Type of Structures & Loads

TYPES OF STRUCTURES AND LOADS ! ! ! ! !

Introduction Fundamental of Structural Theory Classification Loads Structural Design

1

Introduction • Structure “….. a system of connected parts used to support a load…..”

• Design of Structures - Safety - Esthetics - Serviceability - Environment - Economy

• Analysis of Structures - Strength - Rigidity

• Idealization of Structures - Physical Model - Mathematical Model

2

Fundamental of Structural Theory • Idealization

• Physical Model • Members • Connections • Supports • Loads • Free-body Diagrams • System • Member • Mathematical Model • Equilibrium Conditions • Compatibility Conditions • Constitutive Relationship

3

Mathematical Model • Equilibrium conditions ΣF = 0,

ΣM = 0

• Compatibility conditions - Continuity condition - Boundary condition • Constitutive relationship of stress and strain E=

σ ε

4

Classification of Structures • Structural Elements Tie Rods

bar

rod

angle tie rod

channel

typical cross sections

5

Beams

simply supported beam

M

V

flange web flange

cantilevered beam

fixed-supported beam

overhanging beam

continuous beam

6

Columns

column

beam column

7

• Types of Structures Trusses compression

tension Cables and Arches

cables support their loads in tension

arches support their loads in compression

8

Frames

rigid

pinned

rigid

pinned

Surface Structures

Thin membrane roof.

9

Loads • Dead Loads • Live Loads • Building Loads • Bridge Loads

• Wind Loads • Snow Loads • Earthquake Loads • Hydrostatic and Soil Pressure • Other Natural Loads

10

Table 1-1 Codes 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) Manual for Railway Engineering, American Railway Engineering Association (AREA)

11

Table 1-2 น้ําหนักบรรทุกคงที่

ชนิดของวัสดุ 1. วัสดุทั่วไป คอนกรีตเสริมเหล็ก คอนกรีตลวน ไมสกั ไมเนื้อออน ไมเนื้อเข็ง เหล็ก 2. วัสดุมุงหลังคา กระเบื้องลอนคู กระเบื้องลูกฟูกลอนเล็ก กระเบื้องลูกฟูกลอนใหญ กระเบื้องราง กระเบื้องซีแพคโมเนีย สังกะสี 3. โครงหลังคา

น้ําหนักบรรทุกคงที่ kg/m3 2400 2320 630 500-1000 700-1200 7850 kg/m2 14 12 50 12 50 5 10-30

ชนิดของวัสดุ

น้ําหนักบรรทุกคงที่

4. แปไม 5. พื้นไม 1” รวมตง 6. ฝ า ฝา กําแพง คราวไม 11/2” X 3” @ 0.40 คราวไม 11/2” X 3” @ 0.60 กระเบื้องแผนเรียบหนา 4 mm กระเบื้องแผนเรียบหนา 8 mm แผนเอสเบสโตลักส ไมอดั หนา 4 mm ฝาไม 1/2” รวมคราว อิฐมอญหนา 10 cm อิฐมอญเต็มแผนฉาบปูน คอนกรีตบล็อคหนา 10 cm คอนกรีตบล็อคหนา 15 cm คอนกรีตบล็อคหนา 20 cm

5 30-50 kg/m2 15 10 7 14 4 4 20 180 360 100-150 170-180 220-240

12

Table 1-3

น้ําหนักบรรทุกจร

ประเภทสวนตางๆ ของอาคาร 1. 2. 3. 4.

หลังคา กันสาดหรือหลังคาคอนกรีต ที่พักอาศัย รร. อนุบาล หองน้ํา หองสวม หองแถว ตึกแถวที่ใชัพักอาศัย อาคารชุดหอพัก โรงแรม และหองคนไขพเิ ศษของโรงพยาบาล 5. สํานักงาน ธนาคาร 6. (ก) อาคารพาณิชย สวนของหองแถว ตึกแถวที่ใชเพือ่ อาคาร พาณิชย มหาวิทยาลัย วิทยาลัย โรงเรียน และโรงพยาบาล (ข) หองโถง บันได ชองทางเดินของอาคารชุด หอพัก โรงแรม สํานักงานธนาคาร 7. (ก) ตลาด อาคารสรรพสินคา หอประชุม โรงมหรสพ ภัตตาคาร หองประชุม หองอานหนังสือในหองสมุด หรือหอสมุด ที่จอดรถ หรือเก็บรถยนตนั่ง หรือรถจักรยานยนต (ข) หองโถง บันได ชองทางเดินของตลาด อาคารสรรพสินคา หองประชุม หอประชุม โรงมหรสพ ภัตตาคาร หองสมุดและหอสมุด

หนวยน้ําหนักบรรทุกจร (kg/m2) 30 100 150 200 250 300 300 400 500

13

Table 1-3

น้ําหนักบรรทุกจร (ตอ)

ประเภทสวนตางๆ ของอาคาร 8. (ก) คลังสินคา โรงกีฬา พิพธิ ภัณฑ อัฒจันทร โรงงานอุตสาหกรรม โรงพิมพ หองเก็บเอกสาร และพัสดุ (ข) หองโถง บันได ชองทางเดินของตลาด อาคารสรรพสินคา หองประชุม หอประชุม โรงมหรสพ ภัตตาคาร หองสมุดและหอสมุด 9. หองเก็บหนังสือของหองสมุดหรือหอสมุด 10. ที่จอดรถหรือเก็บรถยนตบรรทุกเปลา

หนวยน้ําหนักบรรทุกจร (kg/m2) 500 500 600 800

14

• ในการคํานวณน้ําหนักที่ถายลงเสา คาน หรือโครงที่รับเสาและฐานราก ใหใชน้ําหนักของอาคารเต็มอัตรา สวนหนวยน้ําหนักบรรทุกจรใหใชตามที่กําหนดไวในตารางที่ 1-3 โดยใหลดสัดสวนไดตามชั้นของอาคาร ดังตอไปนี้ การรับน้ําหนักของพื้น (1) หลังคาหรือดาดฟา (2) ชั้นที่หนึ่งถัดจากหลังคาหรือดาดฟา (3) ชั้นที่สองถัดจากหลังคาหรือดาดฟา (4) ชั้นที่สามถัดจากหลังคาหรือดาดฟา (5) ชั้นที่สี่ถัดจากหลังคาหรือดาดฟา (6) ชั้นที่หาถัดจากหลังคาหรือดาดฟา (7) ชั้นที่หกถัดจากหลังคาหรือดาดฟา (8) ชั้นที่เจ็ดถัดจากหลังคาหรือดาดฟาและชัน้ ตอลงไป

อัตราการลดหนวยน้ําหนักบรรทุกจร บนพื้นแตละชัน้ เปนรอยละ 0 0 0 10 20 30 40 50

สําหรับโรงมหรสพ หองประชุม หอประชุม หองสมุด หอสมุด พิพิธภัณฑ อัฒจันทร คลังสินคา โรงงานอุตสาหกรรม อาคารจอดหรือเก็บรถยนต หรือรถจักรยานยนต ใหคิดหนวยน้ําหนักบรรทุกจรเต็มอัตราทุกชั้น

15

AI L = ( 0.25 +

4.57 AI

Lo (FPS units)

(

15

(

L = ( 0.25 +

Lo

(SI units)

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* The reduced load L • >.50 Lo , for floor (2-story) • >.40 Lo , for floor (>2-story) • =1.00 Lofor roof, public hall, parking garage

16

Table 1-4 Minimum Live Loads* Occupancy or Use Assembly areas and theaters Fixed seats Movable seats Dance halls and ballrooms Garages (passenger cars only) Office buildings Lobbies Offices Storage warehouse Light Heavy Residential Dwellings (one- and two-family) Hotels and multifamily houses Private rooms Public rooms Schools Classrooms Corridors above first floor

Live Load psf kN/m2 60 100 100 50

2.87 4.79 4.79 2.40

100 50

4.79 2.40

125 250

6.00 11.97

40

1.92

40 100

1.92 4.79

40 80

1.92 3.83

17

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

18

SOLUTION Table 1-2 น้ําหนักบรรทุกคงที่

ชนิดของวัสดุ 1. วัสดุทั่วไป คอนกรีตเสริมเหล็ก คอนกรีตลวน ไมสกั ไมเนื้อออน ไมเนื้อเข็ง เหล็ก 2. วัสดุมุงหลังคา กระเบื้องลอนคู กระเบื้องลูกฟูกลอนเล็ก กระเบื้องลูกฟูกลอนใหญ กระเบื้องราง กระเบื้องซีแพคโมเนีย สังกะสี 3. โครงหลังคา

น้ําหนักบรรทุกคงที่ kg/m3 2400 2320 630 500-1000 700-1200 7850 kg/m2 14 12 50 12 50 5 10-30

ชนิดของวัสดุ

น้ําหนักบรรทุกคงที่

4. แปไม 5. พื้นไม 1” รวมตง 6. ฝ า ฝา กําแพง คราวไม 11/2” X 3” @ 0.40 คราวไม 11/2” X 3” @ 0.60 กระเบื้องแผนเรียบหนา 4 mm กระเบื้องแผนเรียบหนา 8 mm แผนเอสเบสโตลักส ไมอดั หนา 4 mm ฝาไม 1/2” รวมคราว อิฐมอญเต็มแผนฉาบปูน อิฐบล็อคหนา 10 cm คอนกรีตบล็อคหนา 10 cm คอนกรีตบล็อคหนา 15 cm คอนกรีตบล็อคหนา 20 cm

5 30-50 kg/m2 15 10 7 14 4 4 20 360 100 100-150 170-180 220-240

19

30 cm.

คอนกรีตเสริมเหล็ก อิฐมอญเต็มแผนฉาบปูน

2.5 m.

1 m. 1 m.

Concrete slab:

14 kN/m (1430 kg/m) 10 cm.

(2400

kg ) 3 m

( 2m)(0.1m) = 480 kg/m

( 25

Plaster ceiling:

Masonry wall:

2400 kg/m3 360 kg/m2

(360

kg ) 2 m

Total load

kg )(2m) = 50 2 m

( 2.5m) = 900

kN/m

kg/m

= 1430 kg/m

20

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

7m 7m

7m

7m

21

SOLUTION: ANSI-based US Code The roof loading is 100 kg/m2 At

7m 7m

7m

7m

At = (7 m)(7 m) = 49 m2 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, L = (0.25 +

4.57 4.57 )250 = (0.575)250 = 144 kg / m 2 ) Lo = (0.25 + 4(49) 4 AT

The load reduction = (0.575) L0 > ( 0.50) L0 O.K. Therefore FF = (144 kg/m2)(49 m2) = 7.044 T

22

At

7m 7m

7m

7m

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

23

SOLUTION: Thai Code roof loading is 100 kg/m2 At

7m 7m

7m

7m

At = (7 m)(7 m) = 49 m2 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

24

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. roof deck 10 9 At 7m 8 7 6 7m 5 4 7m 7m 3 2 1 ground

25

SOLUTION For the US code based on ANSI: At

7m 7m

7m roof deck 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 ground

7m

At = (7 m)(7 m) = 49 m2 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, L = (0.25 +

4.57 ) Lo 4 At

4.57 )250 196 = 0.575(250) = 144 kg / m 2 = (0.25 +

The load reduction here is (0.575)L0 > (0.40)L0 O.K. Therefore use 0.575 for all. For Thai code: see table 1-3b.

26

Floor

American Code

Thai Code

Live load (kg) Accumulated load (kg)

Live load (kg)

Accumulated load (kg)

(1.000)(100)(49)

4 900

(1.000)(100)(49)

4 900

10

(0.575)(250)(49)

11 940

(1.000)(250)(49)

17 150

9

(0.575)(250)(49)

18 990

(1.000)(250)(49)

29 400

8

(0.575)(250)(49)

26 030

(0.900)(250)(49)

40 420

7

(0.575)(250)(49)

33 080

(0.800)(250)(49)

50 220

6

(0.575)(250)(49)

40 120

(0.700)(250)(49)

58 800

5

(0.575)(250)(49)

47 160

(0.600)(250)(49)

66 150

4

(0.575)(250)(49)

54 210

(0.500)(250)(49)

72 280

3

(0.575)(250)(49)

61 250

(0.500)(250)(49)

78 400

2

(0.575)(250)(49)

68 290

(0.500)(250)(49)

84 500

1

(0.575)(250)(49)

75 340

(0.500)(250)(49)

90 650

ground

(1.000)(250)(49)

87 590

(1.000)(250)(49)

102 900

Roof deck

27

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. roof deck 10 9 At 7.5 m 8 7 6 7.5 m 5 4 7.5 m 7.5 m 3 2 1 ground

28

SOLUTION For the US code based on ANSI: At

7.5 m 7.5 m

7.5 m 7.5 m roof deck 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 ground

At = (7.5 m)(7.5 m) = 56.25 m2 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, L = (0.25 +

4.57 ) Lo 4 At

4.57 )300 225 = 0.555(250) = 166.4 kg / m 2 = (0.25 +

The load reduction here is (0.555)L0 > (0.40)L0 O.K. For Thai code: see table 1-3b.

29

Floor

Thai & US Codes Dead load (kg) Accumulated load (kg) (1.000)(360)(56)

20 250

10

(1.000)(480)(56)

47 250

9

(1.000)(480)(56)

74 250

8

(1.000)(480)(56)

101 200

7

(1.000)(480)(56)

128 200

6

(1.000)(480)(56)

155 200

5

(1.000)(480)(56)

182 200

4

(1.000)(480)(56)

209 200

3

(1.000)(480)(56)

236 200

2

(1.000)(480)(56)

263 250

1

(1.000)(480)(56)

290 250

ground

(1.000)(480)(56)

317 200

Roof deck

30

Floor

US Code

Thai Code

Live load (kg) Accumulated load (kg)

Live load (kg)

Accumulated load (kg)

(1.000)(100)(56)

5 625

(1.000)(100)(56)

5 625

10

(0.555)(300)(56)

14 990

(1.000)(300)(56)

22 500

9

(0.555)(300)(56)

24 360

(1.000)(300)(56)

39 380

8

(0.555)(300)(56)

33 720

(0.900)(300)(56)

54 560

7

(0.555)(300)(56)

43 090

(0.800)(300)(56)

68 080

6

(0.555)(300)(56)

52 450

(0.700)(300)(56)

79 880

5

(0.555)(300)(56)

61 820

(0.600)(300)(56)

90 000

4

(0.555)(300)(56)

71 180

(0.500)(300)(56)

98 440

3

(0.555)(300)(56)

80 550

(0.500)(300)(56)

106 880

2

(0.555)(300)(56)

89 920

(0.500)(300)(56)

115 310

1

(0.555)(300)(56)

99 280

(0.500)(300)(56)

123 800

ground

(1.000)(300)(56)

116 100

(1.000)(300)(56)

140 600

Roof deck

31

Bridge Loads

2.9 T

9.1 T

4.6 T

4.2 m

8.2 T 8.2 T

4.2 m

12 Ton Truck

1.2 m

21 Ton Truck

For highway c the AASHTO Specification gives the expression for the impact factor as I=

15.24 L + 38.1


4

-0.5 -0.3 -0.2

qh

All values

-0.7

qh

Side walls

49

Table 1-8 Windward Roof Pressure Coefficients, Cp

-0.4

50

Table 1-8A Windward Roof Pressure Coefficients, Cp , θ < 10o

Wind direction Normal to ridge for θ < 10o and parallel to ridge for all θ

Cp

h/L

≤ 0.5

≥ 1.0

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 to h/2 >h/2

-1.3** -0.7

*Value is provided for interpolation purposes **Value can be reduce linearly with area over which it is applicable follows: Area Reduction factor (ft2) 1.0 ≤ 100 (9.29 sq m) 250 (23.23 sq m) 0.9 0.8 ≥ 1000 (92.9 sq m) *** For roof slopes greater than 80o, use Cp = 0.8.

51

Po sit ive pr ess ur e

0.3 0.1 0 -0.1

Graph 1-2 θ > 10o ,

Ne ga tiv ep res su re

Windward Roof Pressure Coefficients, Cp

0.5

-0.3 -0.5

h/L < 0.25

-0.7 -0.9 -1.1 -1.3 0

10

20

30

40

50

60

70

Roof slope, θ degrees 52

0.5 Windward Roof Pressure Coefficients, Cp

P

re u s s re p e iv osit

0.3 0.1 0 -0.1

ur s es r p e v ti a g Ne

-0.3

e

Graph 1-3 θ > 10o , h/L = 0.5

-0.5 -0.7 -0.9 -1.1 -1.3 0

10

20

30

40

50

60

70

Roof slope, θ degrees 53

tiv i s Po

0.3 0.1 0 -0.1

Graph 1-4 p re ssu re

θ > 10o , h/L > 1.0

ive

-0.3 -0.5

Ne gat

Windward Roof Pressure Coefficients, Cp

0.5

re u s res p e

-0.7 -0.9 -1.1 -1.3 0

10

20

30

40

50

60

70

Roof slope, θ degrees 54

Table 1-9 Leeward Roof Pressure Coefficients, Cp Leeward angle, θ (degrees) Wind direction Normal to ridge for θ ≥ 10o

h/L

≥ 20

10

15

≤ 0.25

-0.3

-0.5

-0.6

0.5

-0.5

-0.5

-0.6

≥ 1.0

-0.7

-0.6

-0.6

55

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.

15o

140 km/h wind

30 m

6.5 m 15 m

56

SOLUTION

qhGCp

qhGCp

qhGCp qhGCp

qzGCp

+

+

0.18qh

=

=

0.18qh

ph ph pz

ph

ph

A

ph

ph ph

pz

B

ph

57

• Find qz and qh qz = 0.613 KzKztV 2I (N/m2) 140 ×103 m 1h ) = 38.89 m/s, I = 1.0 and Kzt = 1 for flat terrain. Therefore, V =( )( h 60 × 60 s

qz = 0.613 Kz(1)(38.89)2(1) = 927Kz

15o

h = 6.5 + (7.5tan15o )/2 = 7.5 m

6.5 m

7.5 m

----------(1)

7.5 m

58

Exp. C

30

Hegiht z (m)

z (m)

Kz

qz = 927 Kz

0-4 0.85 6.5 0.91 h = 7.5 0.94

20

788 844 872

GKz, N/m2 (G=.85) 670 717 741

10

4.6

0

0.2

0.4

0.6

0.8 Graph 1-1

1.0

1.2

1.4

1.6

Kz

59

• 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. L/B = 15/30 = 0.5

Cp = 0.7

Cp = 0.7

Cp = 0.5

15o

Cp = 0.8

Cp = 0.8 Cp = 0.5

B

ridge

Cp = 0.5

Cp = 0.7 L plan

60

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

• Institute all values for the main frame (741)(0.7) = 518 N/m2

(872)(0.85)(0.85)(0.5) = 370 N/m2

(717)(0.8) = 574 N/m2 (872)(0.85)0.5) = 370 N/m2 (670)(0.8) = 536 N/m2

+

0.18qh =0.18(872) = 157 N/m2

362 N/m2

731 N/m2 693 N/m2

675 N/m2

=

0.18qh

=

0.18qh

+

527 N/m2

214 N/m2

A

417 N/m2 214 N/m2 379 N/m2

B

528 N/m2

61

Conclusion 675 N/m2 362 N/m2

731 N/m2

527 N/m2

214 N/m2 417 N/m2

A

214 N/m2

693 N/m2

B

528 N/m2

379 N/m2 675 N/m2

362 N/m2

ridge

B

214 N/m2

qzGCp

ridge

B

528 N/m2

qzGCp qhGCp L

qhGCp L

plan

plan

62

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.

9m 6m

150 km/h wind

30 m

15 m

63

9m θ 150 km/h wind

30 m

h

6m

15 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

64

Expos ure D

ure C

re B Expo su

Expos

Height z (m)

Expos

ure A

30

20

10 h = 7.5

0

0.2

0.4

0.6

0.8 Graph 1-1

1.0

1.2 1.4 Kh = 0.95

1.6

Kz

65

From graph Kz = 0.95 qh = 1064 Kh = 1064(0.95) = 1011N/m2 qhG = 1011(0.85) = 859.5 N/m2

qhGCp

qzGCp

859.5 Cp

qhGCp

qhGCp

0.85qzCp

859.5 Cp

859.5 Cp

66

Kz

0-4 6

20

qz = 1064 Kz (N/m2)

0.85 0.90

Expos

Height z (m)

z (m)

ure C

30

904.8 958.0

10

4.6

0

0.2

0.4

0.6

0.8 Graph 1-1

1.0

1.2

1.4

1.6

Kz

67

Table 1-7 Wall pressure coefficients, Cp Surface

L/B

Cp

Use with

windward wall

All values

0.8

qz

Leeward wall

0-1 2 > 4

-0.5 -0.3 -0.2

qh

All values

-0.7

qh

Side walls L/B = 15/30 = 0.5

Cp

Cp = 0.8

Cp Cp = 0.5

68

Table 1-9 Roof Pressure Coefficients, Cp , for Use with qh Leeward angle, θ (degrees) Wind direction Normal to ridge for θ ≥ 10o

h/L

≥ 20

10

15

≤ 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

Cp = 0.8

Cp = 0.6 Cp = 0.5

69

0.5 Windward Roof Pressure Coefficients, Cp

P

re u s s re p e iv osit

0.3 r su s re p ive t ga e N

0.1 0 -0.1

e

Graph 1-3 θ > 10o , h/L = 0.5

-0.3 -0.5

Cp = 0.36 Cp = 0.08

-0.7

Cp = 0.6

22o

-0.9

Cp = 0.5

Cp = 0.8

-1.1 -1.3 0

10

20

30

40

50

60

70

Roof slope, θ degrees 70

z (m)

Kz

0-4 6

0.85 0.90

qz = 1064.41 Kz (N/m2) 904.8 958.0 Cp = 0.36

859.5

859.5

0.85qz

859.5

×

2 /m N 4 . 309 2

6 N/m 68.7

615.2 N/m2

Cp = 0.6

22o

Cp = 0.5

Cp = 0.8

515 .7

N/m 2 429.8 N/m2

651.4 N/m2

Cp = 0.08

71

2 m / N 4 309. 2

6 N/m 68.7

515 .7

N/m 2 429.8 N/m2

651.4 N/m2 615.2 N/m2

+

0.18qh = 182.0 N/m2

0.18qh

2

8 N/m . 0 5 2

697 .7

2 /m N 2 . 113

N/m 2

469.4 N/m2

B 433.4 N/m2

N/m 2 611.8 N/m2

797.2 N/m2

A

333 .7

247.8 N/m2

833.4

N/m2

2 /m N 4 . 491

=

2 m / N 4 127.

=

0.18qh

+

72

Conclusion 2

N/m 491

2 m / N 127

334 N

2

N/m 251

N/m 113

/m 2

A

469 N/m2

B 433 N/m2

797 N/m2

783 N/m2

419 N/m2

ridge

B

/m 2 612 N/m2

248 N/m2

833

N/m2

698 N

2

248 N/m2

ridge

B

412 N/m2

qzGCp

qzGCp 419 N/m2

783 N/m2

L

L

plan

plan

73

Design Wind Pressure for Signs. B

F = q z GC f A f

L 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