Полностью рабочий пример ИС 875-3 расчеты ветровой нагрузки

В этой статье, пример расчета давления ветровой нагрузки для здания в Валване, Махараштра, Индия (18.945695° с., 74.564866° E) будет показано. Этот расчет будет в соответствии с IS 875-3:2015 расчеты ветровой нагрузки. SkyCivбесплатный калькулятор ветровой нагрузки недавно добавил IS 875-3 расчеты ветровой нагрузки, следовательно, мы собираемся продемонстрировать, как рассчитать ветровые нагрузки, используя модель S3D Barnhouse ниже:

Для этого тематического исследования, данные структуры следующие:

Расположение	Walwane, Махараштра, Индия (18.945695° с., 74.564866° E)
Заполняемость	Разное - Структура фермы
местность	Плоский открытый участок
Размеры	B = 4 м × L = 14 м в плане H = Высота карниза 2.4 м Высота апекса на высоте. 3.4 м Скат крыши 1:2 (26.565°) Нет открытия
покрытие	Пурлины с интервалом 0,745 м Стеновые стойки на расстоянии 0,8 м

Использование IS 875-3: 2015, Расчетная скорость ветра для данного местоположения и расчетное давление ветра для прямоугольного здания с скатной крышей могут быть решены с помощью следующих уравнений:

Расчетная скорость ветра на высоте с участием (в м / с): V_{с участием} = V_бК₁К₂К₃К₄ (1)

куда:
V_б этоБазовая скорость ветра, РС
К₁ это Фактор вероятности (коэффициент риска) на основе 6.3.1 IS 875-3
К₂ это Коэффициент неровности местности и высоты на основе 6.3.2 IS 875-3
К₃ это Фактор топографии на основе 6.3.3 IS 875-3
К₄ это Фактор важности для циклонической области на основе 6.3.4 IS 875-3

Расчетное ветровое давление (в Па): п_d = K_dК_а К_сп_{с участием} (2)

куда:
К_d это Фактор направленности ветра на основе 7.2.1 IS 875-3. Равно 1.0 при учете местных коэффициентов давления.
К_а это Коэффициент усреднения по площади на основе 7.2.2 IS 875-3
К_с это Фактор комбинации на основе 7.3.3.13 ЯВЛЯЕТСЯ 875-3
п_{с участием} равно 0.60V_{с участием}² в Па
Обратите внимание, что п_d не следует принимать меньше, чем 0.70п_{с участием}

От расчетного давления п_d полученный, давление будет распространяться на членов группы с помощью:

Сила ветра на поверхности или элементах (гостиница): F = (С_на – С_{число Пи})Ap_d (3)

куда:
А площадь поверхности конструктивного элемента или элемента облицовки
С_на - коэффициенты внешнего давления
С_пя - коэффициенты внутреннего давления

Мы углубимся в детали каждого параметра ниже.

Основная скорость ветра V_б

С рисунка 1 IS 875-3, местоположение площадки - это положение на карте, где базовая скорость ветра V_б равно 39 РС.

SkyCiv может автоматизировать расчет скорости ветра, просто определяя местоположение площадки в Индии.. Попробуйте наши SkyCiv Free Wind Tool.

Бесплатный калькулятор ветровой нагрузки

Фактор вероятности (Коэффициент риска) К₁

Стол 1 IS 875-3 представлены коэффициенты риска для разных классов конструкций в разных зонах скорости ветра. Для этой структуры, так как это амбар и будет использоваться для укрытия домашнего скота., структура классифицируется как “Здания и сооружения с низкой степенью опасности для жизни и имущества в случае аварии, такие как изолированные башни в лесных массивах, хозяйственные постройки, кроме жилых.” следовательно, из таблицы 1 IS 875-3, соответствующий фактор вероятности (коэффициент риска) К₁ равно 0.92.

Фактор неровности местности и высоты К₂

Для этой структуры, он расположен в центре фермы, где нет непосредственных препятствий. следовательно, местность можно классифицировать как категория 1. Использование таблицы 2 IS 875-3:2015, мы можем получить К₂ ценности (который варьируется в зависимости от рассматриваемой высоты):

Рост	К2
Контрольная высота, H = 2.4 м	1.05

Фактор топографии К₃

Для учета топографических эффектов, нам нужно получить данные о высоте местоположения для восьми (8) основные направления – N, S, W, Е, NW, РОДИЛСЯ, ЮЗ, и ЮВ – с помощью API повышения уровня Google. На основании данных, в целом можно предположить, что местность “Плоский” по всем направлениям. следовательно, на основе 6.3.3 IS 875-3:2015, мы можем установить наши К₃ равно 1.0.

Фактор важности К₄

Поскольку участок расположен за пределами восточного побережья Индии, и конструкция будет использоваться только в сельскохозяйственных целях., значение К₄ равно 1.0 на основе 6.3.4 IS 875-3:2015

Расчетная скорость ветра V_{с участием}

Из вышеперечисленных факторов, мы уже можем решить расчетную скорость ветра V_{с участием} используя уравнение (1):

Уровень	Vб РС	К1	К2	К3	К4	Vс участием РС
H = 2.4 м	39.0	0.92	1.05	1.0	1.0	37.674

От расчетной скорости ветра, мы можем рассчитать расчетное давление ветра п_d.

Коэффициент направленности ветра К_d

Из 7.2.1 IS 875-3:2015, в Коэффициент направленности ветра К_d равно 0.9 для рам и с учетом местных коэффициентов давления, будет равно 1.0. Для этого примера, мы будем использовать К_d равно 1.0 для прогонов и стен и для К_d равно 0.9 для колонн и ферм.

Площадь Коэффициент усреднения К_а

В Площадь Коэффициент усреднения К_а можно рассчитать с помощью таблицы 4 IS 875-3:2015:

К_а знак равно 1.0 для площади меньше или равной 10 кв.м.
К_а знак равно 0.9 для площади равной 25 кв.м.
К_а знак равно 0.8 для площади больше или равной 100 кв.м.

Обратите внимание, что К_а можно линейно интерполировать между значениями. Для этой структуры, нам нужно получить притоки колонн для наветренной (Зона А), подветренный (Зона Б), боковины (Зона C и D), и ферма для крыши. более того, учтем также площадь притока стеновых стоек и прогонов.

Составная часть	Площадь, кв.м.	Ка
Столбец	2.4×3.5 m = 8.4 кв.м.	1.0
Ферма	4×3.5 м (проекция) знак равно 14 кв.м.	0.97
Стеновые стойки	0.8×3.5 m = 2.8 кв.м.	1.0
Прогоны	0.745×3.5 m = 2.608 кв.м.	1.0

Фактор комбинации К_с

Поскольку мы будем рассматривать одновременное действие давления в стенах и кровле и внутреннего давления, предполагаемый Фактор комбинации К_с равно 0.9 как указано в 7.3.3.13 IS 875-3:2015.

Расчетное давление ветра, п_d

Используя уравнение (2), мы можем рассчитать расчетное давление ветра, п_d, Обратите внимание, что п_{с участием} знак равно 851.598 Хорошо и п_d не должно быть меньше чем 0.7п_{с участием} или 596.119Хорошо.

Составная часть	Ка	Кd	Кс	пс участием	пd
Столбец	1.0	1.0	0.9	851.598	766.438
Ферма	0.97	1.0	0.9	851.598	743.445
Стеновые стойки	1.0	1.0	0.9	851.598	766.438
Прогоны	1.0	1.0	0.9	851.598	766.438

Из этих данных, нам нужно рассчитать коэффициенты давления, чтобы распределить расчетное давление на компоненты.

Коэффициенты внутреннего давления С_{число Пи}

В коэффициенты внутреннего давления С_{число Пи} можно определить из 7.3.2 IS 875-3:2015. Для этой структуры, предполагается, что общий проем в стене меньше, чем 5 процент от общей площади стен. Следовательно, в С_{число Пи} значения для этого примера +0.2 и -0.2.

Коэффициенты внешнего давления С_на

В Коэффициенты внешнего давления С_на зависят от определенных параметров, таких как высота, ширина, длина, угол крыши, и кровельный профиль.

Коэффициенты внешнего давления стены

Коэффициенты внешнего давления для стен зависят от ч / ш и л / в соотношение, где час высота карниза, вес наименьший размер здания, и L это больший размер здания. Для этого примера, h = H, l = L, и w = B. Следовательно, в / ш = 0.6 и л / ш = 3.5. Из таблицы 5 IS 875-3:2015, соответствующий С_на значения следующие:

Для угла ветра = 0 градусы:

Зона / Поверхность	Сна
Зона А – Навесная стена	+0.7
Зона Б – Подветренная стена	-0.3
Зона С – боковая стенка	-0.7
Зона D – боковая стенка	-0.7
Локальная зона (0.25ш от края)	-1.1

Для угла ветра = 90 градусы:

Зона / Поверхность	Сна
Зона А – Навесная стена	-0.5
Зона Б – Подветренная стена	-0.5
Зона С – боковая стенка	+0.7
Зона D – боковая стенка	-0.1
Локальная зона (0.25ш от края)	-1.1

Обратите внимание, что вес знак равно 4 м.

Коэффициенты внешнего давления крыши

Для этой структуры, так как профиль крыши двускатный или двускатный, Коэффициенты внешнего давления кровли рассчитываются по таблице 6 IS 875-3:2015. В этом примере, поскольку в / ш = 0.6, и угол крыши 26.565°, в С_на значения будут интерполированы с использованием следующих значений:

Заметка: и = 0,15 Вт = 0.6м

Для угла ветра = 0 градусы:

Угол крыши	Зона EF – наветренный	Зона GH – подветренный
20°	-0.7	-0.5
26.565°	-0.109	-0.5
30°	-0.2	-0.5

Для угла ветра = 90 градусы:

Угол крыши	Зона EG – боковой ветер	Зона FH – боковой ветер
20°	-0.8	-0.6
26.565°	-0.8	-0.6
30°	-0.8	-0.6

Для местного давления:

Угол крыши	Концы фронтона	Зоны хребта
20°	-1.5	-1.0
26.565°	-1.172	-1.0
30°	-1.0	-1.0

Окончательные коэффициенты давления на крышу будут:

Зона / Поверхность	Направление ветра – 0 градусы	Направление ветра – 90 градусы
Зона EF – наветренный	-0.109	–
Зона GH – подветренный	-0.5	–
Зона EG – боковой ветер	–	-0.8
Зона FH – боковой ветер	–	-0.6
Концы фронтона	-1.172	-1.172
Зоны хребта	-1.0	-1.0

Комбинированное внутреннее и внешнее давление

Из значений выше, силу ветра можно рассчитать с помощью уравнения (3). тем не мение, для простоты, мы просто получим расчетное давление (не умножая значения на площадь А) а также будет рассматривать угол направления ветра 0 градусы для основного каркаса (колонна и ферма). Шаг кадров равен 3.5м. Обратите внимание, что п_d знак равно 766.438 Хорошо как для колонн, так и для стеновых стоек.

Для колонн и стеновых стоек – 0 градусы:

Зона / Поверхность	Сна	Счисло Пи	Сна–Счисло Пи	р = рd(Сна-Счисло Пи) Хорошо	Для столбца пx3,5 м Н / м	Для настенных стоек пx0,8 м Н / м
Зона А – Навесная стена	0.7	+0.2 -0.2	+0.5 +0.9	383.219 689.795	1341.267 2414.281	306.575 551.836
Зона Б – Подветренная стена	-0.3	+0.2 -0.2	-0.5 -0.1	-383.219 -76.644	-1341.267 -268.253	-306.575 -61.315
Локальная зона (1м от края)	-1.1	+0.2 -0.2	-1.3 -0.9	-996.370 -689.795	-3487.295 -2414.281	-797.096 -551.836

Давление на колонны будет увеличено до 3,5 м, чтобы получить равномерную нагрузку.. более того, для настенных стоек, он будет умножен на 0,8 м. Обратите внимание, что положительное давление означает, что оно действует по направлению к поверхности, а отрицательное - от поверхности. (всасывание).

Для ферм и прогонов – 0 дегрессировать:

Зона / Поверхность	Сна	Счисло Пи	Сна–Счисло Пи	р = рd(Сна-Счисло Пи) Хорошо	Ферма пx3,5 м Н / м	Прогоны пx0,745 м Н / м
Зона EF - наветренная	-0.109	+0.2 -0.2	-0.309 +0.091	-229.725 67.654	-804.036 236.787	-171.145 50.402
Зона GH - Подветренная	-0.5	+0.2 -0.2	-0.7 -0.3	-520.412 -223.034	-1821.441 -780.617	-387.707 -166.160
Концы фронтона	-1.172	+0.2 -0.2	-1.372 -0.972	-1051.553 -744.978	-3680.437 -2607.423	–
Зоны хребта	-1.0	+0.2 -0.2	-1.2 -0.8	-919.726 -613.151	-3219.041 -2146.027	–

Давление на ферму будет увеличено до 3,5 м, чтобы получить равномерную нагрузку.. более того, для настенных стоек, он будет умножен на 0,745 м. Обратите внимание, что п_d знак равно 766.438 Хорошо для прогонов и п_d знак равно 743.445 Хорошо для фермы.

Учитывая один критический кадр – шаг 3,5 м:

Для п_d(С_на – +С_{число Пи}):

Для п_d(С_на – -С_{число Пи}):

Для оформления стеновых каркасов и прогонов., вам просто нужно получить абсолютное максимальное давление, действующее на него, и использовать его как основу при расчете расчетных сил. В этом случае, расчетная ветровая нагрузка составляет: -797.096 Н / м для каркаса стены и -783,407 Н / м для прогона,

Все эти расчеты можно выполнить, используя Программное обеспечение генератора нагрузки SkyCiv для ИС 875-3 а также другие коды. Пользователи могут войти в местоположение сайта, чтобы получить скорость ветра и факторы топографии, введите параметры здания и создайте давление ветра. Попробуйте наши SkyCiv Free Wind Tool для расчета скорости ветра и ветрового давления на двускатных конструкциях.

Калькулятор ветровой нагрузки Skyciv

Ссылки:

• Расчетные нагрузки (Помимо землетрясения) для зданий и сооружений - Свод правил (Часть 3 Ветровые нагрузки под ред.). (2015). Бюро индийских стандартов.