Bir ASCE örneği 7-16 rüzgar yükü hesaplamaları (yönlü prosedür) L şeklinde bir bina için
Bu makalede, Cordova'da L şeklinde bir bina için örnek bir rüzgar yükü basıncı hesaplaması, Tennessee gösterilecek. Bu hesaplama ASCE'ye uygun olacaktır. 7-16 rüzgar yükü hesaplamaları (yönlü prosedür).
Bu vaka çalışması için, yapı verileri aşağıdaki gibidir:
| yer | Cordova, Memphis, Tennessee Rakım +110.0m |
| Doluluk | Çeşitli – Bitki Yapısı |
| Arazi | Düz tarım arazisi |
| Boyutlar | 28m (12m genişlik) x 24m (8m genişlik) planda Saçak yüksekliği 5 m Yüksekte tepe yüksekliği. 8 m Çatı eğimi: 1:2 ana çerçeve için (26.57°) 3:4 uzatma için (36.87°) Açılış ile |
ASCE kullanan üçgen çatı konstrüksiyonu için benzer bir hesaplama 7-10 (emperyal birimler) bu örnekte referans alınmıştır ve bu kullanılarak erişilebilir bağlantı. Tasarım rüzgar basıncını belirlemedeki formül:
Kapalı ve kısmen kapalı binalar için:
\(p = qG{C}_{p} -{q}_{ben}({GC}_{pi})\) (1)
Açık binalar için:
\(p = q{G}_{f}{C}_{p} -{q}({GC}_{pi})\) (2)
Nerede:
\(G ) = kuvvet etkisi faktörü
\({C}_{p}\) = dış basınç katsayısı
\(({GC}_{pi})\)= iç basınç katsayısı
\(q) = hız basıncı, Pa'da, formül tarafından verilen:
\(q = 0.613{K}_{ile}{K}_{zt}{K}_{d}[object Window]) (3)
\(q) = \({q}_{h}\) leeward duvarlar için, yan duvarlar, ve çatılar,çatı ortalama yüksekliğinde değerlendirilir, \(h)
\(q) = \({q}_{ile}\) rüzgarlı duvarlar için, yüksekte değerlendirildi, \(z)
\({q}_{ben}\) = \({q}_{h}\) negatif iç basınç için, \((-{GC}_{pi})\) değerlendirme ve \({q}_{ile}\) pozitif iç basınç değerlendirmesi için \((+{GC}_{pi})\) kısmen kapalı binaların ancak olarak alınabilir \({q}_{h}\) muhafazakar değer için.
\({K}_{ile}\) = hız basınç katsayısı
\({K}_{zt}\)= topografik faktör
\({K}_{d}\)= rüzgar yönlülük faktörü
\(V ) = m/s cinsinden temel rüzgar hızı
Risk Kategorisi
Tasarım rüzgar basınçlarının belirlenmesindeki ilk şey, yapının risk kategorisini sınıflandırmaktır., yapının kullanımına veya doluluk durumuna göre. Bu örnek bir bitki yapısı olduğu için, yapı olarak sınıflandırılır Risk Kategorisi IV. Görmek Tablo 1.5-1 ASCE'nin 7-16 risk kategorileri sınıflandırması hakkında daha fazla bilgi için.
Temel Rüzgar Hızı, \(V )
ASCE'de 7-16, rüzgar hızı verileri şuradan elde edilebilir: Rakamlar 26.5-1 -e 26.5-2. Nereden Şekil 26.5-1A, Cordova, Memphis, Tennessee, Şekilde gösterilen kırmızı noktanın yanında 3 altında, ve ardından, NS temel rüzgar hızı, \(V ), dır-dir 52 Hanım. Değerlerin bilinen rüzgar konturları arasında enterpolasyon yapılması gerektiğini unutmayın..
SkyCiv, yalnızca birkaç parametre kullanarak rüzgar hızı hesaplamalarını otomatikleştirebilir. Deneyin SkyCiv Ücretsiz Rüzgar Aracı.
Karşılaşma Kategorisi
Görmek Bölüm 26.7 ASCE'nin 7-16 maruziyet kategorisini belirlemede prosedürü detaylandırır.
Seçilen rüzgar yönüne bağlı olarak, yapının maruziyeti, 45 ° rüzgar yönüne göre belirlenecektir.. Kabul edilecek maruziyet, söz konusu yönden en yüksek rüzgar yükünü verecek olan maruziyet olmalıdır.. Her bir maruziyet sınıflandırmasının açıklaması Bölümde detaylandırılmıştır. 26.7.2 ve 26.7.3 ASCE'nin 7-16.
Örneğimiz için, yapının konumu Cordova'da bir tarım arazisinde olduğundan, Memphis, Tennessee, daha uzun binalar olmadan 30 ft, bu nedenle alan şu şekilde sınıflandırılmıştır: Pozlama C. Teşhir kategorisini belirlemede yararlı bir araç, potansiyel sitenizi bir uydu görüntüsü üzerinden görüntülemektir. (Örneğin Google Maps).
Rüzgar Yönlülük Faktörü, \({K}_{d}\)
Rüzgar yönü faktörleri, \({K}_{d}\), Yapımız için ikimiz de eşittir 0.85 bina ana rüzgar kuvvetine dirençli sistem olduğundan ve ayrıca yapıya bağlı bileşenlere ve giydirmeye sahip olduğundan. Bu gösterilir Tablo 26.6-1 ASCE'nin 7-16.
Topografik Faktör, \({K}_{zt}\)
Yapının konumu düz bir tarım arazisi içinde olduğundan, topografik faktörün, \({K}_{zt}\), dır-dir 1.0. Aksi takdirde, faktör kullanılarak çözülebilir Figür 26.8-1 ASCE'nin 7-16. Topografik faktörün daha fazla hesaplanmasının gerekip gerekmediğini belirlemek için, görmek Bölüm 26.8.1, Siteniz listelenen tüm koşulları karşılamıyorsa, topografik faktör şu şekilde alınabilir: 1.0.
Not: Topografi faktörleri kullanılarak otomatik olarak hesaplanabilir SkyCiv Rüzgar Tasarım Yazılımı. Topografya faktörünün hesaplanması hakkında daha fazla bilgi için, şunu bir kontrol et makale.
Yerden Yükseklik Faktörü, \({K}_{e}\)
Yerden yükseklik faktörü, \({K}_{e}\), ASCE'de tanıtıldı 7-16 ortalama deniz seviyesinden zemin yüksekliğine bağlı olarak hava yoğunluğundaki değişimi dikkate almak. Bu faktör kullanılarak hesaplanabilir:
\( {K}_{e} = {e}^{-0.000119{ile}_{g}}\) (4)
Nerede:
\({ile}_{g}\) metre cinsinden ortalama deniz seviyesinden zemin yüksekliğidir
Bu nedenle, bu vaka çalışması için, yerden yükseklik +110.0m olduğundan, \({K}_{e}\) eşittir 0.987.
Hız Basınç Katsayısı, \({K}_{ile}\)
Hız basınç katsayısı, \({K}_{ile}\), Tablo kullanılarak hesaplanabilir 26.10-1 ASCE'nin 7-16. Bu parametre, rüzgar basıncının dikkate alındığı noktanın zemin seviyesinden yüksekliğine bağlıdır., ve maruz kalma kategorisi. Dahası, Tabloda gösterilen değerler aşağıdaki formüle dayanmaktadır:
İçin 4.6 m < \({ile}\) < \({ile}_{g}\): \({K}_{ile} = 2.01(/{ile}_{g})^{2/a}\) (5)
İçin \({ile}\) < 4.6 m: \({K}_{ile} = 2.01(4.6/{ile}_{g})^{2/a}\) (6)
Nerede:
| Maruziyet | a | \({ile}_{g}\)(m) |
| Pozlama B | 7.0 | 365.76 |
| Pozlama C | 9.5 | 274.32 |
| Pozlama D | 11.5 | 213.36 |
Genelde, ortalama çatı yüksekliğinde hız basınç katsayıları, \({K}_{h}\), ve her kat seviyesinde, \({K}_{gün}\), tasarım rüzgar basınçlarını çözmek için ihtiyacımız olan değerler. Bu örnek için, rüzgar yönündeki rüzgar basıncı doğası gereği parabolik olduğundan, zemin seviyeleri arasındaki duvarlara eşit basınç uygulandığını varsayarak bu yükü basitleştirebiliriz.. Rüzgar yönündeki basıncı basitleştirebilir ve ikiye bölebiliriz. 2 seviyeleri, saçak yüksekliğinde (+5.0m), ve ortalama çatı yüksekliğinde (+6.5m). Dahası, a = 9.5 ve \({ile}_{g}\) eşittir 274.32 m yapının konumu Maruziyet C olarak sınıflandırıldığından.
| Yükseklik (m) | \( {K}_{ile} \) |
| 5 (saçak yüksekliği) | 0.865 |
| 6.5 (ortalama çatı yüksekliği) | 0.914 |
Hız Basıncı, \( q \)
Denklemden (3), hız basıncını çözebiliriz, \( q \) Pa'da, her yükseklikte dikkate alınır.
| Yükseklik, m | \( {K}_{ile} \) | \( {K}_{zt} \) | \( {K}_{d} \) | \( {K}_{e} \) | \( V \), Hanım | \( q \), İyi |
| 5 (saçak yüksekliği) | 0.865 | 1.0 | 0.85 | 0.987 | 52 | 1202.87 |
| 6.5 (ortalama çatı yüksekliği) | 0.914 | 1.0 | 0.85 | 0.987 | 52 | \( {q}_{h} \) = 1271.01 |
Rüzgar Etkisi Faktörü, \( G \)
Rüzgar etkisi faktörü, \( G \), ayarlandı 0.85 yapının katı olduğu varsayıldığında (Bölüm 26.11 ASCE'nin 7-16).
Muhafaza Sınıflandırması ve İç Basınç Katsayısı, \( ({GC}_{pi}) \)
Tesis yapısının, aşağıdaki tanımları karşılayan açıklıklara sahip olduğu varsayılır. kısmen kapalı bina içinde Bölüm 26.2 ASCE'nin 7-16. Böylece, iç basınç katsayısı, \( ({GC}_{pi}) \), olmalı +0.55 ve -0.55 dayalı Tablo 26.13-1 ASCE'nin 7-16. Bu nedenle:
\(+{p}_{ben} = {q}_{ben}(+G{C}_{pi}) \) = (1271.01)(+0.55) = 699.06 İyi
\(-{p}_{ben} = {q}_{ben}(-G{C}_{pi}) \) = (1271.01)(-0.55) = -699.06 İyi
Dış Basınç Katsayısı, \({C}_{p}\)
Kapalı ve kısmen kapalı binalar için, Dış Basınç Katsayısı, \({C}_{p}\), verilen bilgiler kullanılarak hesaplanır. Figür 27.4-1 vasıtasıyla Figür 27.4-3. Üçgen çatılı, kısmen kapalı bir bina için, kullanım Figür 27.4-1. Duvarlar ve çatı için Dış Basınç Katsayıları, L bina parametreleri kullanılarak ayrı ayrı hesaplanır., B ve h, Notta tanımlananlar 7 nın-nin Figür 27.4-1.
Bu örnek için, yapısı asimetrik olduğundan, dört rüzgar yönü dikkate alınacaktır: iki (2) 24m tarafına paralel rüzgar yönü için, ve iki (2) 28m tarafına paralel rüzgar yönü için.
24m tarafına paralel Rüzgar Yönü için
Böylece, L/B ve h/L'yi hesaplamamız gerekiyor:
Çatı ortalama yüksekliği, h = 6.5 m
Bina uzunluğu, L = 24 m
Bina genişliği, B = 28 m
L / B = 0.857
h / L = 0.271
h / B = 0.232
Duvar Basınç Katsayıları, \({C}_{p}\), ve Dış Basınç, \({p}_{e}\)
.duvarlar için, dış basınç katsayıları Şekilden hesaplanır 27.3-1 ASCE'nin 7-16 nerede \({q}_{h}\) = 1271.011 İyi ve \( G \) = 0.85.
| Yüzey | h, m | Duvar Basınç Katsayıları, \({C}_{p}\) | \({p}_{e}\), İyi |
| Rüzgar duvarı | 5.0 | 0.8 | 817.953 |
| 6.5 | 0.8 | 864.288 | |
| Leeward duvarı | 6.5 | -0.5 | -540.180 |
| Yan duvarlar | 6.5 | -0.7 | -756.252 |
Çatı Basınç Katsayıları, \({C}_{p}\), ve Dış Basınç, \({p}_{e}\)
çatı için, dış basınç katsayıları Şekilden hesaplanır 27.3-1 ASCE'nin 7-16 nerede \({q}_{h}\) = 1271.011 İyi. Bu rüzgar yönü için, rüzgarlı ve rüzgarlı çatı basınçları (çatı yüzeyleri 1 ve 2) kullanılarak hesaplanır θ = 36,87 ° ve θ = 0 ° çatı yüzeyleri için 3 ve 4.
| Yüzey | yer | Çatı Basınç Katsayıları, \({C}_{p}\) | \({p}_{e}\), İyi |
| Rüzgar üstü çatı | – | 0.4 | 432.144 |
| Leeward çatı | – | -0.6 | -648.216 |
| Rüzgara paralel (sırt boyunca) | 0 kenardan h'ye | -0.9 -0.18 |
-972.324 -194.465 |
| h - 2h kenardan | -0.5 -0.18 |
-540.180 -194.465 |
|
| > 2h kenardan | -0.3 -0.18 |
-324.108 -194.465 |
Bu nedenle, birleştirme \({p}_{e}\) ve \({p}_{ben}\), karşılık gelen tasarım basınçları elde edilebilir:
| Tür | Yüzey | Yükseklik/Konum, m | \({p}_{e}\), İyi | \({p}_{e}\) – +\({p}_{ben}\), İyi | \({p}_{e}\) – -\({p}_{ben}\), İyi |
| Duvarlar | Rüzgar duvarı | 5.0 | 817.953 | 118.897 | 1517.009 |
| 6.5 | 864.288 | 165.231 | 1563.344 | ||
| Leeward duvarı | – | -540.180 | -1239.236 | 158.876 | |
| Yan duvarlar | – | -756.252 | -1455.308 | -57.196 | |
| Çatı | Rüzgara doğru | – | 432.144 | -266.912 | 1131.200 |
| Leeward | – | -648.216 | -1347.272 | 50.840 | |
| Düz (sırt boyunca) | 0 h'ye | -972.324 -194.465 |
-1671.380 -893.521 |
-273.267 504.592 |
|
| h - 2h | -540.180 -194.465 |
-1239.236 -893.521 |
158.876 504.592 |
||
| > 2h | -324.108 -194.465 |
-1023.164 -893.521 |
374.948 504.592 |
28m tarafına paralel Rüzgar Yönü için
Böylece, L/B ve h/L'yi hesaplamamız gerekiyor:
Çatı ortalama yüksekliği, h = 6.5 m
Bina uzunluğu, L = 28 m
Bina genişliği, B = 24 m
L / B = 0.857
h / L = 0.232
h / B = 0.271
Duvar Basınç Katsayıları, \({C}_{p}\), ve Dış Basınç, \({p}_{e}\)
.Tasarım duvar basıncı için, dış basınç katsayıları Şekilden hesaplanır 27.3-1 ASCE'nin 7-16 nerede \({q}_{h}\) = 1271.011 İyi ve \( G \) = 0.85.
| Yüzey | h, m | Duvar Basınç Katsayıları, \({C}_{p}\) | \({p}_{e}\), İyi |
| Rüzgar duvarı | 5.0 | 0.8 | 817.953 |
| 6.5 | 0.8 | 864.288 | |
| Leeward duvarı | 6.5 | -0.467 | -504.528 |
| Yan duvarlar | 6.5 | -0.7 | -756.252 |
Çatı Basınç Katsayıları, \({C}_{p}\), ve Dış Basınç, \({p}_{e}\)
çatı için, dış basınç katsayıları Şekilden hesaplanır 27.3-1 ASCE'nin 7-16 nerede \({q}_{h}\) = 1271.011 İyi. Bu rüzgar yönü için, rüzgarlı ve rüzgarlı çatı basınçları (çatı yüzeyleri 3 ve 4) kullanılarak hesaplanır θ = 26,57 ° ve θ = 0 ° çatı yüzeyleri için 1 ve 2.
| Yüzey | yer | Çatı Basınç Katsayıları, \({C}_{p}\) | \({p}_{e}\), İyi |
| Rüzgar üstü çatı | – | -0.2 0.3 |
-216.072 324.108 |
| Leeward çatı | – | -0.6 | -648.216 |
| Rüzgara paralel (sırt boyunca) | 0 kenardan h'ye | -0.9 -0.18 |
-972.324 -194.465 |
| h - 2h kenardan | -0.5 -0.18 |
-540.180 -194.465 |
|
| > 2h kenardan | -0.3 -0.18 |
-324.108 -194.465 |
Bu nedenle, birleştirme \({p}_{e}\) ve \({p}_{ben}\), karşılık gelen tasarım basınçları elde edilebilir:
| Tür | Yüzey | Yükseklik/Konum, m | \({p}_{e}\), İyi | \({p}_{e}\) – +\({p}_{ben}\), İyi | \({p}_{e}\) – -\({p}_{ben}\), İyi |
| Duvarlar | Rüzgar duvarı | 5.0 | 817.953 | 118.897 | 1517.009 |
| 6.5 | 864.288 | 165.231 | 1563.344 | ||
| Leeward duvarı | – | -504.528 | -1203.584 | 194.528 | |
| Yan duvarlar | – | -756.252 | -1455.308 | -57.196 | |
| Çatı | Rüzgara doğru | – | -216.072 324.108 |
-915.128 -374.948 |
482.984 1023.164 |
| Leeward | – | -648.216 | -1347.272 | 50.840 | |
| Düz (sırt boyunca) | 0 h'ye | -972.324 -194.465 |
-1671.380 -893.521 |
-273.267 504.592 |
|
| h - 2h | -540.180 -194.465 |
-1239.236 -893.521 |
158.876 504.592 |
||
| > 2h | -324.108 -194.465 |
-1023.164 -893.521 |
374.948 504.592 |
Yapı mühendisi, Ürün geliştirme
Yüksek Lisans İnşaat Mühendisliği
Referanslar:
- Coulbourne, W. L., & personel, T. E. (2020, Nisan). Rüzgar Yükleri: ASCE'nin Rüzgar Yükü Hükümleri Rehberi 7-16. Amerikan İnşaat Mühendisleri Derneği.
- Amerikan İnşaat Mühendisleri Derneği. (2017, Haziran). Binalar ve diğer yapılar için minimum tasarım yükleri ve ilgili kriterler. Amerikan İnşaat Mühendisleri Derneği.
