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Effets de la topographie sur la charge du vent

Dans cette section, nous discuterons des effets de la topographie sur la charge de vent sur les structures en calculant le facteur topographique Kzt utilisant ASCE 7-16. Les effets d'accélération dus à des changements brusques de topographie doivent être pris en compte dans le calcul des pressions de vent de conception.

Facteur topographique, Kzt

Pour ASCE 7-16, section 26.8 détaille les conditions de calcul du facteur de topographie, Kzt . Ceux-ci sont:

  • “La colline, crête, ou l'escarpement est isolé et dégagé au vent par d'autres caractéristiques topographiques similaires de hauteur comparable pour 100 fois la hauteur de l'élément topographique (100H) ou 2 moi (3.22 km), Le plus petit. Cette distance doit être mesurée horizontalement à partir du point où la hauteur H de la colline, crête, ou l'escarpement est déterminé.”
  • “La colline, crête, ou l'escarpement dépasse au-dessus de la hauteur des éléments de terrain au vent dans un rayon de 2 mi (3.22-km) rayon dans n'importe quel quadrant par un facteur de 2 ou plus.”
Pour collines ou crêtes
Pour l'escarpement
  • “Le bâtiment ou autre structure est situé comme le montre la Fig. 26.8-1 dans la moitié supérieure d'une colline ou d'une crête ou près de la crête d'un escarpement.”
  • H / Lh ≥ 0.2
  • H est supérieur ou égal à 15 ft (4.5 m) pour l'exposition C et D et 60 ft (18 m) pour l'exposition B.

Où:
H = Hauteur de la colline ou de l'escarpement par rapport au terrain au vent, en pieds (m).
Lh = Distance en amont de la crête jusqu'à l'endroit où la différence d'élévation du sol est la moitié de la hauteur de la colline ou de l'escarpement, en pieds (m).

Distance gauche pour les collines ou la crête
Distance Lh pour l'escarpement

Satisfaire ces conditions, Kzt doit être pris en compte. Sur ce, Kzt est égal à 1.0.

Étude de cas

Pour illustrer le calcul de Kzt, nous allons le prendre en compte Chemin Gilt Edge Stage, Lewistown, MT 59457, Etats-Unis (années: 47.09082818472724, lng:-109.22439642402344) avec le vent venant du sud pour notre étude de cas sur le calcul Kzt. Le site est classé comme Exposition C car là c'est un terrain dégagé.

Emplacement de la structure et direction de la source de vent correspondante (Google Maps, 2021).

profil de données d'altitude

Profil d'élévation du terrain direction S-N (Google Maps, 2023).

À partir de l'image de la carte, on peut en déduire que l'emplacement de la structure est un plateau et peut être considéré comme un escarpement en raison de sa surface plane sur le dessus. Obtenir les données d'altitude de Google Maps et définir l'emplacement de la structure comme point de départ (une distance négative signifie au près et positive signifie un emplacement sous le vent), on peut déduire les points suivants pour la figure 26.8-1:

Points de données topographiques

 

De notre date ci-dessus, on peut avoir H, Lh, et X:

Diagramme topo pour l'escarpement basé sur la figure 26.8-1.


H = 921.02 ft > 60 ft – différence d'élévation du pic et du pied
Lh = 1842.04 ft – différence entre l'emplacement du pic et l'emplacement du milieu
X = 3695.94 ft – distance de la structure au sommet de l'escarpement (négatif pour le vent, positif pour le portant)
H/Lh = 0.501 > 0.2

Le facteur topographique, Kzt, peut être résolu en utilisant l'équation de la figure 26.8-1:

Kzt = (1+K1K2K3)2
K2 = 1 – |X|/μLh
K3 = e-γz/Lh

Où:
K1 = Facteur tenant compte de la forme de l'élément topographique et de l'effet d'accélération maximal.
K2 = Facteur pour tenir compte de la réduction de l'accélération avec la distance au près ou sous le vent de la crête.
K3 = Facteur pour tenir compte de la réduction de l'accélération avec la hauteur au-dessus du terrain local.
X = Distance (au près ou au portant) de la crête au site du bâtiment ou autre structure, en pieds (m).
z = Hauteur au-dessus de la surface du sol sur le site du bâtiment ou d'une autre structure, en pieds (m).
μ = Facteur d'atténuation horizontale.
c = Facteur d'atténuation de la hauteur.

Pour notre étude de cas, en utilisant la figure 26.8-1, où est la forme de la colline “2D Escarpement.” De plus, puisque H/Lh > 0.5, Lh D Escarpement.:

K1/(H/Lh) = 0.85 (Exposition C)
K1 = 0.425
Lh = 2(921.02) = 1842.04 ft
c = 2.5
μau vent = 1.5
μsous le vent = 4 (D Escarpement.)

Puisque la structure est du côté au vent:

K2 = 1 – |X|/μLh = 1 – |(3695.94)|/(4)(1842.04) = 0.4984
K3 = e-γz/Lh = e-(2.5)z/(1842.04)

Noter que K3 varie en fonction de l'élévation par rapport au sol de la hauteur considérée. Donc, le correspondant Kzt valeurs par élévation z, sont présentés ci-dessous:

Valeurs Kzt tabulées par hauteur

Valeurs tabulées du facteur topo Kzt pour correspondant z élévation.

On peut observer que la hauteur au-dessus du sol, z, augmente, l' Kzt la valeur diminue.

Générateur de charge SkyCiv

Utilisation du générateur de charge SkyCiv, le facteur topographique Kzt est calculé automatiquement. Tout ce dont vous avez besoin est de mettre le Adresse du projet, sélectionnez le Catégorie d'exposition et Direction de la source du vent et le logiciel traitera les données d'altitude extraites de Google Maps.

Emplacement des structures

Localisation de la structure à l'aide du générateur de charge SkyCiv.
Données d'altitude
Données d'altitude de Google Maps à l'aide du Générateur de charge SkyCiv.

D Escarpement., D Escarpement., D Escarpement.. D Escarpement., D Escarpement. D Escarpement. et D Escarpement. D Escarpement.. Les valeurs du tableau sont automatiquement renseignées.

Le calcul pas à pas de Kzt que nous avons fait ci-dessus est montré sur le calcul détaillé de la charge de vent du Générateur de charge SkyCiv.

Paramètres du facteur de topographie
Calcul pas à pas et formule de Kzt sur le rapport détaillé de calcul de la charge de vent de Générateur de charge SkyCiv.

De manière similaire, Les valeurs du tableau sont automatiquement renseignées 1991, AS / NZS 1170, NBCC 2015, NSCP 2015, et est 875. De plus, in Générateur de charge SkyCiv, l' Kzt La valeur utilisée pour chaque niveau est la valeur conservatrice qui est calculée à z = 0. En utilisant le Calculateur de charge de vent gratuit, vous pouvez générer les pressions de vent de conception jusqu'à 2 fois par jour et est limité uniquement au profil de toit à pignon.

Par contre, le rapport détaillé de calcul de la charge de vent n'est accessible qu'à l'aide d'un compte professionnel avec toutes les capacités complètes des modules SkyCiv. le générateur de charge autonome version uniquement peut également être acheté à travers ce lien.

Patrick Aylsworth Garcia Ingénieur en structure, Développement de produits
Patrick Aylsworth Garcia
Ingénieur en structure, Développement de produits
MS Génie Civil
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Références:

  • Charges minimales de conception pour les bâtiments et autres structures. (2017). ASCE / SEI 7-16. Société américaine des ingénieurs civils.
  • Google Maps

 

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