Ein vollständig ausgearbeitetes Beispiel für IS 875-3 Windlastberechnungen

In diesem Artikel, ein Beispiel für eine Windlastdruckberechnung für ein Gebäude in Walwane, Maharashtra, Indien (18.945695° N, 74.564866° E) wird gezeigt. Diese Berechnung erfolgt gemäß IS 875-3:2015 Windlastberechnungen. SkyCivkostenloser Windlastrechner Kürzlich hinzugefügt die IS 875-3 Windlastberechnungen, daher, Wir werden zeigen, wie die Windlasten berechnet werden, unter Verwendung eines S3D-Barnhouse-Modells unten:

Für diese Fallstudie, Die Strukturdaten sind wie folgt:

Ort	Walwane, Maharashtra, Indien (18.945695° N, 74.564866° E)
Belegung	Sonstiges – Betriebsstruktur
Terrain	Flaches offenes Land
Maße	B = 4 m × L = 14 Ich bin im Plan H = Traufhöhe von 2.4 m Scheitelhöhe in der Höhe. 3.4 m Dachneigung 1:2 (26.565°) Keine Öffnung
Verkleidung	Pfetten mit einem Abstand von 0,745 m Wandbolzen mit einem Abstand von 0,8 m²

Verwendung des IS 875-3: 2015, die Bemessungswindgeschwindigkeit für den Standort und der Bemessungswinddruck für das rechteckige Gebäude mit Schrägdach können mit den folgenden Gleichungen gelöst werden:

Auslegungswindgeschwindigkeit in der Höhe mit (in m/s): V _mit = V_bk₁k₂k₃k₄ (1)

Wo:
V _b ist derGrundwindgeschwindigkeit, Frau
k₁ ist der Wahrscheinlichkeitsfaktor (Risikokoeffizient) basierend auf 6.3.1 des IS 875-3
k₂ ist der Geländerauheit und Höhenfaktor basierend auf 6.3.2 des IS 875-3
k₃ ist der Topografiefaktor basierend auf 6.3.3 des IS 875-3
k₄ ist der Bedeutungsfaktor für die Zyklonregion basierend auf 6.3.4 des IS 875-3

Auslegungswinddruck (in Pa): p_d = K_dK._einK._cp_mit (2)

Wo:
K._d ist der Windrichtungsfaktor basierend auf 7.2.1 des IS 875-3. Gleich 1.0 bei Berücksichtigung lokaler Druckbeiwerte.
K._ein ist der Flächenmittelungsfaktor basierend auf 7.2.2 des IS 875-3
K._c ist der Kombinationsfaktor basierend auf 7.3.3.13 IS 875-3
p_mit entspricht 0.60V _mit² in Pa
Beachten Sie, dass p_d sollte nicht weniger als eingenommen werden 0.70p_mit

Vom Konstruktionsdruck p_d erhalten, der druck wird auf die mitglieder verteilt, indem man:

Windstärke auf Oberfläche oder Stäben (Gasthaus): F = (C._auf – C._Pi)Ap_d (3)

Wo:
A ist die Fläche des Bauteils oder der Verkleidungseinheit
C._auf sind die äußeren Druckbeiwerte
C._pich sind die Innendruckbeiwerte

Wir werden uns eingehend mit den Details der einzelnen Parameter befassen.

Grundlegende Windgeschwindigkeit V _b

Aus der Abbildung 1 des IS 875-3, Der Standort des Standorts ist die Lage der Karte, in der die grundlegende Windgeschwindigkeit V _b entspricht 39 Frau.

SkyCiv kann die Windgeschwindigkeitsberechnungen automatisieren, nur um den Standort des Standorts in Indien zu definieren. Probier unser SkyCiv Free Wind Tool.

Freier Windlastrechner

Wahrscheinlichkeitsfaktor (Risikokoeffizient) k₁

Tabelle 1 des IS 875-3 präsentiert die Risikokoeffizienten für verschiedene Bauklassen in verschiedenen Windgeschwindigkeitszonen. Für diese Struktur, da es ein Scheunenhaus ist und als Unterschlupf für einige Nutztiere dienen wird, die Struktur ist klassifiziert unter “Gebäude und Bauwerke mit geringer Gefährdung von Leben und Sachwerten im Schadensfall, wie isolierte Türme in bewaldeten Gebieten, andere landwirtschaftliche Gebäude als Wohngebäude.” Daher, aus der Tabelle 1 des IS 875-3, die entsprechende Wahrscheinlichkeitsfaktor (Risikokoeffizient) k₁ entspricht 0.92.

Geländerauheit und Höhenfaktor k₂

Für diese Struktur, Es befindet sich im Zentrum eines Bauernhofs, wo es keine unmittelbaren Hindernisse gibt. Daher, das Gelände kann klassifiziert werden als Kategorie 1. Tabelle verwenden 2 des IS 875-3:2015, wir können erhalten k₂ Werte (die je nach betrachteter Höhe variiert):

Höhe	k2
Referenzhöhe, H = 2.4 m	1.05

Topografiefaktor k₃

Um topografische Effekte zu berücksichtigen, wir brauchen die Höhendaten des Standorts für die acht (8) Himmelsrichtungen – N., S., W., E., NW, GEBOREN, SW, und SE – mit Google Elevation API. Basierend auf den Daten, wir können im Allgemeinen davon ausgehen, dass das Gelände “Eben” für alle Richtungen. Daher, basierend auf 6.3.3 des IS 875-3:2015, wir können unsere einstellen k₃ gleich 1.0.

Wichtigkeitsfaktor k₄

Da sich der Standort nicht an der Ostküste Indiens befindet und die Struktur nur für landwirtschaftliche Zwecke genutzt wird, der Wert von k₄ entspricht 1.0 basierend auf 6.3.4 des IS 875-3:2015

Design-Windgeschwindigkeit V _mit

Aus den oben genannten Faktoren, wir können bereits die Auslegungswindgeschwindigkeit lösen V _mit unter Verwendung von Gleichung (1):

Niveau	V b Frau	k1	k2	k3	k4	V mit Frau
H = 2.4 m	39.0	0.92	1.05	1.0	1.0	37.674

Aus der Auslegungswindgeschwindigkeit, wir können den Auslegungswinddruck berechnen p_d.

Windrichtungsfaktor K._d

Von 7.2.1 des IS 875-3:2015, das Windrichtungsfaktor K._d entspricht 0.9 für Rahmen und unter Berücksichtigung lokaler Druckbeiwerte, wird gleich sein 1.0. Für dieses Beispiel, wir werden verwenden K._d gleich 1.0 für Pfetten und Wandstudien und für K._d gleich 0.9 für die Säulen und Traversen.

Bereich Mittelungsfaktor K._ein

Das Bereich Mittelungsfaktor K._ein kann mit Tabelle berechnet werden 4 des IS 875-3:2015:

K._ein = 1.0 für Fläche kleiner oder gleich 10 qm.
K._ein = 0.9 für Fläche gleich 25 qm.
K._ein = 0.8 für Fläche größer oder gleich 100 qm.

Beachten Sie, dass K._ein kann zwischen Werten linear interpoliert werden. Für diese Struktur, wir müssen die Zuflussbereiche der Säulen für Luv bekommen (Zone A.), Lee- (Zone B.), Seitenwände (Zone C und D), und Fachwerk für das Dach. Außerdem, wir werden auch den Nebenbereich der Wandständer und Pfetten berücksichtigen.

Komponente	Bereich, qm.	K.ein
Spalte	2.4×3.5 m = 8.4 qm.	1.0
Fachwerk	4×3.5 m (Projektion) = 14 qm.	0.97
Wandbolzen	0.8×3.5 m = 2.8 qm.	1.0
Pfetten	0.745×3.5 m = 2.608 qm.	1.0

Kombinationsfaktor K._c

Da wir die gleichzeitige Einwirkung von Wand- und Dachdruck und Innendruck betrachten, die angenommene Kombinationsfaktor K._c entspricht 0.9 wie in verwiesen 7.3.3.13 des IS 875-3:2015.

Winddruck auslegen, p_d

Gleichung verwenden (2), wir können den Auslegungswinddruck berechnen, p_d, Beachten Sie, dass p_mit = 851.598 Gut und p_d sollte nicht kleiner sein als 0.7p_mit oder 596.119Gut.

Komponente	K.ein	K.d	K.c	pmit	pd
Spalte	1.0	1.0	0.9	851.598	766.438
Fachwerk	0.97	1.0	0.9	851.598	743.445
Wandbolzen	1.0	1.0	0.9	851.598	766.438
Pfetten	1.0	1.0	0.9	851.598	766.438

Aus diesen Daten, wir müssen die Druckbeiwerte berechnen, um den Auslegungsdruck auf die Komponenten zu verteilen.

Interne Druckkoeffizienten C._Pi

Das Innendruckbeiwerte C._Pi kann bestimmt werden aus 7.3.2 des IS 875-3:2015. Für diese Struktur, es wird angenommen, dass die Gesamtöffnung an der Wand kleiner ist als 5 Prozent der gesamten Wandfläche. Deshalb, das C._Pi Werte für dieses Beispiel sind +0.2 und -0.2.

Externe Druckkoeffizienten C._auf

Das Externe Druckkoeffizienten C._auf hängen von bestimmten Parametern wie Höhe ab, Breite, Länge, Dachwinkel, und Dachprofil.

Externe Wanddruckkoeffizienten

Die Außendruckbeiwerte für Wände hängen ab von w/w und l/w Verhältnis, wo h ist die Traufhöhe, w ist die kleinste Dimension des Gebäudes, und l ist die größere Dimension des Gebäudes. Für dieses Beispiel, h = H, l = L, und w = B. Deshalb, h/w = 0.6 und l/w = 3.5. Aus der Tabelle 5 des IS 875-3:2015, die entsprechende C._auf Werte sind wie folgt:

Für Windwinkel = 0 Grad:

Zone/Oberfläche	C.auf
Zone A. – Luvwand	+0.7
Zone B. – Leeward Wand	-0.3
Zone C. – Seitenwand	-0.7
Zone D. – Seitenwand	-0.7
Lokale Zone (0.25w vom Rand)	-1.1

Für Windwinkel = 90 Grad:

Zone/Oberfläche	C.auf
Zone A. – Luvwand	-0.5
Zone B. – Leeward Wand	-0.5
Zone C. – Seitenwand	+0.7
Zone D. – Seitenwand	-0.1
Lokale Zone (0.25w vom Rand)	-1.1

Beachten Sie, dass w = 4 m.

Externe Dachdruckkoeffizienten

Für diese Struktur, da das Dachprofil Giebel- oder Doppeldachprofil ist, die Dachaußendruckbeiwerte werden nach Tabelle . berechnet 6 des IS 875-3:2015. Für dieses Beispiel seit h/w = 0.6, und der Dachwinkel ist 26.565°, das C._auf Werte werden mit den folgenden Werten interpoliert:

Hinweis: und = 0,15w = 0.6m

Für Windwinkel = 0 Grad:

Dachwinkel	Zone EF – Luv	Zone GH – Lee
20°	-0.7	-0.5
26.565°	-0.109	-0.5
30°	-0.2	-0.5

Für Windwinkel = 90 Grad:

Dachwinkel	Zone EG – Seitenwind	Zone FH – Seitenwind
20°	-0.8	-0.6
26.565°	-0.8	-0.6
30°	-0.8	-0.6

Für lokale Drücke:

Dachwinkel	Giebelseiten	Firstzonen
20°	-1.5	-1.0
26.565°	-1.172	-1.0
30°	-1.0	-1.0

Die endgültigen Dachdruckbeiwerte sind:

Zone/Oberfläche	Windrichtung – 0 Grad	Windrichtung – 90 Grad
Zone EF – Luv	-0.109	–
Zone GH – Lee	-0.5	–
Zone EG – Seitenwind	–	-0.8
Zone FH – Seitenwind	–	-0.6
Giebelseiten	-1.172	-1.172
Firstzonen	-1.0	-1.0

Kombinierter Innen- und Außendruck

Aus den obigen Werten, die Windstärke kann mit Gleichung . berechnet werden (3). jedoch, der Einfachheit halber, wir werden nur den Designdruck bekommen (die Werte nicht mit der Fläche multiplizieren A) und werde auch über die Windrichtungswinkel 0 Grad für den Hauptrahmen (Säule und Fachwerk). Der Rahmenabstand ist gleich 3.5m. Beachten Sie, dass p_d = 766.438 Gut für Säulen- und Wandständer.

Für Säulen und Wandständer – 0 Grad:

Zone/Oberfläche	C.auf	C.Pi	C.auf–C.Pi	p = pd(C.auf-C.Pi) Gut	Für Spalte px3.5m N / m	Für Wandständer px0.8m N / m
Zone A. – Luvwand	0.7	+0.2 -0.2	+0.5 +0.9	383.219 689.795	1341.267 2414.281	306.575 551.836
Zone B. – Leeward Wand	-0.3	+0.2 -0.2	-0.5 -0.1	-383.219 -76.644	-1341.267 -268.253	-306.575 -61.315
Lokale Zone (1m vom Rand)	-1.1	+0.2 -0.2	-1.3 -0.9	-996.370 -689.795	-3487.295 -2414.281	-797.096 -551.836

Die Drücke auf die Säulen werden mit 3,5 m multipliziert, um eine gleichmäßige Last zu erhalten. Außerdem, für die wandständer, es wird mit 0,8m . multipliziert. Beachten Sie, dass ein positiver Druck bedeutet, dass er auf die Oberfläche wirkt und ein negativer Druck von der Oberfläche weg wirkt (Absaugung).

Für Fachwerk und Pfetten – 0 degradieren:

Zone/Oberfläche	C.auf	C.Pi	C.auf–C.Pi	p = pd(C.auf-C.Pi) Gut	Fachwerk px3.5m N / m	Pfetten px0,745m N / m
Zone EF – Luv	-0.109	+0.2 -0.2	-0.309 +0.091	-229.725 67.654	-804.036 236.787	-171.145 50.402
Zone GH – Leeward	-0.5	+0.2 -0.2	-0.7 -0.3	-520.412 -223.034	-1821.441 -780.617	-387.707 -166.160
Giebelseiten	-1.172	+0.2 -0.2	-1.372 -0.972	-1051.553 -744.978	-3680.437 -2607.423	–
Firstzonen	-1.0	+0.2 -0.2	-1.2 -0.8	-919.726 -613.151	-3219.041 -2146.027	–

Die Drücke auf das Fachwerk werden auf 3,5 m multipliziert, um eine gleichmäßige Belastung zu erhalten. Außerdem, für die wandständer, es wird mit 0,745m . multipliziert. Beachten Sie, dass p_d = 766.438 Gut für die Pfetten und p_d = 743.445 Gut für das Fachwerk.

Betrachtet man einen kritischen Frame – Abstand ist 3,5 m:

Zum p_d(C._auf – +C._Pi):

Zum p_d(C._auf – -C._Pi):

Zur Gestaltung von Wandständern und Pfetten, Sie müssen nur den absoluten maximalen Druck, der darauf wirkt, ermitteln und als Grundlage für die Berechnung der Bemessungskräfte verwenden. Für diesen Fall, die Auslegungswindlast beträgt: -797.096 N/m für Wandständer und -783.407 N/m für die Pfetten,

Diese Berechnungen können alle mit durchgeführt werden Die Lastgenerator-Software von SkyCiv für IS 875-3 und andere Codes auch. Benutzer können einen Standort eingeben, um Windgeschwindigkeiten und Topografiefaktoren abzurufen, Gebäudeparameter eingeben und Winddrücke erzeugen. Probier unser SkyCiv Free Wind Tool für Windgeschwindigkeits- und Winddruckberechnungen an Giebelkonstruktionen.

Skyciv-Windlast-Rechner

Verweise:

• Auslegungslasten (Außer Erdbeben) für Gebäude und Bauwerke — Verhaltenskodex (Teil 3 Windlasten ed.). (2015). Bureau of Indian Standards.