Vindkrafter som verkar på brokonstruktioner och trafik på bro. Rev: A EN 1991-1-4: 2005 TK Bro: 2009-7 VVFS 2009: 19 Innehåll 1 ÖVERBYGGNAD 2 2 UNDERBYGGNAD 4
Sida 2 av 6 Förutsättningar/Begränsningar Modellen som används i dokumentet är en förenklad metod enligt EN1991-1-4 avsnitt 8.3.2 8.3.4. Denna modell gäller för broar där det är fastställt att en beräkning av den dynamiska responsen inte är nödvändig (normalt behövs det inte för broar med spännvidder < 40m [EN 1991-1-4 avsnitt 8.2 anmärkning 3]). Gäller ej för bågbroar, snedkabelbroar, hängbroar, broar med tak samt öppningsbara broar [TK-Bro B.3.4.6.1]. VVFS 2009: 19 1 ÖVERBYGGNAD 1.1 Vindkraft Fw,x i x-riktningen (tvärs bron) utan trafik Vindkraft på bärverk eller bärverksdel:,௫ ܣ ܥ ଶ ݒ ߩ 2 = 1,௫ ௪ ܨ F w,x vindkraft i x-riktningen ρ luftens densitet, vanligtvis är ρ = 1,25kg/m 3 v b referensvindhastighet beror på geografiskt läge, se VVFS 2009:19 bilaga 4.,௫ formfaktor för kraft = ܥ c e är exponeringsfaktorn enligt EN 1991-1-4 ekv. 4.9: (ݖ) = (௭) För att kunna bestämma c e behöver området där bron är belägen kategoriseras enligt vilken terrängtyp (0 - IV), se Tabell 1. Höjden h ovan mark/vatten för bärverk/bärverksdel behöver också vara känd. Tabell 1. Tabell för terrängtyper [EN 1991-1-4 Tabell 4.1] Terrängtyp k r z 0 z min 0 Havs eller kustområde exponerat för öppet hav 0,16 0,003 2 I Sjö eller plant och horisontellt område med försumbar vegetation 0,17 0,01 2 och utan hinder II Område med låg vegetation som gräs och enstaka hinder (träd, 0,19 0,05 4 byggnad) med minsta inbördes avstånd lika med 20 gånger hindrets höjd. III Område täckt med vegetation eller byggnader eller med enstaka 0,22 0,3 8 hinder med största inbördes avstånd lika med 20 gånger hindrets höjd (t.ex. byar, förorter och skogsmask). IV Område där minst 15 % av arean är bebyggd och där byggnadernas medelhöjd är > 15 m. 0,24 1,0 16
Sida 3 av 6 q p är det karakteristiska hastighetstrycket och kan hämtas från VVFS 2009:19 bilaga 4 tabell 4.2 för rätt referenshastighet v b och höjd h. ଶ ݒ ߩ ଶ = ଵ ݍ,௫ = ௫, (EN 1991-1-4 ekv. 8.1),௫ = 1,3 är på säkra sidan, se anmärkning 2 8.3.1.(1) i EN 1991-1-4. Vid kombination med trafiklast får kurva b i figur 8.3 användas vilket ger ௫, = 1,0. A ref,x bärdelens referensarea utsatt för vindkraften. 1.2 Vindkraft Fw,x i x-riktningen (tvärs bron) med trafik För vindkraft tvärs bron med samtidig verkande väg- eller tågtrafik bör referensvindhastighetens grundvärde v b,0 begränsas till: [EN 1991-1-4 avsnitt 8.1: 4) och 5)] ݎݐä ݒݎö ݏ, = 23 ݒ ݎݐå ݐݎö ݏ 25 Referensvindhastigheten v b kan beräknas EN 1991-1-4 avsnitt 4.2 (2) och beror på, ݒ ௦௦ = ݒ c dir riktningsfaktor, c dir = 1,0 [EN 1991-1-4 avsnitt 4.2 anmärkning 2] c season årstidsfaktor, c season = 1,0 [EN 1991-1-4 avsnitt 4.2 anmärkning 3] Trafikhöjden antas vara konstant över hela brolängden och är olika om det gäller väg- eller järnvägstrafik. Trafiken kommer utöka referensarean ܣ,௫ från fallet utan trafik med ܮ ௧. [EN 1991-1-4 avsnitt 8.3.1 5)] ݎݐä ݒݎä öݒݎ ݒ ö 2 ௧ = ݎݐå ݐݎö ܭÖ ݎ ݒ ö 4 Den totala vindkraften beräknas med samma ekvation som utan trafik, fast med nytt värde på ܣ,௫ och om vindhastigheten förändrats uppdateras värdena på v b 2 och C.,௫ ܣ ܥ ଶ ݒ ߩ 2 = 1,௫(௧) ௪ ܨ 1.3 Vindkraft Fw,z i z-riktningen (ovan/under bron) Den vertikala vindkraften F w,z beräknas enligt samma ekvation som F w,x.,௭ ܣ ܥ ଶ ݒ ߩ 2 = 1,௭ ௪ ܨ Inverkan av denna kraft är av betydelse endast om den är av samma storleksordning som egentyngden. Anmärkning 2 enligt EN 1991-1-4 avsnitt 8.3.3. Detta betyder att för lätta brokonstruktioner kan det vara nödvändigt att utföra beräkningarna men för normala betongbroar kan denna kraft försummas.
Sida 4 av 6 c f,z = ±0,9 om inga andra värden angivits [Anm. 1 EN 1991-1-4 avsnitt 8.3.3] ܣ,௭ = ܮ Den relativa arean är brobredd multiplicerat med längden på bron F w,z är den vertikala vindkraften på bron, kan vara både uppåt- och nedåtriktad. Där värden på ρ, v b och c e är samma värden som för fallet med F w,x. 2 UNDERBYGGNAD 2.1 Rektangulärt brostöd Vindkrafter för rektangulära bropelare beräknas enligt EN 1991-1-4 avsnitt 7.6. Formfaktor c f för vindkraft för regelbundet polygonformat brostöd. =, ߖ ߖ ఒ c f,0 formfaktor för kraft för ett rektangulärt skarpkantigt tvärsnitt enligt figur 7.23 EN 1991-1-4. Ψ r reduktionsfaktor för kvadratiska tvärsnitt med avrundade hörn. Figur 7.24 EN 1991-1- 4. Ψ λ reduktionsfaktor med hänsyn till strömning över bärverksdelens ändar enligt avsnitt 7.13 EN 1991-1-4. 2.2 Regelbundet polygonformat brostöd Vindkrafter för regelbundna polygonformade bropelare beräknas enligt EN 1991-1-4 avsnitt 7.8. Formfaktor c f för vindkraft för regelbundet polygonformat brostöd. =, ߖ ఒ c f,0 Ψ λ formfaktor för kraft för ett regelbundet polygonformat brostöd enligt tabell 7.11 i EN 1991-1-4. reduktionsfaktor med hänsyn till strömning över bärverksdelens ändar enligt avsnitt 7.13 EN 1991-1-4. 2.3 Cirkulärt brostöd Vindkrafter för cirkulära bropelare beräknas enligt EN 1991-1-4 avsnitt 7.9.2. Formfaktor c f för vindkraft för regelbundet polygonformat brostöd. =, ߖ ఒ c f,0 formfaktor för kraft för ett rektangulärt skarpkantigt tvärsnitt enligt figur 7.28 EN 1991-1-4.
Sida 5 av 6 Ψ λ reduktionsfaktor med hänsyn till strömning över bärverksdelens ändar enligt avsnitt 7.13 EN 1991-1-4.
Sida 6 av 6 Ändringshistorik Version Namn Datum Anm Rev A Per-Johan Kindlund 2011-10-20 Första version Granskad av Version Namn Företag Datum