Beräkna vindlast

Metod för beräkning av vindlast

Den här kalkylatorn beräknar vindlast per zon för en rektangulär byggnad, ett sadeltak samt en fristående vägg eller ett staket. Metoden baseras på EN 1991-1-4 (vindlaster) och använder det allmänna säkerhetskonceptet enligt EN 1990.

Resultaten redovisas som zonkoefficienter och som slutligt dimensionerande tryck per zon. Trycket anges i kN/m² och kan vara positivt eller negativt beroende på verkningsriktningen på byggnadens klimatskärm.

Riktvärden och rekommendationer

Grundvindhastighet anges som v_b,0 i m/s. Detta är det regionala grundvärdet från det nationella tillägget till EN 1991-1-4. Det används som utgångspunkt för att bestämma tryck med hänsyn till terräng och höjd.

Referenstryck härleds från den kinetiska energin i luftströmmen. Kalkylatorn använder luftdensiteten ρ = 1.25 kg/m³ och q0 = 0.5 · ρ · v_b,0² / 1000. Division med 1000 ger värdet i kN/m².

Terräng- och höjdeffekt beaktas via exponeringsfaktorn k(z) som funktion av terrängkategori och referenshöjd z. Höjder anges i mm och omräknas till meter med z = z_mm / 1000. För numerisk stabilitet begränsas höjden: z ≥ z_min och z ≤ 200 m, där z_min beror på terrängkategorin.

Exponeringsfaktor beräknas med en logaritmisk råhetsprofil. Följande används: ln = ln(z / z0), c_r = k_r · ln, I_v = 1 / ln och k(z) = (1 + 7·I_v) · c_r², där z0 och k_r väljs utifrån terrängkategorin.

Topptryck på höjd z beräknas per zon som q_p(z) = q0 · k(z). Därefter tillämpas zonens aerodynamiska koefficient och den partiella säkerhetsfaktorn.

Aerodynamisk koefficient visas i tabellen som slutlig zonkoefficient c. För byggnad och tak kan den inkludera invändigt tryck. När invändigt tryck är aktiverat väljer kalkylatorn det mest ogynnsamma fallet efter absolutvärde av c_pi = +0.2 och c_pi = -0.3 och använder differensen c = c_pe - c_pi.

Dimensionerande tryck per zon beräknas som w = q_p(z) · c · γ, där γ är partialfaktor för laster. Kalkylatorn använder γ = 1.5 som ett typiskt värde för ledande variabel last i ULS enligt EN 1990. Det nationella tillägget anger slutliga värden och kombinationsregler.

Zonindelning för byggnad beror på förhållandet mellan höjd h och djupet hos den vindutsatta fasaden. För vald vindriktning tas djupet från planmåtten och referenshöjder z_e tilldelas för flera nivåer. Dessa nivåer bestämmer k(z) och därmed tryck i olika zoner.

Takkoefficienter bestäms av taklutningsvinkeln. Vinkeln beräknas geometriskt som α = arctan((h - h1) / (d/2)) i grader. Zonkoefficienter hämtas från tabellvärden som funktion av vinkeln och interpoleras mellan intilliggande punkter. Vinkeln begränsas till tabellområdet som används i interpolationen.

Fristående vägg eller staket behandlas som en separat konstruktion utan slutet invändigt volymutrymme. Därför tillämpas inte invändigt tryck c_pi i detta läge, och zonkoefficienterna används direkt i w = q_p(z) · c · γ.

• Inmatningsenheter: geometri i mm, v_b,0 i m/s.
• Utmatningsenheter: tryck i kN/m².
• Tecknet anger verkningsriktning relativt ytan. Negativa värden motsvarar ofta sug.
• Standarder: EN 1991-1-4 (vind), EN 1990 (principer, partialfaktorer, kombinationer).

FAQs

Varför kan koefficienter och tryck vara negativa

Tecknet visar riktningen för lasten på ytan. Negativa värden motsvarar ofta sug, när strömningen skapar undertryck och drar elementet utåt. För beklädnad och infästningar kan tecknet vara lika viktigt som storleken.

Vad ändras när man växlar vindriktning A och B

Den vindutsatta sidan ändras. Därmed ändras även djup, geometriska förhållanden och zonindelning. För taket väljer växlingen motsvarande uppsättning tabellkoefficienter i EN 1991-1-4 för vind längs nocken eller tvärs över nocken.

Varför påverkar terrängkategorin resultatet så mycket

Terrängkategorin bestämmer råhet och den vertikala profilen för vindhastigheten. Detta ingår via k(z), som skalar trycket med höjden. Öppet landskap och tät stadsbebyggelse kan ge tydligt olika tryck för samma v_b,0.

Vad förändrar invändigt tryck cpi

Invändigt tryck tar hänsyn till tryckskillnaden mellan utsida och insida av klimatskärmen. EN beaktar båda tecken för c_pi eftersom riktningen beror på öppningar och vindförhållanden. Kalkylatorn väljer det mest ogynnsamma fallet efter absolutvärde med standardvärden från EN.

Varför används partialfaktorn γ och kan den ändras

Faktorn γ omvandlar karakteristisk vindlast till ett dimensionerande värde för gränstillståndskontroller. I många ULS-kontroller används γ = 1.5 för ledande variabel last enligt EN 1990, medan det nationella tillägget anger de slutliga reglerna. Om ett karakteristiskt värde behövs används samma formel utan att multiplicera med γ.