Vēja slodze uz stikloto konstrukciju

Mūsdienu arhitektūrā ir bieži plānotas lielas stiklotās konstrukcijas, kuras dod daudz dienas gaismas telpā un telpā rada brīvības, plašuma efektu.

Stikla paketes nesošo elementu nepieciešamam šķērsgriezumam jābūt atbilstošam iespējamām, plānotām vēja slodzēm un izvēlētās nesošās konstrukcijas materiālam, piemēram, koka, plastmasas, alumīnija vai metāla.

Lai veiktu stiklotās konstrukcijas nesošā statņa statikas aprēķinu, ir jāzina konstrukcijas izmēri un plānotā vēja slodze uz konkrēto konstrukciju.

Atbilstoši Eurocode 1, EN 1991-1-4 vēja slodzi rēķina ņemot vērā vēja ātrumu, konkrēta apvidus kategorijas un būves augstuma iedarbes koeficentu, virsmas laukuma un būves formas vēja spiediena aerodinamisko koeficentu pēc formulas:

kur:

w_e – vēja ātruma spiediena raksturvērtība, uz ārējo(external)  virsmu, N/m²;
q_b – vēja spiediena pamatvērtība, N/m²;

c_e(z_e) - vēja iedarbes koeficients, kas ir atkarīgs no apvidus kategorijas un būves augstuma;
c_pe - vēja spiediena aerodinamiskais koeficients, kas ir atkarīgs no virsmas laukuma izmēriem un būves.

Vēja spiediena pamatvērtību rēķina pēc:

Kur:
q_b – vēja spiediena pamatvērtība, N/m²;
v_b – vēja ātruma pamatvērtība, m/s;
ρ – gaisa blīvums, izrunā Rho, ρ =1,25 kg/m³

Piemēram, vēja spiediena pamatvērtības aprēķina piemērs, ja vēja ātruma pamatvērtība ir 25m/s:

Aprēķina sākumā tiek pieņemta maksimāli pieļaujamā konstrukcijas deformācija, jeb izliece - u_max.

u_max mēdz būt definēta l/200 līdz l/400 un atsevišķos gadījumos mazāka, vai arī tiek definēta konkrēta pieļaujamā maksimālā izliece, piemēram 8-15mm

Ar burtu "l" apzīmēts aprēķināmā elementa garums, piemēram, ja laidums ir 3 m:
3000mm / 200 = 15mm

(3000mm / 400 = 7,5mm)

 Aprēķina normatīvo slodzi uz nesošās konstrukcijas tekošo metru:

Vienlaiduma sijas ar izkliedētu slodzi izlieci rēķina pēc formulas:

kur:
q – slodze uz elementa metru

l - elementa garums

I - inerces moments

E - materiāla elastības modulis

Zinot maksimālo pieļaujamo izlieci, no iepriekšminētās izlieces formulas var izteikt konstrukcijas elementa nepieciešamo I (inerces momentu)

Aprēķina nepieciešamo profila inerces momentu, I_nep

Vienlaiduma sijas momentpretestību izkliedētai slodzei izsaka no formulas:

Pēc nestspējas robežstāvokļa aprēķina momentu M,  kas darbosies uz konstrukcijas laidumu.

kur:
q - izkliedētā aprēķina slodze uz aprēķināmā elementa metru
l - konstrukcijas elementa garums

Iespējams aprēķināt nepieciešamo šķērsgriezuma pretestības momentu (W), ja ir zināms moments (M_max)

kur:
W - šķērsgriezuma pretestības moments, iespējami indeksi x, y, z, kas raksturo, kādu no asīm.
γ_f – slodzes drošības koeficents patstāvīgām un mainīgām slodzēm (attiecīgi 1,35 un 1,5)
f_y - materiāla aprēķinu pretestība, alumīnijam f_y = 16kN/cm²