SlideShare a Scribd company logo
1 of 80
Download to read offline
1
! Introduction
! Fundamental of Structural Theory
! Classification
! Loads
! Structural Design
TYPES OF STRUCTURES AND LOADS
2
Introduction
• Design of Structures
- Safety
- Esthetics
- Serviceability
- Environment
- Economy
• Structure
“….. a system of connected parts used to support a load…..”
• Analysis of Structures
- Strength
- Rigidity
• Idealization of Structures
- Physical Model
- Mathematical Model
3
Fundamental of Structural Theory
• Idealization
• Physical Model
• Members
• Connections
• Supports
• Loads
• Free-body Diagrams
• System
• Member
• Mathematical Model
• Equilibrium Conditions
• Compatibility Conditions
• Constitutive Relationship
4
Mathematical Model
• Equilibrium conditions
ΣF = 0, ΣM = 0
• Compatibility conditions
- Continuity condition
- Boundary condition
• Constitutive relationship of stress and strain
ε
σ
=E
5
Classification of Structures
• Structural Elements
tie rod
Tie Rods
rod
bar
angle channel
typical cross sections
6
simply supported beam
cantilevered beam
fixed-supported beam
overhanging beam
continuous beam
Beams
M V
web
flange
flange
7
Columns
column beam column
8
Trusses
• Types of Structures
Cables and Arches
cables support their loads in tension arches support their loads in compression
compression
tension
9
Frames
Surface Structures
Thin membrane roof.
rigid
rigid
pinned
pinned
10
Loads
• Dead Loads
• Live Loads
• Building Loads
• Bridge Loads
• Wind Loads
• Snow Loads
• Earthquake Loads
• Hydrostatic and Soil Pressure
• Other Natural Loads
11
Table 1-1 Codes
Manual for Railway Engineering, American Railway Engineering Association
(AREA)
General Building Codes
Minimum Design Loads for Building and other Structures, ANSI / ASCE 7-95,
American Society of Civil Engineers
*Basic Building Code, Building Officials and Code Administrators International
(BOCA)
*Standard Building Code, Southern Building Code Congress International
*Uniform Building Code, International Conference of Building Officials (UBC)
Design Codes
Building Code Requirements for Reinforced Concrete, Am. Conc. Inst. (ACI)
Manual of Steel Construction, American Institute of Steel Construction (AISC)
Standard Specifications for Highway Bridges, American Association of State
Highway and Transportation Officials (AASHTO)
National Design Specification, American Institute of Timber Construction (ATTC)
12
1. วัสดุทั่วไป kg/m3
คอนกรีตเสริมเหล็ก 2400
คอนกรีตลวน 2320
ไมสัก 630
ไมเนื้อออน 500-1000
ไมเนื้อเข็ง 700-1200
เหล็ก 7850
2. วัสดุมุงหลังคา kg/m2
กระเบื้องลอนคู 14
กระเบื้องลูกฟูกลอนเล็ก 12
กระเบื้องลูกฟูกลอนใหญ 50
กระเบื้องราง 12
กระเบื้องซีแพคโมเนีย 50
สังกะสี 5
3. โครงหลังคา 10-30
Table 1-2 น้ําหนักบรรทุกคงที่
4. แปไม 5
5. พื้นไม 1” รวมตง 30-50
6. ฝา ฝา กําแพง kg/m2
คราวไม 11/2” X 3” @ 0.40 15
คราวไม 11/2” X 3” @ 0.60 10
กระเบื้องแผนเรียบหนา 4 mm 7
กระเบื้องแผนเรียบหนา 8 mm 14
แผนเอสเบสโตลักส 4
ไมอัดหนา 4 mm 4
ฝาไม 1/2” รวมคราว 20
อิฐมอญหนา 10 cm 180
อิฐมอญเต็มแผนฉาบปูน 360
คอนกรีตบล็อคหนา 10 cm 100-150
คอนกรีตบล็อคหนา 15 cm 170-180
คอนกรีตบล็อคหนา 20 cm 220-240
ชนิดของวัสดุ น้ําหนักบรรทุกคงที่ ชนิดของวัสดุ น้ําหนักบรรทุกคงที่
13
Table 1-3 น้ําหนักบรรทุกจร
ประเภทสวนตางๆ ของอาคาร หนวยน้ําหนักบรรทุกจร (kg/m2)
1. หลังคา 30
2. กันสาดหรือหลังคาคอนกรีต 100
3. ที่พักอาศัย รร. อนุบาล หองน้ํา หองสวม 150
4. หองแถว ตึกแถวที่ใชัพักอาศัย อาคารชุดหอพัก โรงแรม
และหองคนไขพิเศษของโรงพยาบาล 200
5. สํานักงาน ธนาคาร 250
6. (ก) อาคารพาณิชย สวนของหองแถว ตึกแถวที่ใชเพื่ออาคาร
พาณิชย มหาวิทยาลัย วิทยาลัย โรงเรียน และโรงพยาบาล 300
(ข) หองโถง บันได ชองทางเดินของอาคารชุด หอพัก
โรงแรม สํานักงานธนาคาร 300
7. (ก) ตลาด อาคารสรรพสินคา หอประชุม โรงมหรสพ
ภัตตาคาร หองประชุม หองอานหนังสือในหองสมุด
หรือหอสมุด ที่จอดรถ หรือเก็บรถยนตนั่ง หรือรถจักรยานยนต 400
(ข) หองโถง บันได ชองทางเดินของตลาด อาคารสรรพสินคา
หองประชุม หอประชุม โรงมหรสพ ภัตตาคาร หองสมุดและหอสมุด 500
14
Table 1-3 น้ําหนักบรรทุกจร (ตอ)
ประเภทสวนตางๆ ของอาคาร หนวยน้ําหนักบรรทุกจร (kg/m2)
8. (ก) คลังสินคา โรงกีฬา พิพิธภัณฑ อัฒจันทร โรงงานอุตสาหกรรม
โรงพิมพ หองเก็บเอกสาร และพัสดุ 500
(ข) หองโถง บันได ชองทางเดินของตลาด อาคารสรรพสินคา หองประชุม
หอประชุม โรงมหรสพ ภัตตาคาร หองสมุดและหอสมุด 500
9. หองเก็บหนังสือของหองสมุดหรือหอสมุด 600
10. ที่จอดรถหรือเก็บรถยนตบรรทุกเปลา 800
15
• ในการคํานวณน้ําหนักที่ถายลงเสา คาน หรือโครงที่รับเสาและฐานราก ใหใชน้ําหนักของอาคารเต็มอัตรา
สวนหนวยน้ําหนักบรรทุกจรใหใชตามที่กําหนดไวในตารางที่ 1-3 โดยใหลดสัดสวนไดตามชั้นของอาคาร
ดังตอไปนี้
การรับน้ําหนักของพื้น อัตราการลดหนวยน้ําหนักบรรทุกจร
บนพื้นแตละชั้นเปนรอยละ
(1) หลังคาหรือดาดฟา 0
(2) ชั้นที่หนึ่งถัดจากหลังคาหรือดาดฟา 0
(3) ชั้นที่สองถัดจากหลังคาหรือดาดฟา 0
(4) ชั้นที่สามถัดจากหลังคาหรือดาดฟา 10
(5) ชั้นที่สี่ถัดจากหลังคาหรือดาดฟา 20
(6) ชั้นที่หาถัดจากหลังคาหรือดาดฟา 30
(7) ชั้นที่หกถัดจากหลังคาหรือดาดฟา 40
(8) ชั้นที่เจ็ดถัดจากหลังคาหรือดาดฟาและชั้นตอลงไป 50
สําหรับโรงมหรสพ หองประชุม หอประชุม หองสมุด หอสมุด พิพิธภัณฑ อัฒจันทร คลังสินคา โรงงานอุต-
สาหกรรม อาคารจอดหรือเก็บรถยนต หรือรถจักรยานยนต ใหคิดหนวยน้ําหนักบรรทุกจรเต็มอัตราทุกชั้น
16
Where,
L = reduced design live load per square foot or square meter of area supported
by the member, > 0.5 Lo for 1 floor, > 0.4 Lo for 2 floors or more
Lo = unreduced design live load per square foot or square meter of area
supported by the member (see Table 1-4)
AI = influence area in square feet (> 400) or (>37) square meters, equal to four
times the tributary or effective load-carrying floor area for a column, and
two times the tributary or effective load-carrying floor area for a beam*
(FPS units)L = ( 0.25 +
15
AI
(
(SI units)L = ( 0.25 +
4.57
AI
(
The reduced load L
• >.50 Lo , for floor (2-story)
• >.40 Lo , for floor (>2-story)
• =1.00 Lofor roof, public hall, parking garage
Lo
Lo
17
Live Load
Occupancy or Use psf kN/m2
Assembly areas and theaters
Fixed seats 60 2.87
Movable seats 100 4.79
Dance halls and ballrooms 100 4.79
Garages (passenger cars only) 50 2.40
Office buildings
Lobbies 100 4.79
Offices 50 2.40
Storage warehouse
Light 125 6.00
Heavy 250 11.97
Residential
Dwellings (one- and two-family) 40 1.92
Hotels and multifamily houses
Private rooms 40 1.92
Public rooms 100 4.79
Schools
Classrooms 40 1.92
Corridors above first floor 80 3.83
Table 1-4 Minimum Live Loads*
18
Example 1-1
The floor beam in the figure below is used to support the 2 m width of a
lightweight plain concrete slab having a thickness of 10 cm. The slab serves as a
portion of the ceiling for the floor below, and therefore its bottom is coated with
plaster (25 kg/m2). Furthermore, an 2.5 m height, 30 cm thick masonry wall is
directly over the top flange of the beam. Determine the loading on the beam
measured per foot of length of the beam.
30 cm.
2.5 m.
1 m. 1 m.
10 cm.
plaster
19
SOLUTION
1. วัสดุทั่วไป kg/m3
คอนกรีตเสริมเหล็ก 2400
คอนกรีตลวน 2320
ไมสัก 630
ไมเนื้อออน 500-1000
ไมเนื้อเข็ง 700-1200
เหล็ก 7850
2. วัสดุมุงหลังคา kg/m2
กระเบื้องลอนคู 14
กระเบื้องลูกฟูกลอนเล็ก 12
กระเบื้องลูกฟูกลอนใหญ 50
กระเบื้องราง 12
กระเบื้องซีแพคโมเนีย 50
สังกะสี 5
3. โครงหลังคา 10-30
Table 1-2 น้ําหนักบรรทุกคงที่
4. แปไม 5
5. พื้นไม 1” รวมตง 30-50
6. ฝา ฝา กําแพง kg/m2
คราวไม 11/2” X 3” @ 0.40 15
คราวไม 11/2” X 3” @ 0.60 10
กระเบื้องแผนเรียบหนา 4 mm 7
กระเบื้องแผนเรียบหนา 8 mm 14
แผนเอสเบสโตลักส 4
ไมอัดหนา 4 mm 4
ฝาไม 1/2” รวมคราว 20
อิฐมอญเต็มแผนฉาบปูน 360
อิฐบล็อคหนา 10 cm 100
คอนกรีตบล็อคหนา 10 cm 100-150
คอนกรีตบล็อคหนา 15 cm 170-180
คอนกรีตบล็อคหนา 20 cm 220-240
ชนิดของวัสดุ น้ําหนักบรรทุกคงที่ ชนิดของวัสดุ น้ําหนักบรรทุกคงที่
20
30 cm.
2.5 m.
1 m. 1 m.
10 cm.
14 kN/m (1430 kg/m)
Concrete slab: )2400( 3
m
kg 480)1.0)(2( =mm kg/m
Plaster ceiling: 50)2)(25( 2
=m
m
kg
kN/m
)360( 2
m
kg
Masonry wall: 900)5.2( =m kg/m
คอนกรีตเสริมเหล็ก 2400 kg/m3
อิฐมอญเต็มแผนฉาบปูน 360 kg/m2
Total load 1430= kg/m
21
Example 1-2a
A two-story office building has interior columns that are spaced 7 m apart in two
perpendicular directions. If the (flat) roof loading is 100 kg/m2 determine the
reduced live load supported by the spread-footing foundation. Assume the ground
floor is a slab on grade.
At 7 m
7 m
7 m7 m
22
At
SOLUTION: ANSI-based US Code
7 m
7 m
7 m7 m
FR = (100 kg/m2)(49 m2) = 4.90 T
For the second floor, the live load is taken from table 1-4:
Lo = 250 kg/m2 .
Since AI = 4At = 4(49 m2) = 196 m2 > 37.2 m2 , the live load can be reduced. Thus,
2
/144250)575.0(250)
)49(4
57.4
25.0()
4
57.4
25.0( mkgL
A
L o
T
==+=+=
The load reduction = (0.575) L0 > ( 0.50) L0 O.K. Therefore
FF = (144 kg/m2)(49 m2) = 7.044 T
The roof loading is 100 kg/m2
At = (7 m)(7 m) = 49 m2
23
At 7 m
7 m
7 m7 m
For the ground floor, the live load is taken from table 1-4:
Lo = 250 kg/m2 . No live load reduction is allowed.
FG = (250 kg/m2)(49 m2) = 12.25 T
The total live load supported by the foundation is thus
F = FR + FF + FG = 4.90 + 7.044 + 12.25 = 24.19 T
24
At
SOLUTION: Thai Code
7 m
7 m
7 m7 m
FR = (100 kg/m2)(49 m2) = 4.90 T
For the second and ground floor, the live load is
taken from table 1-4:Lo = 250 kg/m2 .
FF = (250 kg/m2)(49 m2) = 12.25 T
The total live load supported by thefooting is thus
F = FR + FF = 4.90 + 12.25 + 12.25 = 29.4 T
roof loading is 100 kg/m2
At = (7 m)(7 m) = 49 m2
25
Example 1-2b
A eleven-story office building has interior columns that are spaced 7 m apart in
two perpendicular directions. If the (flat) roof loading is 100 kg/m2 and floor
loading is 250 kg/m2 determine the reduced live load supported by a typical
interior footing using the US code and Thai code.
At 7 m
7 m
7 m7 m
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
ground
roof deck
26
At
SOLUTION
7 m
7 m
7 m7 m
For the second floor, the live load is taken from table 1-4:
Lo = 250 kg/m2 .
Since 4At = 4(49 m2) = 196 m2 > 37.2 m2 , the
live load can be reduced. Thus,
2
/144)250(575.0
250)
196
57.4
25.0(
)
4
57.4
25.0(
mkg
L
A
L o
t
==
+=
+=
The load reduction here is (0.575)L0 > (0.40)L0 O.K.
Therefore use 0.575 for all.
At = (7 m)(7 m) = 49 m2
For Thai code: see table 1-3b.
For the US code based on ANSI:
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
ground
roof deck
27
Roof deck
ground
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
(0.575)(250)(49)
(0.575)(250)(49)
(0.575)(250)(49)
(0.575)(250)(49)
(0.575)(250)(49)
(0.575)(250)(49)
(0.575)(250)(49)
(0.575)(250)(49)
(0.575)(250)(49)
(0.575)(250)(49)
(1.000)(100)(49)
(1.000)(250)(49)
(1.000)(250)(49)
(1.000)(250)(49)
(0.900)(250)(49)
(0.800)(250)(49)
(0.700)(250)(49)
(0.600)(250)(49)
(0.500)(250)(49)
(0.500)(250)(49)
(0.500)(250)(49)
(0.500)(250)(49)
(1.000)(100)(49)
(1.000)(250)(49)
Floor
Live load (kg) Accumulated load (kg)
American Code Thai Code
Live load (kg) Accumulated load (kg)
4 900
11 940
18 990
26 030
33 080
40 120
47 160
54 210
61 250
68 290
75 340
87 590
4 900
17 150
29 400
40 420
50 220
58 800
66 150
72 280
78 400
84 500
90 650
102 900
28
Example 1-2c
A eleven-story office building has interior columns that are spaced 7 m apart in
two perpendicular directions. If the (flat) 15 cm-thick roof liveload is 100 kg/m2
and 20 cm-thick floor live loading is 300 kg/m2 determine the reduced live load
supported by a typical interior footing using the US code and Thai code.
At 7.5 m
7.5 m
7.5 m7.5 m
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
ground
roof deck
29
At
SOLUTION
7.5 m
7.5 m
7.5 m7.5 m
For the second floor, the live load is taken from table 1-4:
Lo = 250 kg/m2 .
Since 4At = 4(56.25 m2) = 225 m2 > 37.2 m2 , the
live load can be reduced. Thus,
2
/4.166)250(555.0
300)
225
57.4
25.0(
)
4
57.4
25.0(
mkg
L
A
L o
t
==
+=
+=
The load reduction here is (0.555)L0 > (0.40)L0 O.K.
At = (7.5 m)(7.5 m) = 56.25 m2
For Thai code: see table 1-3b.
For the US code based on ANSI:
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
ground
roof deck
30
Roof deck
ground
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
(1.000)(480)(56)
(1.000)(480)(56)
(1.000)(480)(56)
(1.000)(480)(56)
(1.000)(480)(56)
(1.000)(480)(56)
(1.000)(480)(56)
(1.000)(480)(56)
(1.000)(480)(56)
(1.000)(480)(56)
(1.000)(360)(56)
(1.000)(480)(56)
Floor
Dead load (kg) Accumulated load (kg)
Thai & US Codes
20 250
47 250
74 250
101 200
128 200
155 200
182 200
209 200
236 200
263 250
290 250
317 200
31
Roof deck
ground
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
(0.555)(300)(56)
(0.555)(300)(56)
(0.555)(300)(56)
(0.555)(300)(56)
(0.555)(300)(56)
(0.555)(300)(56)
(0.555)(300)(56)
(0.555)(300)(56)
(0.555)(300)(56)
(0.555)(300)(56)
(1.000)(100)(56)
(1.000)(300)(56)
(1.000)(300)(56)
(1.000)(300)(56)
(0.900)(300)(56)
(0.800)(300)(56)
(0.700)(300)(56)
(0.600)(300)(56)
(0.500)(300)(56)
(0.500)(300)(56)
(0.500)(300)(56)
(0.500)(300)(56)
(1.000)(100)(56)
(1.000)(300)(56)
Floor
Live load (kg) Accumulated load (kg)
US Code Thai Code
Live load (kg) Accumulated load (kg)
5 625
14 990
24 360
33 720
43 090
52 450
61 820
71 180
80 550
89 920
99 280
116 100
5 625
22 500
39 380
54 560
68 080
79 880
90 000
98 440
106 880
115 310
123 800
140 600
32
I = <
L + 38.1
15.24
0.3
For highway c the AASHTO Specification gives the expression for
the impact factor as
In which L is the length in meter of the portion of the span loaded to cause the
maximum stress in the member under consideration.
2.9 T 9.1 T 4.6 T 8.2 T 8.2 T
4.2 m 1.2 m4.2 m
Bridge Loads
12 Ton Truck 21 Ton Truck
33
Wind Loads
θ
ทิศทางลม
ดานปะทะลม
(windward)
ดานทายลม
(leeward)
Wind Pressure for Building
• External Pressure
• Internal Pressure
34
wind
B L
h1
h2
θ
External Pressure
θ
35
p = q G C
Where,
q = basic pressure at the height of 10 m
= 0.613 KzKztV 2I (N/m2, m/s)
p = wind pressure
G = gust factor (0.85, typical)
C = shape factor
External Pressure: Formulation
36
qhGCp
(p = qhGCp)side wall
qhGCp
qzGCp
wind
B
L
ridge
plan
qhGCp
qhGCp
qhGCp
qzGCp
q = 0. 613 KzKztV 2I q, N/m2
V , m/s
External Pressure on Main Wind-Resisting System
elevation
θ
z
h
4.6 m
37
wind
B
L
ridge
plan
elevation
θ
z
h
Cp, typical
qz = 0.613 KzKztV 2I (N/m2)
pz = qz G Cp
Cp = 0.5Cp = 0.8
Cp
Cp
Cp = 0.8 Cp = 0.5
Cp = 0.7
Cp = 0.7
G = 0.85, typical
Kzt=1, flat area
38
Internal Pressure: Enclosed Building*
0.18qh 0.18qh
Internal Pressure: Partially Open Building*
0.55qh 0.55qh
* Reference: ASCE 7-98
39
Total Wind
Pressure on the
Main Wind-Force
Resisting System:
Enclosed Building qzGCp
qhGCp
qhGCp
qhGCp
+
0.18qh
+
0.18qh
qhGCp
=
pz
ph
ph
ph
ph
A pz
ph
ph
ph
ph
B
=
40
qz = 0.613 KzKztV 2I (N/m2)
Where,
V = the velocity in m/s of a 3-second gust of wind measured at 10 m
above the ground during a 50-year recurrence period. Values are obtained from
a wind map.
I = the importance factor that depends upon the nature of the building occupancy
(see Table 1-6)
Kz = the velocity pressure exposure coefficient, which is a function of height and
depends upon the ground terrain (use equation or see graph 1-1).
Kzt = a factor that accounts for wind speed increases due to hills and escarpments.
For flat ground Kzt = 1
q = qz for windward wall,
= qh for others
Detail:
p = q GCp - qh(GCpi)
GCp = ±0.18, enclosed building*
GCp = ±0.55, partially enclosed building*
GCp = ±0, open building*
41
Kz =
α/2
)(01.2
gz
z
gzzm ≤≤6.4for
α/2
)
6.4
(01.2
gz
mz 6.4<for
Kz can be calculated using the formula:
42
Exposure B
Urban and
suburban areas
Exposure A
Large city centers
Exposure C
Open terrain
Exposure D
Edge of large
bodies of water
Table 1-5 Exposure Categories for Buildings for Wind Loads
Constants
Exposure Category zg, m αααα G
Flat, unobstructed coastal areas D 213 11.5 0.85
Large city centers with at least 50% of the buildings having
heights in excess of 70 ft ( 21m) A 457 5.0 0.85
Urban and suburban areas with closely spaced obstructions of
the size of single family houses or larger B 366 7.0 0.85
Open terrain with scattered obstructions of heights generally
less than 30 ft (9 m) C 274 9.5 0.85
43
44
45
46
47
Hegihtz(m)
Kz
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4
30
20
10
4.6
1.6
ExposureA
ExposureB
ExposureC
ExposureD
Graph 1-1
OR Kz by graph :
0.85
48
All buildings other than those listed in Categories I, III and IV II 1.00
Buildings representing a substantial hazard to human life in
the case of failure, such as: those where more than 300 people
congregate in one area; schools and day-care facilities with
capacity greater than 250; colleges with capacity greater
than 500; hospitals without emergency treatment or surgery
facilities but with patient capacity greater than 50; jails, power
stations and utilities not essential in an emergency; and buildings
containing toxic and explosive materials III 1.15
Essential facilities, including hospitals, fire and police stations,
national defense facilities and shelters, communication centers,
power stations, and utilities required in an emergency IV 1.15
Building representing low hazard to human life in the
case of failure, such as agricultural and minor storage
facilities I 0.87
Table 1-6 Classification of Buildings for Environmental Loads
Importance Factor, I
Occupancy or use Category Wind loads
49
Surface L/B Cp Use with
Table 1-7 Wall pressure coefficients, Cp
windward wall All values 0.8 qz
>
Leeward wall 0-1 -0.5
2 -0.3 qh
4 -0.2
Side walls All values -0.7 qh
50
Table 1-8 Windward Roof Pressure Coefficients, Cp
-0.4
51
Wind Cp
direction h/L
Horiz distance from
windward edge
0 to h/2 -0.9
h/2 to h -0.9
h to 2h -0.5
>2h -0.3
0.5≤
1.0≥ 0 to h/2 -1.3**
>h/2 -0.7
Normal
to
ridge
for
θ < 10o
and
parallel
to
ridge
for
all θ
*Value is provided for interpolation
purposes
**Value can be reduce linearly with
area over which it is applicable
follows:
Area Reduction
(ft2) factor
100 (9.29 sq m) 1.0
250 (23.23 sq m) 0.9
1000 (92.9 sq m) 0.8
*** For roof slopes greater than 80o,
use Cp = 0.8.
≤
≥
Table 1-8A Windward Roof Pressure Coefficients, Cp , θ < 10o
52
Roof slope,
θ degrees
0 10 20 30 40 50 60 70
-1.3
0.5
0.3
0.1
-0.1
-0.3
-0.5
-0.7
-0.9
-1.1
0
WindwardRoofPressureCoefficients,Cp
Negativepressure
Positivepressure
<<<< 0.25h/L
>>>> 10o ,θθθθ
Graph 1-2
53
Roof slope,
θ degrees
0 10 20 30 40 50 60 70
-1.3
0.5
0.3
0.1
-0.1
-0.3
-0.5
-0.7
-0.9
-1.1
0
WindwardRoofPressureCoefficients,Cp
Positive pressure
Negative pressure
h/L = 0.5
>>>> 10o ,θθθθ
Graph 1-3
54
Roof slope,
θ degrees
0 10 20 30 40 50 60 70
-1.3
0.5
0.3
0.1
-0.1
-0.3
-0.5
-0.7
-0.9
-1.1
0
WindwardRoofPressureCoefficients,Cp
>>>> 10o ,θθθθ
>>>> 1.0h/L
Positive pressure
Negativepressure
Graph 1-4
55
≤
≥
Normal
to
ridge
for
θ 10o
≥ ≥
Table 1-9 Leeward Roof Pressure Coefficients, Cp
Leeward angle, θθθθ (degrees)
Wind
direction h/L 10 15 20
0.25 -0.3 -0.5 -0.6
0.5 -0.5 -0.5 -0.6
1.0 -0.7 -0.6 -0.6
56
Example 1-3a
The building shown is mostly closed (internal pressure is considered) is used for
an industrial purpose. The building is located in the industrial park situated in the
flat open terrain in Pak Thongchai, Nakhon Ratchasima. Determine the wind load
acting on the walls, sides and roofs following the guidelines given by
ANSI/ASCE 7-95, and draw diagrams of the possible loading calculated.
wind
30 m
15 m
6.5 m
140 km/h
15o
57
SOLUTION
qzGCp
qhGCp
qhGCp
qhGCp
+
0.18qh
+
0.18qh
qhGCp
=
pz
ph
ph
ph
ph
A pz
ph
ph
ph
ph
B
=
58
6.5 m
7.5 m 7.5 m
15o
h = 6.5 + (7.5tan15o )/2 = 7.5 m
qz = 0.613 KzKztV 2I (N/m2)
• Find qz and qh
)
6060
1
)(
10140
(
3
s
h
h
m
V
×
×
= = 38.89 m/s, I = 1.0 and Kzt = 1 for flat terrain. Therefore,
qz = 0.613 Kz(1)(38.89)2(1) = 927Kz ----------(1)
59
Hegihtz(m)
Kz
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4
30
20
10
4.6
1.6
Exp.C
Graph 1-1
qz = 927 Kz GKz, N/m2 (G=.85)z (m) Kz
0-4
6.5
h = 7.5
788 670
844 717
872 741
0.85
0.91
0.94
60
• Find Cp and G
- Windward wall, leeward wall and side walls find from table 1-7.Leeward roof find
from table 1-9 and windward roof find from graph 1-3.See in the reference in the
back.
Cp = 0.5Cp = 0.8
Cp = 0.5
15o
Cp = 0.7
L/B = 15/30 = 0.5
B
L
ridge
plan
Cp = 0.8 Cp = 0.5
Cp = 0.7
Cp = 0.7
61
• Institute all values for the main frame
(717)(0.8) = 574 N/m2
(872)(0.85)0.5) = 370 N/m2
(872)(0.85)(0.85)(0.5) = 370 N/m2
(741)(0.7) = 518 N/m2
+
0.18qh
0.18qh =0.18(872) = 157 N/m2
+
0.18qh
(670)(0.8) = 536 N/m2
z=7.5m: qhG= (872)(0.85)=741 N/m2
z= 4 m: qhG= (788)(0.85)=670 N/m2
z=6.5m: qhG= (844)(0.85)=717 N/m2
=
731 N/m2
693 N/m2
214 N/m2
214 N/m2362 N/m2
A 528 N/m2
527 N/m2675 N/m2
379 N/m2
417 N/m2
=
B
62
qhGCp
362 N/m2
214 N/m2
qzGCp
B
L
ridge
plan
qhGCp
675 N/m2
528 N/m2
qzGCp
B
L
ridge
plan
731 N/m2
693 N/m2
214 N/m2
214 N/m2362 N/m2
A 528 N/m2
527 N/m2675 N/m2
379 N/m2
417 N/m2
B
Conclusion
63
Example 1-3b
The building shown in the figure is used for industrial purpose and is located
outside of Nakhon Ratchasima, Thailand on flat terrain. When the wind is
directed as shown, determine the design wind pressure acting on the roof and
sides of the building using the ANSI / ASCE 7-95 Specifications. Use G = 0.85.
wind
30 m
15 m
6 m
150 km/h
9 m
64
wind
30 m 15 m
6 m
150 km/h
9 m
qz = 0.613 KzKztV 2I (N/m2)
The basic wind speed is V = 150 km/h = 41.67 m/s , and since the building is used
for industrial purposes, the importance factor is I = 1.0. Also, for flat terrain,
Kzt = 1. Therefore,
qz = 0.613 Kz(1)(41.67)2(1.0)
= 1064 Kz N/m2
θ = tan-1(3/7.5) = 22o, the mean height of the roof is h = 6 + 3/2 = 7.5
θ h
65
Heightz(m)
Kz
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4
30
20
10
1.6ExposureC
Graph 1-1
h = 7.5
Kh = 0.95
ExposureA
ExposureB
ExposureD
66
From graph Kz = 0.95
qh = 1064 Kh = 1064(0.95) = 1011N/m2
qhG = 1011(0.85) = 859.5 N/m2
qhGCp qhGCp
qhGCpqzGCp 0.85qzCp
859.5 Cp
859.5 Cp 859.5 Cp
67
Heightz(m)
Kz
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4
30
20
10
4.6
1.6ExposureC
Graph 1-1
904.8
958.0
qz = 1064 Kz (N/m2)
0.85
0.90
z (m) Kz
0-4
6
68
Surface L/B Cp Use with
Table 1-7 Wall pressure coefficients, Cp
windward wall All values 0.8 qz
>
Leeward wall 0-1 -0.5
2 -0.3 qh
4 -0.2
Side walls All values -0.7 qh
L/B = 15/30 = 0.5
Cp = 0.5Cp = 0.8
Cp
Cp
69
Cp
Cp Cp = 0.6
≤
≥
Normal
to
ridge
for
θ 10o
≥
≥
Table 1-9 Roof Pressure Coefficients, Cp , for Use with qh
Leeward angle, θθθθ (degrees)
Wind
direction h/L 10 15 20
0.25 -0.3 -0.5 -0.6
0.5 -0.5 -0.5 -0.6
1.0 -0.7 -0.6 -0.6
h/L = 7.5/15 = 0.5
Cp = 0.5Cp = 0.8
70
Roof slope,
θ degrees
0 10 20 30 40 50 60 70
-1.3
0.5
0.3
0.1
-0.1
-0.3
-0.5
-0.7
-0.9
-1.1
0
WindwardRoofPressureCoefficients,Cp
h/L = 0.5
Positive pressure
Negative pressure
>>>> 10o ,θθθθ
Graph 1-3
Cp = 0.5Cp = 0.8
Cp = 0.6
22o
Cp = 0.08
Cp = 0.36
71
904.8
958.0
qz = 1064.41 Kz (N/m2)
0.85
0.90
z (m) Kz
0-4
6
859.5
859.5 859.5
0.85qz
Cp = 0.5Cp = 0.8
Cp = 0.6
22o
Cp = 0.08
Cp = 0.36
×
429.8N/m2
515.7 N/m2
68.76 N/m2
309.4 N/m2
615.2 N/m2
651.4 N/m2
72
429.8N/m2
515.7 N/m2
68.76 N/m2
309.4 N/m2
615.2 N/m2
651.4 N/m2
+
0.18qh
+
0.18qh
0.18qh = 182.0 N/m2
=
250.8 N/m2
247.8N/m2
333.7 N/m2
A
127.4 N/m2
797.2 N/m2
833.4 N/m2
611.8N/m2
697.7 N/m2
113.2 N/m2
B
=
491.4 N/m2
433.4 N/m2
469.4 N/m2
73
251 N/m2
248N/m2
334 N/m2
A
127 N/m2
797 N/m2
833 N/m2
612N/m2
698 N/m2
113 N/m2
B
491 N/m2
433 N/m2
469 N/m2
Conclusion
419 N/m2
419 N/m2
248 N/m2
qzGCp
B
L
ridge
plan
783 N/m2
783 N/m2
412 N/m2
qzGCp
B
L
ridge
plan
74
Design Wind Pressure for Signs.
ffz AGCqF =
Here
G = the wind-gust coefficient factor defined previously, 0.85 (typical)
Cf = a force coefficient which depends upon the ratio of the large dimension M of the sign
to the small dimension N. Values are listed in table below
Af = the area of the face of the sign
Force Coefficients for
Above-Ground Solid Signs, Cf.
M/N Cf
<6 1.2
10 1.3
20 1.5
40 1.75
60 1.85
L
B
75
Earthquake Loads
Deformed
configuration
Initial (undeformed)
configuration
V = CsW
Where, V = total lateral force or base shear, W = dead load of the building,
Cs = seismic response coefficient
Cs =
1.2Cv
RT2/3
<
R
2.5Ca
Where, Cv and Ca are the seismic coefficients based on the soil profile, and on the
effective peak velocity-related acceleration (Av) and the effective peak acceleration
(Aa) respectively; R denotes the response modification factor; and T represents the
fundamental period of vibration of the structure.
Ground motion
76
Hydrostatic and Soil Pressure
h
p = γ h
p = γ h
Where, γ = unit weight of the liquid.
Other Natural Loads
Several other types of live loads may also have to be considered in design of
a structure, depending on its location or use. These include the effect of blast,
temperature changes, and differential settlement of the foundation.
77
Structural Design
Reinforced Concrete Structures
1.) 1.4D + 1.7L
2.) 0.75 [1.4D + 1.7L + 1.7W]
3.) 0.9D + 1.3W
4.) 1.4D + 1.7L + 1.7(soil pressure)
5.) 0.75 [1.4D + 1.7(temperature load) + 1.7L]
6.) 1.4(D + temperature load)
Steel Structures
1.) 1.4D
2.) 1.2D + 1.6L + 0.5(roof live load)
3.) 1.2D + 0.5L (or 0.8W) + 1.6(roof live load)
4.) 1.2D + 0.5L + 0.5(roof live load) + 1.3W
5.) 1.2D + 0.5L + 1.5E
6.) 0.9D -1.3W (or 1.5E)
Allowable Stress Design (ASD)
1.) D + L + [roof live load]
2.) D + L + [W or E]
Where, D = Dead load, L = Live load , W = Wind load , E = Earthquake load
78
Note
กฎกระทรวง ฉบับที่ 6 (พ.ศ. 2527)
ออกตามความในพระราชบัญญัติควบคุมอาคาร พ.ศ. 2522
• ในการคํานวณสวนของอาคารคอนกรีตเสริมเหล็กตามทฤษฎีกําลังประลัย ใหใชน้ําหนักบรรทุกประลัยดัง
ตอไปนี้
(1) สําหรับสวนของอาคารที่ไมคิดแรงลม ใหใชน้ําหนักบรรทุกประลัย ดังนี้
1.7D + 2.0L
(2) สําหรับสวนของอาคารที่คิดแรงลมดวย ใหใชน้ําหนักบรรทุกประลัย ดังนี้
0.75(1.7D + 2.0L + 2.0W) หรือ
0.9D + 1.3W
โดยใหใชคาน้ําหนักบรรทุกประลัยที่มากกวา แตทั้งนี้ตองไมตํากวาค่ําน้ําหนักบรรทุกประลัยใน
(1) ดวย
79
• ในการคํานวณน้ําหนักที่ถายลงเสา คาน หรือโครงที่รับเสาและฐานราก ใหใชน้ําหนักของอาคารเต็มอัตรา
สวนหนวยน้ําหนักบรรทุกจรใหใชตามที่กําหนดไวในตารางที่ 1-3 โดยใหลดสัดสวนไดตามชั้นของอาคาร
ดังตอไปนี้
การรับน้ําหนักของพื้น อัตราการลดหนวยน้ําหนักบรรทุกจร
บนพื้นแตละชั้นเปนรอยละ
(1) หลังคาหรือดาดฟา 0
(2) ชั้นที่หนึ่งถัดจากหลังคาหรือดาดฟา 0
(3) ชั้นที่สองถัดจากหลังคาหรือดาดฟา 0
(4) ชั้นที่สามถัดจากหลังคาหรือดาดฟา 10
(5) ชั้นที่สี่ถัดจากหลังคาหรือดาดฟา 20
(6) ชั้นที่หาถัดจากหลังคาหรือดาดฟา 30
(7) ชั้นที่หกถัดจากหลังคาหรือดาดฟา 40
(8) ชั้นที่เจ็ดถัดจากหลังคาหรือดาดฟาและชั้นตอลงไป 50
สําหรับโรงมหรสพ หองประชุม หอประชุม หองสมุด หอสมุด พิพิธภัณฑ อัฒจันทร คลังสินคา โรงงานอุต-
สาหกรรม อาคารจอดหรือเก็บรถยนต หรือรถจักรยานยนต ใหคิดหนวยน้ําหนักบรรทุกจรเต็มอัตราทุกชั้น
80
• ในการคํานวณออกแบบโครงสรางอาคาร ใหคํานึงถึงแรงลมดวยหากจําเปนตองคํานวณ และไมมีเอกสารที่
รับรองโดยสถาบันที่เชื่อถือได ใหใชหนวยแรงลมดังตอไปนี้
ความสูงของอาคาร (m) หนวยแรงลมอยางนอย (kg/m2)
10 50
10-20 80
20-40 120
> 40 160

More Related Content

What's hot

Mechanics of solids 1 lecture-1
Mechanics of solids 1 lecture-1Mechanics of solids 1 lecture-1
Mechanics of solids 1 lecture-1EngrKhalid Yousaf
 
Rcc member design steps
Rcc member design stepsRcc member design steps
Rcc member design stepsDYPCET
 
Coplanar forces equilibrium
Coplanar forces equilibriumCoplanar forces equilibrium
Coplanar forces equilibriumEkeeda
 
Padeye calculation example
Padeye calculation examplePadeye calculation example
Padeye calculation exampleJhon Keliat
 
Losa nervada en dos direcciones
Losa nervada en dos direccionesLosa nervada en dos direcciones
Losa nervada en dos direccionesGiomar2013
 
base plate in bending and anchor bolts in tension
base plate in bending and anchor bolts in tensionbase plate in bending and anchor bolts in tension
base plate in bending and anchor bolts in tensionabdul latief
 
various connection of steel structure
various connection of steel structurevarious connection of steel structure
various connection of steel structuremridupawan khanikar
 
Analysis and design of shear wall transfer beam structure
Analysis and design of shear wall   transfer beam structureAnalysis and design of shear wall   transfer beam structure
Analysis and design of shear wall transfer beam structurephamtraoag
 
Instalaciones en Edificaciones-Sanitarias.pptx
Instalaciones en Edificaciones-Sanitarias.pptxInstalaciones en Edificaciones-Sanitarias.pptx
Instalaciones en Edificaciones-Sanitarias.pptxDhanaeVillanueva
 
Influence line for indeterminate structures
Influence line for indeterminate structuresInfluence line for indeterminate structures
Influence line for indeterminate structuresMaruf Uddin Khaled
 
comparison between Post tensioned slab and conventional slab
comparison between Post tensioned slab and conventional slabcomparison between Post tensioned slab and conventional slab
comparison between Post tensioned slab and conventional slab03065661166
 
Steel stacks guide
Steel stacks guideSteel stacks guide
Steel stacks guideKhaled Eid
 
Bs 6399 loading_for_buildings_part_2_win
Bs 6399 loading_for_buildings_part_2_winBs 6399 loading_for_buildings_part_2_win
Bs 6399 loading_for_buildings_part_2_winUzerKhan6
 
Footing design(09.02.03.096)
Footing design(09.02.03.096)Footing design(09.02.03.096)
Footing design(09.02.03.096)Zawad khalil
 
M2 cv-rc-d-005(anchor bolt details)
M2 cv-rc-d-005(anchor bolt details)M2 cv-rc-d-005(anchor bolt details)
M2 cv-rc-d-005(anchor bolt details)neeraj dubey
 

What's hot (20)

Mechanics of solids 1 lecture-1
Mechanics of solids 1 lecture-1Mechanics of solids 1 lecture-1
Mechanics of solids 1 lecture-1
 
Design of a circular raft for a cylindrical core
Design of a circular raft for a cylindrical coreDesign of a circular raft for a cylindrical core
Design of a circular raft for a cylindrical core
 
Rcc member design steps
Rcc member design stepsRcc member design steps
Rcc member design steps
 
Coplanar forces equilibrium
Coplanar forces equilibriumCoplanar forces equilibrium
Coplanar forces equilibrium
 
Padeye calculation example
Padeye calculation examplePadeye calculation example
Padeye calculation example
 
4 pure bending
4 pure bending4 pure bending
4 pure bending
 
Losa nervada en dos direcciones
Losa nervada en dos direccionesLosa nervada en dos direcciones
Losa nervada en dos direcciones
 
One-Way Slab Design
One-Way Slab DesignOne-Way Slab Design
One-Way Slab Design
 
base plate in bending and anchor bolts in tension
base plate in bending and anchor bolts in tensionbase plate in bending and anchor bolts in tension
base plate in bending and anchor bolts in tension
 
Maxwell diagram lec
Maxwell diagram lecMaxwell diagram lec
Maxwell diagram lec
 
various connection of steel structure
various connection of steel structurevarious connection of steel structure
various connection of steel structure
 
Analysis and design of shear wall transfer beam structure
Analysis and design of shear wall   transfer beam structureAnalysis and design of shear wall   transfer beam structure
Analysis and design of shear wall transfer beam structure
 
Instalaciones en Edificaciones-Sanitarias.pptx
Instalaciones en Edificaciones-Sanitarias.pptxInstalaciones en Edificaciones-Sanitarias.pptx
Instalaciones en Edificaciones-Sanitarias.pptx
 
Influence line for indeterminate structures
Influence line for indeterminate structuresInfluence line for indeterminate structures
Influence line for indeterminate structures
 
comparison between Post tensioned slab and conventional slab
comparison between Post tensioned slab and conventional slabcomparison between Post tensioned slab and conventional slab
comparison between Post tensioned slab and conventional slab
 
Steel stacks guide
Steel stacks guideSteel stacks guide
Steel stacks guide
 
Bs 6399 loading_for_buildings_part_2_win
Bs 6399 loading_for_buildings_part_2_winBs 6399 loading_for_buildings_part_2_win
Bs 6399 loading_for_buildings_part_2_win
 
Footing design(09.02.03.096)
Footing design(09.02.03.096)Footing design(09.02.03.096)
Footing design(09.02.03.096)
 
M2 cv-rc-d-005(anchor bolt details)
M2 cv-rc-d-005(anchor bolt details)M2 cv-rc-d-005(anchor bolt details)
M2 cv-rc-d-005(anchor bolt details)
 
Seismic Design Basics - Superstructure
Seismic Design Basics - SuperstructureSeismic Design Basics - Superstructure
Seismic Design Basics - Superstructure
 

Viewers also liked

New Aia Hurricane 2007
New Aia Hurricane 2007New Aia Hurricane 2007
New Aia Hurricane 2007jbgask
 
Dhamma nearby 16/06/2011volume 54
Dhamma nearby 16/06/2011volume 54Dhamma nearby 16/06/2011volume 54
Dhamma nearby 16/06/2011volume 54dentyomaraj
 
ใบงาน ตาราง
ใบงาน ตารางใบงาน ตาราง
ใบงาน ตารางdkinbenzza
 
ระบบบริการสร้างเสริมสุขภาพช่องปากคนพิการ โรงพยาบาลโพนทอง จ.ร้อยเอ็ด
ระบบบริการสร้างเสริมสุขภาพช่องปากคนพิการ โรงพยาบาลโพนทอง จ.ร้อยเอ็ดระบบบริการสร้างเสริมสุขภาพช่องปากคนพิการ โรงพยาบาลโพนทอง จ.ร้อยเอ็ด
ระบบบริการสร้างเสริมสุขภาพช่องปากคนพิการ โรงพยาบาลโพนทอง จ.ร้อยเอ็ดNithimar Or
 
หลวงตาบัว
หลวงตาบัวหลวงตาบัว
หลวงตาบัวdentyomaraj
 
Chaipattana tsunami
Chaipattana tsunamiChaipattana tsunami
Chaipattana tsunamidentyomaraj
 
Endodontic or root canal treatment knowledge, panpub
Endodontic or root canal treatment knowledge, panpubEndodontic or root canal treatment knowledge, panpub
Endodontic or root canal treatment knowledge, panpubdentyomaraj
 
ค่าตอบแทนภาระงาน™P 4 P
ค่าตอบแทนภาระงาน™P 4 Pค่าตอบแทนภาระงาน™P 4 P
ค่าตอบแทนภาระงาน™P 4 Pdentyomaraj
 
Photo albumDental ImplantationDay10012011
Photo albumDental ImplantationDay10012011Photo albumDental ImplantationDay10012011
Photo albumDental ImplantationDay10012011dentyomaraj
 
Esthetic in Dentistry
Esthetic in DentistryEsthetic in Dentistry
Esthetic in Dentistrytechno UCH
 
ฟันปลอม
ฟันปลอมฟันปลอม
ฟันปลอมBallista Pg
 
หลักฐานเชิงประจักษ์ในการพัฒนาบัญชียาหลักแห่งชาติ พ.ศ. 2547
หลักฐานเชิงประจักษ์ในการพัฒนาบัญชียาหลักแห่งชาติ พ.ศ. 2547หลักฐานเชิงประจักษ์ในการพัฒนาบัญชียาหลักแห่งชาติ พ.ศ. 2547
หลักฐานเชิงประจักษ์ในการพัฒนาบัญชียาหลักแห่งชาติ พ.ศ. 2547dentyomaraj
 

Viewers also liked (20)

New Aia Hurricane 2007
New Aia Hurricane 2007New Aia Hurricane 2007
New Aia Hurricane 2007
 
Dhamma nearby 16/06/2011volume 54
Dhamma nearby 16/06/2011volume 54Dhamma nearby 16/06/2011volume 54
Dhamma nearby 16/06/2011volume 54
 
Bolivia
BoliviaBolivia
Bolivia
 
Presentation1
Presentation1Presentation1
Presentation1
 
Complete case
Complete caseComplete case
Complete case
 
ใบงาน ตาราง
ใบงาน ตารางใบงาน ตาราง
ใบงาน ตาราง
 
Ummoua1
Ummoua1Ummoua1
Ummoua1
 
ระบบบริการสร้างเสริมสุขภาพช่องปากคนพิการ โรงพยาบาลโพนทอง จ.ร้อยเอ็ด
ระบบบริการสร้างเสริมสุขภาพช่องปากคนพิการ โรงพยาบาลโพนทอง จ.ร้อยเอ็ดระบบบริการสร้างเสริมสุขภาพช่องปากคนพิการ โรงพยาบาลโพนทอง จ.ร้อยเอ็ด
ระบบบริการสร้างเสริมสุขภาพช่องปากคนพิการ โรงพยาบาลโพนทอง จ.ร้อยเอ็ด
 
หลวงตาบัว
หลวงตาบัวหลวงตาบัว
หลวงตาบัว
 
Chaipattana tsunami
Chaipattana tsunamiChaipattana tsunami
Chaipattana tsunami
 
Endodontic or root canal treatment knowledge, panpub
Endodontic or root canal treatment knowledge, panpubEndodontic or root canal treatment knowledge, panpub
Endodontic or root canal treatment knowledge, panpub
 
ค่าตอบแทนภาระงาน™P 4 P
ค่าตอบแทนภาระงาน™P 4 Pค่าตอบแทนภาระงาน™P 4 P
ค่าตอบแทนภาระงาน™P 4 P
 
Photo albumDental ImplantationDay10012011
Photo albumDental ImplantationDay10012011Photo albumDental ImplantationDay10012011
Photo albumDental ImplantationDay10012011
 
Generealized cervical resorption case present
Generealized cervical resorption case presentGenerealized cervical resorption case present
Generealized cervical resorption case present
 
16 prosth[1]
16 prosth[1]16 prosth[1]
16 prosth[1]
 
Emphysema from Cl V restoration
Emphysema from Cl V restorationEmphysema from Cl V restoration
Emphysema from Cl V restoration
 
Esthetic in Dentistry
Esthetic in DentistryEsthetic in Dentistry
Esthetic in Dentistry
 
Color in esthetic dentistry
Color in esthetic dentistryColor in esthetic dentistry
Color in esthetic dentistry
 
ฟันปลอม
ฟันปลอมฟันปลอม
ฟันปลอม
 
หลักฐานเชิงประจักษ์ในการพัฒนาบัญชียาหลักแห่งชาติ พ.ศ. 2547
หลักฐานเชิงประจักษ์ในการพัฒนาบัญชียาหลักแห่งชาติ พ.ศ. 2547หลักฐานเชิงประจักษ์ในการพัฒนาบัญชียาหลักแห่งชาติ พ.ศ. 2547
หลักฐานเชิงประจักษ์ในการพัฒนาบัญชียาหลักแห่งชาติ พ.ศ. 2547
 

More from ELIMENG

Get started with dropbox
Get started with dropboxGet started with dropbox
Get started with dropboxELIMENG
 
07 chap3
07 chap307 chap3
07 chap3ELIMENG
 
6 wordiness(1)
6 wordiness(1)6 wordiness(1)
6 wordiness(1)ELIMENG
 
6 wordiness
6 wordiness6 wordiness
6 wordinessELIMENG
 
6 friction fe
6 friction fe6 friction fe
6 friction feELIMENG
 
06 9 1_balboa
06 9 1_balboa06 9 1_balboa
06 9 1_balboaELIMENG
 
05 chap 4 research methodology and design(1)
05 chap 4 research methodology and design(1)05 chap 4 research methodology and design(1)
05 chap 4 research methodology and design(1)ELIMENG
 
05 chap 4 research methodology and design
05 chap 4 research methodology and design05 chap 4 research methodology and design
05 chap 4 research methodology and designELIMENG
 
4.2.cappelli 06(3)
4.2.cappelli 06(3)4.2.cappelli 06(3)
4.2.cappelli 06(3)ELIMENG
 
4.2.cappelli 06(2)
4.2.cappelli 06(2)4.2.cappelli 06(2)
4.2.cappelli 06(2)ELIMENG
 
4.2.cappelli 06(1)
4.2.cappelli 06(1)4.2.cappelli 06(1)
4.2.cappelli 06(1)ELIMENG
 

More from ELIMENG (20)

Get started with dropbox
Get started with dropboxGet started with dropbox
Get started with dropbox
 
8
88
8
 
07 chap3
07 chap307 chap3
07 chap3
 
7 4
7 47 4
7 4
 
6 wordiness(1)
6 wordiness(1)6 wordiness(1)
6 wordiness(1)
 
6 wordiness
6 wordiness6 wordiness
6 wordiness
 
6 friction fe
6 friction fe6 friction fe
6 friction fe
 
06 3
06 306 3
06 3
 
06 9 1_balboa
06 9 1_balboa06 9 1_balboa
06 9 1_balboa
 
05 chap 4 research methodology and design(1)
05 chap 4 research methodology and design(1)05 chap 4 research methodology and design(1)
05 chap 4 research methodology and design(1)
 
05 chap 4 research methodology and design
05 chap 4 research methodology and design05 chap 4 research methodology and design
05 chap 4 research methodology and design
 
5 6
5 65 6
5 6
 
5
55
5
 
04 99
04 9904 99
04 99
 
4 2(1)
4 2(1)4 2(1)
4 2(1)
 
4 2
4 24 2
4 2
 
04
0404
04
 
4.2.cappelli 06(3)
4.2.cappelli 06(3)4.2.cappelli 06(3)
4.2.cappelli 06(3)
 
4.2.cappelli 06(2)
4.2.cappelli 06(2)4.2.cappelli 06(2)
4.2.cappelli 06(2)
 
4.2.cappelli 06(1)
4.2.cappelli 06(1)4.2.cappelli 06(1)
4.2.cappelli 06(1)
 

01 loads

  • 1. 1 ! Introduction ! Fundamental of Structural Theory ! Classification ! Loads ! Structural Design TYPES OF STRUCTURES AND LOADS
  • 2. 2 Introduction • Design of Structures - Safety - Esthetics - Serviceability - Environment - Economy • Structure “….. a system of connected parts used to support a load…..” • Analysis of Structures - Strength - Rigidity • Idealization of Structures - Physical Model - Mathematical Model
  • 3. 3 Fundamental of Structural Theory • Idealization • Physical Model • Members • Connections • Supports • Loads • Free-body Diagrams • System • Member • Mathematical Model • Equilibrium Conditions • Compatibility Conditions • Constitutive Relationship
  • 4. 4 Mathematical Model • Equilibrium conditions ΣF = 0, ΣM = 0 • Compatibility conditions - Continuity condition - Boundary condition • Constitutive relationship of stress and strain ε σ =E
  • 5. 5 Classification of Structures • Structural Elements tie rod Tie Rods rod bar angle channel typical cross sections
  • 6. 6 simply supported beam cantilevered beam fixed-supported beam overhanging beam continuous beam Beams M V web flange flange
  • 8. 8 Trusses • Types of Structures Cables and Arches cables support their loads in tension arches support their loads in compression compression tension
  • 9. 9 Frames Surface Structures Thin membrane roof. rigid rigid pinned pinned
  • 10. 10 Loads • Dead Loads • Live Loads • Building Loads • Bridge Loads • Wind Loads • Snow Loads • Earthquake Loads • Hydrostatic and Soil Pressure • Other Natural Loads
  • 11. 11 Table 1-1 Codes Manual for Railway Engineering, American Railway Engineering Association (AREA) General Building Codes Minimum Design Loads for Building and other Structures, ANSI / ASCE 7-95, American Society of Civil Engineers *Basic Building Code, Building Officials and Code Administrators International (BOCA) *Standard Building Code, Southern Building Code Congress International *Uniform Building Code, International Conference of Building Officials (UBC) Design Codes Building Code Requirements for Reinforced Concrete, Am. Conc. Inst. (ACI) Manual of Steel Construction, American Institute of Steel Construction (AISC) Standard Specifications for Highway Bridges, American Association of State Highway and Transportation Officials (AASHTO) National Design Specification, American Institute of Timber Construction (ATTC)
  • 12. 12 1. วัสดุทั่วไป kg/m3 คอนกรีตเสริมเหล็ก 2400 คอนกรีตลวน 2320 ไมสัก 630 ไมเนื้อออน 500-1000 ไมเนื้อเข็ง 700-1200 เหล็ก 7850 2. วัสดุมุงหลังคา kg/m2 กระเบื้องลอนคู 14 กระเบื้องลูกฟูกลอนเล็ก 12 กระเบื้องลูกฟูกลอนใหญ 50 กระเบื้องราง 12 กระเบื้องซีแพคโมเนีย 50 สังกะสี 5 3. โครงหลังคา 10-30 Table 1-2 น้ําหนักบรรทุกคงที่ 4. แปไม 5 5. พื้นไม 1” รวมตง 30-50 6. ฝา ฝา กําแพง kg/m2 คราวไม 11/2” X 3” @ 0.40 15 คราวไม 11/2” X 3” @ 0.60 10 กระเบื้องแผนเรียบหนา 4 mm 7 กระเบื้องแผนเรียบหนา 8 mm 14 แผนเอสเบสโตลักส 4 ไมอัดหนา 4 mm 4 ฝาไม 1/2” รวมคราว 20 อิฐมอญหนา 10 cm 180 อิฐมอญเต็มแผนฉาบปูน 360 คอนกรีตบล็อคหนา 10 cm 100-150 คอนกรีตบล็อคหนา 15 cm 170-180 คอนกรีตบล็อคหนา 20 cm 220-240 ชนิดของวัสดุ น้ําหนักบรรทุกคงที่ ชนิดของวัสดุ น้ําหนักบรรทุกคงที่
  • 13. 13 Table 1-3 น้ําหนักบรรทุกจร ประเภทสวนตางๆ ของอาคาร หนวยน้ําหนักบรรทุกจร (kg/m2) 1. หลังคา 30 2. กันสาดหรือหลังคาคอนกรีต 100 3. ที่พักอาศัย รร. อนุบาล หองน้ํา หองสวม 150 4. หองแถว ตึกแถวที่ใชัพักอาศัย อาคารชุดหอพัก โรงแรม และหองคนไขพิเศษของโรงพยาบาล 200 5. สํานักงาน ธนาคาร 250 6. (ก) อาคารพาณิชย สวนของหองแถว ตึกแถวที่ใชเพื่ออาคาร พาณิชย มหาวิทยาลัย วิทยาลัย โรงเรียน และโรงพยาบาล 300 (ข) หองโถง บันได ชองทางเดินของอาคารชุด หอพัก โรงแรม สํานักงานธนาคาร 300 7. (ก) ตลาด อาคารสรรพสินคา หอประชุม โรงมหรสพ ภัตตาคาร หองประชุม หองอานหนังสือในหองสมุด หรือหอสมุด ที่จอดรถ หรือเก็บรถยนตนั่ง หรือรถจักรยานยนต 400 (ข) หองโถง บันได ชองทางเดินของตลาด อาคารสรรพสินคา หองประชุม หอประชุม โรงมหรสพ ภัตตาคาร หองสมุดและหอสมุด 500
  • 14. 14 Table 1-3 น้ําหนักบรรทุกจร (ตอ) ประเภทสวนตางๆ ของอาคาร หนวยน้ําหนักบรรทุกจร (kg/m2) 8. (ก) คลังสินคา โรงกีฬา พิพิธภัณฑ อัฒจันทร โรงงานอุตสาหกรรม โรงพิมพ หองเก็บเอกสาร และพัสดุ 500 (ข) หองโถง บันได ชองทางเดินของตลาด อาคารสรรพสินคา หองประชุม หอประชุม โรงมหรสพ ภัตตาคาร หองสมุดและหอสมุด 500 9. หองเก็บหนังสือของหองสมุดหรือหอสมุด 600 10. ที่จอดรถหรือเก็บรถยนตบรรทุกเปลา 800
  • 15. 15 • ในการคํานวณน้ําหนักที่ถายลงเสา คาน หรือโครงที่รับเสาและฐานราก ใหใชน้ําหนักของอาคารเต็มอัตรา สวนหนวยน้ําหนักบรรทุกจรใหใชตามที่กําหนดไวในตารางที่ 1-3 โดยใหลดสัดสวนไดตามชั้นของอาคาร ดังตอไปนี้ การรับน้ําหนักของพื้น อัตราการลดหนวยน้ําหนักบรรทุกจร บนพื้นแตละชั้นเปนรอยละ (1) หลังคาหรือดาดฟา 0 (2) ชั้นที่หนึ่งถัดจากหลังคาหรือดาดฟา 0 (3) ชั้นที่สองถัดจากหลังคาหรือดาดฟา 0 (4) ชั้นที่สามถัดจากหลังคาหรือดาดฟา 10 (5) ชั้นที่สี่ถัดจากหลังคาหรือดาดฟา 20 (6) ชั้นที่หาถัดจากหลังคาหรือดาดฟา 30 (7) ชั้นที่หกถัดจากหลังคาหรือดาดฟา 40 (8) ชั้นที่เจ็ดถัดจากหลังคาหรือดาดฟาและชั้นตอลงไป 50 สําหรับโรงมหรสพ หองประชุม หอประชุม หองสมุด หอสมุด พิพิธภัณฑ อัฒจันทร คลังสินคา โรงงานอุต- สาหกรรม อาคารจอดหรือเก็บรถยนต หรือรถจักรยานยนต ใหคิดหนวยน้ําหนักบรรทุกจรเต็มอัตราทุกชั้น
  • 16. 16 Where, L = reduced design live load per square foot or square meter of area supported by the member, > 0.5 Lo for 1 floor, > 0.4 Lo for 2 floors or more Lo = unreduced design live load per square foot or square meter of area supported by the member (see Table 1-4) AI = influence area in square feet (> 400) or (>37) square meters, equal to four times the tributary or effective load-carrying floor area for a column, and two times the tributary or effective load-carrying floor area for a beam* (FPS units)L = ( 0.25 + 15 AI ( (SI units)L = ( 0.25 + 4.57 AI ( The reduced load L • >.50 Lo , for floor (2-story) • >.40 Lo , for floor (>2-story) • =1.00 Lofor roof, public hall, parking garage Lo Lo
  • 17. 17 Live Load Occupancy or Use psf kN/m2 Assembly areas and theaters Fixed seats 60 2.87 Movable seats 100 4.79 Dance halls and ballrooms 100 4.79 Garages (passenger cars only) 50 2.40 Office buildings Lobbies 100 4.79 Offices 50 2.40 Storage warehouse Light 125 6.00 Heavy 250 11.97 Residential Dwellings (one- and two-family) 40 1.92 Hotels and multifamily houses Private rooms 40 1.92 Public rooms 100 4.79 Schools Classrooms 40 1.92 Corridors above first floor 80 3.83 Table 1-4 Minimum Live Loads*
  • 18. 18 Example 1-1 The floor beam in the figure below is used to support the 2 m width of a lightweight plain concrete slab having a thickness of 10 cm. The slab serves as a portion of the ceiling for the floor below, and therefore its bottom is coated with plaster (25 kg/m2). Furthermore, an 2.5 m height, 30 cm thick masonry wall is directly over the top flange of the beam. Determine the loading on the beam measured per foot of length of the beam. 30 cm. 2.5 m. 1 m. 1 m. 10 cm. plaster
  • 19. 19 SOLUTION 1. วัสดุทั่วไป kg/m3 คอนกรีตเสริมเหล็ก 2400 คอนกรีตลวน 2320 ไมสัก 630 ไมเนื้อออน 500-1000 ไมเนื้อเข็ง 700-1200 เหล็ก 7850 2. วัสดุมุงหลังคา kg/m2 กระเบื้องลอนคู 14 กระเบื้องลูกฟูกลอนเล็ก 12 กระเบื้องลูกฟูกลอนใหญ 50 กระเบื้องราง 12 กระเบื้องซีแพคโมเนีย 50 สังกะสี 5 3. โครงหลังคา 10-30 Table 1-2 น้ําหนักบรรทุกคงที่ 4. แปไม 5 5. พื้นไม 1” รวมตง 30-50 6. ฝา ฝา กําแพง kg/m2 คราวไม 11/2” X 3” @ 0.40 15 คราวไม 11/2” X 3” @ 0.60 10 กระเบื้องแผนเรียบหนา 4 mm 7 กระเบื้องแผนเรียบหนา 8 mm 14 แผนเอสเบสโตลักส 4 ไมอัดหนา 4 mm 4 ฝาไม 1/2” รวมคราว 20 อิฐมอญเต็มแผนฉาบปูน 360 อิฐบล็อคหนา 10 cm 100 คอนกรีตบล็อคหนา 10 cm 100-150 คอนกรีตบล็อคหนา 15 cm 170-180 คอนกรีตบล็อคหนา 20 cm 220-240 ชนิดของวัสดุ น้ําหนักบรรทุกคงที่ ชนิดของวัสดุ น้ําหนักบรรทุกคงที่
  • 20. 20 30 cm. 2.5 m. 1 m. 1 m. 10 cm. 14 kN/m (1430 kg/m) Concrete slab: )2400( 3 m kg 480)1.0)(2( =mm kg/m Plaster ceiling: 50)2)(25( 2 =m m kg kN/m )360( 2 m kg Masonry wall: 900)5.2( =m kg/m คอนกรีตเสริมเหล็ก 2400 kg/m3 อิฐมอญเต็มแผนฉาบปูน 360 kg/m2 Total load 1430= kg/m
  • 21. 21 Example 1-2a A two-story office building has interior columns that are spaced 7 m apart in two perpendicular directions. If the (flat) roof loading is 100 kg/m2 determine the reduced live load supported by the spread-footing foundation. Assume the ground floor is a slab on grade. At 7 m 7 m 7 m7 m
  • 22. 22 At SOLUTION: ANSI-based US Code 7 m 7 m 7 m7 m FR = (100 kg/m2)(49 m2) = 4.90 T For the second floor, the live load is taken from table 1-4: Lo = 250 kg/m2 . Since AI = 4At = 4(49 m2) = 196 m2 > 37.2 m2 , the live load can be reduced. Thus, 2 /144250)575.0(250) )49(4 57.4 25.0() 4 57.4 25.0( mkgL A L o T ==+=+= The load reduction = (0.575) L0 > ( 0.50) L0 O.K. Therefore FF = (144 kg/m2)(49 m2) = 7.044 T The roof loading is 100 kg/m2 At = (7 m)(7 m) = 49 m2
  • 23. 23 At 7 m 7 m 7 m7 m For the ground floor, the live load is taken from table 1-4: Lo = 250 kg/m2 . No live load reduction is allowed. FG = (250 kg/m2)(49 m2) = 12.25 T The total live load supported by the foundation is thus F = FR + FF + FG = 4.90 + 7.044 + 12.25 = 24.19 T
  • 24. 24 At SOLUTION: Thai Code 7 m 7 m 7 m7 m FR = (100 kg/m2)(49 m2) = 4.90 T For the second and ground floor, the live load is taken from table 1-4:Lo = 250 kg/m2 . FF = (250 kg/m2)(49 m2) = 12.25 T The total live load supported by thefooting is thus F = FR + FF = 4.90 + 12.25 + 12.25 = 29.4 T roof loading is 100 kg/m2 At = (7 m)(7 m) = 49 m2
  • 25. 25 Example 1-2b A eleven-story office building has interior columns that are spaced 7 m apart in two perpendicular directions. If the (flat) roof loading is 100 kg/m2 and floor loading is 250 kg/m2 determine the reduced live load supported by a typical interior footing using the US code and Thai code. At 7 m 7 m 7 m7 m 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 ground roof deck
  • 26. 26 At SOLUTION 7 m 7 m 7 m7 m For the second floor, the live load is taken from table 1-4: Lo = 250 kg/m2 . Since 4At = 4(49 m2) = 196 m2 > 37.2 m2 , the live load can be reduced. Thus, 2 /144)250(575.0 250) 196 57.4 25.0( ) 4 57.4 25.0( mkg L A L o t == += += The load reduction here is (0.575)L0 > (0.40)L0 O.K. Therefore use 0.575 for all. At = (7 m)(7 m) = 49 m2 For Thai code: see table 1-3b. For the US code based on ANSI: 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 ground roof deck
  • 28. 28 Example 1-2c A eleven-story office building has interior columns that are spaced 7 m apart in two perpendicular directions. If the (flat) 15 cm-thick roof liveload is 100 kg/m2 and 20 cm-thick floor live loading is 300 kg/m2 determine the reduced live load supported by a typical interior footing using the US code and Thai code. At 7.5 m 7.5 m 7.5 m7.5 m 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 ground roof deck
  • 29. 29 At SOLUTION 7.5 m 7.5 m 7.5 m7.5 m For the second floor, the live load is taken from table 1-4: Lo = 250 kg/m2 . Since 4At = 4(56.25 m2) = 225 m2 > 37.2 m2 , the live load can be reduced. Thus, 2 /4.166)250(555.0 300) 225 57.4 25.0( ) 4 57.4 25.0( mkg L A L o t == += += The load reduction here is (0.555)L0 > (0.40)L0 O.K. At = (7.5 m)(7.5 m) = 56.25 m2 For Thai code: see table 1-3b. For the US code based on ANSI: 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 ground roof deck
  • 32. 32 I = < L + 38.1 15.24 0.3 For highway c the AASHTO Specification gives the expression for the impact factor as In which L is the length in meter of the portion of the span loaded to cause the maximum stress in the member under consideration. 2.9 T 9.1 T 4.6 T 8.2 T 8.2 T 4.2 m 1.2 m4.2 m Bridge Loads 12 Ton Truck 21 Ton Truck
  • 35. 35 p = q G C Where, q = basic pressure at the height of 10 m = 0.613 KzKztV 2I (N/m2, m/s) p = wind pressure G = gust factor (0.85, typical) C = shape factor External Pressure: Formulation
  • 36. 36 qhGCp (p = qhGCp)side wall qhGCp qzGCp wind B L ridge plan qhGCp qhGCp qhGCp qzGCp q = 0. 613 KzKztV 2I q, N/m2 V , m/s External Pressure on Main Wind-Resisting System elevation θ z h 4.6 m
  • 37. 37 wind B L ridge plan elevation θ z h Cp, typical qz = 0.613 KzKztV 2I (N/m2) pz = qz G Cp Cp = 0.5Cp = 0.8 Cp Cp Cp = 0.8 Cp = 0.5 Cp = 0.7 Cp = 0.7 G = 0.85, typical Kzt=1, flat area
  • 38. 38 Internal Pressure: Enclosed Building* 0.18qh 0.18qh Internal Pressure: Partially Open Building* 0.55qh 0.55qh * Reference: ASCE 7-98
  • 39. 39 Total Wind Pressure on the Main Wind-Force Resisting System: Enclosed Building qzGCp qhGCp qhGCp qhGCp + 0.18qh + 0.18qh qhGCp = pz ph ph ph ph A pz ph ph ph ph B =
  • 40. 40 qz = 0.613 KzKztV 2I (N/m2) Where, V = the velocity in m/s of a 3-second gust of wind measured at 10 m above the ground during a 50-year recurrence period. Values are obtained from a wind map. I = the importance factor that depends upon the nature of the building occupancy (see Table 1-6) Kz = the velocity pressure exposure coefficient, which is a function of height and depends upon the ground terrain (use equation or see graph 1-1). Kzt = a factor that accounts for wind speed increases due to hills and escarpments. For flat ground Kzt = 1 q = qz for windward wall, = qh for others Detail: p = q GCp - qh(GCpi) GCp = ±0.18, enclosed building* GCp = ±0.55, partially enclosed building* GCp = ±0, open building*
  • 41. 41 Kz = α/2 )(01.2 gz z gzzm ≤≤6.4for α/2 ) 6.4 (01.2 gz mz 6.4<for Kz can be calculated using the formula:
  • 42. 42 Exposure B Urban and suburban areas Exposure A Large city centers Exposure C Open terrain Exposure D Edge of large bodies of water Table 1-5 Exposure Categories for Buildings for Wind Loads Constants Exposure Category zg, m αααα G Flat, unobstructed coastal areas D 213 11.5 0.85 Large city centers with at least 50% of the buildings having heights in excess of 70 ft ( 21m) A 457 5.0 0.85 Urban and suburban areas with closely spaced obstructions of the size of single family houses or larger B 366 7.0 0.85 Open terrain with scattered obstructions of heights generally less than 30 ft (9 m) C 274 9.5 0.85
  • 43. 43
  • 44. 44
  • 45. 45
  • 46. 46
  • 47. 47 Hegihtz(m) Kz 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 30 20 10 4.6 1.6 ExposureA ExposureB ExposureC ExposureD Graph 1-1 OR Kz by graph : 0.85
  • 48. 48 All buildings other than those listed in Categories I, III and IV II 1.00 Buildings representing a substantial hazard to human life in the case of failure, such as: those where more than 300 people congregate in one area; schools and day-care facilities with capacity greater than 250; colleges with capacity greater than 500; hospitals without emergency treatment or surgery facilities but with patient capacity greater than 50; jails, power stations and utilities not essential in an emergency; and buildings containing toxic and explosive materials III 1.15 Essential facilities, including hospitals, fire and police stations, national defense facilities and shelters, communication centers, power stations, and utilities required in an emergency IV 1.15 Building representing low hazard to human life in the case of failure, such as agricultural and minor storage facilities I 0.87 Table 1-6 Classification of Buildings for Environmental Loads Importance Factor, I Occupancy or use Category Wind loads
  • 49. 49 Surface L/B Cp Use with Table 1-7 Wall pressure coefficients, Cp windward wall All values 0.8 qz > Leeward wall 0-1 -0.5 2 -0.3 qh 4 -0.2 Side walls All values -0.7 qh
  • 50. 50 Table 1-8 Windward Roof Pressure Coefficients, Cp -0.4
  • 51. 51 Wind Cp direction h/L Horiz distance from windward edge 0 to h/2 -0.9 h/2 to h -0.9 h to 2h -0.5 >2h -0.3 0.5≤ 1.0≥ 0 to h/2 -1.3** >h/2 -0.7 Normal to ridge for θ < 10o and parallel to ridge for all θ *Value is provided for interpolation purposes **Value can be reduce linearly with area over which it is applicable follows: Area Reduction (ft2) factor 100 (9.29 sq m) 1.0 250 (23.23 sq m) 0.9 1000 (92.9 sq m) 0.8 *** For roof slopes greater than 80o, use Cp = 0.8. ≤ ≥ Table 1-8A Windward Roof Pressure Coefficients, Cp , θ < 10o
  • 52. 52 Roof slope, θ degrees 0 10 20 30 40 50 60 70 -1.3 0.5 0.3 0.1 -0.1 -0.3 -0.5 -0.7 -0.9 -1.1 0 WindwardRoofPressureCoefficients,Cp Negativepressure Positivepressure <<<< 0.25h/L >>>> 10o ,θθθθ Graph 1-2
  • 53. 53 Roof slope, θ degrees 0 10 20 30 40 50 60 70 -1.3 0.5 0.3 0.1 -0.1 -0.3 -0.5 -0.7 -0.9 -1.1 0 WindwardRoofPressureCoefficients,Cp Positive pressure Negative pressure h/L = 0.5 >>>> 10o ,θθθθ Graph 1-3
  • 54. 54 Roof slope, θ degrees 0 10 20 30 40 50 60 70 -1.3 0.5 0.3 0.1 -0.1 -0.3 -0.5 -0.7 -0.9 -1.1 0 WindwardRoofPressureCoefficients,Cp >>>> 10o ,θθθθ >>>> 1.0h/L Positive pressure Negativepressure Graph 1-4
  • 55. 55 ≤ ≥ Normal to ridge for θ 10o ≥ ≥ Table 1-9 Leeward Roof Pressure Coefficients, Cp Leeward angle, θθθθ (degrees) Wind direction h/L 10 15 20 0.25 -0.3 -0.5 -0.6 0.5 -0.5 -0.5 -0.6 1.0 -0.7 -0.6 -0.6
  • 56. 56 Example 1-3a The building shown is mostly closed (internal pressure is considered) is used for an industrial purpose. The building is located in the industrial park situated in the flat open terrain in Pak Thongchai, Nakhon Ratchasima. Determine the wind load acting on the walls, sides and roofs following the guidelines given by ANSI/ASCE 7-95, and draw diagrams of the possible loading calculated. wind 30 m 15 m 6.5 m 140 km/h 15o
  • 58. 58 6.5 m 7.5 m 7.5 m 15o h = 6.5 + (7.5tan15o )/2 = 7.5 m qz = 0.613 KzKztV 2I (N/m2) • Find qz and qh ) 6060 1 )( 10140 ( 3 s h h m V × × = = 38.89 m/s, I = 1.0 and Kzt = 1 for flat terrain. Therefore, qz = 0.613 Kz(1)(38.89)2(1) = 927Kz ----------(1)
  • 59. 59 Hegihtz(m) Kz 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 30 20 10 4.6 1.6 Exp.C Graph 1-1 qz = 927 Kz GKz, N/m2 (G=.85)z (m) Kz 0-4 6.5 h = 7.5 788 670 844 717 872 741 0.85 0.91 0.94
  • 60. 60 • Find Cp and G - Windward wall, leeward wall and side walls find from table 1-7.Leeward roof find from table 1-9 and windward roof find from graph 1-3.See in the reference in the back. Cp = 0.5Cp = 0.8 Cp = 0.5 15o Cp = 0.7 L/B = 15/30 = 0.5 B L ridge plan Cp = 0.8 Cp = 0.5 Cp = 0.7 Cp = 0.7
  • 61. 61 • Institute all values for the main frame (717)(0.8) = 574 N/m2 (872)(0.85)0.5) = 370 N/m2 (872)(0.85)(0.85)(0.5) = 370 N/m2 (741)(0.7) = 518 N/m2 + 0.18qh 0.18qh =0.18(872) = 157 N/m2 + 0.18qh (670)(0.8) = 536 N/m2 z=7.5m: qhG= (872)(0.85)=741 N/m2 z= 4 m: qhG= (788)(0.85)=670 N/m2 z=6.5m: qhG= (844)(0.85)=717 N/m2 = 731 N/m2 693 N/m2 214 N/m2 214 N/m2362 N/m2 A 528 N/m2 527 N/m2675 N/m2 379 N/m2 417 N/m2 = B
  • 62. 62 qhGCp 362 N/m2 214 N/m2 qzGCp B L ridge plan qhGCp 675 N/m2 528 N/m2 qzGCp B L ridge plan 731 N/m2 693 N/m2 214 N/m2 214 N/m2362 N/m2 A 528 N/m2 527 N/m2675 N/m2 379 N/m2 417 N/m2 B Conclusion
  • 63. 63 Example 1-3b The building shown in the figure is used for industrial purpose and is located outside of Nakhon Ratchasima, Thailand on flat terrain. When the wind is directed as shown, determine the design wind pressure acting on the roof and sides of the building using the ANSI / ASCE 7-95 Specifications. Use G = 0.85. wind 30 m 15 m 6 m 150 km/h 9 m
  • 64. 64 wind 30 m 15 m 6 m 150 km/h 9 m qz = 0.613 KzKztV 2I (N/m2) The basic wind speed is V = 150 km/h = 41.67 m/s , and since the building is used for industrial purposes, the importance factor is I = 1.0. Also, for flat terrain, Kzt = 1. Therefore, qz = 0.613 Kz(1)(41.67)2(1.0) = 1064 Kz N/m2 θ = tan-1(3/7.5) = 22o, the mean height of the roof is h = 6 + 3/2 = 7.5 θ h
  • 65. 65 Heightz(m) Kz 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 30 20 10 1.6ExposureC Graph 1-1 h = 7.5 Kh = 0.95 ExposureA ExposureB ExposureD
  • 66. 66 From graph Kz = 0.95 qh = 1064 Kh = 1064(0.95) = 1011N/m2 qhG = 1011(0.85) = 859.5 N/m2 qhGCp qhGCp qhGCpqzGCp 0.85qzCp 859.5 Cp 859.5 Cp 859.5 Cp
  • 67. 67 Heightz(m) Kz 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 30 20 10 4.6 1.6ExposureC Graph 1-1 904.8 958.0 qz = 1064 Kz (N/m2) 0.85 0.90 z (m) Kz 0-4 6
  • 68. 68 Surface L/B Cp Use with Table 1-7 Wall pressure coefficients, Cp windward wall All values 0.8 qz > Leeward wall 0-1 -0.5 2 -0.3 qh 4 -0.2 Side walls All values -0.7 qh L/B = 15/30 = 0.5 Cp = 0.5Cp = 0.8 Cp Cp
  • 69. 69 Cp Cp Cp = 0.6 ≤ ≥ Normal to ridge for θ 10o ≥ ≥ Table 1-9 Roof Pressure Coefficients, Cp , for Use with qh Leeward angle, θθθθ (degrees) Wind direction h/L 10 15 20 0.25 -0.3 -0.5 -0.6 0.5 -0.5 -0.5 -0.6 1.0 -0.7 -0.6 -0.6 h/L = 7.5/15 = 0.5 Cp = 0.5Cp = 0.8
  • 70. 70 Roof slope, θ degrees 0 10 20 30 40 50 60 70 -1.3 0.5 0.3 0.1 -0.1 -0.3 -0.5 -0.7 -0.9 -1.1 0 WindwardRoofPressureCoefficients,Cp h/L = 0.5 Positive pressure Negative pressure >>>> 10o ,θθθθ Graph 1-3 Cp = 0.5Cp = 0.8 Cp = 0.6 22o Cp = 0.08 Cp = 0.36
  • 71. 71 904.8 958.0 qz = 1064.41 Kz (N/m2) 0.85 0.90 z (m) Kz 0-4 6 859.5 859.5 859.5 0.85qz Cp = 0.5Cp = 0.8 Cp = 0.6 22o Cp = 0.08 Cp = 0.36 × 429.8N/m2 515.7 N/m2 68.76 N/m2 309.4 N/m2 615.2 N/m2 651.4 N/m2
  • 72. 72 429.8N/m2 515.7 N/m2 68.76 N/m2 309.4 N/m2 615.2 N/m2 651.4 N/m2 + 0.18qh + 0.18qh 0.18qh = 182.0 N/m2 = 250.8 N/m2 247.8N/m2 333.7 N/m2 A 127.4 N/m2 797.2 N/m2 833.4 N/m2 611.8N/m2 697.7 N/m2 113.2 N/m2 B = 491.4 N/m2 433.4 N/m2 469.4 N/m2
  • 73. 73 251 N/m2 248N/m2 334 N/m2 A 127 N/m2 797 N/m2 833 N/m2 612N/m2 698 N/m2 113 N/m2 B 491 N/m2 433 N/m2 469 N/m2 Conclusion 419 N/m2 419 N/m2 248 N/m2 qzGCp B L ridge plan 783 N/m2 783 N/m2 412 N/m2 qzGCp B L ridge plan
  • 74. 74 Design Wind Pressure for Signs. ffz AGCqF = Here G = the wind-gust coefficient factor defined previously, 0.85 (typical) Cf = a force coefficient which depends upon the ratio of the large dimension M of the sign to the small dimension N. Values are listed in table below Af = the area of the face of the sign Force Coefficients for Above-Ground Solid Signs, Cf. M/N Cf <6 1.2 10 1.3 20 1.5 40 1.75 60 1.85 L B
  • 75. 75 Earthquake Loads Deformed configuration Initial (undeformed) configuration V = CsW Where, V = total lateral force or base shear, W = dead load of the building, Cs = seismic response coefficient Cs = 1.2Cv RT2/3 < R 2.5Ca Where, Cv and Ca are the seismic coefficients based on the soil profile, and on the effective peak velocity-related acceleration (Av) and the effective peak acceleration (Aa) respectively; R denotes the response modification factor; and T represents the fundamental period of vibration of the structure. Ground motion
  • 76. 76 Hydrostatic and Soil Pressure h p = γ h p = γ h Where, γ = unit weight of the liquid. Other Natural Loads Several other types of live loads may also have to be considered in design of a structure, depending on its location or use. These include the effect of blast, temperature changes, and differential settlement of the foundation.
  • 77. 77 Structural Design Reinforced Concrete Structures 1.) 1.4D + 1.7L 2.) 0.75 [1.4D + 1.7L + 1.7W] 3.) 0.9D + 1.3W 4.) 1.4D + 1.7L + 1.7(soil pressure) 5.) 0.75 [1.4D + 1.7(temperature load) + 1.7L] 6.) 1.4(D + temperature load) Steel Structures 1.) 1.4D 2.) 1.2D + 1.6L + 0.5(roof live load) 3.) 1.2D + 0.5L (or 0.8W) + 1.6(roof live load) 4.) 1.2D + 0.5L + 0.5(roof live load) + 1.3W 5.) 1.2D + 0.5L + 1.5E 6.) 0.9D -1.3W (or 1.5E) Allowable Stress Design (ASD) 1.) D + L + [roof live load] 2.) D + L + [W or E] Where, D = Dead load, L = Live load , W = Wind load , E = Earthquake load
  • 78. 78 Note กฎกระทรวง ฉบับที่ 6 (พ.ศ. 2527) ออกตามความในพระราชบัญญัติควบคุมอาคาร พ.ศ. 2522 • ในการคํานวณสวนของอาคารคอนกรีตเสริมเหล็กตามทฤษฎีกําลังประลัย ใหใชน้ําหนักบรรทุกประลัยดัง ตอไปนี้ (1) สําหรับสวนของอาคารที่ไมคิดแรงลม ใหใชน้ําหนักบรรทุกประลัย ดังนี้ 1.7D + 2.0L (2) สําหรับสวนของอาคารที่คิดแรงลมดวย ใหใชน้ําหนักบรรทุกประลัย ดังนี้ 0.75(1.7D + 2.0L + 2.0W) หรือ 0.9D + 1.3W โดยใหใชคาน้ําหนักบรรทุกประลัยที่มากกวา แตทั้งนี้ตองไมตํากวาค่ําน้ําหนักบรรทุกประลัยใน (1) ดวย
  • 79. 79 • ในการคํานวณน้ําหนักที่ถายลงเสา คาน หรือโครงที่รับเสาและฐานราก ใหใชน้ําหนักของอาคารเต็มอัตรา สวนหนวยน้ําหนักบรรทุกจรใหใชตามที่กําหนดไวในตารางที่ 1-3 โดยใหลดสัดสวนไดตามชั้นของอาคาร ดังตอไปนี้ การรับน้ําหนักของพื้น อัตราการลดหนวยน้ําหนักบรรทุกจร บนพื้นแตละชั้นเปนรอยละ (1) หลังคาหรือดาดฟา 0 (2) ชั้นที่หนึ่งถัดจากหลังคาหรือดาดฟา 0 (3) ชั้นที่สองถัดจากหลังคาหรือดาดฟา 0 (4) ชั้นที่สามถัดจากหลังคาหรือดาดฟา 10 (5) ชั้นที่สี่ถัดจากหลังคาหรือดาดฟา 20 (6) ชั้นที่หาถัดจากหลังคาหรือดาดฟา 30 (7) ชั้นที่หกถัดจากหลังคาหรือดาดฟา 40 (8) ชั้นที่เจ็ดถัดจากหลังคาหรือดาดฟาและชั้นตอลงไป 50 สําหรับโรงมหรสพ หองประชุม หอประชุม หองสมุด หอสมุด พิพิธภัณฑ อัฒจันทร คลังสินคา โรงงานอุต- สาหกรรม อาคารจอดหรือเก็บรถยนต หรือรถจักรยานยนต ใหคิดหนวยน้ําหนักบรรทุกจรเต็มอัตราทุกชั้น
  • 80. 80 • ในการคํานวณออกแบบโครงสรางอาคาร ใหคํานึงถึงแรงลมดวยหากจําเปนตองคํานวณ และไมมีเอกสารที่ รับรองโดยสถาบันที่เชื่อถือได ใหใชหนวยแรงลมดังตอไปนี้ ความสูงของอาคาร (m) หนวยแรงลมอยางนอย (kg/m2) 10 50 10-20 80 20-40 120 > 40 160