1. Tổng quan
Tiêu chuẩn Châu âu EN 1991-1-4 – Wind Actions được sử dụng xác định tác động của tải trọng giĩ tự nhiên lên kết cấu cơng trình
Tiêu chuẩn được áp dụng tính tốn cho hạng mục - Cơng trình dân dụng cĩ chiều cao lên đến 200m
- Cơng trình cầu khơng cĩ nhịp lớn hơn 200m, xác định an tồn đối với thành phần động của tải trọng giĩ
Các thành phần được xác định:
- Giá trị gốc của vận tốc giĩ cơ bản (fundamental value of the basic wind velocity) Giá trị trung bình vận tốc giĩ trong 10 phút khơng vượt quá 0.02 khơng kể đến hướng giĩ trong 50 năm ở độ cao 10m tính từ mặt đất chuẩn bằng phẳng và cĩ kể đến các hiệu ứng độ cao nếu cần
- Giá trị vận tốc giĩ cơ bản (basic wind velocity) được xác định từ giá trị gốc của vận tốc giĩ cơ bản cĩ xét đến phương tác động và theo thời gian xảy ra trong năm
- Giá trị trung bình vận tốc giĩ (mean wind velocity) được xác định từ giá trị vận tốc giĩ cơ bản cĩ xét đến tác động của địa hình và độ cao
- Hệ số áp lực (pressure coefficient) thể hiện tác động của giĩ lên bề mặt cơng trình, hệ số áp lực cĩ hai dạng
o Hệ số áp lực bên ngồi (external pressure coefficient)
o Hệ số áp lực bên trong (internal pressure coefficient) Hệ số áp lực bao gồm hệ số áp lực tổng và hệ số áp lực cục bộ
o Hệ số áp lực cục bộ (local pressure coefficient) thể hiện hệ số áp lực của tải trọng cĩ diện tích nhỏ hơn hoặc bằng 1m2
o Hệ số áp lực tổng (overall pressure coefficient) thể hiện hệ số áp lực của tải trọng cĩ diện tích lớn hơn 10m2
- Hệ số tải trọng (force coefficient) thể hiện tác động của tải trọng giĩ lên tồn bộ kết cấu
- Hệ số nền (background response coefficient) cho phép tác động khơng đầy đủ lên bề mặt tồn bộ kết cấu
- Hệ số cộng hưởng (resonance pressure coefficient) cho phép xuất hiện tác động rối (turbulent) của giĩ trong các chế độ dao động (vibrarion mode)
2. Vận tốc giĩ và áp lực giĩ 2.1. Tính tốn cơ bản
Vận tốc giĩ và áp lực giĩ là bao gồm hai thành phần tĩnh và động của giĩ Thành phần tĩnh vận tốc giĩ vm phụ thuộc vào giá trị vận tốc giĩ cơ bản vb và
- Mùa giĩ (wind climate) - Độ cao theo địa hình
- Áp lực giĩ lớn nhất (peak velocity pressure)
Thành phần động của giĩ được thể hiện bởi cường độ rối của giĩ (turbulence intensity) Địa hình xem trong bảng 4.1 tiêu chuẩn EN 1991-1-4
Giá trị vận tốc giĩ cơ bản vb,0 được cho trong phụ lục quốc gia (national annex)
2.2. Giá trị cơ bản
Giá trị gốc của vận tốc giĩ cơ bản vb,o là:
Giá trị trung bình vận tốc giĩ trong 10 phút khơng vượt quá 0.02 khơng kể đến hướng giĩ trong 50 năm ở độ cao 10m tính từ mặt đất chuẩn bằng phẳng và cĩ kể đến các hiệu ứng độ cao nếu cần
Vận tốc giĩ cơ bản được xác định cơng thức
,0
b dir season b
v =c ×c ×v
vb: giá trị cơ bản vận tốc giĩ phụ thuộc vào hướng giĩ, thời gian trong năm ở độ cao trên 10m tại địa hình loại II
cdir: hệ số hướng giĩ, chọn cdir = 1.0 cseason: hệ số mùa, chọn cseason = 1.0 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
2.3. Giá trị trung bình vận tốc giĩ (Mean Wind Velocity)
2.3.1. Thay đổi theo độ cao
Vận tốc giĩ trung bình vm(z) phụ thuộc vào địa hình và giá trị vận tốc giĩ cơ bản vb 0
( ) ( ) ( )
m r b
v z =c z ×c z ×v
Thơng số độ cao (orography factor) c0(z) = 1.0
Thơng số thể hiện độ nhám của địa hình cr(z) (roughness factor) phụ thuộc vào chiều cao và địa hình
min max 0 min ( ) ln ( ) r r r r z z z z c z k z z z c z c ≤ ≤ ⇒ = ÷ ≤ ⇒ = Với
z0: chiều dài độ nhám tra bảng 4.1 tiêu chuẩn EN1991-1-4 kr: hệ số địa hình phụ thuộc vào z0
0.070 0 0, 0.19 r II z k z = ÷÷ Với z0,II = 0.05
zmin: chiều cao thấp nhất xác định trong bảng 4.1 zmax: chiều cao lớn nhất lấy 200 m
2.4. Giĩ rối (Turbulent wind)
Thành phần rối của vận tốc giĩ cĩ giá trị từ 0 đến độ lệch σv Độ lệch tiêu chuẩn thành phần rối của giĩ