Ένα παράδειγμα ASCE 7-16 υπολογισμοί φορτίου ανέμου (κατευθυντική διαδικασία) για ένα κτίριο σε σχήμα L
Σε αυτό το άρθρο, ένα παράδειγμα υπολογισμού πίεσης φορτίου ανέμου για ένα κτίριο σε σχήμα L στην Κόρντοβα, Θα παρουσιαστεί το Τενεσί. Αυτός ο υπολογισμός θα είναι σύμφωνος με το ASCE 7-16 υπολογισμοί φορτίου ανέμου (κατευθυντική διαδικασία).
Για αυτή τη μελέτη περίπτωσης, τα δεδομένα δομής είναι τα εξής:
| Τοποθεσία | Κόρδοβα, Μέμφις, Τενεσί Υψόμετρο +110,0μ |
| Χωρητικότητα | Διάφορα – Δομή του φυτού |
| Εδαφος | Επίπεδη χωράφια |
| Διαστάσεις | 28Μ (12m πλάτος) x 24μ (8m πλάτος) σε σχέδιο Ύψος μαρκίζας 5 Μ Το ύψος της κορυφής στο ύψος. 8 Μ Κλίση οροφής: 1:2 για το κύριο πλαίσιο (26.57°) 3:4 για παράταση (36.87°) Με άνοιγμα |
Παρόμοιος υπολογισμός για μια κατασκευή δίρριχτης στέγης με χρήση ASCE 7-10 (αυτοκρατορικές μονάδες) αναφέρεται σε αυτό το παράδειγμα και μπορεί να προσπελαστεί χρησιμοποιώντας αυτό Σύνδεσμος. Ο τύπος για τον προσδιορισμό της πίεσης του ανέμου είναι:
Για κλειστά και μερικώς κλειστά κτίρια:
\(p = qG{ντο}_{Π} -{ε}_{Εγώ}({GC}_{πι})\) (1)
Για ανοιχτά κτίρια:
\(p = q{σολ}_{φά}{ντο}_{Π} -{ε}({GC}_{πι})\) (2)
Οπου:
\([object Window]) = συντελεστής ριπής
\({ντο}_{Π}\) αριθμομηχανή φορτίου ανέμου
\(({GC}_{πι})\)= συντελεστής εσωτερικής πίεσης
\(q) = πίεση ταχύτητας, στο Pa, δίνεται από τον τύπο:
\(q = 0.613{κ}_{με}{κ}_{zt}{κ}_{ρε}[object Window]) (3)
\(q) = \({ε}_{η}\) για τείχη, πλευρικά τοιχώματα, και στέγες,αξιολογείται στο μέσο ύψος στέγης, \(ω )
\(q) = \({ε}_{με}\) για εμπρός τοίχους, αξιολογείται στο ύψος, \(z)
\({ε}_{Εγώ}\) = \({ε}_{η}\) για αρνητική εσωτερική πίεση, \((-{GC}_{πι})\) αξιολόγηση και \({ε}_{με}\) για θετική αξιολόγηση εσωτερικής πίεσης \((+{GC}_{πι})\) μερικώς κλειστών κτιρίων αλλά μπορεί να ληφθεί ως \({ε}_{η}\) για συντηρητική αξία.
\({κ}_{με}\) = συντελεστής πίεσης ταχύτητας
\({κ}_{zt}\)= τοπογραφικός παράγοντας
\({κ}_{ρε}\)= συντελεστής κατεύθυνσης ανέμου
\(V\) = βασική ταχύτητα ανέμου σε m/s
Κατηγορία κινδύνου
Το πρώτο πράγμα για τον προσδιορισμό των πιέσεων ανέμου σχεδιασμού είναι η ταξινόμηση της κατηγορίας κινδύνου της κατασκευής, που βασίζεται στη χρήση ή την κατάληψη της κατασκευής. Δεδομένου ότι αυτό το παράδειγμα είναι μια δομή φυτού, η δομή ταξινομείται ως Κατηγορία κινδύνου IV. Βλέπω Τραπέζι 1.5-1 του ASCE 7-16 για περισσότερες πληροφορίες σχετικά με την ταξινόμηση κατηγοριών κινδύνου.
Βασική ταχύτητα ανέμου, \(V\)
Στην ASCE 7-16, τα δεδομένα ταχύτητας ανέμου μπορούν να ληφθούν από Φιγούρες 26.5-1 προς το 26.5-2. Από Εικόνα 26.5-1Α, Κόρδοβα, Μέμφις, Το Τενεσί βρίσκεται κοντά στην κόκκινη κουκκίδα που φαίνεται στο σχήμα 3 παρακάτω, και στη συνέχεια, ο βασική ταχύτητα ανέμου, \(V\), είναι 52 Κυρία. Λάβετε υπόψη ότι οι τιμές πρέπει να παρεμβάλλονται μεταξύ γνωστών περιγραμμάτων ανέμου.
Το SkyCiv μπορεί να αυτοματοποιήσει τους υπολογισμούς της ταχύτητας του ανέμου χρησιμοποιώντας μερικές μόνο παραμέτρους. Δοκιμάστε μας Εργαλείο ανέμου SkyCiv Free.
Κατηγορία έκθεσης
Βλέπω Ενότητα 26.7 του ASCE 7-16 περιγράφει λεπτομερώς τη διαδικασία καθορισμού της κατηγορίας έκθεσης.
Ανάλογα με την επιλεγμένη κατεύθυνση ανέμου, η έκθεση της δομής καθορίζεται από τον ανοδικό τομέα 45 °. Η έκθεση που πρέπει να υιοθετηθεί πρέπει να είναι αυτή που θα αποφέρει το υψηλότερο φορτίο ανέμου από την εν λόγω κατεύθυνση. Η περιγραφή κάθε ταξινόμησης έκθεσης αναλύεται στην Ενότητα 26.7.2 και 26.7.3 του ASCE 7-16.
Για το παράδειγμά μας, δεδομένου ότι η θέση της δομής είναι σε μια καλλιεργήσιμη γη στην Κόρδοβα, Μέμφις, Τενεσί, χωρίς κτίρια ψηλότερα από 30 πόδια, ως εκ τούτου η περιοχή ταξινομείται ως Έκθεση Γ. Ένα χρήσιμο εργαλείο για τον προσδιορισμό της κατηγορίας έκθεσης είναι η προβολή του δυνητικού ιστότοπού σας μέσω δορυφορικής εικόνας (Οι Χάρτες Google για παράδειγμα).
Παράγοντας κατεύθυνσης ανέμου, \({κ}_{ρε}\)
Οι παράγοντες κατεύθυνσης του ανέμου, \({κ}_{ρε}\), γιατί η δομή μας είναι και τα δύο 0.85 δεδομένου ότι το κτίριο είναι το κύριο σύστημα αντοχής στην αιολική δύναμη και έχει επίσης εξαρτήματα και επένδυση προσαρτημένα στη δομή. Αυτό φαίνεται στο Τραπέζι 26.6-1 του ASCE 7-16.
Τοπογραφικός παράγοντας, \({κ}_{zt}\)
Δεδομένου ότι η θέση της δομής είναι σε μια επίπεδη χωράφια, μπορούμε να υποθέσουμε ότι ο τοπογραφικός παράγοντας, \({κ}_{zt}\), είναι 1.0. Σε διαφορετική περίπτωση, ο παράγοντας μπορεί να λυθεί χρησιμοποιώντας Φιγούρα 26.8-1 του ASCE 7-16. Για να προσδιορίσετε εάν απαιτούνται περαιτέρω υπολογισμοί του τοπογραφικού παράγοντα, βλέπω Ενότητα 26.8.1, εάν ο ιστότοπός σας δεν πληροί όλες τις προϋποθέσεις που αναφέρονται, τότε ο τοπογραφικός παράγοντας μπορεί να ληφθεί ως 1.0.
Σημείωση: Οι παράγοντες τοπογραφίας μπορούν να υπολογιστούν αυτόματα χρησιμοποιώντας Λογισμικό SkyCiv Wind Design. Για περισσότερες πληροφορίες σχετικά με τον υπολογισμό του συντελεστή τοπογραφίας, έλεγξε αυτό άρθρο.
Συντελεστής υψομέτρου εδάφους, \({κ}_{μι}\)
Ο συντελεστής ανύψωσης εδάφους, \({κ}_{μι}\), εισάγεται στο ASCE 7-16 να εξετάσει τη διακύμανση στην πυκνότητα του αέρα με βάση το υψόμετρο του εδάφους πάνω από τη μέση στάθμη της θάλασσας. Αυτός ο παράγοντας μπορεί να υπολογιστεί χρησιμοποιώντας:
\( {κ}_{μι} = {μι}^{-0.000119{με}_{σολ}}\) (4)
Οπου:
\({με}_{σολ}\) είναι το υψόμετρο του εδάφους πάνω από τη μέση στάθμη της θάλασσας σε μέτρα
Ως εκ τούτου, για αυτή τη μελέτη περίπτωσης, αφού το υψόμετρο του εδάφους είναι +110,0μ, \({κ}_{μι}\) είναι ίσο με 0.987.
Συντελεστής πίεσης ταχύτητας, \({κ}_{με}\)
Ο συντελεστής πίεσης ταχύτητας, \({κ}_{με}\), μπορεί να υπολογιστεί χρησιμοποιώντας τον Πίνακα 26.10-1 του ASCE 7-16. Αυτή η παράμετρος εξαρτάται από το ύψος πάνω από το επίπεδο του εδάφους του σημείου όπου λαμβάνεται υπόψη η πίεση του ανέμου, και την κατηγορία έκθεσης. Εξάλλου, Οι τιμές που εμφανίζονται στον πίνακα βασίζονται στον ακόλουθο τύπο:
Για 4.6 Μ < \({με}\) < \({με}_{σολ}\): \({κ}_{με} = 2.01(με/{με}_{σολ})^{2/α}\) (5)
Για \({με}\) < 4.6 Μ: \({κ}_{με} = 2.01(4.6/{με}_{σολ})^{2/α}\) (6)
Οπου:
| Εκθεση | α | \({με}_{σολ}\)(Μ) |
| Έκθεση Β | 7.0 | 365.76 |
| Έκθεση Γ | 9.5 | 274.32 |
| Έκθεση Δ | 11.5 | 213.36 |
Συνήθως, συντελεστές πίεσης ταχύτητας στο μέσο ύψος στέγης, \({κ}_{η}\), και σε κάθε επίπεδο ορόφου, \({κ}_{ημέρα}\), είναι οι τιμές που θα χρειαζόμασταν για να λύσουμε τις πιέσεις ανέμου σχεδιασμού. Για αυτό το παράδειγμα, δεδομένου ότι η πίεση του ανέμου στην εμπρόσθια πλευρά είναι παραβολικής φύσης, μπορούμε να απλοποιήσουμε αυτό το φορτίο υποθέτοντας ότι εφαρμόζεται ομοιόμορφη πίεση στους τοίχους μεταξύ των επιπέδων δαπέδου. Μπορούμε να απλοποιήσουμε την πίεση του ανέμου και να τη χωρίσουμε σε 2 επίπεδα, στο ύψος της μαρκίζας (+5.0Μ), και στο μέσο ύψος της οροφής (+6.5Μ). Εξάλλου, α = 9.5 και \({με}_{σολ}\) είναι ίσο με 274.32 Μ δεδομένου ότι η θέση της δομής ταξινομείται ως έκθεση C.
| Ανύψωση (Μ) | \( {κ}_{με} \) |
| 5 (ύψος μαρκίζας) | 0.865 |
| 6.5 (μέσο ύψος στέγης) | 0.914 |
Πίεση ταχύτητας, \( ε \)
Από την εξίσωση (3), μπορούμε να λύσουμε για την πίεση ταχύτητας, \( ε \) στο Pa, σε κάθε ύψος που εξετάζεται.
| Ανύψωση, Μ | \( {κ}_{με} \) | \( {κ}_{zt} \) | \( {κ}_{ρε} \) | \( {κ}_{μι} \) | \( Β \), Κυρία | \( ε \), Καλά |
| 5 (ύψος μαρκίζας) | 0.865 | 1.0 | 0.85 | 0.987 | 52 | 1202.87 |
| 6.5 (μέσο ύψος στέγης) | 0.914 | 1.0 | 0.85 | 0.987 | 52 | \( {ε}_{η} \) = 1271.01 |
Συντελεστής επίδρασης ριπών, \( σολ \)
Ο παράγοντας της ριπής, \( σολ \), Έχει οριστεί 0.85 καθώς η δομή θεωρείται άκαμπτη (Ενότητα 26.11 του ASCE 7-16).
Ταξινόμηση περιβλήματος και συντελεστής εσωτερικής πίεσης, \( ({GC}_{πι}) \)
Η δομή της εγκατάστασης θεωρείται ότι έχει ανοίγματα που ικανοποιούν τον ορισμό του α μερικώς κλειστό κτίριο σε Ενότητα 26.2 του ASCE 7-16. Ετσι, ο εσωτερικός συντελεστής πίεσης, \( ({GC}_{πι}) \), θα είναι +0.55 και -0.55 βασισμένο στο Τραπέζι 26.13-1 του ASCE 7-16. Επομένως:
\(+{Π}_{Εγώ} = {ε}_{Εγώ}(+σολ{ντο}_{πι}) \) = (1271.01)(+0.55) = 699.06 Καλά
\(-{Π}_{Εγώ} = {ε}_{Εγώ}(-σολ{ντο}_{πι}) \) = (1271.01)(-0.55) = -699.06 Καλά
Συντελεστής εξωτερικής πίεσης, \({ντο}_{Π}\)
Για κλειστά και μερικώς κλειστά κτίρια, ο συντελεστής εξωτερικής πίεσης, \({ντο}_{Π}\), υπολογίζεται με βάση τις πληροφορίες που παρέχονται στο Φιγούρα 27.4-1 διά μέσου Φιγούρα 27.4-3. Για ένα μερικώς κλειστό κτίριο με αέτωμα οροφή, χρήση Φιγούρα 27.4-1. Οι συντελεστές εξωτερικής πίεσης για τους τοίχους και την οροφή υπολογίζονται ξεχωριστά χρησιμοποιώντας τις παραμέτρους κτιρίου L, Β και ω, που ορίζονται στη Σημείωση 7 του Φιγούρα 27.4-1.
Για αυτό το παράδειγμα, αφού η δομή είναι ασύμμετρη, θα ληφθούν υπόψη τέσσερις κατευθύνσεις ανέμου: δύο (2) για κατεύθυνση ανέμου παράλληλη προς 24μ πλευρά, και δύο (2) για κατεύθυνση ανέμου παράλληλη προς πλευρά 28μ.
Για Διεύθυνση Ανέμου παράλληλη προς 24μ πλευρά
Ετσι, πρέπει να υπολογίσουμε τα L/B και h/L:
Μέσο ύψος στέγης, h = 6.5 Μ
Μήκος κτιρίου, L = 24 Μ
Πλάτος κτιρίου, Β = 28 Μ
Λ / Β = 0.857
h / L = 0.271
h / B = 0.232
Συντελεστές Πίεσης Τοίχων, \({ντο}_{Π}\), και εξωτερική πίεση, \({Π}_{μι}\)
.Για τοίχους, Οι συντελεστές εξωτερικής πίεσης υπολογίζονται από το σχήμα 27.3-1 του ASCE 7-16 όπου \({ε}_{η}\) = 1271.011 Καλά και \( σολ \) = 0.85.
| Επιφάνεια | η, Μ | Συντελεστές Πίεσης Τοίχων, \({ντο}_{Π}\) | \({Π}_{μι}\), Καλά |
| Άνεμος τοίχος | 5.0 | 0.8 | 817.953 |
| 6.5 | 0.8 | 864.288 | |
| Leeward τοίχο | 6.5 | -0.5 | -540.180 |
| τις αντίστοιχες πιέσεις σχεδιασμού | 6.5 | -0.7 | -756.252 |
Συντελεστές Πίεσης Οροφής, \({ντο}_{Π}\), και εξωτερική πίεση, \({Π}_{μι}\)
Για στέγη, Οι συντελεστές εξωτερικής πίεσης υπολογίζονται από το σχήμα 27.3-1 του ASCE 7-16 όπου \({ε}_{η}\) = 1271.011 Καλά. Σημειώστε ότι για αυτήν την κατεύθυνση ανέμου, Σημειώστε ότι για αυτήν την κατεύθυνση ανέμου (Σημειώστε ότι για αυτήν την κατεύθυνση ανέμου 1 και 2) Σημειώστε ότι για αυτήν την κατεύθυνση ανέμου θ = 36.87° και θ = 0° Σημειώστε ότι για αυτήν την κατεύθυνση ανέμου 3 και 4.
| Επιφάνεια | Τοποθεσία | Συντελεστές Πίεσης Οροφής, \({ντο}_{Π}\) | \({Π}_{μι}\), Καλά |
| Προσήνεμη στέγη | – | 0.4 | 432.144 |
| Σημειώστε ότι για αυτήν την κατεύθυνση ανέμου | – | -0.6 | -648.216 |
| Σημειώστε ότι για αυτήν την κατεύθυνση ανέμου (Σημειώστε ότι για αυτήν την κατεύθυνση ανέμου) | 0 στο h από την άκρη | -0.9 -0.18 |
-972.324 -194.465 |
| h έως 2h από την άκρη | -0.5 -0.18 |
-540.180 -194.465 |
|
| > 2h από την άκρη | -0.3 -0.18 |
-324.108 -194.465 |
Επομένως, Η αλλαγή του θα απαιτούσε να μεταβείτε στην ενότητα μοντέλου \({Π}_{μι}\) και \({Π}_{Εγώ}\), ⠯ Zovirax Cream Online Χωρίς συνταγή:
| Τύπος | Επιφάνεια | Υψόμετρο/Τοποθεσία, Μ | \({Π}_{μι}\), Καλά | \({Π}_{μι}\) – +\({Π}_{Εγώ}\), Καλά | \({Π}_{μι}\) – -\({Π}_{Εγώ}\), Καλά |
| Τείχη | Άνεμος τοίχος | 5.0 | 817.953 | 118.897 | 1517.009 |
| 6.5 | 864.288 | 165.231 | 1563.344 | ||
| Leeward τοίχο | – | -540.180 | -1239.236 | 158.876 | |
| τις αντίστοιχες πιέσεις σχεδιασμού | – | -756.252 | -1455.308 | -57.196 | |
| Στέγη | Προς τον άνεμο | – | 432.144 | -266.912 | 1131.200 |
| Υπήνεμος | – | -648.216 | -1347.272 | 50.840 | |
| Διαμέρισμα (τις αντίστοιχες πιέσεις σχεδιασμού) | 0 έως h | -972.324 -194.465 |
-1671.380 -893.521 |
-273.267 504.592 |
|
| ω έως 2 ώρες | -540.180 -194.465 |
-1239.236 -893.521 |
158.876 504.592 |
||
| > 2η | -324.108 -194.465 |
-1023.164 -893.521 |
374.948 504.592 |
Για Διεύθυνση Ανέμου παράλληλη προς 28μ πλευρά
Ετσι, πρέπει να υπολογίσουμε τα L/B και h/L:
Μέσο ύψος στέγης, h = 6.5 Μ
Μήκος κτιρίου, L = 28 Μ
Πλάτος κτιρίου, Β = 24 Μ
Λ / Β = 0.857
h / L = 0.232
h / B = 0.271
Συντελεστές Πίεσης Τοίχων, \({ντο}_{Π}\), και εξωτερική πίεση, \({Π}_{μι}\)
.Για σχεδιαστική πίεση τοίχου, Οι συντελεστές εξωτερικής πίεσης υπολογίζονται από το σχήμα 27.3-1 του ASCE 7-16 όπου \({ε}_{η}\) = 1271.011 Καλά και \( σολ \) = 0.85.
| Επιφάνεια | η, Μ | Συντελεστές Πίεσης Τοίχων, \({ντο}_{Π}\) | \({Π}_{μι}\), Καλά |
| Άνεμος τοίχος | 5.0 | 0.8 | 817.953 |
| 6.5 | 0.8 | 864.288 | |
| Leeward τοίχο | 6.5 | -0.467 | -504.528 |
| τις αντίστοιχες πιέσεις σχεδιασμού | 6.5 | -0.7 | -756.252 |
Συντελεστές Πίεσης Οροφής, \({ντο}_{Π}\), και εξωτερική πίεση, \({Π}_{μι}\)
Για στέγη, Οι συντελεστές εξωτερικής πίεσης υπολογίζονται από το σχήμα 27.3-1 του ASCE 7-16 όπου \({ε}_{η}\) = 1271.011 Καλά. Σημειώστε ότι για αυτήν την κατεύθυνση ανέμου, Σημειώστε ότι για αυτήν την κατεύθυνση ανέμου (Σημειώστε ότι για αυτήν την κατεύθυνση ανέμου 3 και 4) Σημειώστε ότι για αυτήν την κατεύθυνση ανέμου θ =26.57° και θ = 0° Σημειώστε ότι για αυτήν την κατεύθυνση ανέμου 1 και 2.
| Επιφάνεια | Τοποθεσία | Συντελεστές Πίεσης Οροφής, \({ντο}_{Π}\) | \({Π}_{μι}\), Καλά |
| Προσήνεμη στέγη | – | -0.2 0.3 |
-216.072 324.108 |
| Σημειώστε ότι για αυτήν την κατεύθυνση ανέμου | – | -0.6 | -648.216 |
| Σημειώστε ότι για αυτήν την κατεύθυνση ανέμου (Σημειώστε ότι για αυτήν την κατεύθυνση ανέμου) | 0 στο h από την άκρη | -0.9 -0.18 |
-972.324 -194.465 |
| h έως 2h από την άκρη | -0.5 -0.18 |
-540.180 -194.465 |
|
| > 2h από την άκρη | -0.3 -0.18 |
-324.108 -194.465 |
Επομένως, Η αλλαγή του θα απαιτούσε να μεταβείτε στην ενότητα μοντέλου \({Π}_{μι}\) και \({Π}_{Εγώ}\), ⠯ Zovirax Cream Online Χωρίς συνταγή:
| Τύπος | Επιφάνεια | Υψόμετρο/Τοποθεσία, Μ | \({Π}_{μι}\), Καλά | \({Π}_{μι}\) – +\({Π}_{Εγώ}\), Καλά | \({Π}_{μι}\) – -\({Π}_{Εγώ}\), Καλά |
| Τείχη | Άνεμος τοίχος | 5.0 | 817.953 | 118.897 | 1517.009 |
| 6.5 | 864.288 | 165.231 | 1563.344 | ||
| Leeward τοίχο | – | -504.528 | -1203.584 | 194.528 | |
| τις αντίστοιχες πιέσεις σχεδιασμού | – | -756.252 | -1455.308 | -57.196 | |
| Στέγη | Προς τον άνεμο | – | -216.072 324.108 |
-915.128 -374.948 |
482.984 1023.164 |
| Υπήνεμος | – | -648.216 | -1347.272 | 50.840 | |
| Διαμέρισμα (τις αντίστοιχες πιέσεις σχεδιασμού) | 0 έως h | -972.324 -194.465 |
-1671.380 -893.521 |
-273.267 504.592 |
|
| ω έως 2 ώρες | -540.180 -194.465 |
-1239.236 -893.521 |
158.876 504.592 |
||
| > 2η | -324.108 -194.465 |
-1023.164 -893.521 |
374.948 504.592 |
Δομικός μηχανικός, Ανάπτυξη προϊόντων
MS Πολιτικών Μηχανικών
βιβλιογραφικές αναφορές:
- Κούλμπουρν, Δ. ΜΕΓΑΛΟ., & Stafford, Τ. μι. (2020, Απρίλιος). Φορτία ανέμου: Οδηγός για τις διατάξεις φόρτωσης ανέμου της ASCE 7-16. Αμερικανική Εταιρεία Πολιτικών Μηχανικών.
- Αμερικανική Εταιρεία Πολιτικών Μηχανικών. (2017, Ιούνιος). Ελάχιστα φορτία σχεδιασμού και συναφή κριτήρια για κτίρια και άλλες κατασκευές. Αμερικανική Εταιρεία Πολιτικών Μηχανικών.
