ECP 201ECP 201

Building Systems(Wind)

Presentation OutlinePresentation Outline

• ECP 201 provision• Building System Loads

– Wind• Main lateral wind resisting system• Component example

Structural SystemsStructural Systems

• Gravity Load Systems– Beams– Columns– Floor Member – Double Tees, Hollow Core

Structural SystemsStructural Systems

• Lateral Load Systems– Shear Walls– Moment Resisting Frames– Cantilever Columns– Braced Frames – K Frames

System LoadsSystem Loads

• Dead Loads• Live Loads• Temperature

load• Wind Loads• Earthquake

Loads

This session willplace emphasison these forces.

Load CombinationsLoad Combinations

According to design codes ECP 203-2007

اشتراطات الكود المصرياشتراطات الكود المصري

العادية يتم حساب أحمال والمبانىحساب أحمال الرياح على المنشآت عندوالمنشآت ذات للمبانىأما بالنسبة ) ٣-٧(الوارد بالبند لإلسلوبالرياح طبقاً

:الطابع الخاص مثل.المباني والمنشآت ذات األشكال غير المألوفة- ١تحت تأثير الرياح العادىغير لإلھتزازالمباني والمنشآت ذات القابلية - ٢

.وغيرھا الجاسئهمثل األسقف المعلقة واألسقف غير

طريقة حساب أحمال الرياحطريقة حساب أحمال الرياح

الناتج عن تأثير الرياح على أسطح المبنى كوحدة الخارجىيتم حساب الضغط أو السحب •:واحدة أو أجزائه من المعادلة التالية

••Pe = Ce k q (7-1):حيث ••Pe على وحدة المساحة لألسطح الخارجية استاتيكياالمؤثر الخارجىضغط الرياح

)٢م/كن(للمبنى •q للمبنى وتؤخذ قيمته الجغرافىويعتمد على الموقع ) ٢م/كن( األساسىضغط الرياح

).٤-٧(البند فىطبقاً لما ھو وارد •k عن سطح األرض وتؤخذ قيمته طبقاً لما ھو اإلرتفاعتعرض و يتغير مع المعامل

).٣-٥-٧(البند فىوارد •Ce الھندسىمعامل ضغط الرياح الخارجي على أسطح المبنى ويعتمد على الشكل

).٦-٧(البند فىللمبنى وتؤخذ قيمته طبقاً لما ھو وارد

الضغط او السحب الداخليالضغط او السحب الداخلي• للرياح على األسطح الداخلية للمبنى من الداخلىحساب الضغط أو السحب يتم ٢-٣-٧•

المعادلة التالية•Pi = Ci k q (7-2):حيث••Pi = المؤثر الداخلىضغط الرياح ً على وحدة المساحة لألسطح الداخلية للمبنى وفى إستاتيكيا

ضغطاً وللداخل إذا كانت Piاتجاه السـطح إذا كانت فىاتجاه متعامد على األسطح ويؤثر للخارج Pi ً٢م/كن) (١-٧شكل(سحبا.(

•k البند فىثابتة بكامل ارتفاع المبنى وتحسب قيمته طبقاً لما ھو وارد وقيمتةمعامل التعرض)٥-٥-٧ .(

•Ci معامل ضغط الرياح على أسطح المبنى الداخلية ويعتمد على أماكن تواجد الفتحات بواجھات.المبنى

• q طبقاً لما قيمتةللمبنى وتؤخذ الجغرافىويعتمد على الموقع ) ٢م/كن( األساسىضغط الرياح). ١-٧(المعادلــة رقم فىالمستخدمة qمن ھذا الباب وھى نفس ) ٤-٧(البند فىھو وارد

-ve C+ve CWindii

Wind+ve Ci -ve Ci

رأسىقطاع

افقىقطاع حالة السحب والضغط فى Ci الداخلىأشكال توضح توزيع ضغط الرياح ) ١-٧(شكل

الضغط الكلي علي المنشآتالضغط الكلي علي المنشآت• ال تتطلب حساب توزيع ضغط للرياح على أسطحھا وخاصة تلك التىبعض المباني والمنشآت فى ٣-٣-٧•

أبعادھا عالية فإنه يفضل حساب القوة الكلية للرياح على المنشأ ككل باقىتكون نسبة ارتفاعھا إلى التىبدال من حساب توزيعه على وحده المساحة لھذا النوع من المنشآت وتحسب القوة الكلية للرياح من

: المعادلة التالية•

• F = Cf k q A (7-3): حيث ••F٢م/كن(القوة الكلية للرياح على المبنى ھى(•k ٣-٥-٧(البند فىمعامل التعرض وتحسب قيمته طبقاً لما ھو وارد(•q ٢م/كن( األساسىضغط الرياح(•Cf في المباني العادية ١٫٣٠(=الكلية معامل قوة الرياح(•A ٢م(الرياح إلتجاهمساحة واجھة المبنى المقابلة(

q q األساسىالرياح ضغط األساسىالرياح ضغط

:من المعادلة التالية) ٢م/كن( q االساسىيتم حساب ضغط الرياح ••q = 0.5x10-3 V2 Ct Cs (7-4): حيث ••V ثوان على ارتفاع ٣المقابلة لعصفة رياح مدتھا ) ث/م(سرعة الرياح االساسية

و ذلك باحتمالية تجاوز للقوى التصميمية ال ) ١-٧(بقاً لجدول طم فوق سطح االرض ١٠.خمسين سنة فى% ٢تتعدى

• ٣م/كجم ١٫٢٥كثافة الھواء و تؤخذ.•Ct معامل طبوغرافية االرض وتعتمد قيمته على طبوغرافية سطح االرض المحيطة

).٢-٧(بالمبنى وتموجاته ، جدول رقم •Cs ھو المعامل الذى و) أ-٧(الملحق فىمعامل المنشأ وتحسب قيمته طبقاً لما ھو وارد

لذروة ضغط الرياح على المتوالىاالعتبار تأثير أحمال الرياح عند الحدوث غير فىيأخذ .(turbulence)المبنى مع تأثير اھتزاز المبنى أثناء االضطراب

)ث/م(سرعة الرياح األساسية المـوقـــع٤٢الزعفرانة/ ه الضبع/ مرسى مطروح

٣٩العين السخنة/ رأس سدر/ السلوموان يوط / أس ة / أس و / الغردق كندرية/ صويرأب / األس

٣٦والمناطق الساحلية

٣٣األقصر/ سيوه/ الداخلة / القاھرة ا وم / المني ا / الفي ر / طنط ة التحري ور / مديري / دمنھ

٣٠المنصورة

وللمناطق غير الواردة بالجدول تؤخذ قيمة . وذلك تبعًا لموقع المبنى) ١-٧(من جدول Vتؤخذ قيم .سرعة الرياح األساسية ألقرب موقع موجود بالجدول

Vسرعة الرياح األساسية ) ١-٧(جدول

جبأمنطقة التعرضطول وعورة

(z0)األرض٠٫٠٥٠٫٣١٫٠٠

kمعامل التعرض بالمتر zاالرتفاع ١٫٠١٫٠٠١٫٠٠م١٠-٠١٫١٥١٫٠٠١٫٠٠م٢٠-م١٠١٫٤٠١٫٠٠١٫٠٠م٣٠-م٢٠١٫٦٠١٫٠٥١٫٠٠م٥٠-م٣٠١٫٨٥١٫٣٠١٫٠٠م٨٠-م٥٠٢٫١١٫٥٠١٫١٥م١٢٠-م٨٠٢٫٣٠١٫٧٠١٫٣٥م١٦٠-م١٢٠٢٫٥٠١٫٨٥١٫٥٥م٢٤٠-م١٦٠

).٣-٧(من الجدول kيتم حساب معامل التعرض على أساسه هو kالذى يتم حساب المعامل zيكون االرتفاع الخارجىعند حساب ضغط الرياح ٤- ٥- ٧

.عنده من سطح األرض الخارجىارتفاع المكان المراد حساب ضغط الرياح

kقيمة معامل التعرض ) ٣-٧(جدول

ExampleExample

• Structure in Cairo• Very boring!!• Calculate force on Building

Wind direction

10m

10m

5m

Total wind presureTotal wind presure

• Basic wind velocity, vb= 33 ms-1 (from table 7-1)– Ct =1– Cs =1– q= 0.5x10-3 V2 Ct Cs = 0.5x10-3x1.25x(33)2x1x1

=0.681 KN/m2

- k= 1 from table 7-3 zone g (0-10m)- Cf =1.3- F = Cf k q A=1.3x1x0.681A=0.889A KN

Example iiExample ii

• Basic wind velocity, vb= 33 ms-1 (from table 7-1)– Ct =1– Cs =1– q= 0.5x10-3 V2 Ct Cs = 0.5x10-3x1.25x(33)2x1x1

=0.681 KN/m2

- K from table 7-3 zone A - Cf =1.3- F = Cf k q A

F (KN/m2)KH

0.88510-101.0181.1510-201.2391.420-301.4161.630-50

األسوار ولوحات اإلعالنات األسوار ولوحات اإلعالنات

حالة األسوار ولوحات اإلعالنات وما شابھھا تحسب القوى الكلية للرياح من المعادلــة فى•ويراعى أخذ ھذه ) ٧-٧شكل (من Cfوتؤخذ قيمة معامل قوة الرياح الكلية ) ٣-٧(رقم

.عند تصميم األساسات اإلعتبار فىالقوة

h

d

d /h 1 0v

C = + 1 .2f

h

d

d /h = 1 0C = + 1 .2f

d /h = 1C = + 1 .1f

d

h

على األسوار ولوحات اإلعالنات المرتكزة على األرض Cfمعامل قوة الرياح الكلية ) أ(

األرضعلى األسوار ولوحات اإلعالنات المرتفعة عن Cfمعامل قوة الرياح الكلية ) ب(•اإلعالناتعلى األسوار ولوحات Cfمعامل قوة الرياح الكلية ) ٧-٧(شكل •

h

d

d/h 10v

C = 2.0f

h

d

d/h = 10C = 1.3f

d/h = 1C = 1.15f

d

h

اإلسطوانيةوالمنشآت والمنائر المداخن والمآذن اإلسطوانيةوالمنشآت والمنائر المداخن والمآذنعلى المداخن والمآذن Cfتم حساب قيمة معامل قوة الرياح الكلية ي•

، وتؤخذ قيمة )٦-٧(والمنشآت االسطوانية والمنشآت المشابھة من جدول ) ٨-٧(والشكل ) ٧-٧(من الجدول Ce الخارجىتوزيع معامل ضغط الرياح

.

hاالفقىالمسقط / d١٧٢٥

) الرياح عمودى على الضلع(مربع الشكل )الرياح فى إتجاه الوتر(مربع الشكل

١٫٣٠ ١

١٫٤١٫١

٢٫٠١٫٥

١١٫٢١٫٤سداسى أو ثمانى الشكل :دائرى الشكل

(d/d= 0.0)سطح أملس بدون نتوءات ٠٫٥

٠٫٦

٠٫٧

٠٫٧٠٫٨٠٫٩(d/d= 0.02)سطح به نتوءات بنسبة ٠٫٨١٫٠١٫٢ (d/d= 0.08)سطح به نتوءات

Cمعامل قوة الرياح الكلية ) ٦-٧(جدول fوالمنشـآت االسـطوانية والمنشـآت والمنـائر علـى المـداخن والمـآذن:المشابهة حيث

dعمق النتوءd المسقط األفقي فىالقطر أو البعد األصغر للقطاعhاالرتفاع

Ce الخارجىمعامل ضغط الرياح h/d = 1h/d = 7h/d = 25

+١,٠٠+ ١,٠+ ١,٠ +٠,٨١٥+ ٠,٨+ ٠,٨ +٠,١٣٠+ ٠,١+ ٠,١- ٠,٩٤٥ -٠,٨ -٠,٧- ١,٩٦٠ -١,٧ -١,٢- ٢,٥٧٥ -٢,٢ -١,٦- ٢,٦٩٠ -٢,٢ -١,٧- ١,٩١٠٥ -١,٧ -١,٢- ٠,٩١٢٠ -٠,٨ -٠,٧- ٠,٧١٣٥ -٠,٦ -٠,٥- ٠,٦١٥٠ -٠,٥ -٠,٤- ٠,٦١٦٥ -٠,٥ -٠,٤- ٠,٦١٨٠ -٠,٥ -٠,٤

والمنائر على المآذن والمداخن Ce الخارجىتوزيع معامل ضغط الرياح ) : ٨-٧(شكل والمنشآت األسطوانية والمنشآت المشابھة

61qd

الجــدول فــىتســتخدم القــيم الموجــودة :على أساس ) ٧-٧(متوســط الخــارجىالســطح - ١

العــادىالنعومــة مثــل ســطح الخرســانة .المنتظمة المبانىأو سطح

قيمة - ٢

:حيث d بالمتر القطرq ٢م/كن األساسىالرياح ضغط

: الداخلىمعامل ضغط الرياح : الداخلىمعامل ضغط الرياح : الداخلىمعامل ضغط الرياح •Ci المدخنة تعمل بكامل طاقتھا: المداخن -أ • = + 0.1 Ci المدخنة مغلقة• = - 0.8 Ci المآذن–ب • = 0.3

h

h/d = 25

d

h

h/d = 7

d

h h/d = 1

d

d?(+)

Ce

C i

األسطوانية والمنشآت والمنائر على المآذن والمداخن Ce الخارجىتوزيع معامل ضغط الرياح ) : ٨-٧(شكل المشابھةوالمنشآت