Home
Strona główna | Technika i technologieMocowania na dachach płaskich zgodnie z nową normą wiatrową - Wytyczne DAFA

Mocowania na dachach płaskich zgodnie z nową normą wiatrową - Wytyczne DAFA



Dach to największe wyzwanie w przypadku projektowania obiektów o dużej powierzchni. Z racji powierzchni obiektów, przykrywają je dachy płaskie, wymagające szczególnej uwagi przy projektowaniu pod obciążenia śniegiem i wiatrem.


Rys. 1. Podział Polski na strefy obciążenia wiatrem3

Jedną z najszybszych metod wznoszenia obiektów handlowych, usługowych czy przemysłowych o dużej powierzchni, jest budowa ich przy pomocy konstrukcji szkieletowych. Konstrukcje te mogą być zarówno stalowe, jak i betonowe. Są one zazwyczaj łączone z lekką obudową ścian. Ta część inwestycji z reguły nie sprawia problemów projektantowi i wykonawcy. Największe wyzwanie w tego typu obiektach stanowi najczęściej dach. Z uwagi na dużą powierzchnię obiektu, są to na ogół dachy o niewielkim nachyleniu powierzchni spadku, czyli tzw. dachy płaskie. Kąt pochylenia połaci dachu płaskiego nie przekracza 5°, tj. ok. 9%1. Najczęściej spotykane dachy posiadają spadki w granicach 1 do 2,5%.

Dachy w obiektach wielkopowierzchniowych wykonywane są zazwyczaj jako trójwarstwowe. Zbudowane są one z:
  • warstwy nośnej wykonanej z blach stalowych, płyt betonowych różnego kształtu lub wylewki betonowej, elementów drewnianych lub drewnopochodnych;
  • warstwy termoizolacji;
  • warstwy hydroizolacji, której zadaniem jest zabezpieczenie przed dostępem wilgoci do pozostałych warstw i wnętrza obiektu. Wykorzystuje się tutaj powłoki bitumiczne, elastyczne membrany wykonane na bazie PE lub PCV albo blachy stalowe.


Tabela 1. Wartości strefowe podstawowej wartości bazowej prędkości i ciśnienia prędkości wiatru3

Warstwy te można wykonywać niezależnie na placu budowy lub korzystać z elementów zintegrowanych, tzw. dachowych płyt warstwowych. Niezależnie jednak od użytej technologii, warstwy te muszą zostać przymocowane do elementów konstrukcyjnych obiektu w sposób zapewniający przeniesienie zmiennych sił działających na powierzchnię dachu oraz jeżeli to możliwe -ograniczający mostki termiczne od łączników. Sposoby mocowania zostały zaprezentowane w zeszytach DAFA M1.01 „Wytyczne doboru łączników do montażu stalowych blach profilowych dachów płaskich”, DAFA M2.01 „Wytyczne doboru łączników do montażu na dachach płaskich”, DAFA M3.01 „Wytyczne doboru łączników do montażu płyt warstwowych”.

Obliczenia sił działających na dach należy wykonać zgodnie z obowiązującymi normami. W przypadku dachów płaskich szczególną uwagę należy zwrócić na obciążenie dachu śniegiem i wiatrem. Dla łączników mocujących izolację termiczną na dachu obciążenie śniegiem nie ma bezpośredniego wpływu. Do prawidłowego doboru tych łączników niezbędne jest natomiast dokładne określenie sił ssących wiatru, działających w poszczególnych obszarach dachu (zeszyt DAFA M2.01). Do tego konieczne są informacje zawarte w normie PN-EN 1991-1-4:2008 „Oddziaływanie na konstrukcje. Oddziaływanie ogólne – Oddziaływanie wiatru.” i załączniku krajowym do tej normy.


Tabela 2. Kategorie i parametry terenu4

Norma PN-EN 1991-1-4:2008 dzieli obszar Polski na trzy strefy obciążenia wiatrem (rys. 1). Jest to zmiana w stosunku do starszej normy PN-77/B-02011, w której występowało 5 stref.

Bazowa prędkości wiatru jest to wartość średnia 10-minutowa o rocznym prawdopodobieństwie przekroczenia 0,02, na wysokości 10 m nad płaskim, otwartym terenem rolniczym, z uwzględnieniem wysokości nad poziomem morza, kierunku wiatru oraz pory roku dla budynków tymczasowych.


gdzie:
vb    – bazowa prędkość wiatru jako funkcja kierunku wiatru i pory roku na wysokości 10 m nad poziomem gruntu w terenie kategorii II [m/s],
vb,0    – wartość podstawowa bazowej prędkości wiatru [m/s]  (Tablica NB1. w załączniku krajowy do normy -> Tabela 1),
A    – wysokość nad poziomem morza [m],
cdir    – współczynnik kierunkowy,
cseason    – współczynnik sezonowy

Dla obiektów stałych norma zaleca przyjęcie współczynników sezonowości cseason i kierunku cdir równe 1.

Średnia prędkość wiatru na wysokości „z” nad poziomem terenu zależy od chropowatości i rzeźby terenu oraz od bazowej prędkości wiatru.


gdzie:
vb    – bazowa prędkość wiatru [m/s],
z    – wysokość nad poziomem terenu [m],
cr(z)    – współczynnik chropowatości,
c0    – współczynnik rzeźby terenu (orografii)

Parametry kategorii terenu zamieszczone zostały w tabeli 4.1 normy PN-EN-1991-1-4:2008.

Współczynnik chropowatości cr(z) zależy od wysokości budowli oraz „otwartości” terenu, na którym owa budowla się znajduje.


gdzie:
z0    – wysokość chropowatości (Tabela 2),
zmin    – wysokość minimalna (Tabela 2),
zmax    = 200 m,
k   – współczynnik terenu:


z0, II    = 0,05 m,
z0    – wysokość chropowatości (Tabela 2)

Zgodnie z zaleceniami normy oraz polskiego załącznika krajowego należy przyjąć kategorię chropowatości terenu, na którym jest ona jednorodna w obszarze wycinku koła o kącie wierzchołkowym 30°, na obszarze oddalonym od budowli o promień nie mniej niż 30h, gdzie h - wysokość budowli.

Jeżeli na określonym obszarze istnieje wybór między dwiema lub więcej kategoriami terenu, to należy wybrać teren o najmniejszej chropowatości.

Współczynnik rzeźby terenu c0 przyjmuje się równy 1, jednak w szczególnych przypadkach informacja o współczynniku rzeźby terenu może być podana w załączniku krajowym do normy lub liczona zgodnie z załącznikiem A.3 normy.

Norma PN-EN-1991-1-4:2008 pozwala uwzględnić również wpływ innych budowli sąsiadujących. Jeżeli konstrukcja ma być usytuowana w pobliżu innego obiektu, którego wysokość jest co najmniej 2 razy taka jak średnia wysokość sąsiednich budowli, to należy to uwzględnić, poprzez zmianę wysokości, na której przyjmujemy wartość szczytową ciśnienia prędkości zn (ze = zn) powyżej poziomu terenu:








gdzie:
r = hhigh, jeżeli hhigh ≤ 2dlarge
r = 2dlarge , jeżeli hhigh > 2dlarge
hlow, r, x, dsmall, dlarge – pokazane na rys. 4

Jeżeli wysokość hlow > 0,5 hhigh,  tj. zn = hlow, to zwiększenie prędkości wiatru można pominąć. W innych przypadkach konieczne są badania w tunelu aerodynamicznym.

Intensywność turbulencji Iv na wysokości   można wyznaczyć ze wzoru (zgodnie z polskim załącznikiem krajowym normy):



dla





gdzie:
kl    – współczynnik turbulencji, zalecana wartość 1,
c0    – współczynnik rzeźby terenu (p. 4.3.3 normy),
z0    – wysokość chropowatości (Tabela 2).

Wartość szczytową ciśnienia prędkości, zgodnie z polskim załącznikiem krajowym, należy wyznaczyć ze wzoru:


stosując współczynnik ekspozycji terenu   według wzorów podanych w Tabeli 3.

Przy obliczaniu qp należy wziąć pod uwagę przeliczenia między różnymi kategoriami chropowatości terenu. Jeżeli konstrukcja o wysokości h jest usytuowana bliżej niż 30h od początku terenu kategorii niższej niż ta, która ją bezpośrednio otacza, to należy przyjmować, że jest zlokalizowana na terenie kategorii niższej.


Tabela 3. Współczynnik chropowatości i współczynnik ekspozycji oraz zmin i zmax6

Wartość bazową ciśnienia prędkości obliczamy ze wzoru:


gdzie:
? – gęstość powietrza 1,25 kg/m3

Warto zauważyć, że w stosunku do wcześniejszej normy PN-77/B-02011 wzrósł ciężar objętościowy powietrza: z 1,23 kg/m3 do 1,25 kg/m3, zalecany przez normę PN-EN 1991-1-4:2008.

Obciążenie wiatrem konstrukcji i elementów konstrukcyjnych należy wyznaczyć, biorąc pod uwagę zarówno ciśnienie zewnętrzne, jak i wewnętrzne wywierane przez wiatr.

W przypadku ścian i dachów wielopowłokowych z zewnętrzną powłoką nieprzepuszczalną i nieprzepuszczalną, sztywniejszą powłoką wewnętrzną, oddziaływanie wiatru na powłoki zewnętrzne można obliczyć przy założeniu cp,net = cpe (p.7.2.10 normy PN-EN 1991-1-4: 2008).

Dach należy podzielić na strefy oddziaływania wiatru wg rys. 5, a współczynnik ciśnienia przyjąć z Tabeli 4. Wysokość odniesienia dla dachów płaskich o krawędziach zaokrąglonych albo dachów mansardowych należy przyjąć jako równą h. Wysokość odniesienia dla dachów z attykami należy przyjmować jako równą,
h + hp, zgodnie z rys.5.

Konieczne jest sprawdzenie wszystkich kierunków oddziaływania wiatru na budynek, chyba że z ukształtowania terenu lub konstrukcji budynku wynika, że takie oddziaływanie z danego kierunku nie występuje.


Tabela 4. Współczynniki ciśnienia zewnętrznego dla dachów płaskich7

W efekcie otrzymujemy 3 lub 4 strefy, w zależności od wielkości i kształtu obiektu, o różnym stopniu obciążenia wiatrem (rys. 6), odpowiednio:
  • strefa narożna (F);
  • strefa brzegowa zewnętrzna (G);
  • strefa brzegowa wewnętrzna (H);
  • strefa wewnętrzna (I).
Jest to również modyfikacja w stosunku do starych wytycznych, gdzie wyznaczane były tylko 3 strefy obciążenia wiatrem na powierzchni dachu.

Ciśnienie działające na powierzchnie zewnętrzne we


gdzie:
qp(ze)    – wartość szczytowa ciśnienia prędkości,
z   – wysokość odniesienia dla ciśnienia zewnętrznego (rys. 5),
cpe    – współczynnik ciśnienia zewnętrznego

Siła Fw wywierana przez wiatr na konstrukcję wyznaczana przez sumowanie wektorowe sił Fw,e, Fw,i,Ffr (dla łączników tylko Fw,e ):
  • siły zewnętrzne:


gdzie:
cccd – współczynnik konstrukcyjny (szczegółowy wg pkt. 6 normy).
Jednak cccd = 1
  1. dla budynków < 15 m,
  2. dla fragmentów dachu o częstotliwości drgań własnych powyżej 5 Hz.


Rys. 5. Oznaczenia dachów płaskich8

Uwaga: rozpiętości przeszkleń mniejsze niż 3 m mają zwykle częstotliwości własne powyżej 5 Hz
we    – ciśnienie zewnętrzne (wg p 5.1 normy)
Aref    – pole rozpatrywanego elementu powierzchni


Rys. 6. Strefy wyznaczone dla przykładowego dachu płaskiego

Na podstawie siły Fw,e oraz nośności łączników, podanych przez producenta w materiałach technicznych i aprobatach, należy obliczyć liczbę wymaganych łączników w poszczególnych strefach dachu.

1 Wg. PN-EN 1991-1-4:2008
2 Załącznik krajowy do normy PN-EN 1991-1-4:2008, rys. NA.1.
3 Załącznik krajowy do normy PN-EN 1991-1-4:2008, tablica NA.1
4 Wg PN-EN 1991-1-4:2008, tablica 4.1
5 wg PN-EN 1991-1-4: 2008, rys. A.4
6 wg załącznika krajowego do PN-EN 1991-1-4: 2008, tablica NA.3
7 wg PN-EN 1991-1-4: 2008, tablica 7.2
8 wg PN-EN 1991-1-4: 2008, rys. 7.6

Źródło: Dachy Płaskie, nr 3 (12) 2011


CZYTAJ WIĘCEJ

Dobór łączników do montażu płyt warstwowych Najnowsze wytyczne Stowarzyszenia DAFA
Wywiad z Witoldem Okońskim - nowym Prezesem Stowarzyszenia DAFA
Konferencja DAFA
DAFA na fali sukcesu. III edycja konferencji DAchy i FAsady
Wyznaczanie stref na dachu płaskim
Nowe wytyczne dla dachów płaskich
Nowe wytyczne dla dachów płaskich - cd.
Akademia Dachy i Fasady
Nowe Wytyczne dachów płaskich Stowarzyszenia DAFA
Wytyczne dachów płaskich Stowarzyszenia DAFA - Komentarz
Projektowanie i wykonanie dachu płaskieg. Wytyczne Stowarzyszenia DAFA
Atlas mostków cieplnych w budownictwie z płyt warstwowych



DODAJ KOMENTARZ
Wymagane: Zaloguj się aby dodać komentarz > Zaloguj się
TEMAT MIESIĄCA
Solidny standard

Obiekt został wybudowany przez sieć deweloperską w Specjalnej Kostrzyńsko-Słubickiej strefie ekonomicznej i jest wykorzystywany jako magazyn. Tę standardową halę będącą magazynem samochodowych części zamiennych BMW w Słubicach przykrywa płaski dach na konstrukcji stalowej, wykonany w nowoczesnej technologii hydroizolacji z folii dachowej PCV. Czytaj więcej

repliki zegarków