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::

Voor deze case study, de structuurgegevens zijn als volgt:

Plaats	Walwane, Maharashtra, India (18.945695° Nee, 74.564866° E)
Bezetting	Diversen – Bedrijfsstructuur
Terrein	Vlak open land
Dimensies	B = 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
Bekleding	Gordingen op een afstand van 0.745m Muurstijlen op een afstand van 0,8 m

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 z (in m/s): V _z = V_bk₁k₂k₃k₄ (1)

Waarbij:
V _b is deBasis windsnelheid, Mevrouw
k₁ is de waarschijnlijkheidsfactor (risicocoëfficiënt) te krijgen op basis van 6.3.1 van IS 875-3
k₂ is de Terreinruwheid en hoogtefactor te krijgen op basis van 6.3.2 van IS 875-3
k₃ is de Topografische factor te krijgen op basis van 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): p_d = K_dK_eenK_cp_z (2)

Waarbij:
K_d is de Windrichtingfactor te krijgen op basis van 7.2.1 van IS 875-3. Gelijk aan 1.0 bij het overwegen van lokale drukcoëfficiënten.
K_een is de Oppervlaktemiddelingsfactor te krijgen op basis van 7.2.2 van IS 875-3
K_c is de Combinatiefactor te krijgen op basis van 7.3.3.13 IS 875-3
p_z is gelijk aan 0.60V _z² in Pa
Let daar op p_d mag niet minder worden genomen dan 0.70p_z

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

Windkracht op oppervlak of leden (cafe): F = (C_Aan – C_pi)ap_d (3)

Waarbij:
A is het oppervlak van het structurele element of de bekledingseenheid
C_Aan is de externe drukcoëfficiënten
C_pik 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.

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

Gratis windbelastingcalculator

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.

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):

Hoogte	k2
Referentiehoogte:, H = 2.4 m	1.05

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, te krijgen op basis van 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 te krijgen op basis van 6.3.4 van IS 875-3:2015

Ontwerp windsnelheid V _z

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

Peil	V b Mevrouw	k1	k2	k3	k4	V z Mevrouw
H = 2.4 m	39.0	0.92	1.05	1.0	1.0	37.674

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

Wind Directionaliteitsfactor K_d

Van 7.2.1 van IS 875-3:2015, de Wind Directionaliteitsfactor K_d 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 K_d gelijk aan 1.0 voor gordingen en muurstudies en voor K_d gelijk aan 0.9 voor de kolommen en spanten.

Oppervlakte Middelingsfactor K_een

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

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

Let daar op K_een kan lineair worden geïnterpoleerd tussen waarden. Voor deze structuur:, we moeten de zijrivieren van kolommen voor loef krijgen (Zone A), loef- (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.

onderdeel	Oppervlakte, m².	Keen
Kolom	2.4×3.5 m = 8.4 m².	1.0
Truss	4×3.5 m (projectie) = 14 m².	0.97
Muurstijlen	0.8×3.5 m = 2.8 m².	1.0
Gordingen	0.745×3.5 m = 2.608 m².	1.0

Combinatiefactor K_c

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

Ontwerp winddruk, p_d

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

onderdeel	Keen	Kd	Kc	pz	pd
Kolom	1.0	1.0	0.9	851.598	766.438
Truss	0.97	1.0	0.9	851.598	743.445
Muurstijlen	1.0	1.0	0.9	851.598	766.438
Gordingen	1.0	1.0	0.9	851.598	766.438

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

Interne drukcoëfficiënten C_pi

De interne drukcoëfficiënten C_pi 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 C_pi waarden voor dit voorbeeld zijn +0.2 en -0.2.

Externe drukcoëfficiënten C_Aan

De Externe drukcoëfficiënten C_Aan 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 C_Aan waarden zijn als volgt::

Voor windhoek = 0 graden:

Zone/oppervlak	CAan
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/oppervlak	CAan
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 C_Aan waarden worden geïnterpoleerd met behulp van de volgende waarden::

Notitie: j = 0,15w = 0.6m

Voor windhoek = 0 graden:

Dakhoek	Zone EF – Bovenwaarts	Zone GH – Leeward
20°	-0.7	-0.5
26.565°	-0.109	-0.5
30°	-0.2	-0.5

Voor windhoek = 90 graden:

Dakhoek	Zone EG – Zijwind	Zone FH – Zijwind
20°	-0.8	-0.6
26.565°	-0.8	-0.6
30°	-0.8	-0.6

Voor lokale druk:

Dakhoek	Geveluiteinden	Nokzones
20°	-1.5	-1.0
26.565°	-1.172	-1.0
30°	-1.0	-1.0

De uiteindelijke dakdrukcoëfficiënten zijn::

Zone/oppervlak	Windrichting – 0 graden	Windrichting – 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 A) 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 p_d = 766.438 Goed voor zowel kolom- als muurstijlen.

Voor kolommen en muurstijlen – 0 graden:

Zone/oppervlak	CAan	Cpi	CAan–Cpi	p = pd(CAan-Cpi) Goed	Voor kolom px3.5m N / m	Voor muurstijlen px0.8m N / m
Zone A – Bovenwindse muur	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 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/oppervlak	CAan	Cpi	CAan–Cpi	p = pd(CAan-Cpi) Goed	Truss 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 p_d = 766.438 Goed voor de gordingen en p_d = 743.445 Goed voor de truss.

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

Voor p_d(C_Aan – +C_pi):

Voor p_d(C_Aan – -C_pi):

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.

Skyciv windbelastingcalculator

Referenties:

• Ontwerpladingen (Anders dan aardbeving) voor gebouwen en constructies — Praktijkcode (Een deel 3 Windbelastingen ed.). (2015). Bureau voor Indiase normen.