標識の風荷重計算の完全に機能した例 ENを使用して 1991-1-4
記事上で, EN を使用して看板の風荷重を計算する方法について説明します。 1991-1-4 オックスフォードシャーにある, イギリス. 私たちのリファレンスはENになります。 1991-1-4 構造物に対するアクション (風荷重) とBSEN 1991-1-4 国別館. 同様のデータを以下でも使用します。 に 1991-1-4 風荷重計算の例.
SkyCivは、いくつかのパラメーターを使用して風速計算を自動化します. 私たちを試してみてください 看板風荷重計算機:
構造データ
この例では, 以下のデータを使用します. のみ検討させていただきます 風源方向が 240°に等しい. しかも, の 敷地の標高は57.35mです。.
テーブル 1. 当社の風荷重計算に必要な看板データ.
| ロケーション | オックスフォードシャー, 英国 |
| 占有 | 雑多 – 看板 |
| 地形 | フラット農地 |
| 記号の水平寸法, b | 12.0 メートル |
| 記号 横 縦, h |
12.0 メートル |
| 地面から看板の上部まで, H |
50.0メートル |
| 地面から看板の重心まで, とe |
44.0 メートル |
| 看板Aの基準エリア符号 |
144.0 平方メートル. |
| 極径, d |
1.0 メートル |
| 極面タイプ |
鋳鉄 |
| 地面からポールの上部まで, とg |
38.0 メートル |
| 極Aの基準領域ポール |
38.0 メートル |
図 1. 立地 (Googleマップから).
図 2. 看板寸法.
設計風圧を決定する式は次のとおりです。:
基本風速用:
({v}_{b} = {c}_{あなたへ} {c}_{シーズン} {c}_{代替} {v}_{b,地図}) (1)
どこ:
({v}_{b}) =基本風速（m / s）
({c}_{あなたへ}) = 方向係数
({c}_{シーズン})=季節要因
({c}_{代替})= 高度係数:
({c}_{代替} = 1 + 0.001あ ) ために ( z ≤ 10 ) (2)
({c}_{代替} = 1 + 0.001あ ({10/と}^{0.2}) ) ために ( と > 10 ) (3)
({v}_{b,地図}) = BS EN の図 NA.1 に示されている基本風速の基本値 1991-1-4 国別館
( あ ) = 平均海抜からのメートル単位のサイトの高度
基本速度圧力用:
({q}_{b} = 0.5 {⍴}_{空気} {{v}_{b}}^{2} ) (4)
どこ:
({q}_{b}) = Paでの設計風圧
({⍴}_{空気}) = 空気の密度 (1.226kg /立方メートル)
({v}_{b})=基本風速（m / s）
ピーク圧力用:
({q}_{p}(と) = 0.5 {c}_{e}(と){q}_{b} ) カントリー地形のサイト用 (5)
({q}_{p}(と) = 0.5 {c}_{e}(と){c}_{e,T}{q}_{b} ) 町の地形のサイト用 (6)
どこ:
({c}_{e}(と)) = 露出係数
({c}_{e,T} ) = 街の地形の露出補正係数
看板・ポールにかかる風力を計算するには:
({F}_{w} = {c}_{s}{c}_{d}{c}_{f}{q}_{p}({と}_{e}){あ}_{参照} ) (7)
どこ:
( {c}_{s} {c}_{d} ) = 構造的要因
({c}_{f} ) = 構造の力係数
({q}_{p}({と}_{e}) ) = 基準高さにおけるピーク速度圧力 ({と}_{e} )
({あ}_{参照} = b h) = 構造の参照領域
地形カテゴリ
BS ENに基づく 1991-1-4 国別館, 英語の地形カテゴリ 1991-1-14 に集約されました 3 カテゴリ: 地形カテゴリー 0 海と呼ばれます; 地形カテゴリー I および II は田舎の地形として考慮されています。, 地形カテゴリ III および IV は町の地形として考慮されています.
240°からの風を考慮, 風上地形の地形カテゴリは次のように分類できます。 街の地形.
方向性と季節性の要因, ({c}_{あなたへ}) & ({c}_{シーズン})
方程式を計算するには (1), 方向と季節要因を決定する必要があります, ({c}_{あなたへ}) & ({c}_{シーズン}). BS ENの表NA.1より 1991-1-4 国別館, 風源方向が240°なので, 方向係数の対応する値, ({c}_{あなたへ}), に等しい 1.0.
一方, 季節要因に関して保守的なケースを検討したいと思います, ({c}_{シーズン}), 私たちはそうします に設定 1.0.
高度係数 ({c}_{代替})
高度係数については, ({c}_{代替}), 式のみを使用します (2) サイト標高を使用したより保守的なアプローチ ( あ ) 57.35mに等しい. したがって:
({c}_{代替} = 1 + 0.001(57.35) = 1.05735)
基本的な風速と風圧, ({v}_{b}) & ({q}_{b})
英国の風速マップは、BS EN の国家付録の図 NA.1 から取得できます。 1991-1-4.
図 5. BS EN の図 NA.1 に基づく英国の基本風速 1991-1-4 国別館.
当サイトの場所について, オックスフォードシャー, イングランド, 計算された ( {v}_{b,地図} ) に等しい 22.7 MS.
( {v}_{b} = {c}_{あなたへ} {c}_{シーズン} {c}_{代替} {v}_{b,地図} = (1.0)(1.0)(1.05735)(22.7) )
( {v}_{b} = 24.0 MS )
基本風圧を計算できます, ( {q}_{b,0} ), 方程式を使用して (4):
( {q}_{b} = 0.5(1.226)({24}^{2}) = 353.09 上手 )
SkyCivが風域の検出を自動化し、わずかな入力で対応する風速値を取得. 私たちを試してみてください SkyCiv Free Wind Tool
地形学的要因 ({c}_{の}(と))
この構造の場合, 地形は比較的平らで、240°からの風が吹く, の
高度係数, ({c}_{代替}), 式のみを使用します (2) サイト標高を使用したより保守的なアプローチ ( あ ) 57.35mに等しい. したがって:
最高速度圧力, ({q}_{p}(と))
私たちの構造にとって, 地形カテゴリはタウン地形に分類されるため, ピークも同様, ピーク速度圧力, ({q}_{p}(と)), 方程式を使用して解くことができます (6):
({q}_{p}(と) = {c}_{e}(と){c}_{e,T}{q}_{b} )
どこ:
({c}_{e}(と)) = BS EN の図 NA.7 に基づく暴露係数 1991-1-4 国別館
({c}_{e,T} ) = BS EN の図 NA.8 に基づく街の地形の露出補正係数 1991-1-4 国別館
暴露係数を決定するには, ({c}_{e}(と)) , 看板用に, 私たちは計算する必要があります (と – {h}_{ディス}) 風上から海岸線までの距離 (km). 簡単にするために, 変位高さを設定します, ({h}_{ディス}), に 0. のために (と ) 値, 検討させていただきます (z = 38.0) そして (z = 44.0). しかも, 風上から海岸線までの距離は100km以上. したがって, BS ENの図NA.7を使用 1991-1-4 国別館:
図 6. BS ENの図NA.7 1991-1-4 国別館.
したがって:
({c}_{e}(38.0) = 3.2)
({c}_{e}(44.0) = 3.3)
一方, 露出補正係数 ( {c}_{e,T} ) 看板の場合はBS ENの図NA.8から決定できます。 1991-1-4 国別館. 1kmに相当する町の地形内の距離を使用, 露出補正係数を取得できます ( {c}_{e,T} ):
図 7. BS ENの図NA.8 1991-1-4 国別館.
したがって:
({c}_{e,T}(38.0) = 1.0)
({c}_{e,T}(44.0) = 1.0)
上記の値を使用する, ピーク速度圧力を計算できます, ({q}_{p}(と)), ために (z = 38.0) そして (z = 50.0):
({q}_{p}(44.0) = (3.3)(1.0)(353.09) = 1165.20 上手 )
({q}_{p}(38.0) = (3.2)(1.0)(353.09) = 1129.89 上手 )
構造的要因, ( {c}_{s}{c}_{d} )
弊社の看板用に, 構造因子には簡略化した値を使用します, ({c}_{s}{c}_{d}), に等しくなる 1.0 セクションに基づく 6 または 1991-1-4.
力係数, ( {c}_{f}), 看板用
看板用, 力係数, ({c}_{f}), に等しい 1.8 セクションに基づく 7.4.3 または 1991-1-4.
風力, ( {F}_{w,看板} ), 看板を演じる
看板に働く力は次の式で計算できます。 (7) セクションに基づく 5.3(2) または 1991-1-4.
({F}_{w,看板} = {c}_{s}{c}_{d}{c}_{f}{q}_{p}({と}_{e}){あ}_{参照,看板} = (1.0)(1.8)(1165.20上手)(12.0メートル)(12.0メートル))
({F}_{w,看板} = 302019.84 N)
なお、看板の重心に作用する風力の水平離心率は3.0mが推奨されています。.
風力計算はすべて、EN 用 SkyCiv Load Generator を使用して実行できます。 1991 (看板とポールの風荷重計算機). ユーザーはサイトの場所を入力して、風速と地形データを取得できます, ソーラー パネルのパラメータを入力し、設計風圧を生成します. スタンドアローン版で, このプロセスを合理化し、看板やポールの詳細な風荷重計算レポートを取得できます。!
風力, ( {F}_{w,ポール} ), ポールに作用する
同様に, ポールに作用する力は、次の式を使用して計算できます。 (7) セクションに基づく 5.3(2) または 1991-1-4.
({F}_{w,ポール} = {c}_{s}{c}_{d}{c}_{f}{q}_{p}({と}_{g}){あ}_{参照,ポール}) (8)
どこ:
({c}_{f} = {c}_{f,0}{ψ}_{λ} )
({あ}_{参照,ポール} = {と}_{g}d )
注意:
(ψ_{λ} ) 実効細さに基づいて計算されます, ( λ ), 使用する 図 7.36 セクションの 7.13 または 1991-1-4
({c}_{f,0}) レイノルズ数に基づいて計算されます ( R_{e} ) =建物またはその他の構造物の場所での地面からの高さ 7.28 または 1991-1-4
どこ:
( {と}_{g} ) 地面からのポールの高さ (m)
( d ) ポールの直径はメートルです
( n = 0.000015 平方メートル/秒 ) 空気の動粘度です
( v({と}_{g}) = (2{q}_{p}({と}_{g})/r)^{0.5} ) (9)
( {R}_{e} = v(z_{g})d/n ) (10)
次のセクションでこれらのパラメータについて詳しく説明します
レイノルズ数, ( {R}_{e} ), ポール用
上記の計算値を使用する, 計算できます ( v({と}_{g}) ) 式を使用する (9):
( v({と}_{g}) = (2{q}_{p}({と}_{g})/r)^{0.5} = (2(1129.89)/(1.226))^{0.5} )
( v({と}_{g}) = 42.93 MS)
したがって, レイノルズ数 ( R_{e} ) ポール用, 式を使用する (10) です:
( {R}_{e} = v({と}_{g})d/ν = (42.93)(1.0)/(0.000015) )
( {R}_{e} = 2862000 )
力係数, ( {c}_{f0} ), フリーエンドフローなし
使用したポールの材質は鋳鉄です。 同等の表面粗さ ( k ) に等しい 0.2 テーブルに基づく 7.13 または 1991-1-4.
図 8. テーブル 7.13 または 1991-1-4 同等の粗さの場合 ( k ).
力係数 ( {c}_{f0} ) 図の式を使用して決定できます 7.28 英語の 1991-1-4 と ( k/d = 0.2):
( {c}_{f0}= 1.2 + {0.18ログ(10 K D)}/{1 + 0.4ログ({R}_{e}/{10}^{6}} = 1.2 + {0.18ログ(10 (0.2)}/{1 + 0.4ログ((2862000)/{10}^{6}})
( {c}_{f0} = 1.246 )
効果的な細さ, ( λ )
効果的な細さ, ( λ ), ポールの場合はNo.4表から決定できます。 7.16 または 1991-1-4.
( λ = 最大(0.7 {と}_{g}/d, 70) ) ために ( {と}_{g} ) > 50メートル
( λ = 最大({と}_{g}/d, 70) ) ために ( {と}_{g} ) < 15メートル
図 9. テーブル 7.16 または 1991-1-4 実効細さの計算用 ( λ ).
以来 ( {と}_{g} ) 38.0mに等しい, の値を補間する必要があります ( λ ) 50m用と15m用:
( {と}_{g} = 38)
( {λ}_{50メートル} = 最大(0.7 (38), 70) = 70 )
( {λ}_{15メートル} = 最大((38), 70) = 70 )
したがって:
( λ = 70 )
最終影響係数, ( {ψ}_{λ} )
最終影響係数, ( {ψ}_{λ} ), 図を使用して取得できます 7.36 または 1991-1-4 固さ比が必要 ( ファイ ) 効果的な細さ ( λ ). 固さ比を仮定します ( ファイ ) に等しい 1.0 パイプ柱には穴が開いていないため、.
図 10. 対応する最終効果係数 ( {ψ}_{λ} ) 図に基づく看板を支えるポール用 7.36 または 1991-1-4.
図から 10, 最終効果要因は次のとおりであると推測できます。 ( {ψ}_{λ} ) 極は次と等しいため 0.910.
上記の計算されたパラメータから,すでに計算できます 風力, ( {F}_{w,ポール} ):
({c}_{f} = {c}_{f,0}{ψ}_{λ} = (1.246)(0.910) = 1.134)
({F}_{w,ポール} = {c}_{s}{c}_{d}{c}_{f}{q}_{p}({と}_{e}){あ}_{参照,ポール} = (1.0)(1.134)(1129.89)(38.0×1.0) )
({F}_{w,ポール} = 48689.22 N )
図 11. 看板やポールに働く風力.
図 12. 偏心ケースの看板・ポールに作用する風力.
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構造エンジニア, 製品開発
MS土木工学
参考文献:
- に, B. (2005). ユーロコード 1: 構造物に対するアクション-パート1–4: 一般的なアクション-風のアクション.
- BSI. (2005). BS EN 1991-1-4: 2005+ A1: 2010: ユーロコード 1. 構造物に対するアクション. 一般的なアクション. 風のアクション.
