SkyCiv-documentatie

Uw gids voor SkyCiv-software - tutorials, handleidingen en technische artikelen

TechNotes

  1. Huis
  2. TechNotes
  3. Bezig met laden
  4. IS 875-3 Voorbeeld van berekening van windbelasting

IS 875-3 Voorbeeld van berekening van windbelasting

Een volledig uitgewerkt voorbeeld van IS 875-3 berekeningen van windbelasting

In dit artikel, een voorbeeld van een windbelastingsdrukberekening voor een gebouw in Walwane, Maharashtra, India (18.945695° Nee, 74.564866° E) wordt weergegeven. Deze berekening zal in overeenstemming zijn met IS 875-3:2015 berekeningen van windbelasting. SkyCivgratis windbelasting calculator onlangs de IS . toegevoegd 875-3 berekeningen van windbelasting, Vandaar, we gaan demonstreren hoe de windbelasting berekend kan worden, door een S3D Barnhouse-model hieronder te gebruiken::

Figuur 1. Barnhouse-model in SkyCiv S3D als voorbeeld.

Voor deze case study, de structuurgegevens zijn als volgt:

Figuur 2. Site locatie (van Google Maps).
PlaatsWalwane, Maharashtra, India (18.945695° Nee, 74.564866° E)
BezettingDiversen – Bedrijfsstructuur
TerreinVlak open land
DimensiesB = 4 m × L = 14 m in plan
H =
Eave hoogte van 2.4 m
Apex hoogte op hoogte. 3.4 m
Dakhelling 1:2 (26.565°)
Geen opening
BekledingGordingen op een afstand van 0.745m
Muurstijlen op een afstand van 0,8 m
Tafel 1. Bouwgegevens nodig voor onze windberekening.

De IS . gebruiken 875-3: 2015, de ontwerpwindsnelheid voor de locatie en de ontwerpwinddruk voor het rechthoekige gebouw met schuin dak kunnen worden opgelost met behulp van onderstaande vergelijkingen:

Ontwerp windsnelheid op hoogte met (in m/s): V met = Vbk1k2k3k4 (1)

Waar:
V b is deBasis windsnelheid, Mevrouw
k1 is de waarschijnlijkheidsfactor (risicocoëfficiënt) gebaseerd op 6.3.1 van IS 875-3
k2 is de Terreinruwheid en hoogtefactor gebaseerd op 6.3.2 van IS 875-3
k3 is de Topografische factor gebaseerd op 6.3.3 van IS 875-3
k4 is de belangrijkheidsfactor: voor het cycloongebied op basis van 6.3.4 van IS 875-3

Ontwerp winddruk (in Pa): pd = KdKeenKcpmet (2)

Waar:
Kd is de Windrichtingfactor gebaseerd op 7.2.1 van IS 875-3. Gelijk aan 1.0 bij het overwegen van lokale drukcoëfficiënten.
Keen is de Oppervlaktemiddelingsfactor gebaseerd op 7.2.2 van IS 875-3
Kc is de Combinatiefactor gebaseerd op 7.3.3.13 IS 875-3
pmet is gelijk aan 0.60V met2 in Pa
Let daar op pd mag niet minder worden genomen dan 0.70pmet

Van de ontwerpdruk pd verkregen, de druk zal worden verdeeld onder de leden van de door gebruik te maken van:

Windkracht op oppervlak of leden (cafe): F = (CAan – Cpi)apd (3)

Waar:
EEN is het oppervlak van het structurele element of de bekledingseenheid
CAan is de externe drukcoëfficiënten
Cpik is de interne drukcoëfficiënt

We zullen diep ingaan op de details van elke parameter hieronder.

Basis windsnelheid V b

Van figuur 1 van IS 875-3, de locatie van de site is de situatie op de kaart waar de basiswindsnelheid is V b is gelijk aan 39 Mevrouw.

Figuur 3. Basis windsnelheidsgegevens op basis van figuur 1 van IS 875-3: 2015.

SkyCiv kan de windsnelheidsberekeningen automatiseren door alleen de locatie van de locatie in India te definiëren. Probeer onze SkyCiv Free Wind Tool.

Waarschijnlijkheidsfactor (Risicocoëfficiënt) k1

Tafel 1 van IS 875-3 presenteert de risicocoëfficiënten voor verschillende klassen van constructies in verschillende windsnelheidszones. Voor deze structuur:, aangezien het een schuur is en zal worden gebruikt om een ​​aantal vee te beschermen, de structuur is geclassificeerd onder: “Gebouwen en constructies die bij storing een lage mate van gevaar voor mensenlevens en eigendommen opleveren, zoals geïsoleerde torens in bosrijke gebieden, andere bedrijfsgebouwen dan woongebouwen.” Vandaar, van tafel 1 van IS 875-3, de overeenkomstige waarschijnlijkheidsfactor (risicocoëfficiënt) k1 is gelijk aan 0.92.

Figuur 4. Tabel met risicocoëfficiënten van IS 875-3:2015.

Terreinruwheid en hoogtefactor k2

Voor deze structuur:, het bevindt zich in het midden van een boerderij waar er geen directe obstakels zijn. Vandaar, het terrein kan worden geclassificeerd als: Categorie 1. Tabel gebruiken 2 van IS 875-3:2015, we kunnen verkrijgen k2 waarden (die varieert afhankelijk van de hoogte die wordt overwogen):

Hoogtek2
Referentiehoogte:, H = 2.4 m1.05

Topografiefactor k3

Om rekening te houden met topografische effecten, we hebben de hoogtegegevens van de locatie nodig voor de acht (8) hoofdrichtingen – N, S, W, E, NW, GEBOREN, SW, en SE – met behulp van Google Elevation API. Op basis van de gegevens, kunnen we over het algemeen aannemen dat het terrein is “Vlak” voor alle richtingen. Vandaar, gebaseerd op 6.3.3 van IS 875-3:2015, we kunnen onze k3 gelijk aan 1.0.

Belang Factor: k4

Aangezien de locatie van de locatie niet aan de oostkust van India ligt en de structuur alleen voor landbouwdoeleinden zal worden gebruikt, de waarde van k4 is gelijk aan 1.0 gebaseerd op 6.3.4 van IS 875-3:2015

Ontwerp windsnelheid V met

Van de bovenstaande factoren:, we kunnen de ontwerpwindsnelheid al oplossen V met met behulp van vergelijking (1):

PeilV b Mevrouwk1k2k3k4V met Mevrouw
H = 2.4 m39.00.921.051.01.037.674

Van de ontwerp windsnelheid, we kunnen de ontwerpwinddruk berekenen pd.

Wind Directionaliteitsfactor Kd

Van 7.2.1 van IS 875-3:2015, de Wind Directionaliteitsfactor Kd is gelijk aan 0.9 voor frames en wanneer rekening wordt gehouden met lokale drukcoëfficiënten, zal gelijk zijn aan 1.0. Voor dit voorbeeld, we zullen gebruiken Kd gelijk aan 1.0 voor gordingen en muurstudies en voor Kd gelijk aan 0.9 voor de kolommen en spanten.

Oppervlakte Middelingsfactor Keen

De Oppervlakte Middelingsfactor Keen kan worden berekend met behulp van tabel 4 van IS 875-3:2015:

Keen = 1.0 voor oppervlakte kleiner dan of gelijk aan 10 m².
Keen = 0.9 voor oppervlakte gelijk aan 25 m².
Keen = 0.8 voor oppervlakte groter dan of gelijk aan 100 m².

Let daar op Keen kan lineair worden geïnterpoleerd tussen waarden. Voor deze structuur:, we moeten de zijrivieren van kolommen voor loef krijgen (Zone A), lijzijde (Zone B), zijwanden (Zone C en D), en spant voor het dak. Bovendien, we zullen ook rekening houden met het zijriviergebied van de muurstijlen en gordingen.

onderdeelOppervlakte, m².Keen
Kolom2.4×3.5 m = 8.4 m².1.0
Truss4×3.5 m (projectie) = 14 m².0.97
Muurstijlen0.8×3.5 m = 2.8 m².1.0
Gordingen0.745×3.5 m = 2.608 m².1.0

Combinatiefactor Kc

Omdat we de gelijktijdige werking van muur- en dakdrukken en interne drukken zullen beschouwen, de veronderstelde Combinatiefactor Kc is gelijk aan 0.9 zoals vermeld in 7.3.3.13 van IS 875-3:2015.

Ontwerp winddruk, pd

Vergelijking gebruiken (2), we kunnen de ontwerpwinddruk berekenen, pd, Let daar op pmet = 851.598 Goed en pd mag niet minder zijn dan 0.7pmet of 596.119Goed.

onderdeelKeenKdKcpmetpd
Kolom1.01.00.9851.598766.438
Truss0.971.00.9851.598743.445
Muurstijlen1.01.00.9851.598766.438
Gordingen1.01.00.9851.598766.438

Van deze gegevens, we moeten de drukcoëfficiënten berekenen om de ontwerpdruk over de componenten te verdelen.

Interne drukcoëfficiënten Cpi

De interne drukcoëfficiënten Cpi kan worden bepaald uit 7.3.2 van IS 875-3:2015. Voor deze structuur:, er wordt aangenomen dat de totale opening op de muur kleiner is dan 5 procent van het totale wandoppervlak. Daarom, de Cpi waarden voor dit voorbeeld zijn +0.2 en -0.2.

Externe drukcoëfficiënten CAan

De Externe drukcoëfficiënten CAan afhankelijk van bepaalde parameters zoals hoogte, breedte, lengte, dakhoek, en dakprofiel.

Externe drukcoëfficiënten aan de muur

De externe drukcoëfficiënten voor muren zijn afhankelijk van: h/w en l/w verhouding, waar h is de hoogte van de dakrand?, w is de kleinste afmeting van het gebouw, en l is de grotere afmeting van het gebouw. Voor dit voorbeeld, h = H, l = L, en w = B. Daarom, h/w = 0.6 en l/w = 3.5. Van tafel 5 van IS 875-3:2015, de overeenkomstige CAan waarden zijn als volgt::

Figuur 5. Wandzones voor rechthoekig bouwen op basis van IS 875-3:2015.

Voor windhoek = 0 graden:

Zone/oppervlakCAan
Zone A – Bovenwindse muur+0.7
Zone B – Leeward muur-0.3
Zone C – Zijwand-0.7
Zone D – Zijwand-0.7
Lokale zone
(0.25w van rand)
-1.1

Voor windhoek = 90 graden:

Zone/oppervlakCAan
Zone A – Bovenwindse muur-0.5
Zone B – Leeward muur-0.5
Zone C – Zijwand+0.7
Zone D – Zijwand-0.1
Lokale zone
(0.25w van rand)
-1.1

Let daar op w = 4 m.

Dak externe drukcoëfficiënten

Voor deze structuur:, aangezien het dakprofiel geveltop of duopitch is, de externe drukcoëfficiënten van het dak worden berekend op basis van tabel 6 van IS 875-3:2015. Voor dit voorbeeld sinds h/w = 0.6, en de dakhoek is 26.565°, de CAan waarden worden geïnterpoleerd met behulp van de volgende waarden::

Figuur 6. Dakzones voor hellend/zadeldak op basis van IS 875-3:2015 – bovenaanzicht.

Notitie: en = 0,15w = 0.6m

Voor windhoek = 0 graden:

DakhoekZone EF – BovenwaartsZone GH – Leeward
20°-0.7-0.5
26.565°-0.109-0.5
30°-0.2-0.5

Voor windhoek = 90 graden:

DakhoekZone EG – ZijwindZone FH – Zijwind
20°-0.8-0.6
26.565°-0.8-0.6
30°-0.8-0.6

Voor lokale druk:

DakhoekGeveluiteindenNokzones
20°-1.5-1.0
26.565°-1.172-1.0
30°-1.0-1.0

De uiteindelijke dakdrukcoëfficiënten zijn::

Zone/oppervlakWindrichting – 0 gradenWindrichting – 90 graden
Zone EF – Bovenwaarts-0.109
Zone GH – Leeward-0.5
Zone EG – Zijwind-0.8
Zone FH – Zijwind-0.6
Geveluiteinden-1.172-1.172
Nokzones-1.0-1.0

Gecombineerde interne en externe druk

Van de bovenstaande waarden, de windkracht kan worden berekend met behulp van vergelijking (3). Echter, voor de eenvoud, we krijgen gewoon de ontwerpdruk (de waarden niet vermenigvuldigen met het gebied EEN) en zal ook overwegen de windrichting hoek: 0 graden voor het hoofdframe: (kolom en truss). De frameafstand is gelijk aan 3.5m. Let daar op pd = 766.438 Goed voor zowel kolom- als muurstijlen.

Voor kolommen en muurstijlen – 0 graden:

Zone/oppervlakCAanCpiCAanCpip = pd(CAan-Cpi) GoedVoor kolom
px3.5m N / m
Voor muurstijlen
px0.8m N / m
Zone A – Bovenwindse muur0.7+0.2
-0.2
+0.5
+0.9
383.219
689.795
1341.267
2414.281
306.575
551.836
Zone B – Leeward muur-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 van de rand)-1.1+0.2
-0.2
-1.3
-0.9
-996.370
-689.795
-3487.295
-2414.281
-797.096
-551.836

De drukken op de kolommen worden vermenigvuldigd tot 3,5 m om een ​​uniforme belasting te krijgen. Bovendien, voor de muurnoppen, het wordt vermenigvuldigd met 0,8 m. Merk op dat een positieve druk betekent dat deze naar het oppervlak toe werkt en dat negatief van het oppervlak af werkt (zuigkracht).

Voor truss en gordingen – 0 degressie:

Zone/oppervlakCAanCpiCAanCpip = pd(CAan-Cpi) GoedTruss
px3.5m N / m
Gordingen
px0.745m N / m
Zone EF – Bovenwinds-0.109+0.2
-0.2
-0.309
+0.091
-229.725
67.654
-804.036
236.787
-171.145
50.402
Zone GH – Benedenwindse-0.5+0.2
-0.2
-0.7
-0.3
-520.412
-223.034
-1821.441
-780.617
-387.707
-166.160
Geveluiteinden-1.172+0.2
-0.2
-1.372
-0.972
-1051.553
-744.978
-3680.437
-2607.423
Nokzones-1.0+0.2
-0.2
-1.2
-0.8
-919.726
-613.151
-3219.041
-2146.027

De drukken op de truss worden vermenigvuldigd tot 3,5 m om een ​​uniforme belasting te krijgen. Bovendien, voor de muurnoppen, het wordt vermenigvuldigd met 0.745m. Let daar op pd = 766.438 Goed voor de gordingen en pd = 743.445 Goed voor de truss.

Eén kritisch frame overwegen – tussenruimte is 3,5 m:

Voor pd(CAan – +Cpi):

Figuur 7. Verdeelde belasting op een kritisch frame met behulp van pd(CAan – +Cpi)x3.5m.

Voor pd(CAan – -Cpi):

Figuur 8. Verdeelde belasting op een kritisch frame met behulp van pd(CAan – -Cpi)x3.5m.

Voor het ontwerpen van muurstijlen en gordingen, je hoeft alleen maar de absolute maximale druk erop te krijgen en deze als basis te gebruiken bij het berekenen van de ontwerpkrachten. In dit geval, de ontwerp windbelasting zijn:: -797.096 N/m voor muurstijl en -783.407N/m voor de gordingen,

Deze berekeningen kunnen allemaal worden uitgevoerd met SkyCiv's Load Generator-software voor IS 875-3 en ook andere codes. Gebruikers kunnen een locatie op een site invoeren om windsnelheden en topografische factoren te krijgen, voer gebouwparameters in en genereer de winddrukken. Probeer onze SkyCiv Free Wind Tool voor windsnelheid- en winddrukberekeningen op gevelconstructies.

Patrick Aylsworth Garcia bouwkundig ingenieur, Product ontwikkeling
Patrick Aylsworth Garcia
Bouwkundig ingenieur, Product ontwikkeling
MS Civiele Techniek
LinkedIn

Referenties:

  • Ontwerpladingen (Anders dan aardbeving) voor gebouwen en constructies — Praktijkcode (Een deel 3 Windbelastingen ed.). (2015). Bureau voor Indiase normen.
Was dit artikel nuttig voor jou?
Ja Nee

Hoe kunnen we helpen?

Ga naar boven