, μπορούν ανάλογα την περιοχή της κατασκευής να θεωρούνται είτε Μεταβλητές είτε Τυχηματικές. Επίσης δράσεις λόγω νερού (π.χ. Άνωση) μπορούν να θεωρούνται είτε Μόνιμες είτε Μεταβλητές ανάλογα με τη μεταβλητότητα του μεγέθους τους με το χρόνο. Για όλες οι παραπάνω δράσεις τα διάφορα μέρη του ΕΝ1991 δίνουν χαρακτηριστικές τιμές, ανάλογα όπως δίνονται στα ΕΝ1992 ΕΝ1999 χαρακτηριστικές τιμές για τις ιδιότητες των υλικών προκειμένου να είναι εφικτός ο προσδιορισμός της αντοχής των διατομών και των μελών της κατασκευής. Συνδυασμοί Δράσεων στην Οριακή Κατάσταση Αστοχίας Για να ελεγχθεί η επάρκεια μιας κατασκευής στην Οριακή Κατάσταση Αστοχίας (ΟΚΑ), θα πρέπει να διαμορφωθούν κατάλληλοι συνδυασμοί δράσεων οι οποίοι να καλύπτουν όλες τις καταστάσεις σχεδιασμού, διαρκείας, παροδικές, τυχηματικές και σεισμού. Στους συνδυασμούς αυτούς θα πρέπει να συμμετέχουν μόνο δράσεις οι οποίες είναι δυνατό να εκδηλώνονται ταυτόχρονα. Οι προτεινόμενοι συνδυασμοί προκύπτουν από τις παρακάτω σχέσεις: α) Καταστάσεις Διαρκείας ή Παροδικές j 1 γ G,j G k,j + γ P P + γ Q,1 Q k,1 + i>1 γ Q,i ψ ο,i Q k,i (3.1) β) Τυχηματικές Καταστάσεις j 1 G k,j + P + A d + (ψ 1,1 ή ψ 2,1) Q k,1 + i>1 ψ 2,i Q k,i (3.2) γ) Καταστάσεις Σεισμού j 1 G k,j + P + Α Ε,δ + i 1 ψ 2,i Q k,i (3.3) Σε όλες τις παραπάνω σχέσεις το σύμβολο (+) σημαίνει απλώς επαλληλία δράσεων, δηλαδή ταυτόχρονη συνύπαρξη των δράσεων και όχι αλγεβρική ή γεωμετρική άθροιση. Στις παραπάνω σχέσεις είναι: + σύμβολο που σημαίνει «επαλληλία με» G k,j χαρακτηριστική τιμή των μόνιμων δράσεων ΡΑΦ Δράσεις Ανέμου & Φορτία Χιονιού 6

11 3 Βασικές Αρχές Σχεδιασμού 3 P χαρακτηριστική τιμή προέντασης Q k,1 χαρακτηριστική τιμή της επικρατέστερης μεταβλητής δράσης Q k,i χαρακτηριστική τιμή των λοιπών ταυτόχρονων μεταβλητών δράσεων Α d τιμή σχεδιασμού της τυχηματική δράσης Α Ed τιμή σχεδιασμού της σεισμικής δράσης γ G,j ο επιμέρους συντελεστής ασφάλειας για τη μόνιμη δράση j. γ P ο επιμέρους συντελεστής ασφάλειας για την προένταση. γ Q,i ο επιμέρους συντελεστής ασφάλειας για τη μεταβλητή δράση i. ψ ο,i ψ 1,i ψ 2,i οι συντελεστής συνδυασμού της μεταβλητής δράση i. Στους παραπάνω συνδυασμούς δεν πρέπει να συμπεριλαμβάνονται δράσεις οι οποίες δεν είναι δυνατό να εμφανιστούν ταυτόχρονα. Οι επιμέρους συντελεστές ασφάλειας (γ) χρησιμοποιούνται προκειμένου να ληφθούν υπόψη πιθανές δυσμενείς αποκλίσεις ή πιθανή μη ακριβής προσομοίωση των δράσεων όπως και τυχών αβεβαιότητες στον προσδιορισμό των εντασιακών μεγεθών Προτεινόμενες τιμές επιμέρους συντελεστών ασφάλειας Για τον έλεγχο αστοχίας ενός κτηρίου ή κάποιου μέλους ενός κτηρίου προτείνονται οι παρακάτω τιμές για τους συντελεστές ασφάλειας των συνδυασμών δράσεων. (Δείτε και το παράρτημα Α1 του ΕΝ1990 και το εθνικό προσάρτημα): α) Καταστάσεις Διαρκείας ή Παροδικές - Μόνιμες Δράσεις: γ G,sup = 1.35 (δυσμενής επιρροή) γ G,inf = 1.00 (ευμενής επιρροή) - Μεταβλητές Δράσεις: γ Q,i = 1.50 (δυσμενής επιρροή) γ Q,i = 0.00 (ευμενής επιρροή) β) Τυχηματικές Καταστάσεις: γ Α = 1.00 Για τις μόνιμες δράσεις, δυσμενής χαρακτηρίζεται η περίπτωση κατά την οποία τα αποτελέσματα των μονίμων δράσεων προσαυξάνουν τα αντίστοιχα αποτελέσματα των μεταβλητών δράσεων. Οι συντελεστές συνδυασμού ψ i των μεταβλητών δράσεων χρησιμοποιούνται προκειμένου να ληφθεί υπόψη η μειωμένη πιθανότητα ταυτόχρονης συνύπαρξης των δυσμενέστερων τιμών των διαφόρων μεμονωμένων ανεξάρτητων δράσεων. Εφ όσον εκτελείται γραμμική ανάλυση για την επίλυση του φορέα, οι παραπάνω συνδυασμοί μπορούν να εφαρμόζονται είτε στις δράσεις, είτε στα αποτελέσματα των δράσεων. Στο ΡΑΦ οι σχέσεις αυτές εφαρμόζονται στα αποτελέσματα των δράσεων (μετακινήσεις, εντατικά μεγέθη κλπ.). Αν εκτελείται μη γραμμική ανάλυση, δεν ισχύει η αρχή της επαλληλίας οπότε θα πρέπει οι συνδυασμοί αυτοί να εφαρμόζονται στις δράσεις και όχι στα αποτελέσματα αυτών. ΡΑΦ Δράσεις Ανέμου & Φορτία Χιονιού 7

12 3 Βασικές Αρχές Σχεδιασμού 3 Στις σχέσεις 2.1 και 2.2 ο όρος Q k,1 αφορά την επικρατέστερη κύρια μεταβλητή δράση. Αν δεν είναι εφικτό μια μεταβλητή δράση να χαρακτηριστεί ως επικρατέστερη θα πρέπει κάθε μεταβλητή δράση να θεωρηθεί διαδοχικά ως επικρατέστερη και να συνδυαστεί με τις υπόλοιπες ταυτόχρονες δράσεις να λαμβάνονται ως δευτερεύουσες δηλαδή με το συντελεστή ψ 0. Με τον τρόπο αυτό προκύπτει μεγάλο πλήθος Συνδυασμών Δράσεων που πρέπει να ελεγχθούν για κάθε δομικό στοιχείο. Η τακτική αυτή της εναλλακτικής θεώρησης κάθε μεταβλητής δράσης ως κύριας και των υπολοίπων μεταβλητών δράσεων ως ευμενών, υιοθετείται από το ΡΑΦ, καθώς με τα κατάλληλα εργαλεία το ΡΑΦ δίνει πλήρη εποπτεία και εντοπίζει ταχύτατα το δυσμενέστερο συνδυασμό για κάθε δομικό στοιχείο και για κάθε απαιτούμενο έλεγχο. Συνδυασμοί Δράσεων στην Οριακή Κατάσταση Λειτουργικότητας Σύμφωνα με το ΕΝ1990 για την Οριακή Κατάσταση Λειτουργικότητας ΟΚΛ, θα πρέπει να ελέγχονται οι παρακάτω συνδυασμοί: α) Χαρακτηριστικός j 1 G k,j + P + Q k,1 + i>1 ψ ο,i Q k,i (3.4) β) Συχνός j 1 G k,j + P+ψ 1,1 Q k,1 + i>1 ψ 2,i Q k,i (3.5) γ) Οιονεί μόνιμος j 1 G k,j + P + i 1 ψ 2,i Q k,i (3.6) Για τα σύμβολα και τις προτεινόμενες τιμές των συντελεστών συνδυασμού ψ στις σχέσεις αυτές, ισχύουν όσα αναφέρθηκαν παραπάνω για του συνδυασμούς ΟΚΑ Στον Πίνακας 1 δίνονται οι προτεινόμενες στον ΕΝ1991 και στο εθνικό προσάρτημα τιμές των συντελεστών συνδυασμού δράσεων. Πίνακας 1 Προτεινόμενες τιμές συντελεστών ψ 0, ψ 1, ψ 2, μεταβλητών δράσεων Δράσεις ψ0 ψ1 ψ2 Επιβαλλόμενα Φορτία σε Κτήρια ΕΝ Κατηγορία A: κατοικίες, συνήθη κτήρια κατοικιών Κατηγορία B: χώροι γραφείων Κατηγορία C: χώροι συνάθροισης Κατηγορία D: χώροι καταστημάτων Κατηγορία E: χώροι αποθήκευσης Κατηγορία F: χώροι κυκλοφορίας οχημάτων βάρους B 30kN Κατηγορία G: χώροι κυκλοφορίας οχημάτων βάρους 30kN < B 160kN Κατηγορία H: στέγες Φορτία Χιονιού σε Κτήρια ΕΝ Φινλανδία, Ισλανδία Νορβηγία, Σουηδία Υπόλοιπα κράτη μέλη CEN σε υψόμετρο H>1000m Υπόλοιπα κράτη μέλη CEN σε υψόμετρο H 1000m Φορτία Ανέμου σε Κτήρια ΕΝ Γενικά Θερμοκρασία (εκτός πυρκαγιάς) σε Κτήρια ΕΝ Γενικά ΡΑΦ Δράσεις Ανέμου & Φορτία Χιονιού 8

13 4 Ίδια βάρη & επιβαλλόμενα φορτία σε κτήρια 4 4. Ίδια βάρη & επιβαλλόμενα φορτία σε κτήρια Μέσω των επιφανειών φόρτισης του ΡΑΦ μπορούν να μεταφέρονται στα δομικά στοιχεία του κτηρίου τόσο τα ίδια βάρη όσο και άλλα επιβαλλόμενα φορτία. Στο ΕΝ δίνονται πληροφορίες για τις πυκνότητες και τα ίδια βάρη μεγάλου αριθμού υλικών κατασκευής κτηρίων αλλά και άλλων υλικών. Δίνονται επίσης μέθοδοι υπολογισμού της χαρακτηριστικής τιμής του ίδιου βάρους για τα διάφορα κατασκευαστικά στοιχεία όπως και χαρακτηριστικές τιμές επιβαλλόμενων φορτίων επί των ορόφων κτηριακών έργων ανάλογα με τη χρήση τους. Περισσότερα για τα ίδια βάρη και τα επιβαλλόμενα φορτία σε κτήρια αναφέρονται στο πρότυπο ΕΝ1991 και στο Εθνικό Προσάρτημα. ΡΑΦ Δράσεις Ανέμου & Φορτία Χιονιού 9

14 5 Φορτία Χιονιού 5 5. Φορτία Χιονιού Οδηγίες για τον υπολογισμό των φορτίων λόγω χιονόπτωσης δίνονται στο πρότυπο ΕΝ Το πρότυπο δίνει οδηγίες για τον υπολογισμό των φορτίων χιονιού τόσο σε νηνεμία όσο και με ταυτόχρονη ύπαρξη ανέμων. Γενικά προτείνεται μεθοδολογία υπολογισμού για κτήρια σε υψόμετρο Η 1500m ενώ σε σχετικό παράρτημα δίνονται συστάσεις για τον υπολογισμό σε ιδιαίτερες κλιματικές συνθήκες με υψηλές ταχύτητες ανέμου και λιώσιμο του χιονιού καθώς και σε περιπτώσεις όπου παρουσιάζονται ειδικές μορφές συγκέντρωσης χιονιού. Τα φορτία χιονιού θεωρούνται στατικά φορτία και λογίζονται ως μεταβλητές δράσεις. Σε ακραίες περιπτώσεις είναι δυνατό να θεωρηθούν ως τυχηματικές δράσεις. Οι συστάσεις δεν καλύπτουν ειδικές περιπτώσεις που μπορούν να εμφανιστούν και που είναι δυνατό να προκαλέσουν μερική ή ολική αστοχία της κατασκευής. Ενδεικτικά ΔΕΝ αναφέρονται σε: - Φορτία από πτώση χιονιού λόγω ολίσθησης από ψηλότερη σε χαμηλότερη στέγη. - Τυχών πρόσθετα φορτία ανεμοπίεσης που είναι δυνατό να προκύψουν λόγω της αλλαγής του σχήματος ή/και των διαστάσεων της στέγης που οφείλεται στην παρουσία χιονιού ή πάγου. - Φορτία πάγου. - Φορτία σε περιοχές όπου υπάρχει χιόνι όλο το έτος. - Πλευρικές φορτίσεις λόγω χιονιού. - Φορτία χιονιού σε γέφυρες. - Αύξηση των φορτίων λόγω μεγάλης έντασης βροχόπτωσης πάνω στο χιόνι. - Φορτία που μπορεί να προκύψουν από το φράξιμο αποχετευτικών συστημάτων λόγω χιονιού ή πάγου. Επίσης οι οδηγίες αφορούν στον υπολογισμό των φορτίων χιονιού με φυσική απόθεση και ΔΕΝ αφορούν πιθανή τεχνητή αφαίρεση ή αναδιανομή του χιονιού στη στέγη με ανθρώπινη επέμβαση. Προσομοίωση του Φορτίου Χιονιού Ο τρόπος συγκέντρωση χιονιού στη στέγη εξαρτάται από: - Τη μορφή της στέγης - Τα θερμικά χαρακτηριστικά της στέγης - Την τραχύτητα της επιφάνειας της στέγης - Τη θερμότητα που εκλύεται κάτω από τη στέγη - Την απόσταση των γειτονικών κτηρίων - Τον περιβάλλοντα χώρο - Τις τοπικές κλιματολογικές συνθήκες ΡΑΦ Δράσεις Ανέμου & Φορτία Χιονιού 10

15 5 Φορτία Χιονιού 5 - Τη έκθεση της στέγης σε άνεμο - Τις μεταβολές της θερμοκρασίας - Τη πιθανότητα συγκέντρωσης λόγω κατακρήμνισης ή βροχόπτωσης Για να εκτιμηθεί το φορτίο χιονιού προτείνεται αρχικά να θεωρείται ομοιόμορφο φορτίο σε συνθήκες νηνεμίας και για την τελική μορφή συγκέντρωσης να λαμβάνεται υπόψη τυχών άνεμοι. Όπου επικρατούν κανονικές συνθήκες χωρίς πιθανότητα εξαιρετικής χιονόπτωσης ή μετατόπισης λόγω ανέμων εφαρμόζεται ο συνδυασμός για καταστάσεις διαρκείας ή παροδικές Φορτίο Χιονιού σε στέγες Το φορτίο χιονιού θεωρείται ότι ενεργεί κατακόρυφα και αναφέρεται στην οριζόντια προβολή της στέγης, υπολογίζεται δε από τις σχέσεις: α) Για καταστάσεις διαρκείας ή παροδικές: Με: Όπου: μ 1 s k,α C e C t s Ad s = μ 1 C e C t s k,α (5.1) s Ad = C esl s k (5.2) είναι ο συντελεστής μορφής του φορτίου χιονιού είναι η χαρακτηριστική τιμή του φορτίου χιονιού στο έδαφος στο υψόμετρο Α του έργου. είναι ο συντελεστής έκθεσης που λαμβάνει τις τιμές: 1.0 για κανονικές συνθήκες 0.8 για έκθεση σε ισχυρούς ανέμους 1.2 για προστατευμένες κατασκευές (από κτήρια ή δέντρα) είναι ο θερμικός συντελεστής που λαμβάνεται: 1.0 για κανονικές συνθήκες θερμικής μόνωσης της στέγης < 1.0 όταν υπάρχουν απώλειες θερμότητας μέσω της στέγης είναι η τιμή σχεδιασμού του φορτίου χιονιού στο έδαφος C esl συντελεστής για εξαιρετικά φορτία χιονιού, με C esl = 2.0 Το χαρακτηριστικό φορτίο χιονιού στο έδαφος σε μια τοποθεσία εξαρτάται από την ζώνη στην οποία ανήκει η τοποθεσία (βλ παρ. 1.1.(3)) καθώς και από το υψόμετρο της τοποθεσίας πάνω από την επιφάνεια της θάλασσας. Για κάθε ζώνη, το χαρακτηριστικό φορτίο χιονιού στο έδαφος s k,a, δίνεται από τη σχέση: s k,a = s k,0 [1 + ( A 917 )2 ] (5.3) Όπου: s k,0 είναι η χαρακτηριστική τιμή του φορτίου χιονιού σε έδαφος που βρίσκεται στη στάθμη της θάλασσας (Α=0). Οι τιμές της χαρακτηριστικής αυτής τιμής του φορτίου χιονιού δίνονται στο Παράρτημα C του EN και στο Εθνικό Προσάρτημα. Για την Ελλάδα ορίζονται τρεις ζώνες με χαρακτηριστικές τιμές: ΡΑΦ Δράσεις Ανέμου & Φορτία Χιονιού 11

16 5 Φορτία Χιονιού 5 Α Χαρακτηριστική Τιμή Φορτίου Χιονιού Ζώνη s k,0 σε kn/m 2 Α 0.4 Β 0.8 Γ 1.7 είναι το υψόμετρο της τοποθεσίας πάνω από την επιφάνεια της θάλασσας (σε m) που μετριέται με ακρίβεια 100m και στρογγυλεύεται στην αμέσως μεγαλύτερη εκατοντάδα. Σε ειδικές περιπτώσεις και σε υψόμετρο μεγαλύτερο από 1500m πρέπει να γίνεται ειδική μελέτη αξιολόγησης. Πληροφορίες σχετικά δίνονται στο Εθνικό Προσάρτημα. Γενικά κρίνεται σκόπιμο ο μελετητής να επαληθεύει τις παραπάνω τιμές με επιτόπια έρευνα και συγκεντρώνοντας τις απαραίτητες πληροφορίες και μετεωρολογικά δεδομένα και αν κρίνει σκόπιμο να προβαίνει σε ανάλογη αύξηση των ελάχιστων προτεινόμενων τιμών Πυκνότητα Χιονιού Παράρτημα D ΕΝ Η πυκνότητα του χιονιού είναι μεταβλητή και συνήθως αυξάνει με τη διάρκεια απόθεσής του, ενώ εξαρτάται και από τη θέση, το υψόμετρο και τις κλιματικές συνθήκες. Η προτεινόμενες μέσες τιμές της πυκνότητας του χιονιού που δίνονται στο Παράρτημα D του ΕΝ είναι: Πίνακας 2 Πυκνότητα Χιονιού Είδος Χιονιού Πυκνότητα (kn/m 3 ) Φρέσκο 1.0 Συμπιεσμένο (μερικές ώρες ή ημέρες μετά την απόθεση) Παλαιό (μερικές εβδομάδες ή μήνες μετά την απόθεση) ΡΑΦ Δράσεις Ανέμου & Φορτία Χιονιού Βρεγμένο 4.0 Υπολογισμός Συντελεστών μορφής (μ) του φορτίου χιονιού Για τον προσδιορισμό των συντελεστών μορφής του χιονιού προκειμένου για τον υπολογισμό του φορτίου χιονιού λαμβάνονται υπόψη δύο μορφές κατανομής του φορτίου: - Ομοιόμορφη κατανομή του φορτίου σε ολόκληρη τη στέγη χωρίς άνεμο ή με μικρή ταχύτητα ανέμου. - Ασύμμετρη κατανομή του φορτίου ή τοπική συγκέντρωση σε εμπόδια ή ανακατανομή του χιονιού. Για τις διάφορες μορφές στέγης όπως περιγράφεται παρακάτω ισχύουν οι τιμές του παρακάτω πίνακα. Πίνακας 3 Συντελεστές μορφής σε οριζόντιες, μονοκλινείς και δικλινείς στέγες Κλίση Στέγης α 0 α < α < 60 α 60 μ (60-α)/ μ (1 + α.30) Οι τιμές του συντελεστή μορφή παριστάνονται επίσης και στο επόμενο διάγραμμα.

17 5 Φορτία Χιονιού 5 Εικ. 2 Συντελεστής μορφής σε Μονοκλινή Στέγη Εικ. 1 Μεταβολή συντελεστών μορφής χιονιού μ 1 και μ 2 για οριζόντιες ή κεκλιμένες στέγες ανάλογα με τη γωνία κλίσης της στέγης Μονοκλινείς Στέγες Δικλινείς Στέγες Εικ. 3 Συντελεστής μορφής σε Δικλινή Στέγη Έχει εφαρμογή ο συντελεστής μορφής μ 1 όπως δίνεται στον Πίνακας 3 και στην Εικ. 2. Η ελάχιστη τιμή του συντελεστή μορφής στην περίπτωση που υπάρχει κιγκλίδωμα ή εμπόδιο στο χαμηλότερο άκρο της στέγης είναι 0.6. Το ΡΑΦ υπολογίζει αυτόματα αυτή την κατανομή του φορτίου και αποδίδει στα μέλη το φορτίο. Ο συντελεστής μορφής εξαρτάται από τις γωνίες κλίσης (α 1, α 2) της στέγης όταν η ολίσθηση του χιονιού δεν παρεμποδίζεται. Τιμές των μ 1 και μ 2 δίνονται στον Πίνακας 3 και στην Εικ. 1. Όπως γίνεται φανερό από την Εικ. 3 θα πρέπει να υπολογιστούν 3εις εναλλακτικές φορτιστικές καταστάσεις (Περιπτώσεις Φόρτισης Π.Φ.) για το κτήριο. Η ελάχιστη τιμή του συντελεστή μορφής στην περίπτωση που υπάρχει κιγκλίδωμα ή εμπόδιο στο χαμηλότερο άκρο της στέγης είναι 0.6. Το ΡΑΦ υπολογίζει αυτόματα αυτή την κατανομή του φορτίου και αποδίδει στα μέλη το φορτίο. ΡΑΦ Δράσεις Ανέμου & Φορτία Χιονιού 13

18 6 Δράσεις ανέμου 6 6. Δράσεις ανέμου Σκοπός πεδίο εφαρμογής Η υπομονάδα του ΡΑΦ «Επιφάνειες Φόρτισης Δράσεις Ανέμου και Χιονιού» εφαρμόζει τις διατάξεις των Ευρωκωδίκων 1 μέρος 3 & 4 που δίνουν οδηγίες για τον προσδιορισμό των δράσεων ανέμου και χιονιού αντίστοιχα, σε συνήθη κτήρια ύψους μέχρι 200m, λαμβάνοντας υπόψη την τοποθεσία του έργου, το υψόμετρο, τον τύπο, το ανάγλυφο και την τοπογραφική διαμόρφωση του εδάφους, την ποιότητα των μετεωρολογικών δεδομένων κ.α., όπως αυτά προδιαγράφονται στον κανονισμό και στα αντίστοιχα εθνικά προσαρτήματα. Επιπλέον μέσω των επιφανειών φόρτισης μπορούν να μεταφέρονται γραμμικά φόρτια που προέρχονται από μόνιμα ή κινητά επιφανειακά φορτία, στα δομικά στοιχεία του κτηρίου. Δεν έχει εφαρμογή σε ψηλά κτήρια πάνω από 200m με κεντρικό πυρήνα όπου εμφανίζονται στρεπτικές ταλαντώσεις. Δεν έχει επίσης εφαρμογή σε ανοικτά στέγαστρα και πινακίδες σήμανσης. Τέλος δεν λαμβάνει υπόψη τις τοπικές θερμικές επιδράσεις στο χαρακτηριστικό άνεμο. Η εν λόγω υπομονάδα του ΡΑΦ αξιολογεί τα δεδομένα που δίνει ο μηχανικός και αφού εκτελέσει τους κατάλληλους υπολογισμούς έχει ως αποτέλεσμα: i. την αυτόματη διαμόρφωση των κατάλληλων περιπτώσεων και συνδυασμών φόρτισης σύμφωνα με τις απαιτήσεις του κανονισμού και του συγκεκριμένου έργου. ii. τον προσδιορισμό των συντελεστών εξωτερικής και εσωτερικής πίεσης c pe,i και των εξωτερικών και εσωτερικών πιέσεων w pe,i στις διάφορες επιφάνειες του κτηρίου. iii. με κατάλληλες παραδοχές, τον υπολογισμό των γραμμικών φορτίων και την απόδοση αυτών στα δομικά στοιχεία του έργου. iv. τον έλεγχο της σύγκλισης μεταξύ των υπολογιζόμενων επιφανειακών και γραμμικών φορτίων των παραπάνω δύο υπολογισμών. Όπως σε όλο το ΡΑΦ, έτσι και στη συγκεκριμένη υπομονάδα, ο μηχανικός έχει στη διάθεσή του όλα τα απαραίτητα εργαλεία και όλα τα δεδομένα και τα αποτελέσματα σε κάθε φάση των υπολογισμών. Υπολογισμός Ανεμοπιέσεων Οι δράσεις του ανέμου παρουσιάζουν διακυμάνσεις στο χρόνο και δρουν άμεσα ως πιέσεις επί των εξωτερικών επιφανειών κλειστών κατασκευών και, λόγω της πορώδους φύσης της εξωτερικής επιφάνειας, δρουν επίσης έμμεσα επί των εσωτερικών επιφανειών. Επίσης μπορούν να δρουν άμεσα επί της εσωτερικής επιφάνειας ανοικτών κατασκευών. Από τις πιέσεις που αναπτύσσονται σε περιοχές της επιφάνειας, προκύπτουν δυνάμεις κάθετες προς την επιφάνεια της κατασκευής ή των μεμονωμένων στοιχείων επικάλυψης. Επιπρόσθετα, όταν μεγάλες επιφάνειες κατασκευών σαρώνονται από τον άνεμο, οι δυνάμεις τριβής που αναπτύσσονται εφαπτομενικά προς την επιφάνεια μπορεί να είναι σημαντικές. ΡΑΦ Δράσεις Ανέμου & Φορτία Χιονιού 14

19 6 Δράσεις ανέμου Βάσεις υπολογισμού Η ταχύτητα ανέμου και η αντιστοιχούσα πίεση αποτελούνται από ένα μέσο και ένα κυμαινόμενο τμήμα. Η μέση ταχύτητα ανέμου v m πρέπει να προσδιορίζεται από τη βασική ταχύτητα ανέμου v b, η οποία εξαρτάται από το κλίμα και από τη μεταβολή του ανέμου με το ύψος η οποία προσδιορίζεται από την τραχύτητα και το ανάγλυφο του εδάφους. Το τελικό ζητούμενο είναι η αντιστοιχούσα στην ταχύτητα αιχμής πίεση που προσδιορίζεται όπως περιγράφεται στη συνέχεια. Το κυμαινόμενο μέρος του ανέμου αντιπροσωπεύεται από την πυκνότητα στροβιλισμού συντελεστής πίεσης c p Οι συντελεστές εξωτερικής πίεσης δίνουν την επίδραση του ανέμου στις εξωτερικές επιφάνειες των κτιρίων. Οι συντελεστές εσωτερικής πίεσης δίνουν την επίδραση του ανέμου στις εσωτερικές επιφάνειες των κτιρίων. Οι συντελεστές εξωτερικής πίεσης διακρίνονται σε καθολικούς και τοπικούς συντελεστές. Οι τοπικοί συντελεστές δίνουν τους συντελεστές πίεσης για φορτιζόμενες επιφάνειες 1 m 2 ή μικρότερες π.χ. για το σχεδιασμό μικρών στοιχείων και συνδέσμων. Οι καθολικοί συντελεστές δίνουν τους συντελεστές πίεσης για φορτιζόμενες επιφάνειες μεγαλύτερες από 10 m 2. Οι συντελεστές τελικής πίεσης δίνουν τη συνισταμένη δράση του ανέμου σε μια κατασκευή, σε δομικό στοιχείο ή τμήμα, ανά μονάδα επιφανείας Βασικές τιμές Η θεμελιώδης τιμή της βασικής ταχύτητας του ανέμου, v b,0, είναι η χαρακτηριστική 10 λεπτών μέση ταχύτητα του ανέμου, ανεξάρτητα από τη διεύθυνση του ανέμου και από την εποχή του έτους, στα 10m πάνω από το έδαφος, σε ανοικτή περιοχή με χαμηλή βλάστηση όπως γρασίδι και με μεμονωμένα εμπόδια σε απόσταση τουλάχιστον 20 φορές το ύψος των εμποδίων. Το έδαφος αυτό αντιστοιχεί σε έδαφος κατηγορίας ΙΙ (Πίνακας 4) Η βασική ταχύτητα ανέμου v b είναι η θεμελιώδης βασική ταχύτητα ανέμου τροποποιημένη προκειμένου να λάβει υπόψη τη διεύθυνση του θεωρούμενου ανέμου και την εποχή (εάν απαιτείται) και υπολογίζεται από την εξίσωση: όπου: v b = c dir c season v b,0 (6.1) v b v b,0 η βασική ταχύτητα ανέμου, που ορίζεται ως συνάρτηση της διεύθυνσης του ανέμου και της εποχής του έτους, στα 10m πάνω από έδαφος κατηγορίας ΙΙ η θεμελιώδης τιμή της βασικής ταχύτητας ανέμου c dir ο συντελεστής διεύθυνσης με προτεινόμενη τιμή 1.0 c season ο εποχικός συντελεστής με προτεινόμενη τιμή 1.0 Για την βασική ταχύτητα ανέμου v b,0 στο Ελληνικό Εθνικό Προσάρτημα έχουν υιοθετηθεί οι τιμές: v b,0 = 33m/s για τα νησιά και παράλια μέχρι 10km από την ακτή v b,0 = 27m/s για την υπόλοιπη χώρα ΡΑΦ Δράσεις Ανέμου & Φορτία Χιονιού 15

20 6 Δράσεις ανέμου 6 Σχ. 1 Ελληνικό Ε.Π. Χάρτης θεμελιώδους βασικής ταχύτητας ανέμου v b, Μέσος άνεμος Μεταβολή καθ ύψος Η μέση ταχύτητα του ανέμου v m(z), σε ύψος z πάνω από το έδαφος, είναι η βασική ταχύτητα ανέμου v b, τροποποιημένη προκειμένου να λάβει υπόψη την επίδραση της τραχύτητας του εδάφους και την τοπογραφία και προσδιορίζεται χρησιμοποιώντας την εξίσωση (4.3): όπου: v m (z) = c r (z) c o (z) v b (6.2) c r(z) c o(z) v b ο συντελεστής τραχύτητας ο συντελεστής ανάγλυφου του εδάφους η θεμελιώδης βασική ταχύτητα ανέμου Τραχύτητα εδάφους Ο συντελεστής τραχύτητας, c r(z), λαμβάνει υπόψη τη μεταβλητότητα της μέσης ταχύτητας ανέμου στη θέση της κατασκευής λόγω του ύψους πάνω από το έδαφος και της τραχύτητας του εδάφους της προσήνεμης περιοχής στη θεωρούμενη διεύθυνση του ανέμου. Προσδιορίζεται από τις σχέσεις: όπου: c r (z) = k r ln( z z 0 ) για z min z z max (6.3) c r (z) = c r (z min ) = k r ln( z min z 0 ) για z < z min (6.4) z 0 k r το μήκος τραχύτητας ο συντελεστής εδάφους εξαρτώμενος από το μήκος τραχύτητας. Υπολογίζεται με βάση τη σχέση: k r = 0.19 ( z ) z 0,II (6.5) ΡΑΦ Δράσεις Ανέμου & Φορτία Χιονιού 16

21 6 Δράσεις ανέμου 6 όπου: z 0,II 0,05 m για κατηγορία εδάφους II, Πίνακας 4 z min το ελάχιστο ύψος που ορίζεται στον Πίνακας 4 z max πρέπει να λαμβάνεται 200m, εκτός εάν ορίζεται διαφορετικά στο Εθνικό Προσάρτημα z 0, z min εξαρτώνται από την κατηγορία εδάφους. Προτεινόμενες τιμές δίνονται στον Πίνακας 4 για πέντε αντιπροσωπευτικές κατηγορίες εδάφους. Η εξίσωση (4.4) ισχύει όταν το έδαφος στη διεύθυνση του ανέμου έχει ομοιόμορφη τραχύτητα σε αρκετά μεγάλο μήκος ώστε να μπορεί να θεωρείται σταθερή η κατηγορία εδάφους Βλέπε (2). Πίνακας 4 - Κατηγορίες και παράμετροι εδάφους Κατηγορία εδάφους z 0 z min m 0 Θάλασσα ή παράκτια περιοχή εκτεθειμένη σε ανοικτή θάλασσα 0,003 1 I Λίμνες ή επίπεδες και οριζόντιες περιοχές με αμελητέα βλάστηση και χωρίς εμπόδια 0,01 1 II Περιοχή με χαμηλή βλάστηση όπως γρασίδι και μεμονωμένα εμπόδια (δέντρα, κτίρια) με απόσταση τουλάχιστον 20 φορές το ύψος των εμποδίων 0,05 2 III Περιοχή με κανονική κάλυψη βλάστησης ή με κτίρια ή με μεμονωμένα εμπόδια με μέγιστη απόσταση το πολύ 20 φορές το ύψος των εμποδίων (όπως χωριά, προάστια, μόνιμα δάση) IV Περιοχή όπου τουλάχιστον το 15% της επιφάνειας καλύπτεται με κτίρια των οποίων το μέσο ύψος ξεπερνά τα 15m. 0,3 5 1,0 10 Οι κατηγορίες εδάφους όπως περιγράφονται και εικονογραφούνται στο Παράρτημα Α.1. του ΕΚ1 ΡΑΦ Δράσεις Ανέμου & Φορτία Χιονιού 17

22 6 Δράσεις ανέμου 6 Σχ. 2 - Εκτίμηση της τραχύτητας εδάφους Η τραχύτητα του εδάφους που θα χρησιμοποιείται για μια δεδομένη διεύθυνση του ανέμου εξαρτάται από τις ανωμαλίες του εδάφους και από την απόσταση με συνθήκες ομοιόμορφης τραχύτητας εδάφους σε ένα κυκλικό τομέα περί τη διεύθυνση του ανέμου. Μικρές περιοχές (λιγότερο από 10% της θεωρούμενης επιφάνειας) με αποκλίνουσα τραχύτητα μπορούν να αγνοηθούν. Βλέπε Σχ. 2. Όταν ο συντελεστής πίεσης ή δύναμης ορίζεται για έναν ονομαστικό κυκλικό τομέα, το μικρότερο μήκος τραχύτητας, μέσα σε οποιονδήποτε κυκλικό τομέα 30, θα πρέπει να χρησιμοποιείται. Όταν υπάρχει επιλογή μεταξύ δύο ή περισσοτέρων κατηγοριών εδάφους στον καθορισμό μιας δεδομένης περιοχής, τότε θα πρέπει να χρησιμοποιείται η περιοχή με το μικρότερο μήκος τραχύτητας. Ανάγλυφο εδάφους Όπου το ανάγλυφο του εδάφους (π.χ. λόφοι, γκρεμοί κλπ.) αυξάνει τις ταχύτητες του ανέμου περισσότερο από 5%, οι επιδράσεις θα πρέπει να λαμβάνονται υπόψη χρησιμοποιώντας το συντελεστή ανάγλυφου του εδάφους c ο. Οι επιδράσεις του ανάγλυφου του εδάφους μπορούν να αγνοούνται όταν η μέση κλίση του προσήνεμου εδάφους είναι μικρότερη από 3. Το προσήνεμο έδαφος μπορεί να θεωρείται μέχρι μια απόσταση 10 φορές το ύψος του μεμονωμένου χαρακτηριστικού ανάγλυφου. Μεγάλες και σημαντικά υψηλότερες γειτονικές κατασκευές Εάν η κατασκευή πρόκειται να τοποθετηθεί κοντά σε μια άλλη κατασκευή, η οποία είναι τουλάχιστον δυο φορές πιο ψηλή από το μέσο ύψος των γειτονικών της κατασκευών, τότε μπορεί να εκτίθεται (ανάλογα με τις ιδιότητες της κατασκευής) σε αυξημένες ταχύτητες ανέμου για κάποιες διευθύνσεις αυτού. Αυτές οι περιπτώσεις θα πρέπει να λαμβάνονται υπόψη. Κτίρια και εμπόδια σε μικρή μεταξύ τους απόσταση Η επίδραση κτιρίων και άλλων εμποδίων σε μικρή μεταξύ τους απόσταση μπορεί να λαμβάνεται υπόψη. ΡΑΦ Δράσεις Ανέμου & Φορτία Χιονιού 18

23 6 Δράσεις ανέμου Στροβιλισμός ανέμου Η ένταση του στροβιλισμού I v(z) σε ύψος z ορίζεται ως η τυπική απόκλιση σ v του στροβιλισμού, διαιρούμενη με τη μέση ταχύτητα του ανέμου και υπολογίζεται από τις σχέσεις: l v (z) = σ v = k l v m (z) c o (z) ln(z z 0 ) για z min z z max (6.6) όπου: l v (z) = l v (z min ) = σ v v m (z min ) = k l c o (z min ) ln(z min z o ) k l ο συντελεστής στροβιλισμού, ίσος με 1.0 c o(z) ο συντελεστής ανάγλυφου του εδάφους για z < z min z o το μήκος τραχύτητας όπως δίνεται στον Πίνακας 4 σ v όπου: η τυπική απόκλιση του στροβιλισμού που υπολογίζεται ως: σ v = k r v b k l (6.7) k r v b k l ο συντελεστής εδάφους όπως παραπάνω η βασική ταχύτητα ανέμου όπως παραπάνω ο συντελεστής στροβιλισμού Πίεση ταχύτητας αιχμής Η πίεση ταχύτητας αιχμής q p(z) σε ύψος z, η οποία περιλαμβάνει μέσες και μικτής διάρκειας διακυμάνσεις ταχύτητας, προσδιορίζεται από τη σχέση: όπου: q p (z) = [1 + 7 l v (z)] 1 2 ρ v m 2 (z) = c p (z) q p (6.8) ρ η πυκνότητα του αέρα, που εξαρτάται από το υψόμετρο, τη θερμοκρασία και τη βαρομετρική πίεση που αναμένονται σε μια περιοχή κατά τη διάρκεια ανεμοθύελλας (ρ=1,25kg/m 3 ). l v(z) η ένταση του στροβιλισμού σε ύψος z. c e(z) q b ο συντελεστής έκθεσης που δίνεται από τη σχέση: c e (z) = q p(z) q b (6.9) η βασική πίεση που δίνεται από τη σχέση q b = 1 2 ρ v b 2 (6.10) Η τιμή 7 στην Εξίσωση 6.8 βασίζεται σε ένα συντελεστή αιχμής ίσο με 3.5 και είναι συμβατή με τις τιμές των συντελεστών πίεσης και δύναμης του Κεφαλαίου 7. Για επίπεδο έδαφος όπου c ο(z) = 1.0, ο συντελεστής έκθεσης c e(z) δίνεται σε διάγραμμα στο ΡΑΦ Δράσεις Ανέμου & Φορτία Χιονιού 19

24 6 Δράσεις ανέμου 6 Σχ. 3 ως συνάρτηση του ύψους πάνω από το έδαφος και της κατηγορίας εδάφους όπως ορίζεται στον Πίνακας 4. Σχ. 3 Διάγραμμα συντελεστή έκθεσης c e(z) για c o=1.0, k l=1.0 ΡΑΦ Δράσεις Ανέμου & Φορτία Χιονιού 20

25 Σχ. 4 Διάγραμμα ροής για τον υπολογισμό των φορτίων ανέμου και την απόδοσή τους στα μέλη του δομήματος θεμελιώδης βασική ταχύτητα ανέμου Vb,0 Εθνικό Προσάρτημα 4.2 (1)P, Σχέση 4.1 Βασική ταχύτητα ανέμου V b 4.2 (2)P, Σχέση 4.2 Βασική πίεση q b 4.5 (1), Σχέση 4.10 Τραχύτητα εδάφους Πιν. 4.1, Παρ/μα Α1 και Α2 Ύψη αναφοράς z e Και z i Κεφ. 7, Κεφ. 8 Συντελεστής ανάγλυφου c o (z) Παρ/μα Α3 Γραφική Περιγραφή Επιφανειών Φόρτισης (Επίπεδη, Μονόριχτη, Δίριχτη, Τατράριχτη Στέγη, Κατακόρυφοι Τοίχοι) Συντελεστής έκθεσης c e 4.5 (1) Σχέση 4.9, Σχήμα 4.2 Πίεση αιχμής q p (z) 4.5 (1) Σχέση 4.9, Σχήμα 4.2 Υπολογισμός πιέσεων Μέθοδος Υπολογισμού Κεφ. 7 Υπολογισμός δυνάμεων Συντελεστές Πιέσεως C p,e και C p,i Κεφ. 7 Συντελεστές μεγέθους C s και Συντελεστές δυναμικής απόκρισης C d Κεφ. 6, Παρ/μα Β,Γ και Δ Πιέσεις ανέμου w e και w i 5.2 (1) Σχέση 5.1, 5.2 (2) Σχέση 5.2 ΝΑΙ Διατίθενται συντελεστές δυνάμεως για τον τύπο του δομήματος ΟΧΙ Τελική πίεση στοιχείου (επιμέρους επιφανειών A, B, C I,K,J κα) (διαφορά πιέσεων στις 2 επιφάνειες) Υπολογισμός ζώνης επιρροής κάθε δομικού στοιχείου και τομή με επιφάνειες φόρτισης (τεγίδες, μηκίδες, δοκοί, υποστυλώματα) Μετατροπή επιφανειακών φορτίων σε γραμμικά και απόδοση στα δομικά στοιχεία (τεγίδες, μηκίδες, δοκοί, υποστυλώματα) Αυτοέλεγχος Ισορροπίας Επιφανειακών και Γραμμικών Φορτίων (ως άθροισμα δυνάμεων & ροπών) Απόκλιση Σύγκλιση Διορθωτικοί συντελεστές φορτίων Ολοκλήρωση Υπολογισμού Δράσεων του Ανέμου Σχ. 4 Διάγραμμα ροής για τον υπολογισμό των φορτίων ανέμου και την απόδοσή τους στα μέλη του δομήματος ΡΑΦ Δράσεις Ανέμου & Φορτία Χιονιού 21

26 6 Δράσεις ανέμου 6 Δράσεις Ανέμου επί των κατασκευών Γενικά Οι δράσεις του ανέμου επί των κατασκευών και δομικών στοιχείων προσδιορίζεται λαμβάνοντας υπόψη τόσο τις εξωτερικές όσο και τι εσωτερικές πιέσεις ανέμου. Το διάγραμμα ροής με τα δεδομένα και τους υπολογισμούς που εκτελεί το ΡΑΦ φαίνεται στο Σχ. 4 και συνοπτικά περιγράφεται στον ακόλουθο πίνακα. Παράμετρος πίεση ταχύτητας αιχμής qp βασική ταχύτητα ανέμου vb Παράγραφος Αναφοράς 4.2 (2)P ύψος αναφοράς ze Κεφάλαιο 7 κατηγορία εδάφους Πίνακας 4.1 χαρακτηριστική πίεση ταχύτητας αιχμής qp 4.5 (1) ένταση στροβιλισμού Iv 4.4 μέση ταχύτητα ανέμου vm συντελεστής ανάγλυφου του εδάφους co(z) συντελεστής τραχύτητας cr(z) πιέσεις ανέμου, για επικαλύψεις, στερεώσεις, δομικά στοιχεία συντελεστής εσωτερικής πίεσης cpi Κεφάλαιο 7 συντελεστής εξωτερικής πίεσης cpe Κεφάλαιο 7 εξωτερική πίεση ανέμου: we=qp cpe 5.1 (1) εσωτερική πίεση ανέμου: wi=qp cpi 5.1 (2) μετατροπή των επιφανειακών φορτίων σε γραμμικά και απόδοση στα μέλη περιγραφή της στέγης και των κατακόρυφων τοίχων επιλογή του είδους των γραμμικών μελών που παραλαμβάνουν φορτία υπολογισμός της επιφάνειας επιρροής κάθε φορτιζόμενου μέλους μετατροπή επιφανειακών σε γραμμικά φορτία και απόδοση στα μέλη έλεγχος σύγκλισης των υπολογισμών επιφανειακών γραμμικών φορτίων σύγκλιση συνολικού φορτίου σε 3εις διευθύνσεις Σύγκλιση ροπών γύρω από 3εις άξονες Όπως φαίνεται στο διάγραμμα και στον πίνακα, το ΡΑΦ υπολογίζει τα φορτία με τη μέθοδο των συντελεστών πίεσης Πίεση ανέμου σε επιφάνειες Εξωτερική πίεση w e Η πίεση του ανέμου η οποία δρα κάθετα στις εξωτερικές επιφάνειες μιας κατασκευής προκύπτει από τη σχέση: w e = q p (z e ) c pe (6.11) όπου: q p(z e) z e c pe η πίεση ταχύτητας αιχμής το ύψος αναφοράς για την εξωτερική πίεση ο συντελεστής εξωτερικής πίεσης Εσωτερική πίεση w i Η πίεση του ανέμου η οποία δρα κάθετα στις εσωτερικές επιφάνειες μιας κατασκευής προκύπτει από τη σχέση: w i = q p (z) c pi (6.12) ΡΑΦ Δράσεις Ανέμου & Φορτία Χιονιού 22

27 6 Δράσεις ανέμου 6 όπου: q p(z i) z i c pi η πίεση ταχύτητας αιχμής το ύψος αναφοράς για την εσωτερική πίεση ο συντελεστής εσωτερικής πίεσης Η τελική πίεση σε τοίχο, στέγη ή στοιχείο είναι η διαφορά μεταξύ των πιέσεων στις δύο επιφάνειες, λαμβάνοντας υπόψη το πρόσημό τους. Πίεση κατευθυνόμενη προς την επιφάνεια λαμβάνεται ως θετική ενώ πίεση αναρρόφησης, απομακρυνόμενη από την επιφάνεια, λαμβάνεται ως αρνητική. Παραδείγματα δίνονται στο Σχ Δυνάμεις ανέμου Σχ. 5 Πίεση επί επιφανειών Οι δυνάμεις του ανέμου για τη συνολική κατασκευή ή για ένα τμήμα της κατασκευής μπορούν να προσδιορίζονται μέσω των συντελεστών δύναμης ή με υπολογισμό δυνάμεων από τις πιέσεις επί των επιφανειών. Στο ΡΑΦ ακολουθείται η μέθοδος υπολογισμού των δυνάμεων μέσω των συντελεστών πίεσης που προκύπτουν μέσω του προσδιορισμού κατάλληλων αεροδυναμικών συντελεστών τόσο για εξωτερικές όσο και για εσωτερικές πιέσεις. Συντελεστές πίεσης και δύναμης Γενικά Οι συντελεστές εξωτερικής πίεσης c pe για κτίρια και τμήματα κτιρίων εξαρτώνται από το μέγεθος της φορτιζόμενης επιφάνειας A, η οποία είναι η επιφάνεια της κατασκευής που δημιουργεί τη δράση του ανέμου στο υπολογιζόμενο τμήμα. Οι συντελεστές εξωτερικής πίεσης δίνονται για φορτιζόμενες επιφάνειες Α μέχρι 1m 2 και πάνω από 10m 2 στους πίνακες, ανάλογα με τη διαμόρφωση του κτιρίου, ως c pe,1 για τους τοπικούς συντελεστές, και c pe,10 για τους καθολικούς συντελεστές, αντίστοιχα. Για επιφάνειες από 1m 2 έως 10m 2 ο υπολογισμός του συντελεστή πίεσης c pe γίνεται συναρτήσει της επιφάνειας Α, με την ακόλουθη σχέση, το αποτέλεσμα της οποίας παρουσιάζεται και στο λογαριθμικό διάγραμμα στο Σχ. 6 c pe = c pe,1 (c pe,1 c pe,10 ) log 10 A (6.13) ΡΑΦ Δράσεις Ανέμου & Φορτία Χιονιού 23

28 6 Δράσεις ανέμου 6 Σχ. 6 προσδιορισμός του συντελεστή εξωτερικής πίεσης c pe για κτήρια με φορτιζόμενη επιφάνεια μεταξύ 1m 2 και 10m Κατακόρυφοι τοίχοι κτηρίων ορθογωνικής κάτοψης Τα ύψη αναφοράς, z e, για τους προσήνεμους τοίχους κτιρίων ορθογωνικής κάτοψης (ζώνη D, Σχήμα 7.5), εξαρτώνται από το λόγο h/b και είναι πάντα τα ανώτερα ύψη των διαφόρων τμημάτων των τοίχων. Δίνονται στο Σχήμα 7.4 για τις ακόλουθες τρεις περιπτώσεις: Κτίριο, του οποίου το ύψος h είναι μικρότερο από b θα πρέπει να λαμβάνεται ως ένα τμήμα. Κτίριο, του οποίου το ύψος h είναι μεγαλύτερο από b, αλλά μικρότερο από 2b, μπορεί να λαμβάνεται ως αποτελούμενο από δύο τμήματα: ένα κατώτερο τμήμα εκτεινόμενο από το έδαφος προς τα άνω ύψους ίσου με b και ένα ανώτερο τμήμα αποτελούμενο από το υπόλοιπο. Κτίριο, του οποίου το ύψος h είναι μεγαλύτερο από 2b μπορεί να λαμβάνεται ως αποτελούμενο από πολλά τμήματα: ένα κατώτερο τμήμα εκτεινόμενο από το έδαφος προς τα άνω ύψους ίσου με b, ένα ανώτερο τμήμα εκτεινόμενο από την κορυφή και προς τα κάτω ύψους ίσου με b, και μια μεσαία περιοχή, μεταξύ του ανώτερου και κατώτερου τμήματος, η οποία μπορεί να διαιρεθεί σε οριζόντιες λωρίδες με ύψος h strip όπως φαίνεται στο Σχ. 7. Οι συντελεστές εξωτερικής πίεσης c pe,10 και c pe,1 για τις ζώνες A, B, C, D και E ορίζονται σύμφωνα με το Σχ. 7 στον Πίνακας 5. ΡΑΦ Δράσεις Ανέμου & Φορτία Χιονιού 24

29 6 Δράσεις ανέμου 6 Σχ. 7 Ύψος αναφοράς z e και αντιστοιχούσα κατανομή πιέσεων ΡΑΦ Δράσεις Ανέμου & Φορτία Χιονιού 25

30 6 Δράσεις ανέμου 6 Οι συντελεστές εξωτερικής πίεσης c pe,10 και c pe,1 για ζώνες A, B, C, D και E ορίζονται στο Σχ. 8. Σχ. 8 Υπόμνημα για κατακόρυφους τοίχους Πίνακας 5 (7.1) Συντελεστές εξωτερικής πίεσης για κατακόρυφους τοίχους κτιρίων ορθογωνικής κάτοψης Ζώνη A B C D E h/d c pe,10 c pe,1 c pe,10 c pe,1 c pe,10 c pe,1 c pe,10 c pe,1 c pe,10 c pe, Για κτίρια με h/d > 5, η συνολική φόρτιση ανέμου μπορεί να βασίζεται στις οδηγίες που δίνονται στις παραγράφους 7.6 έως 7.8 και ΡΑΦ Δράσεις Ανέμου & Φορτία Χιονιού 26

31 6 Δράσεις ανέμου 6 Οριζόντιες στέγες Οριζόντιες θεωρούνται οι στέγες που έχουν κλίση -5 < α < +5. Η στέγη διαιρείται σε ζώνες όπως φαίνεται στο Σχ. 9. Οι συντελεστές πίεσης για κάθε ζώνη δίνονται στον Πίνακας 6. Το ύψος αναφοράς για οριζόντιες στέγες και στέγες με καμπυλωμένες και σπαστές άκρες θα πρέπει να λαμβάνεται ως h. Το ύψος αναφοράς για οριζόντιες στέγες με στηθαία θα πρέπει να λαμβάνεται ως h+hp. Σχ. 9 Υπόμνημα για οριζόντιες στέγες ΡΑΦ Δράσεις Ανέμου & Φορτία Χιονιού 27

32 6 Δράσεις ανέμου 6 Τύπος στέγης Πίνακας 6 (7.2) Συντελεστές εξωτερικής πίεσης για οριζόντιες στέγες F G H I cpe,10 cpe,1 cpe,10 cpe,1 cpe,10 cpe,1 cpe,10 cpe,1 Αιχμηρά άκρα Με h p στηθαία h Καμπυλ r +0.2 ωμένα h -0.2 άκρα Σπαστά +0.2 α άκρα ΣΗΜΕΙΩΣΗ 1 Για στέγες με στηθαία ή καμπυλωμένα άκρα, μπορεί να χρησιμοποιείται γραμμική παρεμβολή για ενδιάμεσες τιμές του hp/h και r/h. ΣΗΜΕΙΩΣΗ 2 Για στέγες με σπαστά άκρα, γραμμική παρεμβολή μεταξύ α = 30, 45 και α = 60 μπορεί να χρησιμοποιείται. Για α > 60 γραμμική παρεμβολή μεταξύ των τιμών για α = 60 και των τιμών για επίπεδες στέγες με αιχμηρά άκρα μπορεί να χρησιμοποιείται. ΣΗΜΕΙΩΣΗ 3 Στη Ζώνη I, όπου δίνονται θετικές και αρνητικές τιμές, θα πρέπει να λαμβάνονται υπόψη και οι δύο τιμές. ΣΗΜΕΙΩΣΗ 4 Για το ίδιο το σπαστό άκρο, οι συντελεστές εξωτερικής πίεσης δίνονται στον Πίνακα 7.4 "Συντελεστές εξωτερικής πίεσης για δικλινείς στέγες: διεύθυνση ανέμου 0, Ζώνη F και G, ανάλογα με την γωνία κλίσης του σπαστού άκρου. ΣΗΜΕΙΩΣΗ 5 Για το ίδιο το καμπυλωμένο άκρο, οι συντελεστές εξωτερικής πίεσης δίνονται με γραμμική παρεμβολή κατά μήκος της καμπύλης, μεταξύ των τιμών στον τοίχο και στη στέγη. ΡΑΦ Δράσεις Ανέμου & Φορτία Χιονιού 28

33 6 Δράσεις ανέμου 6 Μονοκλινείς στέγες (1) Η στέγη, συμπεριλαμβανομένων των προεξεχόντων τμημάτων, θα διαιρείται σε ζώνες όπως φαίνεται στο Σχήμα 7.7. (2) Το ύψος αναφοράς ze θα λαμβάνεται ίσο με h. (3) Οι συντελεστές πίεσης για κάθε ζώνη που πρέπει να χρησιμοποιηθούν δίνονται στον Πίνακα 7.3. ΡΑΦ Δράσεις Ανέμου & Φορτία Χιονιού 29

34 6 Δράσεις ανέμου 6 Πίνακας 7 (7.3α) Συντελεστές εξωτερικής πίεσης για μονοκλινείς στέγες Γωνία κλίσης α Ζώνη για διεύθυνση ανέμου Θ = 0 Ζώνη για διεύθυνση ανέμου Θ = 180 F G H F G H cpe,10 cpe,1 cpe,10 cpe,1 cpe,10 cpe,1 cpe,10 cpe,1 cpe,10 cpe,1 cpe,10 cpe, Πίνακας 8 (7.3β) Συντελεστές εξωτερικής πίεσης για μονοκλινείς στέγες Ζώνη για διεύθυνση ανέμου Θ = 90 Γωνία κλίσης α Fup Flow G H I cpe,10 cpe,1 cpe,10 cpe,1 cpe,10 cpe,1 cpe,10 cpe,1 cpe,10 cpe, ΣΗΜΕΙΩΣΗ 1 ΣΗΜΕΙΩΣΗ 2 Για Θ = 0 (βλέπε πίνακα α)) η πίεση μεταβάλλεται γρήγορα μεταξύ θετικών και αρνητικών τιμών από γωνίες κλίσης α = +5 σε +45, έτσι δίνονται τόσο οι θετικές όσο και οι αρνητικές τιμές. Για τις στέγες αυτές, θα πρέπει να θεωρούνται δύο περιπτώσεις: μία με όλες τις τιμές θετικές, και μία με όλες τις τιμές αρνητικές. Δεν επιτρέπεται ανάμιξη θετικών και αρνητικών τιμών στην ίδια πλευρά. Γραμμική παρεμβολή για ενδιάμεσες γωνίες κλίσης μπορεί να χρησιμοποιείται μεταξύ τιμών του ίδιου πρόσημου. Οι τιμές ίσες με 0.0 δίνονται για σκοπούς παρεμβολής. ΡΑΦ Δράσεις Ανέμου & Φορτία Χιονιού 30

35 6 Δράσεις ανέμου 6 Δικλινείς στέγες (1) Η στέγη, συμπεριλαμβανομένων των προεξεχόντων τμημάτων, θα διαιρείται σε ζώνες όπως φαίνεται στο Σχήμα 7.8. (2) Το ύψος αναφοράς z e θα λαμβάνεται ίσο με h. (3) Οι συντελεστές πίεσης για κάθε ζώνη που πρέπει να χρησιμοποιηθούν δίνονται στον Πίνακα 7.4. ΡΑΦ Δράσεις Ανέμου & Φορτία Χιονιού 31

36 6 Δράσεις ανέμου 6 Πίνακας 9 (7.4α) Συντελεστές εξωτερικής πίεσης για δικλινείς στέγες Γωνία Κλίσης α Ζώνη για διεύθυνση ανέμου Θ = 0 F G H I J cpe,10 cpe,1 cpe,10 cpe,1 cpe,10 cpe,1 cpe,10 cpe,1 cpe,10 cpe, ΣΗΜΕΙΩΣΗ 1 ΣΗΜΕΙΩΣΗ 2 Για θ = 0 η πίεση μεταβάλλεται γρήγορα από θετικές σε αρνητικές τιμές στην προσήνεμη πλευρά γύρω από γωνία κλίσης α = -5 έως +45, έτσι δίνονται τόσο οι θετικές όσο και οι αρνητικές τιμές. Για τις στέγες αυτές, τέσσερις περιπτώσεις θα πρέπει να θεωρούνται όπου οι μεγαλύτερες ή οι μικρότερες τιμές όλων των επιφανειών F, G και H συνδυάζονται με τις μεγαλύτερες ή τις μικρότερες τιμές των επιφανειών I και J. Δεν επιτρέπεται ανάμιξη θετικών και αρνητικών τιμών στην ίδια πλευρά. Γραμμική παρεμβολή για ενδιάμεσες γωνίες κλίσης του ίδιου πρόσημου μπορεί να χρησιμοποιείται μεταξύ τιμών του ίδιου πρόσημου. (Όχι παρεμβολή μεταξύ α = +5 και α = -5, αλλά χρήση των δεδομένων για επίπεδες στέγες στην 7.2.3). Οι τιμές ίσες με 0,0 δίνονται για σκοπούς παρεμβολής. Πίνακας 10 (7.4β) Συντελεστές εξωτερικής πίεσης για δικλινείς στέγες Γωνία Κλίσης α Ζώνη για διεύθυνση ανέμου Θ = 90 F G H I cpe,10 cpe,1 cpe,10 cpe,1 cpe,10 cpe,1 cpe,10 cpe, ΡΑΦ Δράσεις Ανέμου & Φορτία Χιονιού 32

37 6 Δράσεις ανέμου 6 Τετρακλινείς στέγες (1) Η στέγη, συμπεριλαμβανομένων των προεξεχόντων τμημάτων, θα διαιρείται σε ζώνες όπως φαίνεται στο Σχήμα 7.9. (2) Το ύψος αναφοράς ze θα λαμβάνεται ίσο με h. (3) Οι συντελεστές πίεσης για κάθε ζώνη που πρέπει να χρησιμοποιηθούν δίνονται στον Πίνακα 7.5. Πίνακας 11. (7.5) Συντελεστές εξωτερικής πίεσης για τετρακλινείς στέγες ή κτίρια Γωνία κλίσης α 0 για Θ=0 α 90 για Θ=90 Ζώνη για διεύθυνση ανέμου Θ= 0 και Θ= 90 F G H I J K L M N c pe,10 c pe,1 c pe,10 c pe,1 c pe,10 c pe,1 c pe,10 c pe,1 c pe,10 c pe,1 c pe,10 c pe,1 c pe,10 c pe,1 c pe,10 c pe,1 c pe,10 c pe, ΣΗΜΕΙΩΣΗ 1 Για Θ = 0 οι πιέσεις μεταβάλλονται γρήγορα από θετικές σε αρνητικές τιμές στην προσήνεμη πλευρά για γωνίες κλίσης α = +5 έως +45, έτσι δίνονται τόσο οι θετικές όσο και οι αρνητικές τιμές. Για τις στέγες αυτές, θα πρέπει να θεωρούνται δύο περιπτώσεις: μία με όλες τις τιμές θετικές, και μία με όλες τις τιμές αρνητικές. Δεν επιτρέπεται ανάμιξη θετικών και αρνητικών τιμών. ΣΗΜΕΙΩΣΗ 2 Γραμμική παρεμβολή για ενδιάμεσες γωνίες κλίσης του ίδιου πρόσημου μπορεί να χρησιμοποιείται μεταξύ τιμών του ίδιου πρόσημου. Οι τιμές ίσες με 0.0 δίνονται για σκοπούς παρεμβολής. ΣΗΜΕΙΩΣΗ 3 Η γωνία κλίσης της προσήνεμης πλευράς πάντα θα καθορίζει τους συντελεστές πίεσης. ΡΑΦ Δράσεις Ανέμου & Φορτία Χιονιού 33

38 6 Δράσεις ανέμου 6 Εσωτερική πίεση Οι εσωτερικές και οι εξωτερικές πιέσεις θα θεωρούνται ότι δρουν ταυτόχρονα. Ο δυσμενέστερος συνδυασμός εξωτερικών και εσωτερικών πιέσεων θα λαμβάνεται υπόψη για κάθε συνδυασμό δυνατών ανοιγμάτων και άλλων δρόμων διαρροής. Ο συντελεστής εσωτερικής πίεσης c pi, εξαρτάται από το μέγεθος και την κατανομή των ανοιγμάτων στη συνολική επιφάνεια του κτιρίου. Όταν, σε τουλάχιστον δύο πλευρές του κτιρίου (πλευρικές ή οροφή), η συνολική επιφάνεια των ανοιγμάτων σε κάθε πλευρά είναι μεγαλύτερη από το 30% της επιφάνειας αυτής της πλευράς, οι δράσεις στην κατασκευή δεν θα πρέπει να υπολογίζονται από τους κανόνες που δίνονται σε αυτό το κεφάλαιο, αλλά θα πρέπει να χρησιμοποιούνται οι κανόνες του 7.3 και 7.4 Όπου ένα εξωτερικό άνοιγμα, όπως μια πόρτα ή ένα παράθυρο, θα ήταν καθοριστικό εάν ήταν ανοιχτό, αλλά θεωρείται κλειστό στην οριακή κατάσταση αντοχής, κατά τη διάρκεια ανεμοθύελλας, η κατάσταση με την πόρτα ή το παράθυρο ανοιχτό θα πρέπει να θεωρείται ως μια τυχηματική κατάσταση σχεδιασμού, σε συμφωνία με το EN1990. Η πλευρά ενός κτιρίου θα πρέπει να θεωρείται δεσπόζουσα όταν η επιφάνεια των ανοιγμάτων της είναι τουλάχιστον διπλάσια της επιφάνειας των ανοιγμάτων και σημείων διαρροής στις υπόλοιπες πλευρές του θεωρούμενου κτιρίου. Σε κτίριο με μια δεσπόζουσα πλευρά, η εσωτερική πίεση θα λαμβάνεται σαν ένα κλάσμα της εξωτερικής πίεσης στα ανοίγματα της δεσπόζουσας πλευράς. Θα χρησιμοποιούνται οι τιμές που δίνονται από τις Εξισώσεις (7.2) και (7.3). Όταν η επιφάνεια των ανοιγμάτων στη δεσπόζουσα πλευρά είναι διπλάσια από την επιφάνεια των ανοιγμάτων στις υπόλοιπες πλευρές, c pi = 0.75 c pe (6.14) Όταν η επιφάνεια των ανοιγμάτων στη δεσπόζουσα πλευρά είναι τουλάχιστον τριπλάσια από την επιφάνεια των ανοιγμάτων στις υπόλοιπες πλευρές, c pi = 0.90 c pe (6.15) όπου cpe είναι η τιμή για το συντελεστή εξωτερικής πίεσης στα ανοίγματα της δεσπόζουσας πλευράς. Όταν αυτά τα ανοίγματα βρίσκονται σε ζώνες με διαφορετικές τιμές εξωτερικών πιέσεων, μια σταθμισμένη μέση τιμή του cpe θα πρέπει να χρησιμοποιείται. Όταν η επιφάνεια των ανοιγμάτων στη δεσπόζουσα πλευρά είναι μεταξύ 2 και 3 φορές της επιφάνειας των ανοιγμάτων στις υπόλοιπες πλευρές, μπορεί να χρησιμοποιείται γραμμική παρεμβολή για τον υπολογισμό του cpi. Για κτίρια χωρίς δεσπόζουσα πλευρά, ο συντελεστής εσωτερικής πίεσης cpi θα προσδιορίζεται από το Σχήμα 7.13, και είναι συνάρτηση του λόγου του ύψους προς το βάθος του κτιρίου, h/d, και του ποσοστού των ανοιγμάτων μ για κάθε διεύθυνση του ανέμου θ, το οποίο θα προσδιορίζεται από την Εξίσωση (7.4): ΡΑΦ Δράσεις Ανέμου & Φορτία Χιονιού 34

39 6 Δράσεις ανέμου 6 Το ύψος αναφοράς zi για τις εσωτερικές πιέσεις θα λαμβάνεται ίσο με το ύψος αναφοράς ze για τις εξωτερικές πιέσεις (βλέπε 5.1) των πλευρών που με τα ανοίγματά τους συνεισφέρουν στη δημιουργία της εσωτερικής πίεσης. Εάν υπάρχουν πολλά ανοίγματα η μεγαλύτερη τιμή του ze θα πρέπει να χρησιμοποιείται για τον καθορισμό του zi. ΡΑΦ Δράσεις Ανέμου & Φορτία Χιονιού 35

40 7 Ορισμός Επιφανειών Φόρτισης στο ΡΑΦ 7 7. Ορισμός Επιφανειών Φόρτισης στο ΡΑΦ Γενικά Η δράση του ανέμου και του χιονιού στα δομικά στοιχεία ενός κτηριακού έργου, προσομοιώνεται στο ΡΑΦ μέσω του αντικειμένου «επιφάνεια φόρτισης». Η έννοια είναι γενικότερη αφού κάθε αντικείμενο «επιφάνεια φόρτισης» αποτελείται από ένα σύνολο περιοχών, που ορίζονται με εύκολο τρόπο και περιβάλλουν το κτήριο. Σκοπός των επιφανειών φόρτισης είναι να προσδιοριστούν μέσω αυτών, οι διαστάσεις, ο προσανατολισμός και το συνολικό επιφανειακό φορτίο χιονιού και ανέμου αλλά και τυχών μόνιμα ή/και κινητά φορτία. Επιπλέον, μέσω αυτών εντοπίζονται τα δομικά στοιχεία που θα παραλάβουν τα επιφανειακά φορτία του ανέμου και του χιονιού αφού προηγουμένως μετατραπούν κατάλληλα σε γραμμικά φορτία. Το ΡΑΦ υποστηρίζει και υπολογίζει τα φορτία για τις εξής περιπτώσεις επιφανειών φόρτισης: Επίπεδη Στέγη Μονοκλινής Στέγη Δίκλινής Στέγη Τετράκλινής Στέγη Κατακόρυφοι Τοίχοι Οι επιφάνειες φόρτισης τυπικά ορίζονται μέσω των περιμετρικών κόμβων γωνιακών κόμβων του κτηρίου. Εικ. 4 Διαφορετικοί τύποι επιφανειών φόρτισης σε στέγες ή κατακόρυφους τοίχους και περιμετρικοί κόμβοι ορισμού τους Για το σκοπό του ορισμού των διαφόρων επιφανειών φόρτισης, το ΡΑΦ προσφέρει μια σειρά από εργαλεία. Η πρόσβαση στα εργαλεία αυτά γίνεται μέσω της εντολής «Φορτία Ανέμου Χιονιού» της καρτέλας «Εισαγωγή». ΡΑΦ Δράσεις Ανέμου & Φορτία Χιονιού 36

41 7 Ορισμός Επιφανειών Φόρτισης στο ΡΑΦ 7 Η εντολή αυτή εμφανίζει την καρτέλα του Ribbon με τις εντολές ορισμού και χειρισμού των επιφανειών φόρτισης που φαίνεται στην Εικ. 5. Εικ. 5 Καρτέλα του Ribbon με τις εντολές εισαγωγής και χειρισμού των επιφανειών φόρτισης Ο χαρακτηριστικός τρόπος απεικόνισης των επιφανειών φόρτισης φαίνεται στην Εικ. 6. Όπως φαίνεται στην εικόνα, δίνοντας ο μηχανικός τους περιμετρικούς κόμβους, το ΡΑΦ υπολογίζει στις δύο κεκλιμένες επιφάνειες της στέγης τις περιοχές F,G,H,I,J και στους κατακόρυφους τοίχους τις περιοχές A,B,C,D. Εφαρμόζοντας τις διατάξεις του κανονισμού, το ΡΑΦ αποδίδει σε κάθε τέτοια επιμέρους περιοχή, διαφορετικούς συντελεστές πίεσης c pe,i. Κατά συνέπεια σε κάθε επιμέρους περιοχή η επιφανειακή πίεση w pe,i, είναι διαφορετική τόσο σε μέγεθος, όσο και σε προσανατολισμό. Στη εικόνα είναι χαρακτηριστικό ότι το ΡΑΦ, μέσω των όγκων και των βελών προσανατολισμού, παριστάνει σε κάθε επιμέρους περιοχή, τόσο το μέγεθος όσο και τη φορά της πίεσης, αν πρόκειται δηλαδή για θετική πίεση ή για αρνητική - αναρρόφηση. Στη ίδια εικόνα παριστάνεται επίσης με τα μεγάλα βέλη, η φορά του ανέμου στη συγκεκριμένη περίπτωση φόρτισης. Εικ. 6 Χαρακτηριστική απεικόνιση επιφανειών φόρτισης σε δίριχτη στέγη με κατακόρυφους τοίχους στην οθόνη γραφικών του ΡΑΦ ΡΑΦ Δράσεις Ανέμου & Φορτία Χιονιού 37

42 7 Ορισμός Επιφανειών Φόρτισης στο ΡΑΦ Εισαγωγή Επιφανειών Η εισαγωγή μιας επιφάνειας φόρτισης σε κάποιο μοντέλο στο ΡΑΦ γίνεται με απλή επιλογή κόμβων με το mouse. Όπως και για τα υπόλοιπα αντικείμενα, έτσι και για τις επιφάνειες φόρτισης, τα δεδομένα, οι ιδιότητες, τα χαρακτηριστικά καθώς και παράγωγα βοηθητικά μεγέθη, παρουσιάζονται στην καρτέλα ιδιοτήτων τους. Κατά την εισαγωγή μιας επιφάνειας, προτείνονται κάποιες τυπικές τιμές τις οποίες ο μηχανικός μπορεί να δεχτεί ή να τροποποιήσει ανάλογα με τις απαιτήσεις του συγκεκριμένου έργου. Κάθε επιφάνεια φόρτισης που έχει εισαχθεί στο έργο, αποκτά τις ιδιότητες και τα χαρακτηριστικά που δίνουμε αρχικά κατά την εισαγωγή της, ωστόσο μπορούμε οποιαδήποτε στιγμή να τροποποιήσουμε τα χαρακτηριστικά της. Σε ότι αφορά τις επιφάνειες φόρτισης, για τα φορτία ανέμου και χιονιού, Διακρίνουμε δύο ομάδες δεδομένων: Γενικά στοιχεία Τα γενικά στοιχεία του κανονισμού και του έργου. Με την εντολής «Γενικές Παράμετροι» παρουσιάζονται στην καρτέλα ιδιοτήτων, οι γενικές παράμετροι του έργου όπως φαίνεται στην Εικ. 7. Αυτές είναι ανεξάρτητες από το είδος και την μορφή του κτηρίου και είναι κοινές για όλες τις επιφάνειες φόρτισης του έργου. Οι επιλογές που κάνουμε στην καρτέλα αυτή αφορούν τόσο τα φορτία ανέμου όσο και τα φορτία χιονιού. Ειδικότερα: Επιλογές για φορτία ανέμου Ζώνη του ανέμου. Εφ όσον επιλέξουμε από τον κατάλογο μια συγκεκριμένη ζώνη, το ΡΑΦ προτείνει σύμφωνα με το Εθνικό Προσάρτημα, την τιμή της θεμελιώδους βασικής ταχύτητας ανέμου v b,0. Επιλέγοντας «Προσαρμογή», το ΡΑΦ επιτρέπει να δώσουμε στην θεμελιώδη βασική ταχύτητα ανέμου v b,0 οποιαδήποτε τιμή σε m/s. Κατηγορία Εδάφους. Και εδώ με βάση το εθνικό προσάρτημα επιλέγουμε την κατηγορία του εδάφους. Εικ. 7 Γενικά στοιχεία κανονισμού θέσης έργου Ανάλογα με την κατηγορία εδάφους λαμβάνονται από το εθνικό προσάρτημα οι προτεινόμενες τιμές για το μήκος τραχύτητας (z 0), το ελάχιστο ύψος (z min) το μέγιστο ύψος (z max) και την πυκνότητα ΡΑΦ Δράσεις Ανέμου & Φορτία Χιονιού 38

43 7 Ορισμός Επιφανειών Φόρτισης στο ΡΑΦ 7 αέρα (ρ). Και εδώ επιλέγοντας «Προσαρμογή», μπορούμε να δώσουμε αθαίρετες τιμές στις παραπάνω παραμέτρους. Συντελεστή διεύθυνσης Τυπικά λαμβάνεται c Dir = 1.0 Εποχικός συντελεστής Τυπικά λαμβάνεται c Season = 1.0 Συντελεστής τοπογραφικής διαμόρφωσης Τυπικά λαμβάνεται c oz = 1.0 Συντελεστής στροβιλισμού Τυπικά λαμβάνεται k l = 1.0 Δυναμικός συντελεστής Τυπικά λαμβάνεται c sc d = 1.0 Τρόπος υπολογισμού εσωτερικής πίεσης Η συντελεστές εσωτερικής πίεσης c p,i στο ΡΑΦ μπορούν να υπολογίζονται με τέσσερεις διαφορετικούς τρόπου όπως επιτρέπει ο κανονισμός. o Η δυσμενέστερη τιμή μεταξύ +0.2 και -0.3 o Ποσοστό 75% του συντελεστή εξωτερικής πίεσης o Ποσοστό 90% του συντελεστή εξωτερικής πίεσης o Ανάλογα με το λόγο ανοιγμάτων (μ) Συντελεστής ανοιγμάτων μ Αν επιλέξουμε στη προηγούμενη επιλογή υπολογισμό του c p,i «ανάλογα με το λόγο ανοιγμάτων» θα πρέπει εδώ να δώσουμε τον λόγο αυτό. Επιλογές για φορτία χιονιού Ζώνη χιονιού. Επιλέγουμε τη συγκεκριμένη ζώνη χιονιού για τη θέση του έργου, σύμφωνα με το εθνικό προσάρτημα. Με βάση την επιλογή αυτή το ΡΑΦ λαμβάνει την χαρακτηριστική τιμή του φορτίου χιονιού στη στάθμη της θάλασσας. Επιλέγοντας «Προσαρμογή», το ΡΑΦ επιτρέπει να δώσουμε αυθαίρετα τιμή αυτή. Συντελεστής έκθεσης Τυπικά λαμβάνεται τιμή 1.0 Θερμικός συντελεστής ΡΑΦ Δράσεις Ανέμου & Φορτία Χιονιού 39

44 7 Ορισμός Επιφανειών Φόρτισης στο ΡΑΦ 7 Τυπικά λαμβάνεται τιμή 1.0 Υψόμετρο περιοχής Δίνουμε σε (m) το υψόμετρο της θέσης του έργου από τη στάθμη της θάλασσας Ιδιότητες νέας επιφάνειας Επιλέγουμε από την σχετική καρτέλα του Ribbon τον τύπο στέγης (επίπεδη, μονόριχτη, δίριχτη, τετράριχτη) ή κατακόρυφο τοίχο που επιθυμούμε να προσθέσουμε στο μοντέλο. Ανάλογα με την επιλογή του είδους της επιφάνειας, στην καρτέλα ιδιοτήτων του νέου αντικειμένου, μπορούμε να ρυθμίσουμε μια σειρά από παραμέτρους. Εικ. 8 Ιδιότητες εισαγωγής δίριχτης στέγης επιφάνειες. Απόδοση Φορτίων Εντοπισμός Γραμμικών Στοιχείων Στην ίδια θέση παρουσιάζεται και το ενδεικτικό πρότυπο σχήμα για τον ορισμό των περιμετρικών κόμβων της επιφάνειας. Για τον ορθό ορισμό κάθε επιφάνειας είναι σημαντικό η επιλογή των περιμετρικών κόμβων να γίνει με την προτεινόμενη στο σχήμα σειρά. Ενδεικτικά, για τον ορισμό μιας δίριχτης στέγης, όπως φαίνεται στην Εικ. 8 θα πρέπει να υποδείξουμε με το mouse, αντιωρολογιακά στην οθόνη του ΡΑΦ, τους κόμβους του μοντέλου που αντιστοιχούν στις δεικνυόμενες θέσεις A, B, C, D, E και F. Ανεξάρτητα από το είδος της στέγης (επίπεδη, μονόριχτη, δίριχτη, τετράριχτη, κατακόρυφοι τοίχοι) θα πρέπει να επιλέξουμε μια σειρά από δεδομένα είναι κοινά. Ορισμένα από αυτά ωστόσο εξειδικεύονται ανά πλευρά οπότε π.χ. εμφανίζονται μία φορά σε μια μονόριχτη στέγη, δύο φορές σε μια δίριχτη κοκ. Έτσι στις ιδιότητες κάθε νέας επιφάνειας ορίζουμε: Επιφανειακά φορτία στέγης Στο κεφάλαιο αυτό μπορούμε αν συντρέχει λόγος να δώσουμε τιμές στα μόνιμα ή / και κινητά επιφανειακά φορτία που θα μεταφέρει κάθε επιφάνεια στο μοντέλο. Εγώ εμφανίζονται όσα σχήματα φόρτισης έχουμε επιλέξει από την καρτέλα του ΡΑΦ «Βιβλιοθήκες Επιφανειακά Φορτία» να αφορούν Η επιλογή δεν μπορεί να αλλάξει και είναι πάντα «Αυτόματα», οπότε το ΡΑΦ εντοπίζει αυτόματα τα στοιχεία (τεγίδες, μηκίδες, πλαίσια) στα οποία θα μεταφερθούν τα επιφανειακά φορτία ως γραμμικά φορτία μελών. Όριο Αναγνώρισης ΡΑΦ Δράσεις Ανέμου & Φορτία Χιονιού 40

45 7 Ορισμός Επιφανειών Φόρτισης στο ΡΑΦ 7 Είναι η ανοχή με την οποία το ΡΑΦ αναγνωρίζει ότι ένα μέλος βρίσκεται εντός του εύρους επιρροής μια επιφάνειας, ώστε να αναγνωριστεί ως μέλος που θα παραλάβει φορτίο από την επιφάνεια αυτή. Προεπιλεγμένη τιμή: 30cm. Απόδοση Φορτίων Το επιφανειακό φορτίο μιας επιφάνειας μπορεί να μεταφερθεί ως γραμμικό φορτίο είτε στις τεγίδες/μηκίδες του έργου είτε στα ίδια τα πλαίσια. Επιλέγουμε εδώ το επιθυμητό. Η ρύθμιση αυτή μπορεί να αφορά είτε συνολικά όλη την επιφάνεια φόρτισης είτε να διαφοροποιείται ανά πλευρά. Προσαύξηση Φορτίου Εδώ το ΡΑΦ επιτρέπει να δώσουμε ένα διορθωτικό συντελεστή του επιφανειακού φορτίου ανά πλευρά κάθε επιφάνειας. Ο συντελεστής αυτός εφαρμόζεται στον τελικό υπολογισμό του επιφανειακού φορτίου σε κάθε πλευρά και επιτρέπει την προσαύξηση ή μείωση ή ακόμα και μηδενισμού του φορτίου σε μία ή περισσότερες πλευρές. Εικ. 9 Επίπεδη Στέγη Οριζόντια στέγη Σε γενικές γραμμές για όλα τα είδη επιφανειών φόρτισης που υποστηρίζει το ΡΑΦ τα δεδομένα είναι κοινά και ισχύουν για όλα όσα αναφέρθηκαν στην προηγούμενη παράγραφο. Στην οριζόντια στέγη θα πρέπει επιπλέον να επιλέξουμε τον τύπο της στέγης, αν έχουμε δηλαδή στέγη με: αιχμηρά άκρα στηθαία, καμπύλα άκρα κεκλιμένα άκρα Ανάλογα με την επιλογή του τύπου το θα πρέπει να δώσουμε μία ακόμα παράμετρο που επηρεάζει του υπολογισμούς καθώς ισχύουν άλλοι πίνακες για τους επιφανειακούς συντελεστές cp e,i.: ΡΑΦ Δράσεις Ανέμου & Φορτία Χιονιού 41

46 7 Ορισμός Επιφανειών Φόρτισης στο ΡΑΦ Μονόριχτη στέγη Δεν υπάρχει κάποια εξειδίκευση. Ισχύει ότι αναφέρθηκε παραπάνω. Εικ. 10 Μονόριχτη Στέγη Δίριχτη στέγη Δεν υπάρχει κάποια εξειδίκευση. Ισχύουν και εδώ ότι αναφέρθηκε παραπάνω. Οι διάφορες παράμετροι εξειδικεύονται εδώ χωριστά για κάθε μια από τις δύο πλευρές της στέγης. Εικ. 11 Δίριχτη Στέγη Τετράριχτη στέγη Δεν υπάρχει κάποια εξειδίκευση. Ισχύουν και εδώ ότι αναφέρθηκε παραπάνω. Οι διάφορες παράμετροι εξειδικεύονται εδώ χωριστά για κάθε μια από τις τέσσερεις πλευρές της στέγης. Εικ. 12 Τετράριχτη Στέγη ΡΑΦ Δράσεις Ανέμου & Φορτία Χιονιού 42

47 7 Ορισμός Επιφανειών Φόρτισης στο ΡΑΦ 7 Εικ. 13 Κατακόρυφοι Τοίχοι με ή χωρίς στέγη Κατακόρυφοι τοίχοι με ή χωρίς στέγη Η ιδιαιτερότητα των κατακόρυφων τοίχων σε σχέση με τις στέγες σχετίζεται με το ότι οι περιμετρικοί κόμβοι από τους οποίους ορίζονται οι τέσσερεις τοίχοι συμπεριλαμβάνουν και τους κόμβους ορισμού της στέγης. Όπως φαίνεται στην διπλανή εικόνα όπου παρουσιάζεται ενδεικτικά η περίπτωση δίριχτης στέγης μαζί με κατακόρυφους τοίχους, για των ορισμό των τοίχων θα πρέπει να υποδείξουμε στο ΡΑΦ τους κόμβους που αντιστοιχούν στις θέσεις I,J,K,L και A, B, C, D, E, F. Καθώς οι κόμβοι στις θέσεις A, B, C, D, E, F θα πρέπει να υποδειχθούν και για τον ορισμό της δίριχτης στέγης, το ΡΑΦ επιτρέπει τον ταυτόχρονο ορισμό τους. Με τον τρόπο για να ορίσουμε τη στέγη και τους τοίχους, αρκεί να επιλέξουμε μία φορά τα κατάλληλα σημεία. Αν για οποιοδήποτε λόγο επιθυμούμε να ορίσουμε μόνο τους κατακόρυφους τοίχους χωρίς τη στέγη, το ΡΑΦ μας επιτρέπει να το κάνουμε αρκεί κατά τον ορισμό των τοίχων να επιλέξουμε «ΟΧΙ» στο πεδίο «Προσθήκη Στέγης». Διαφορετικά αν επιλέξουμε «ΝΑΙ» ώστε να οριστεί και η στέγη, θα πρέπει να επιλέξουμε τον επιθυμητό τύπο Επίπεδη, Μονόριχτη, Δίριχτη, Τετράριχτη. Ειδικά για τους κατακόρυφους τοίχους, το ΡΑΦ μας επιτρέπει να επιλέξουμε αν θα εφαρμοστεί ο συντελεστής έλλειψης συσχέτισης πιέσεων στις ζώνες D και E λόγω ταυτόχρονης δράσης του ανέμου στην προσήνεμη και στην υπήνεμη πλευρά, σύμφωνα με το EC (3). Ο συντελεστή λαμβάνεται ως εξής: h/d 1.0 f = 0.85 h/d 5.0 f = 1.00 Όπου: 1.0 < h/d < 5.0 γραμμική παρεμβολή στο παραπάνω εύρος h το ύψος του κτηρίου και d το πλάτος του κτηρίου παράλληλα προς τη διεύθυνση του ανέμου. Η αρχική τιμή είναι για κάθε νέο κατακόρυφο τοίχο να εφαρμόζεται αυτή η διόρθωση. Μετά την εισαγωγή στο μοντέλο, από τις ιδιότητες του κατακόρυφου τοίχου μπορούμε να επιλέξουμε να μην λαμβάνεται υπόψη η διόρθωση αυτή. Για όλα τα υπόλοιπα δεδομένα ισχύουν ότι αναφέρθηκε στις στέγες εξειδικευμένα για κάθε πλευρά του κτηρίου. ΡΑΦ Δράσεις Ανέμου & Φορτία Χιονιού 43

48 7 Ορισμός Επιφανειών Φόρτισης στο ΡΑΦ Γραφική εισαγωγή επιφάνειας Αφού επιλέξουμε το είδος της επιφάνειας που θέλουμε να τοποθετήσουμε στο μοντέλο μας, στη συνέχεια στην επιφάνεια γραφικών του ΡΑΦ επιλέγουμε διαδοχικά τους κόμβους ορισμού της επιφάνειας, ακολουθώντας πάντα την προτεινόμενη σειρά επιλογής του πρότυπου σχήματος. Η επιφάνεια εισάγεται στο μοντέλο αφού υποδείξουμε στο ΡΑΦ όλους τους απαιτούμενους περιμετρικούς κόμβους. Ταυτόχρονα αξιολογούνται οι επιλογές του χρήστη και εκτελούνται όλοι οι απαραίτητοι υπολογισμοί για τον προσδιορισμό των συντελεστών πίεσης και των επιφανειακών πιέσεων καθώς και η απόδοση των επιφανειακών φορτίων ως γραμμικά φορτία στα μέλη. Μπορούμε να ορίσουμε όσες επιφάνειες φόρτισης επιθυμούμε σε κάποιο μοντέλο. Εικ. 14 Αντιστοίχιση και επιλογή κόμβων για την εισαγωγή μιας επιφάνειας φόρτισης Απεικόνιση των επιφανειών φόρτισης στην οθόνη του ΡΑΦ Εικ. 15 Επιλογές εμφάνισης επιφανειών φόρτισης Οι επιφάνειες φόρτισης παριστάνονται γραφικά στην οθόνη του ΡΑΦ, προσφέροντας έτσι στο μηχανικό εποπτεία για τα δεδομένα και τα αποτελέσματα των υπολογισμών. Μπορούμε να εμφανίζουμε κατ επιλογή στην οθόνη του ΡΑΦ, το περίγραμμά κάθε επιφάνειας με τις χαρακτηριστικής επιμέρους περιοχές όπως προβλέπονται από τον κανονισμό, ανάλογα με το είδος της επιφάνειας και την επιλεγμένη περίπτωση φόρτισης δηλαδή τη φορά του ανέμου. Αν το επιλέξουμε, στο κέντρο κάθε επιμέρους περιοχής μπορεί να αναγράφεται η τιμή του συντελεστή πίεσης c pe ή/και η τιμή του επιφανειακού φορτίου w pe σε kn/m². Οι επιμέρους περιοχές μπορούν να εμφανίζονται είτε επίπεδες (Σχ. ), είτε στο χώρο (Σχ. ), οπότε η 3 η διάσταση αναπαριστά το μέγεθος του συντελεστή πίεσης και του επιφανειακού φορτίου. Με τον τρόπο αυτό έχουμε μια άμεση ΡΑΦ Δράσεις Ανέμου & Φορτία Χιονιού 44

49 7 Ορισμός Επιφανειών Φόρτισης στο ΡΑΦ 7 πληροφορία για τις θέσεις και το μέγεθος της πίεσης σε κάθε επιμέρους περιοχή μιας επιφάνειας φόρτισης. Εικ. 16 Απεικόνιση επιφανειών φόρτισης με επίπεδη αναπαράσταση των επιμέρους περιοχών πίεσης Εικ. 17 Απεικόνιση επιφανειών φόρτισης με το ύψος κάθε επιμέρους περιοχής να αναπαριστά το μέγεθος και τη φορά της πίεσης w pe και του συντελεστή πίεσης c pe. Εικ. 18 Επίπεδη απεικόνιση των επιμέρους περιοχών και αναγραφή των αριθμητικών τιμών της επιφανειακής πίεσης σε κάθε περιοχή ΡΑΦ Δράσεις Ανέμου & Φορτία Χιονιού 45

50 7 Ορισμός Επιφανειών Φόρτισης στο ΡΑΦ Τροποποίηση των ιδιοτήτων μιας επιφάνειας φόρτισης Όπως όλα τα αντικείμενα στο ΡΑΦ, έτσι και οι επιφάνειες φόρτισης εισάγονται στο μοντέλο με κάποιες αρχικές προτεινόμενες τιμές. Επιλέγοντας μια ήδη τοποθετημένη επιφάνεια φόρτισης στην πινακίδα δεδομένων εμφανίζονται οι ιδιότητες μόνο του επιλεγμένου αντικειμένου. Μπορούμε να αλλάξουμε οποιαδήποτε τιμή ή ιδιότητα της επιλεγμένης επιφάνειας, οπότε το ΡΑΦ εκτελεί άμεσα επανέλεγχο και εκ νέου υπολογισμό των επιφανειακών και τη μετατροπή αυτών σε γραμμικά φορτία μελών από τη συγκεκριμένη επιφάνεια. Εικ. 19 Ιδιότητες Επιλεγμένου Αντικειμένου (Κατακόρυφοι τοίχοι) Υπολογισμός & Απόδοση Φορτίων Με την εντολή αυτή γίνεται ο επανυπολογισμός των επιφανειακών φορτίων και η απόδοση των γραμμικών φορτίων στα μέλη. Το ΡΑΦ επανυπολογίζει αυτόματα τα φορτία μετά από κάθε αλλαγή που επηρεάζει τους υπολογισμούς. Ωστόσο ενδέχεται να υπάρξουν περιπτώσεις που μια αλλαγή των δεδομένων δεν εξασφαλίζει τον εκ νέου υπολογισμό των φορτίων. Σε τέτοιες περιπτώσεις ο μηχανικός μπορεί με την εντολή αυτή να εξασφαλίσει ότι τα φορτία έχουν υπολογιστεί και αποδοθεί πλήρως Αποσύνδεση Φορτίων από Επιφάνεια Φόρτισης Στο ΡΑΦ τα φορτία που προέρχονται από μια επιφάνεια φόρτισης διασυνδέονται μόνιμα με την επιφάνεια, έτσι ώστε κάθε αλλαγή στην επιφάνεια φόρτισης να υπολογίζει εκ νέου τα γραμμικά φορτία. Με την εντολή αυτή το ΡΑΦ επιτρέπει στο μηχανικό να χρησιμοποιήσει τις επιλεγμένες επιφάνειες φόρτισης ως «εργαλείο» για τον αρχικό υπολογισμό των φορτίων των μελών και στη συνέχεια να διαγράψει τις επιφάνειες, χωρίς όμως να διαγράψει τα γραμμικά φορτία που προήλθαν από αυτές. Με την εντολή αυτή τα φορτία αποσυνδέονται από την επιφάνεια φόρτισης από την οποία προήλθαν και μετατρέπονται σε «φορτία χρήστη». Ως τέτοια ο μηχανικός μπορεί ελεύθερα να τα τροποποιήσει ή ακόμα και να τα διαγράψει μέσω του πίνακα των φορτίων. ΡΑΦ Δράσεις Ανέμου & Φορτία Χιονιού 46

51 7 Ορισμός Επιφανειών Φόρτισης στο ΡΑΦ 7 Εικ. 20 Πίνακας «Γραμμικά Φορτία Στοιχείων» Πίνακες Δεδομένων και αποτελεσμάτων επιφάνειων φόρτισης Στο δέντρο «Δεδομένα» των πινάκων του ΡΑΦ, στο κεφάλαιο «Επιφάνειες Φόρτισης» υπάρχουν τέσσερεις πίνακες που αφορούν τις επιφάνειες φόρτισης. Όπως όλοι οι πίνακες στο ΡΑΦ, έτσι και οι συγκεκριμένοι πίνακες μας επιτρέπουν τόσο να δούμε πινακοποιημένα τα δεδομένα και τα αποτελέσματα των επιφανειών φόρτισης αλλά και να τροποποιήσουμε μέσω των πινάκων τις ιδιότητες κάθε αντικειμένου. Οι πίνακες ανάλογα με την επιλογή του χρήστη εμφανίζουν είτε όλα τα αντικείμενα όπως παρουσιάζονται στην επιφάνεια γραφικών είτε μόνο όσα έχουμε επιλεγμένα. Εικ. 21 Κεφάλαιο «Επιφάνειες Φόρτισης» δένδρου δεδομένων Πίνακας «Γεωμετρία» Στον πίνακα αυτό το ΡΑΦ μας δίνει τα δεδομένα των επιφανειών του μοντέλου. Μπορούμε μέσω του πίνακα αυτού να αλλάξουμε το είδος των στοιχείων στα οποία θα αποδοθεί το φορτίο (τεγίδες/μηκίδες ή πλαίσια) και να δώσουμε κάποιο συντελεστή προσαύξησης φορτίου σε κάθε πλευρά. Στον ίδιο πίνακα, το ΡΑΦ μας δίνει και μια σειρά από παράγωγα μεγέθη που αφορούν κάθε επιφάνεια όπως το ύψος (h), το μήκος (L), το πλάτος (w) και την επιφάνεια (Α) κάθε μιας, καθώς και τη γωνία κλίσης αν πρόκειται για στέγη. Εικ. 22 Πίνακας «Γεωμετρία» Επιφανειών Φόρτισης ΡΑΦ Δράσεις Ανέμου & Φορτία Χιονιού 47

52 7 Ορισμός Επιφανειών Φόρτισης στο ΡΑΦ 7 Πίνακας «Σημεία Ορισμού» Στον πίνακα αυτό μπορούμε να δούμε τις συντεταγμένες των σημείων ορισμού κάθε επιφάνειας. Μπορούμε να τροποποιήσουμε τα σημεία αυτά. Είναι πολύ σπάνιο να χρειαστεί να επέμβουμε στις συντεταγμένες των σημείων ορισμού και χρειάζεται προσοχή καθώς για να λειτουργήσει σωστά η αναγνώριση των φορτιζόμενων μελών θα πρέπει να συμπίπτουν με πραγματικούς κόμβους του μοντέλου. Εικ. 23 Πίνακας «Σημεία Ορισμού» Επιφανειών Φόρτισης Πίνακας «Επιφανειακά Φορτία» Πρόκειται για τον βασικό πίνακα που παρουσιάζει τους υπολογισμούς που εκτελεί το ΡΑΦ για τον προσδιορισμό των επιφανειακών φορτίων κάθε επιμέρους περιοχής μιας επιφάνειας φόρτισης. Ο πίνακας αυτός παρουσιάζει μόνο παράγωγα μεγέθη και δεν επιτρέπει κάποια εισαγωγή ή τροποποίηση δεδομένων. Για κάθε επίπεδη πλευρά μιας επιφάνειας φόρτισης, παρουσιάζονται τα αποτελέσματα των υπολογισμών για κάθε επιμέρους περιοχή και για κάθε περίπτωση φόρτισης. Στο πίνακα εμφανίζονται όλα τα ενδιάμεσα μεγέθη των υπολογισμών καθώς και οι τελικές τιμές των συντελεστών πίεσης c pe και των επιφανειακών φορτίων w pe επιμέρους περιοχής. Εικ. 24 Πίνακας «Επιφανειακά Φορτία» Επιφανειών Φόρτισης Πίνακας «Έλεγχος Ισορροπίας Φορτίων» Πρόκειται για ένα πολύ σημαντικό πίνακα αποτελεσμάτων, καθώς επιτρέπει στο μηχανικό να επιβεβαιώσει την σύγκλιση των υπολογισμών, ώστε να βεβαιωθεί ότι το σύνολο του επιφανειακού φορτίου όλων των επιφανειών έχει μεταφερθεί στα γραμμικά μέλη του δομήματος. ΡΑΦ Δράσεις Ανέμου & Φορτία Χιονιού 48

53 7 Ορισμός Επιφανειών Φόρτισης στο ΡΑΦ 7 Εικ. 25 Πίνακας «Έλεγχος Ισορροπίας Φορτίων» Επιφανειών Φόρτισης Διακρίνουμε δύο μεγάλα κεφάλαια στον πίνακα: το «Συνολικό Φορτίο» και τη «Συνολική Ροπή». Για κάθε περίπτωση φόρτισης, το ΡΑΦ υπολογίζει το συνολικό επιφανειακό φορτίο όπως προκύπτει από τις επιμέρους περιοχές κάθε επιφάνειας φόρτισης και για κάθε μια από τις καθολικές διευθύνσεις x,y,z: όπου: N A F x,y,z = i=1(w i A i ) (7.1) N A M x,y,z = i=1(w i A i δ) (7.2) F A x,y,z M A x,y,z η συνισταμένη δύναμη λόγω των επιφανειακών φορτίων σε κάθε διεύθυνση σε kn η συνισταμένη ροπή της συνισταμένης δύναμης γύρω από κάθε καθολικό άξονα σε kn m w i η συνολική πίεση κάθε περιοχής σε kn/m 2 A η επιφάνεια κάθε περιοχής σε m 2 δ ο μοχλοβραχίονας της συνισταμένης δύναμης ως προς το καθολικό σύστημα συντεταγμένων Αντίστοιχα το ΡΑΦ υπολογίζει για όλα τα γραμμικά μέλη τη συνισταμένη των φορτίων που έχουν παραλάβει από κάθε περιοχή, σε κάθε περίπτωση φόρτισης: όπου: N L F x,y,z = i=1(v i L i ) (7.3) N L M x,y,z = i=1(v i L i δ) (7.4) F L x,y,z M L x,y,z v i L i δ η συνισταμένη δύναμη λόγω των γραμμικών φορτίων σε κάθε διεύθυνση σε kn η συνισταμένη ροπή της δύναμης λόγω των γραμμικών φορτίων γύρω από κάθε καθολικό άξονα σε kn m η τιμή του γραμμικού φορτίου κάθε μέλους σε kn/m το μήκος κάθε μέλους σε m ο μοχλοβραχίονας της συνισταμένης δύναμης λόγω των γραμμικών φορτίων ως προς το καθολικό σύστημα συντεταγμένων ΡΑΦ Δράσεις Ανέμου & Φορτία Χιονιού 49

54 7 Ορισμός Επιφανειών Φόρτισης στο ΡΑΦ 7 Με βάση τους παραπάνω υπολογισμούς στον πίνακα αναγράφονται οι σύγκλιση των δύο τιμών. Δίνονται δηλαδή οι ποσοστιαίες διαφορές: A FL x,y,z ΔF = F x,y,z A 100 % (7.5) F x,y,z ΔM = M A x,y,z ML x,y,z M x,y,z A 100 % (7.6) Οι τιμές αυτές μας δίνουν ουσιαστικά μια σαφή ένδειξη της σύγκλισης των υπολογισμών, τι ποσοστό δηλαδή του επιφανειακού φορτίου έχει μεταφερθεί ως γραμμικό φορτίο στα μέλη. Μικρές τιμές στη σύγκλιση των υπολογισμών δικαιολογούνται λόγω του αλγορίθμου μετατροπής των επιφανειακών σε γραμμικά φορτία. Ο αλγόριθμος αυτός βασίζεται σε τομές επιφανειών επιρροής και δικαιολογεί μικρές αποκλίσεις. Παράγοντες που μπορούν να επηρεάσουν τη σύγκλιση των υπολογισμών είναι κυρίως η πολυπλοκότητα στη γεωμετρία του κτηρίου που έχει σαν αποτέλεσμα μέρος του επιφανειακού φορτίου να «χάνεται», να μην μεταφέρεται δηλαδή ως γραμμικό φορτίο σε κάποιο μέλος. Σε τέτοιες περιπτώσεις δίνεται η δυνατότητα στο μηχανικό να δώσει σε κάθε πλευρά μιας επιφάνειας φόρτισης ένα συντελεστή επαύξησης του φορτίου ώστε να αντιμετωπίζεται τυχών απώλεια φορτίου. Ο συντελεστής αυτός ενδέχεται να δοθεί και ως μειωτικός (<1) ώστε για οποιοδήποτε λόγο κρίνει σκόπιμο ο μηχανικός να μειώσει ή ακόμα και να μηδενίσει το φορτίο σε κάποια περιοχή Αναλυτικά αποτελέσματα υπολογισμών Μια εκτεταμένη αναλυτική παρουσίαση των βημάτων και των υπολογισμών που εκτελεί το ΡΑΦ για τον προσδιορισμό των φορτίων σε κάθε επιφάνεια φόρτισης παρουσιάζεται στο σχετικό παράθυρο με το κείμενο των αποτελεσμάτων. Εδώ παρουσιάζονται για την επιλεγμένη επιφάνεια, το σύνολο των δεδομένων που έχει δώσει ο μηχανικός, οι παράμετροι και επιλογές που έχει συμπεράνει το ΡΑΦ καθώς και όλοι οι υπολογισμοί παραπέμποντας κάθε φορά στα οικεία κεφάλαια του κανονισμού. Ο μηχανικός από εδώ μπορεί να παρακολουθήσει την πλήρη τεκμηρίωση και αιτιολόγηση κάθε βήματος των υπολογισμών που εκτελεί το ΡΑΦ. Εικ. 26 Παράθυρο αναλυτικών αποτελεσμάτων των υπολογισμών ΡΑΦ Δράσεις Ανέμου & Φορτία Χιονιού 50

55 7 Ορισμός Επιφανειών Φόρτισης στο ΡΑΦ Γραμμικά Φορτία μελών Μετά την απόδοση του επιφανειακού φορτίου ως γραμμικό φορτίο στα μέλη, τα φορτία παρουσιάζονται είτε στην οθόνη γραφικών του ΡΑΦ, είτε στον σχετικό πίνακα φορτίων μαζί με όλα τα υπόλοιπα φορτία του δομήματος όπως π.χ. τα ίδια βάρη. Εικ. 27 Γραμμικά φορτία μιας περίπτωσης φόρτισης με άνεμο στην επιφάνεια γραφικών του ΡΑΦ Στον πίνακα αναφέρεται το αίτιο «Άνεμος» ή «Χιόνι» στα αντίστοιχα φορτία. Οι τιμές των φορτίων αυτών υπολογίζονται αυτόματα και δεν μπορούν να τροποποιηθούν από το μηχανικό. Εικ. 28 Πίνακας γραμμικών φορτίων στοιχείων ΡΑΦ Δράσεις Ανέμου & Φορτία Χιονιού 51

56 8 Περιπτώσεις & Συνδυασμοί Φόρτισης στο ΡΑΦ 8 8. Περιπτώσεις & Συνδυασμοί Φόρτισης στο ΡΑΦ Το ΡΑΦ επιτρέπει στο μηχανικό να δώσει οποιεσδήποτε Π.Φ. επιθυμεί και να φορτίσει τα γραμμικά μέλη και τους κόμβους του μοντέλου με οποιαδήποτε φορτία γραμμικά ή επικόμβια φορτία. Περισσότερα για τον τρόπο εισαγωγής και απόδοσης φορτίων στα μέλη, μπορείτε να δείτε στο σχετικό οδηγό χρήσης του ΡΑΦ. Σε κτήρια οπλισμένου σκυροδέματος ή σύμμεικτα, ο υπολογισμός και η απόδοση φορτίων στα μέλη διευκολύνεται σημαντικά, μέσω των επιφανειακών φορτίων και του ιδίου βάρους των πλακών οπλισμένου σκυροδέματος του ΡΑΦ. Ομοίως και οι γενικότερες επιφάνειες φόρτισης του ΡΑΦ, απλοποιούν τους υπολογισμούς και εφαρμόζουν με ακρίβεια και ασφάλεια τις απαιτήσεις του κανονισμού. Διευκολύνεται με τον τρόπο αυτό σημαντικά η μεταφορά των επιφανειακών φορτίων ανέμου και χιονιού αλλά και μόνιμων ή κινητών φορτίων ως γραμμικά φορτία στα μέλη του μοντέλου. Το κρίσιμο θέμα που πρέπει να αντιμετωπίσει ο μηχανικός όταν στο μοντέλο εφαρμόζονται φορτία ανέμου ή / και χιονιού είναι η διαμόρφωση των περιπτώσεων και των συνδυασμών φόρτισης με βάση τις απαιτήσεις του κανονισμού. Το είδος και το απαιτούμενο πλήθος Π.Φ. για τις οποίες ο κανονισμός απαιτεί να υπολογιστούν τα εντατικά μεγέθη και να αξιολογηθούν μέσω των Σ.Φ. στους ελέγχους επάρκειας, εξαρτώνται από το είδος και τη μορφή του κτηρίου, ιδιαίτερα της στέγης. Οι συνδυασμοί μέγιστων ελάχιστων τιμών συντελεστών πίεσης που πρέπει να ελεγχθούν εξαρτώνται τόσο από τη μορφή της στέγης (οριζόντια, μονοκλινής, δικλινής, τετρακλινής) όσο και από τη γωνία κλίσης (α) αυτής. Αξιολογώντας τους σχετικούς πίνακες στους οποίους δίνονται οι συντελεστές πίεσης c pe, διαπιστώνει κανείς ότι κατά περίπτωση, ο κανονισμός δίνει εναλλακτικές τιμές c pe, θετικές αρνητικές ή/και μέγιστες ελάχιστες στις επιμέρους ζώνες μιας στέγης. Ενδεικτικά, στη Ζώνη Ι μια οριζόντιας στέγης, απαιτεί να υπολογιστούν τα φορτία ανέμου για 2 εναλλακτικές τιμές συντελεστή πίεσης ±0.2. Ομοίως στις ζώνες F,G,H, και I,J των δύο πλευρών μιας δικλινούς στέγης, δίνει μέγιστες και ελάχιστες τιμές συντελεστών πίεσης και απαιτεί να αξιολογηθούν όλοι οι δυνατοί συνδυασμοί: F,G,H max / I,J max : (πίεση / πίεση) F,G,H max / I,J min : (πίεση / αναρρόφηση) F,G,H min / I,J max : (αναρρόφηση / πίεση) F,G,H min / I,J min : (αναρρόφηση / αναρρόφηση) Αντίστοιχα ο κανονισμός εξειδικεύει και τις απαιτήσεις Π.Φ. για τις μονοκλινείς και τετρακλινείς στέγες. ΡΑΦ Δράσεις Ανέμου & Φορτία Χιονιού 52

57 8 Περιπτώσεις & Συνδυασμοί Φόρτισης στο ΡΑΦ 8 Λόγω των εναλλακτικών τιμών και προσήμων των συντελεστών πίεσης σε κάθε πλευρά, ο κανονισμός επιβάλει διαφορετικές ταυτόχρονες φορτιστικές καταστάσεις στα δομικά στοιχεία κάθε πλευράς της στέγης. Έτσι π.χ. σε δικλινή στέγη, θα πρέπει να ελέγξουμε όλους τους συνδυασμούς δράσης ανέμου στις δύο πλευρές της στέγης: πίεση πίεση, πίεση αναρρόφηση, αναρρόφηση πίεση, αναρρόφηση αναρρόφηση. Ομοίως, σε δικλινή στέγη, ο ΕΚ1.3 απαιτεί να υπολογιστούν 3 εις συνδυασμοί φορτιστικών καταστάσεων με ταυτόχρονη δράση του χιονιού σε κάθε πλευρά: μ 1(α 1) μ 1(α 2), ½ μ 1(α 1) μ 1(α 2) και μ 1(α 1) ½ μ 1(α 2). Θα πρέπει δηλαδή να λάβουμε υπόψη την ταυτόχρονη φόρτιση με όλο το χιόνι σε κάθε πλευρά, αλλά και τις περιπτώσεις που έχουμε το ύμισυ του χιονιού σε μία από τις δύο πλευρές ταυτόχρονα με ολόκληρο το χιόνι στην άλλη πλευρά της στέγης. Είναι φανερό ότι οι περιπτώσεις αυτές εφόσον επιβάλουν ταυτόχρονη δράση διαφορετικών φορτίων στα μέλη και δεν μπορούν να υλοποιηθούν μέσω των Συνδυασμών Φόρτισης (Σ.Φ.) αλλά θα πρέπει να προσομοιωθούν κατάλληλα με διακριτές Περιπτώσεις Φόρτισης. Στο ΡΑΦ, οι Π.Φ. ανέμου προδιαγράφονται με βάση τη διεύθυνση του ανέμου, η οποία ορίζεται ως προς το τοπικό σύστημα της συνολικής σύνθετης επιφάνειας φόρτισης. Η διαφοροποίηση των τελικών πιέσεων στις διάφορες ζώνες F, G, H, και I, J, μιας δικλινούς στέγης, στις τέσσερεις διαφορετικές Π.Φ. ανέμου γωνίας θ=0 φαίνονται στις Εικ. 29 έως Εικ. 32. Σε περιπτώσεις όπου στο ίδιο έργο ορίσουμε περισσότερες από μία επιφάνειες φόρτισης που δεν είναι παράλληλες μεταξύ τους, μια καθοριστική ιδιότητα κάθε μιας επιφάνειας φόρτισης είναι η διεύθυνση αναφοράς της. Η αλληλουχία επιλογής των γωνιακών σημείων κάθε επιφάνειας είναι προκαθορισμένη, έτσι ώστε οι Π.Φ. W11, W12, W13 και W14, να αντιστοιχούν σε άνεμο διεύθυνσης 0 και ομοίως οι Π.Φ. W2x, αντιστοιχούν σε άνεμο διεύθυνσης 180 οι Π.Φ. W3x αντιστοιχούν σε άνεμο διεύθυνσης 90, και οι Π.Φ. W4x αντιστοιχούν σε άνεμο διεύθυνσης 270. Για το λόγο αυτό σε σύνθετες περιπτώσεις κατά τις οποίες μια δεύτερη επιφάνεια φόρτισης είναι προσανατολισμένη κάθετα ως προς την πρώτη (π.χ. μια δεύτερη μονοκλινή στέγη, σε χαμηλότερο ύψος, στην εμπρός πλευρά του κτηρίου), για να είναι σωστός ο υπολογισμός των επιφανειακών φορτίων και για να αποδίδονται τα γραμμικά φορτία των μελών στις κατάλληλες και συμβατές Π.Φ., θα πρέπει για κάθε επιφάνεια να ορίσουμε τη διεύθυνση αναφοράς της. Η επιλογή της Διεύθυνσης Αναφοράς μιας επιφάνειας γίνεται από τις ιδιότητές της, από όπου μπορούμε ότι η επιφάνεια θα αξιολογείται με γωνία 0, 180, 90 ή 270. ΡΑΦ Δράσεις Ανέμου & Φορτία Χιονιού 53

58 8 Περιπτώσεις & Συνδυασμοί Φόρτισης στο ΡΑΦ 8 Εικ. 29 Τελικές Πιέσεις σε Δικλινή Στέγη, Άνεμος θ=0, Π.Φ. W11 (F,G,H max / IJ max) Εικ. 30 Τελικές Πιέσεις σε Δικλινή Στέγη, Άνεμος θ=0, Π.Φ. W12 (F,G,H max / IJ min) ΡΑΦ Δράσεις Ανέμου & Φορτία Χιονιού 54

59 8 Περιπτώσεις & Συνδυασμοί Φόρτισης στο ΡΑΦ 8 Εικ. 31 Τελικές Πιέσεις σε Δικλινή Στέγη, Άνεμος θ=0, Π.Φ. W13 (F,G,H min / IJ max) Εικ. 32 Τελικές Πιέσεις σε Δικλινή Στέγη, Άνεμος θ=0, Π.Φ. W14 (F,G,H min / IJ min) ΡΑΦ Δράσεις Ανέμου & Φορτία Χιονιού 55

60 8 Περιπτώσεις & Συνδυασμοί Φόρτισης στο ΡΑΦ 8 Εσωτερική Πίεση Εφ όσον έχουμε άνεμο που δρα στις εσωτερικές επιφάνειες της κατασκευής θα πρέπει να λαμβάνεται υπόψη και η εσωτερική πίεση w i. Όπως και η εξωτερική πίεση, έτσι και η εσωτερική μπορεί φυσικά να είναι τόσο θετική (πίεση προς τα έξω των επιφανειών της κατασκευής), όσο και αρνητική (αναρρόφηση προς τα μέσα των επιφανειών της κατασκευής). Προσοχή χρειάζεται καθώς η σύμβαση για το πρόσημο της εσωτερικής πίεσης είναι αντίθετη από τη σύμβαση για το πρόσημο της εξωτερικής πίεσης. Εικ. 33 Εσωτερική πίεση Όπως περιγράφεται στη συνέχεια, στο ΡΑΦ σε κάθε περίπτωση φόρτισης ανέμου, μπορούμε να ορίσουμε αν θα υπολογίζεται ή όχι και η εσωτερική πίεση. Όπως αναφέρθηκε και στην , σύμφωνα με το ΕΝ1990 παρ.7.2.9, ο συντελεστής εσωτερικής πίεσης c pi μπορεί να λαμβάνεται είτε ως ποσοστό του συντελεστής εξωτερικής πίεσης c pe, είτε λαμβάνοντας υπόψη το λόγο (μ) της επιφάνειας ανοιγμάτων με αρνητικό c pe προς την επιφάνεια όλων των ανοιγμάτων, είτε τέλος να λαμβάνει παντού τη δυσμενέστερη από τις τιμές +0.2 ή Όλοι αυτοί οι εναλλακτικοί τρόποι υποστηρίζονται από το ΡΑΦ. Δυναμικές Περιπτώσεις Φόρτισης Προκειμένου στο ΡΑΦ να μπορέσουμε να εκτελέσουμε οποιαδήποτε δυναμική επίλυση με μία (1) ή / και τέσσερεις (4) μετατοπισμένες θέσεις μάζας, θα πρέπει να προστεθούν στο μοντέλο οι κατάλληλες Π.Φ. Οι απαιτούμενες περιπτώσεις φόρτισης εξαρτώνται από την επιλογή κανονισμού (ΕΑΚ/ΕΚΩΣ, Ευρωκώδικας, ΕΚ59 κ.α.), και την μέθοδο επίλυσης (Στατικά Φορτία, Οριζόντια Φόρτιση, Δυναμική Φασματική Μέθοδο). Όλες οι απαιτούμενες δυναμικές Π.Φ. και Σ.Φ. προστίθενται αυτόματα από το ΡΑΦ με την επιλογή κανονισμού και μεθόδου επίλυσης και δεν απαιτείται οποιαδήποτε άλλη ενέργεια, καθώς δεν επιτρέπεται να διαγραφούν ή να τροποποιηθούν αυτές οι Π.Φ. Εικ. 34 Αυτόματες Δυναμικές Π.Φ. για 1 Θ.Μ. χωρίς Διαφραγματική Λειτουργία Σε περίπτωση Δυναμικής Επίλυσης με τέσσερεις θέσεις μάζας και διαφραγματική λειτουργία πλακών το ΡΑΦ προσθέτει περισσότερες Π.Φ. που ΡΑΦ Δράσεις Ανέμου & Φορτία Χιονιού 56

61 8 Περιπτώσεις & Συνδυασμοί Φόρτισης στο ΡΑΦ 8 κάθε μία έχει το ρόλο της και τα αποτελέσματά της αξιολογούνται όπου απαιτείται. Δείτε σχετικά και τον οδηγό χρήσης του ΡΑΦ. Εικ. 35 Αυτόματες Δυναμικές Π.Φ. για 4 εις Θ.Μ. με Διαφραγματική Λειτουργία Στατικές Περιπτώσεις Φόρτισης Οι επιλογή των στατικών περιπτώσεων φόρτισης για τις οποίες το ΡΑΦ θα υπολογίσει τις παραμορφώσεις και τα εντατικά μεγέθη, γίνεται από τη σελίδα «Περιπτώσεις Φόρτισης» της κατηγορίας του φύλλου «Φορτίσεις»: Εικ. 36 Φύλλο Φορτίσεις Στη σελίδα διακρίνουμε 2 πίνακες. Τον πίνακα αριστερά με τα είδη των Π.Φ. και τον πίνακα δεξιά, ο οποίος είναι και ο καθοριστικός καθώς παρουσιάζει τις τελικές Π.Φ. για τις οποίες θα εκτελεστούν υπολογισμοί. Εικ. 37 Πίνακες Περιπτώσεων Φόρτισης ΡΑΦ Δράσεις Ανέμου & Φορτία Χιονιού 57

62 8 Περιπτώσεις & Συνδυασμοί Φόρτισης στο ΡΑΦ 8 Ο μηχανικός μπορεί να επιλέξει από τα διαθέσιμα είδη Π.Φ. του 1 ου πίνακα και να προσθέσει στις τελικές Π.Φ. ανάλυσης στο 2 πίνακα, όσες Π.Φ. απαιτεί το είδος και οι ανάγκες του συγκεκριμένου έργου. Μπορούμε να προσθέσουμε απεριόριστο πλήθος Π.Φ. από κάθε είδος. Οποιαδήποτε στιγμή πριν την ανάλυση του κτηρίου μπορούμε να αφαιρέσουμε από τον πίνακα οποιαδήποτε Π.Φ. δεν επιθυμούμε να υπολογιστεί. Οι επιλογές για κάθε Π.Φ. είναι οι εξής: G - Μόνιμα Φορτία, Προκαθορισμένη Π.Φ Ο μηχανικός μπορεί να επιλέξει μόνο αν το ίδιο βάρος θα λαμβάνεται υπόψη στην προκαθορισμένη αυτή Π.Φ. Το όνομα της Π.Φ. G δεν επιτρέπεται να αλλάξει και συμμετέχει πάντα στη διαμόρφωση των Συνδυασμών Φόρτισης. Q - Κινητά Φορτία, Προκαθορισμένη Π.Φ. Το όνομα της Π.Φ. Q δεν επιτρέπεται να αλλάξει και επίσης συμμετέχει πάντα στη διαμόρφωση των Συνδυασμών Φόρτισης. Μόνιμα Φορτία, νέα Π.Φ. οριζόμενη από το χρήστη Μπορούμε να προσθέσουμε απεριόριστο πλήθος Π.Φ. για μόνιμα φορτία. Σε κάθε μία έχουμε τη δυνατότητα να αλλάξουμε το όνομα (π.χ. G1, G2 κ.λ.π.), να επιλέξουμε αν θα υπολογίζεται το ίδιο βάρος σε αυτήν και αν η Π.Φ. θα αξιολογηθεί στη διαμόρφωση των Σ.Φ. Κινητά Φορτία, νέα Π.Φ. οριζόμενη από το χρήστη Μπορούμε να προσθέσουμε απεριόριστο πλήθος Π.Φ. για κινητά φορτία. Σε κάθε μία έχουμε τη δυνατότητα να αλλάξουμε το όνομα (π.χ. Q1, Q2 κ.λ.π.), και αν η Π.Φ. θα αξιολογηθεί στη διαμόρφωση των Σ.Φ. Νέα Π.Φ. για άνεμο Μπορούμε να προσθέσουμε απεριόριστο πλήθος Π.Φ. για κάθε γωνία ανέμου θ ώστε να προσομοιωθούν σύμφωνα με τις απαιτήσεις του κανονισμού και ανάλογα με το είδος της στέγης, όλοι οι δυνατοί συνδυασμοί c p,max/c p,min με ή χωρίς εσωτερική πίεση και ανάλογα με την μέθοδο συνυπολογισμού της ταυτόχρονης δράσης της εξωτερικής πίεσης. Νέα Π.Φ. για χιόνι Μπορούμε να προσθέσουμε απεριόριστο πλήθος Π.Φ. για κάθε τρόπο αξιολόγησης των συντελεστών μορφής μ 1, μ 2 του χιονιού ανάλογα με το είδος και τη γεωμετρία της στέγης. Εφ όσον η γωνία ανέμου ορίζεται στο τοπικό σύστημα κάθε σύνθετης επιφάνειας φόρτισης, οι περιπτώσεις φόρτισης ανέμου και χιονιού θα πρέπει κατ ελάχιστο να ορίζονται όπως περιγράφεται στη συνέχεια. Κατ ελάχιστο εδώ σημαίνει ότι θα είναι πλεονασμός αν επιλέξουμε περισσότερες από τις προτεινόμενες Π.Φ., θα έχουμε πανομοιότυπα αποτελέσματα ανάλυσης σε διαφορετικές Π.Φ. και άρα θα εκτελούνται ΡΑΦ Δράσεις Ανέμου & Φορτία Χιονιού 58

63 8 Περιπτώσεις & Συνδυασμοί Φόρτισης στο ΡΑΦ 8 υπολογισμοί κατά τους ελέγχους επάρκειας που θα μπορούσαν να αποφευχθούν. Προσοχή χρειάζεται αν επιλέξουμε λιγότερες από τις προτεινόμενες Π.Φ., καθώς στην περίπτωση αυτή, ορισμένοι συνδυασμοί ταυτόχρονης δράσης ανέμου ή / και χιονιού που απαιτεί ο κανονισμός δεν θα αξιολογηθούν. Όπως αναφέρθηκε και παραπάνω στο Κεφ. 8 οι πίνακες του κανονισμού προβλέπουν ανάλογα με τη γεωμετρία και την κλίση της στέγης, εναλλακτικές τιμές μέγιστων ελάχιστων ή θετικών αρνητικών τιμών για τους συντελεστές c pe στις διαφορετικές ζώνες της στέγης. Το πρόβλημα γίνεται ακόμα πιο σύνθετο αν έχουμε ταυτόχρονα και εσωτερική πίεση, η επιρροή της οποίας μπορεί να αξιολογηθεί με διαφορετικούς τρόπους. Στις περιπτώσεις αυτές θα πρέπει να αξιολογούνται όλοι οι δυνατοί συνδυασμοί μέγιστων ελάχιστων ή θετικών αρνητικών τιμών των συντελεστών c pe στις διαφορετικές πλευρές της στέγης. Χαρακτηριστικά σύμφωνα με τον Πίνακας 9 (7.4α) σε μια δικλινή στέγη με γωνία στέγης 5 α 45 και για γωνία ανέμου 0 ή 180, θα πρέπει να διερευνηθούν οι εναλλακτικές καταστάσεις κατά τις οποίες προκύπτουν στις 2 πλευρές «πίεση / πίεση», «πίεση / αναρρόφηση», «αναρρόφηση / πίεση» και «αναρρόφηση / αναρρόφηση». Στο ΡΑΦ αυτές οι καταστάσεις φόρτισης υλοποιούνται ως διαφορετικές Π.Φ. και ο προσδιορισμός των εναλλακτικών τιμών των συντελεστών c pe γίνεται αυτόματα από το πρόγραμμα. Αντιθέτως στην ίδια στέγη, σύμφωνα με τον Πίνακας 10 (7.4β) για άνεμο διεύθυνσης 90 ή 270, οι συντελεστές πίεσης είναι μοναδικοί ώστε να μην δημιουργούνται οι παραπάνω συνδυασμοί Στατικές Περιπτώσεις Φόρτισης Επιπλέον είναι δυνατό σε μια ή περισσότερες πλευρές του έργου έχουμε ανοίγματα τέτοια ώστε στις πλευρές αυτές (και συνεπώς τις αντίστοιχες διευθύνσεις ανέμου) να απαιτείται ο συνυπολογισμός και της εσωτερικής πίεσης. ΟΙ δυνατότητες συνυπολογισμού της εσωτερικής πίεσης είναι 3εις: Παντού σταθερή τιμή συντελεστή εσωτερικής πίεσης c pi = Παντού σταθερή τιμή συντελεστή εσωτερικής πίεσης c pi = Οι δύο αυτές δυνατότητες ρυθμίζονται στις αντίστοιχες Π.Φ. ανέμου. Εναλλακτικά ο κανονισμός επιτρέπει να λάβουμε τον συντελεστή εσωτερικής πίεσης ως ποσοστό του συντελεστή εξωτερικής πίεσης c pe, και μάλιστα είναι c pi = 0.75 c pe είτε c pi = 0.90 c pe. Στην περίπτωση αυτή πρέπει να επιλέξουμε στην Π.Φ. ότι ο συντελεστής εσωτερικής πίεσης θα ρυθμιστεί σε κάθε επιφάνεια φόρτισης. ΡΑΦ Δράσεις Ανέμου & Φορτία Χιονιού 59

64 8 Περιπτώσεις & Συνδυασμοί Φόρτισης στο ΡΑΦ 8 Οι κατ ελάχιστο προτεινόμενοι συνδυασμοί ανάλογα με τη γεωμετρία και τη γωνία κλίσης της στέγης, είναι οι εξής: 1. Οριζόντια στέγη Για κάθε γωνία ανέμου απαιτούνται 2 Π.Φ. και συγκεκριμένα οι W11 και W12 ώστε να ληφθούν σωστά οι εναλλακτικές τιμές c pe = ±0.2 στη ζώνη Ι. Μονοκλινής στέγη 2 Π.Φ. για άνεμο θ=0 (W11 και W12) 1 Π.Φ. για άνεμο θ=180 (W21) 1 Π.Φ. για άνεμο θ=90 (W31) 1 Π.Φ. για άνεμο θ=270 (W41) 2. Δικλινής στέγη Γωνία στέγης -5 α +45 : 4 Π.Φ. για άνεμο θ=0 (W11, W12, W13, W14) 4 Π.Φ. για άνεμο θ=180 (W21, W22, W23, W24) 1 Π.Φ. για άνεμο θ=90 (W31) 1 Π.Φ. για άνεμο θ=270 (W41) Γωνία στέγης α < -5 ή α > +45 : 1 Π.Φ. για άνεμο θ=0 (W11) 1 Π.Φ. για άνεμο θ=180 (W21) 1 Π.Φ. για άνεμο θ=90 (W31) 1 Π.Φ. για άνεμο θ=270 (W41) ΡΑΦ Δράσεις Ανέμου & Φορτία Χιονιού 60

65 8 Περιπτώσεις & Συνδυασμοί Φόρτισης στο ΡΑΦ 8 3. Τετρακλινής στέγη Γωνία στέγης +5 α +45 : 2 Π.Φ. για άνεμο θ=0 (W11, W12) 2 Π.Φ. για άνεμο θ=180 (W21, W22) 1 Π.Φ. για άνεμο θ=90 (W31) 1 Π.Φ. για άνεμο θ=270 (W41) Γωνία στέγης α > +45 : 1 Π.Φ. για άνεμο θ=0 (W11) 1 Π.Φ. για άνεμο θ=180 (W21) 1 Π.Φ. για άνεμο θ=90 (W31) 1 Π.Φ. για άνεμο θ=270 (W41) Με βάση τις επιλεγμένες για ανάλυση Π.Φ. το ΡΑΦ στη συνέχεια κατ επιλογή του μηχανικού διαμορφώνει τους Συνδυασμούς Φόρτισης όπως περιγράφεται στη συνέχεια. ΡΑΦ Δράσεις Ανέμου & Φορτία Χιονιού 61

66 8 Περιπτώσεις & Συνδυασμοί Φόρτισης στο ΡΑΦ 8 Συνδυασμοί Φόρτισης OKA Οι Σ.Φ. Οριακής Κατάστασης Αστοχίας ΟΚΑ (Ultimate Limit State ULS) θα πρέπει να διαμορφωθούν με τρόπο ώστε να καλύπτουν όλες τις καταστάσεις σχεδιασμού, διαρκείας, παροδικές, τυχηματικές και σεισμού ενώ θα πρέπει να συμμετέχουν σε αυτούς μόνο δράσεις οι οποίες είναι δυνατό να εκδηλώνονται ταυτόχρονα. Μια υποσημείωση στον κανονισμό, ειδικότερα στην «παρ. EK0 A1.2.1 General (1) - NOTE 1» περιορίζει το ταυτόχρονο πλήθος των μεταβλητών δράσεων σε ένα Σ.Φ. σε όχι περισσότερες από δύο. Αυτή η διάταξη περιορίζει σημαντικά το πλήθος των απαιτούμενων Σ.Φ. και διευκολύνει σημαντικά τη διαμόρφωση των Σ.Φ. Οι επιλογές και ο πίνακας με τους Σ.Φ. OKA παρουσιάζονται στη σχετική σελίδα δεδομένων του ΡΑΦ όπως φαίνεται στην εικόνα. Εικ. 38 Σελίδα Συνδυασμών Φόρτισης ΟΚΑ (ULS) Το ΡΑΦ δίνει στο μηχανικό ευελιξία επιτρέποντάς του να διαμορφώσει ο ίδιος σύμφωνα με την εκτίμησή του όσους ΟΚΑ Συνδυασμούς Φόρτισης (Σ.Φ.) κρίνει σκόπιμο και με οποιαδήποτε σύνθεση Π.Φ. Αυτό γίνεται πολύ εύκολα μέσω των 2 πινάκων που επιτρέπουν να συνθέσουμε οποιοδήποτε Σ.Φ. επιθυμούμε. Προσθέτουμε ένα νέο Σ.Φ. στον πίνακα των Σ.Φ. και τον διαμορφώνουμε επιλέγοντας στον πίνακα που παρουσιάζει τη σύνθεση του επιλεγμένου Σ.Φ. Προσθέτουμε δηλαδή στους όρους του Σ.Φ. τις Π.Φ. που επιθυμούμε με τους αντίστοιχους συντελεστές. Για κάθε όρο (Π.Φ.) ενός Σ.Φ. μπορούμε να επιλέξουμε αν θα εφαρμόζεται ένας από τους συντελεστές ψ 0, ψ 1, ψ 2 ή κανένας συντελεστής. ΡΑΦ Δράσεις Ανέμου & Φορτία Χιονιού 62

67 8 Περιπτώσεις & Συνδυασμοί Φόρτισης στο ΡΑΦ 8 Εικ. 40 Είδος Κτηρίου για συντελεστές μεταβλητών δράσεεων Εικ. 39 Διαμόρφωση Συνδυασμού Φόρτισης Το ΡΑΦ επιτρέπει οι Π.Φ. και οι Σ.Φ. να καταχωρηθούν σε αρχείο μορφής xml όπως και να διαβαστούν από αρχείο xml. Με τον τρόπο αυτό ο μηχανικός αφού διαμορφώσει τις Π.Φ. και τους Σ.Φ. ανάλογα με τις ανάγκες κάποιου έργου και την κρίση του, να τους καταχωρήσει σε κάποιο αρχείο και να τους επαναχρησιμοποιήσει αργότερα σε οποιοδήποτε άλλο έργο. Ωστόσο το ΡΑΦ είναι σε θέση να διαμορφώσει αυτόματα τους περισσότερους Σ.Φ. που απαιτούνται ανάλογα με τον κανονισμό, τη μέθοδο ανάλυσης και τις ιδιαίτερες απαιτήσεις του έργου. Για τον υπολογισμό των τελικών εντατικών μεγεθών κάθε δομικού στοιχείου σε κάθε συνδυασμό φόρτισης λαμβάνεται υπόψη και το είδος της στάθμης του στοιχείου, καθώς το είδος της στάθμης καθορίζει και την τιμή των συντελεστών ψ 0, ψ 1, ψ 2. Στις υπολογιστικές παραμέτρους του ΡΑΦ, μπορούμε να επιλέξουμε ως είδος κτηρίου μια από τις προβλεπόμενες κατηγορίες A έως H, σύμφωνα με τον «Πίνακα Α1.1 Προτεινόμενες τιμές των συντελεστών ψ για κτήρια» του ΕΚ0 και του Εθνικού Προσαρτήματος. Η επιλογή αυτή καθορίζει τις τιμές των συντελεστών μεταβλητών δράσεων. Κάθε νέα στάθμη στο κτήριο εισάγεται με τον ίδιο χαρακτηρισμό και άρα τους ίδιους συντελεστές. Στο φύλλο με τις υπολογιστικές παραμέτρους του κτηρίου μπορούμε να επιλέξουμε και τη θέση του κτηρίου ως προς την έκθεση σε χιόνι. Από την επιλογή αυτή εξαρτώνται οι συντελεστές μεταβλητών δράσεων χιονιού. ΡΑΦ Δράσεις Ανέμου & Φορτία Χιονιού 63

68 8 Περιπτώσεις & Συνδυασμοί Φόρτισης στο ΡΑΦ 8 Οι τιμές των συντελεστών μεταβλητών δράσεων για δράσεις ανέμου αν και είναι μοναδικές και δεν χρειάζεται να επιλέξουμε κάτι, χάριν εποπτείας δίνονται και αυτές στις ιδιότητες κτηρίου. Το είδος κάθε στάθμης είναι ιδιότητα αυτής και μπορεί να είναι διαφορετικό σε κάθε μία και μπορεί να τροποποιηθεί από τις ιδιότητες κάθε στάθμης. Το ΡΑΦ συνεπώς υπολογίζει τα εντασιακά μεγέθη των γραμμικών στοιχείων σε όλους τους Σ.Φ., λαμβάνοντας υπόψη το είδος της στάθμης και τους αντίστοιχους συντελεστές μεταβλητών δράσεων ψ 0, ψ 1, ψ 2, οι οποίοι ενδέχεται να είναι διαφορετικοί από αυτούς που επιλέγονται αρχικά για το συνολικό κτήριο Στατικοί Συνδυασμοί Φόρτισης Με την εντολή αυτή επιλέγουμε αν θα προστεθούν στους Σ.Φ. οι δύο τυπικοί στατικοί Σ.Φ. μόνιμων και κινητών Ομάδα Α σύμφωνα με τον πίνακα Α1.2(B) του ΕΚ0: γ Gj,sup G + γ Q,1 Q Με την εντολή αυτή επιλέγουμε αν θα προστεθούν στους Σ.Φ. οι στατικοί Σ.Φ. που λαμβάνονται υπόψη σε καταστάσεις σχεδιασμού με διάρκεια αλλά και παροδικές, σύμφωνα με τον πίνακα Α1.2(Β) του ΕΚ0. Σε αυτούς τους Σ.Φ. συμμετέχουν όλες οι μόνιμες δράσεις (γ Gj,sup G kj) με τον αντίστοιχο συντελεστή γ Gj,sup, καθώς και μία κυρίαρχη (κύρια) μεταβλητή δράση (γ Q1 Q k1) με τον αντίστοιχο συντελεστή γ Q1 και μία συνοδευτική (δευτερεύουσα) μεταβλητή δράση (γ Qi ψ 0,i Q ki) με τον αντίστοιχο συντελεστή γ Qi καθώς και το συντελεστή ψ 0,i. Το ΡΑΦ διαμορφώνει αυτούς τους Σ.Φ. λαμβάνοντας διαδοχικά κάθε Π.Φ. που έχει χαρακτηριστεί «μεταβλητή δράση», ως κύρια και συνδυάζοντας με αυτήν κάθε άλλη Π.Φ. που έχει χαρακτηριστεί «μεταβλητή δράση» ως συνοδευτική. Για το λόγο αυτό προκύπτει μεγάλο πλήθος συνδυασμών φόρτισης. Εφ όσον υπάρχουν στο μοντέλο Π.Φ. ανέμου, με την εντολή αυτή προστίθενται (ή διαγράφονται) οι Σ.Φ. των μονίμων δράσεων με μόνη κύρια μεταβλητή δράση τον άνεμο. Εφ όσον στο μοντέλο έχουμε δώσει Π.Φ. Άνωση, με την εντολή αυτή προστίθενται (ή διαγράφονται) οι Σ.Φ. των μονίμων και μεταβλητών δράσεων με άνωση Δυναμικοί Συνδυασμοί Φόρτισης Με την εντολή αυτή προσθέτουμε ή αφαιρούμε τους Σ.Φ. με δυναμικές δράσεις που προκύπτουν από τα ακραία ταυτόχρονα εντατικά μεγέθη της μεθόδου SRSS E i = ( (E xi2 +E yi2 ), σύμφωνα με τον πίνακα Α1.3 του ΕΚ0. Για κάθε μετατοπισμένη θέση μάζας ΡΑΦ Δράσεις Ανέμου & Φορτία Χιονιού 64

69 8 Περιπτώσεις & Συνδυασμοί Φόρτισης στο ΡΑΦ 8 επίλυση προκύπτουν δύο Σ.Φ. (±Ε i), άρα για τις τέσσερεις επιλύσεις προκύπτουν 8 δυναμικοί Σ.Φ. Με την εντολή αυτή προσθέτουμε ή αφαιρούμε τους Σ.Φ. με δυναμικές δράσεις που προκύπτουν από τους ποσοστιαίους συνδυασμούς των διεγέρσεων CQC E i = ±Ε xi±ψ 2 E yi, σύμφωνα με τον πίνακα Α1.3 του ΕΚ0. Για κάθε μετατοπισμένη θέση μάζας επίλυση προκύπτουν 8 Σ.Φ, άρα για τις τέσσερεις επιλύσεις προκύπτουν 21 δυναμικοί Σ.Φ. Η μέθοδος αυτή δεν υποστηρίζεται προς το παρόν από το ΡΑΦ. Συνδυασμοί Φόρτισης ΟΚΛ Οι πίνακες και οι χειρισμοί στη σελίδα των Σ.Φ. για έλεγχο Οριακής Κατάστασης Λειτουργικότητας ΟΚΑ (SLS) είναι όμοιοι με τους πίνακες στη σελίδα των ΟΚΑ (ULS). Επιφανειακά Φορτία Εικ. 41 Σελίδα Συνδυασμών Φόρτισης ΟΚΛ (SLS) Ο βασικός ρόλος των επιφανειών φόρτισης στο ΡΑΦ είναι να μεταφέρουν αυτόματα στα δομικά στοιχεία του κτηρίου τα φορτία ανέμου και χιονιού. Ωστόσο ο μηχανικός μπορεί να εκμεταλλευτεί τις επιφάνειες φόρτισης για να μεταφέρει στα μέλη του κτηρίου και άλλα μόνιμα ή κινητά επιφανειακά φορτία. Όπως και στις πλάκες και κλίμακες έτσι και στις επιφάνειες φόρτισης στο ΡΑΦ υπάρχουν κάποιες αρχικές τιμές επιφανειακών φορτίων με τις οποίες εισάγονται στο μοντέλο. Στη συνέχεια και σε οποιαδήποτε φάση της μελέτης μπορούμε να τροποποιήσουμε τις αρχικές αυτές τιμές σε κάθε επιφάνεια μεμονωμένα ή μαζικά σε όλες. Στη σελίδα δεδομένων «Επιφανειακά Φορτία» του φύλλου του Ribbon «Φορτίσεις» ο μηχανικός μπορεί να επιλέξει με το σχετικό check, ποια σχήματα φόρτισης και με ποια αρχική τιμή επιφανειακού φορτίου σε kn/m 2 θα αποδίδονται σε κάθε νέα στέγη ή κατακόρυφο τοίχο. ΡΑΦ Δράσεις Ανέμου & Φορτία Χιονιού 65

70 8 Περιπτώσεις & Συνδυασμοί Φόρτισης στο ΡΑΦ 8 Εικ. 42 Πίνακας αρχικών τιμών και επιλογής επιφανειακών φορτίων ανά είδος επιφάνειας Οι αρχικές τιμές μόνιμων ή κινητών επιφανειακών φορτίων εμφανίζονται και μπορούν να τροποποιηθούν και κατά την εισαγωγή μιας στέγης ή ενός κατακόρυφου τοίχου στο μοντέλο. Οι τιμές επιφανειακού φορτίου μπορούν να τροποποιηθούν, μεμονωμένα ή μαζικά, σε οποιαδήποτε στέγη ή κατακόρυφο τοίχο μετά την τοποθέτησή του στο μοντέλο. Στην περίπτωση αυτή δεν επηρεάζονται οι τιμές των επιφανειακών φορτίων των υπολοίπων επιφανειών παρά μόνο της υπόψιν επιφάνειας. Τα επιφανειακά φορτία κάθε Επιφανειακού Σχήματος Φόρτισης, αποδίδονται σε κάθε Περίπτωση Φόρτισης στα δομικά στοιχεία του κτηρίου με όμοιο τρόπο όπως και τα φορτία ανέμου και χιονιού, ενώ και ο έλεγχος ισορροπίας επιφανειακών και παραγόμενων γραμμικών φορτίων εκτελείται για τα μόνιμα και κινητά φορτία. Εικ. 43 Δίριχτη Στέγη: αρχικές τιμές επιφανειακών φορτίων και τροποποίηση σε ήδη τοποθετημένη στέγη ΡΑΦ Δράσεις Ανέμου & Φορτία Χιονιού 66