De flesta byggnader ska dimensioneras med hänsyn till vindlaster. I denna vägledning kan du läsa om vad som behöver beaktas när ett bärverk ska dimensioneras för vindlast under vilka förutsättningar som Boverkets värden för referensvindhastigheter har tagit fram.
Sidan vänder sig till
Sidan vänder sig till dig som letar efter vägledning om vilka regler som gäller för bärförmåga, stadga och beständighet byggnader m.m. Sidan vänder sig till dig som arbetar med att projektera och bygga och även till dig som arbetar med att bedöma om reglerna är uppfyllda.
Vindlaster baseras på referensvindhastigheter
Vindlaster ska baseras på referensvindhastigheter. Den så kallade referensvindhastigheten är medelvindhastigheten under 10 minuter på höjden 10 m över en horisontellt homogen markyta av oändlig utsträckning med råhetsparametern z0 = 0,05 m, vilket motsvarar terrängtyp II. Referensvindhastigheten har en återkomsttid på i genomsnitt 50 år. Om vinden mäts på annan höjd eller i en annan terrängtyp så räknas den om till denna höjd och terrängtyp.
Terrängtyper och terrängparametrar ska väljas enligt tabell 4:4.
Tabell 4:4 Terrängtyper med tillhörande terrängparametrar
Terrängtyp
Beskrivning
Råhetslängd z0(m)
Höjden zmin(m) under vilken vindtrycket är konstant
0
Havs- eller kustområde exponerat för öppet hav
0,003
1
I
Sjö eller plant och horisontellt område med försumbar vegetation och utan hinder.
0,01
1
II
Område med låg vegetation som gräs och enstaka hinder, såsom träd eller byggnader, med minsta inbördes avstånd lika med 20 gånger hindrens höjd.
0,05
2
III
Område täckt med vegetation eller byggnader eller med enstaka hinder med största inbördes avstånd lika med 20 gånger hindrens höjd, såsom byar, förorter och skogsmark).
0,3
5
IV
Område där minst 15 % av arean är bebyggd och där byggnadernas medelhöjd är större än 15 m.
1,0
10
Vindhastigheter från återanalys
SMHI har tagit fram underlaget till Boverkets referensvindhastigheter baserat på så kallad återanalys som simulerar vindhastigheter ur lufttrycksfältet vid jordytan. Återanalyser produceras med hjälp av observationer och en väderprognosmodell. Referensvindhastigheterna är framtagna med hänsyn till höjden över havet.
För att kunna göra en zonindelning med sammanhängande regioner krävs att grunddata grupperas och filtreras. SMHI:s underlag har därför bearbetats för att få den zonindelning som finns i kartan, bland annat genom att värden över vattenområden filtreras bort. Värdet för referensvindhastigheten i varje zon är valt till det högsta värdet i respektive zon. Motivet till att det högsta värdet är valt är att zonerna ska var enkla att tillämpa med ett värde som ger tillräcklig säkerhet.
Referensvindhastigheter är framtagna med ett karakteristiskt värde
Det karakteristiska värdet för vindlast är som för andra variabla laster, det värde som med en sannolikhet av 98 procent inte överskrids någon gång under ett år. Uttryckt i återkomsttider baseras referensvindhastigheten på en återkomsttid på 50 år.
Referensvindhastigheten får inte reduceras för byggnader som har kortare livslängd än 50 år. Skälet är risken för allvarlig personskada. Sannolikheten för att en konstruktion ska gå till brott ett visst år ska vara densamma, oavsett hur länge byggnaden står. Om man använder en referensvindhastighet med kortare återkomsttid än 50 år används är risken för brott oacceptabelt hög. Läs mer om hur ett bärverk kan gå till brott på sidan Allmänna krav på bärförmåga, stadga och beständighet
Sannolikheten för när på året den högsta vindhastigheten inträffar varierar mellan olika månader. Därför kan vindlasten reduceras för tillfälliga byggnader eller under byggnadens utförande. Vindlasten utgår alltså från det karakteristiska värdet även om en lägre vindlast används.
Dimensionerande vindlaster under byggskeden som pågår kortare tid än 1 år får reduceras med hänsyn till vindhastighetens variation över året. Detsamma gäller för byggnader som ska vara uppförda kortare tid än 1 år.
Effekter av vindstötar
De referensvindhastigheter som anges i Boverkets byggregler avser medelvärden under tio minuter. Under dessa tio minuter förekommer dock högre vindhastigheter under kortare tider, så kallade vindstötar. Det är dessa vindstötar som en byggnad ska dimensioneras för.
Omräkningen från referensvindhastighet till representativa värden för vindstötar görs med hjälp av formfaktorer. Formfaktorerna kvantifierar även hur vinden fördelar sig på olika delar av ett objekt. Lämpliga formfaktorer för olika typer av byggnader kan hittas i SS-EN 1991-1-4:2005.
Karakteristiskt värde för vindlasten, wk, ska för statiskt belastade bärverk bestämmas enligt
wk = μ∙qpk
Beteckningar:
μ: formfaktor som beskriver vindlastens fördelning på bärverket.
qpk (z): karakteristiskt värde på vindens hastighetstryck vid referenshöjden z enligt 38 §.
Omgivningen kan påverka vindhastighetstrycket
Omgivningen runt en byggnad påverkar vindhastighetstrycket. Genom att välja en lämplig terrängtyp kan man beräkna ett vindhastighetstryck som reflekterar de hinder som vinden påverkas av. Det kan dock finnas fler lokala omgivningsfaktorer som kan påverka vindhastighetstrycket. En sådan faktor är den lokala topografin. En annan faktor är omkringliggande byggnadsverk.
Vindens karakteristiska hastighetstryck på en given höjd z, qpk, ska bestämmas enligt
För z < zmin, med zmin enligt 39 §, är qpk(z) = qPk(zmin).
Beteckningar:
Iv(z) är turbulensintensiteten på höjden z enligt
kp är spetsfaktorn
Spetsfaktorn är 3,0 för byggnader och bärverksdelar när hänsyn till egenfrekvens inte behöver beaktas. För byggnader och bärverksdelar där dynamiska effekter har väsentlig påverkan på hastighetstrycket ska spetsfaktorn beräknas separat.
kr är terrängfaktorn som beror av terrängtypen enligt 39 §
z0 är råhetslängden, som beror av terrängtypen.
z0,ref är referensråhetslängden som är satt till 0,05 m
c0(z) är topografifaktorn. Topografifaktorn är 1 om topografin inte behöver beaktas. Om byggnadens omgivande topografi har väsentlig inverkan på vindlasten ska topografifaktorn beräknas separat.
qb är referenshastighetstrycket enligt
ρ är luftens densitet och antas som ρ = 1,25 kg/m3
Terrängtyper och terrängparametrar ska väljas enligt tabell 4:4.
Tabell 4:4 Terrängtyper med tillhörande terrängparametrar
Terrängtyp
Beskrivning
Råhetslängd z0(m)
Höjden zmin(m) under vilken vindtrycket är konstant
0
Havs- eller kustområde exponerat för öppet hav
0,003
1
I
Sjö eller plant och horisontellt område med försumbar vegetation och utan hinder.
0,01
1
II
Område med låg vegetation som gräs och enstaka hinder, såsom träd eller byggnader, med minsta inbördes avstånd lika med 20 gånger hindrens höjd.
0,05
2
III
Område täckt med vegetation eller byggnader eller med enstaka hinder med största inbördes avstånd lika med 20 gånger hindrens höjd, såsom byar, förorter och skogsmark).
0,3
5
IV
Område där minst 15 % av arean är bebyggd och där byggnadernas medelhöjd är större än 15 m.
1,0
10
Dynamisk respons kan behöva beaktas
I många fall har byggnader sådana egenskaper att de inte får signifikanta effekter av att de svänger till följd av vindens påverkan. Då kan vindlasten antas vara en kvasi-statisk last med hjälp av de givna uttrycken. För vissa byggnader, byggnadsdelar eller bärverksdelar kan dock dynamiska effekter bli påtagliga vilket då behöver beaktas.
Det finns anvisningar i eurokoden SS-EN 1991-1-4:2005 för byggnader som är upp till 200 meter höga. Det är viktigt att förstå de begränsningarna hos de metoder för dynamisk analys som finns i olika handböcker, till exempel vilka typer av bärverk som uttrycken är giltiga för.
För bärverk och bärverksdelar med liten dämpning och styvhet ska vindlastens dynamiska inverkan beaktas.
Vindtunneltester får användas
Som ett alternativ till de givna uttrycken och referensvindhastigheterna får man använda vindtunneltester när man beräknar av vindens åverkan på ett bärverk. En sådan analys kan som referens jämföras med de resultat som erhålls av en analys med hjälp av en handberäkning. Vid vindtunneltester ska det lokala klimatet beaktas utifrån likartade förutsättningar som Boverkets vindlaster är framtagna. Exempel på faktorer som påverkas av svenska förhållanden är luftens densitet eller spetsfaktorn.
Trots 38 och 39 §§ får referensvindhastigheter och dimensionerande vindlaster baseras på vindtunnelförsök.
Endast vindtunneltester är accepterat som alternativ metod till reglerna, vilket innebär att numeriska beräkningar av vindens rörelser eller tryck inte får används. De kan dock användas i tidiga skeden eller för att jämföra olika parametrars inverkan på vindlasten.
