Wind loads for designing the main wind-force resisting systems of cylindrical free-standing canopy roofs

• Autorzy: Uematsu Yasushi , Yamamura Roma

Identyfikatory

DOI

10.4467/2353737XCT.19.076.10727

Warianty tytułu

PL

Obciążenia wiatrem przy projektowaniu głównych systemów odpornych na siłę wiatru cylindrycznych dachów wolnostojących

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Wind loads on cylindrical free-standing canopy roofs were investigated in a wind tunnel. First, the overall aerodynamic forces and moments were measured using a force balance. The distributions of net wind pressures provided by the difference between wind pressures on the top and bottom surfaces of the roof were then measured along two representative arc lines. Based on the results, the net wind-pressure coefficients for designing such roofs are proposed as a function of the rise-to-span ratio for two representative winddirections: one perpendicular to the eaves, the other inclined at an angle of 45° to the eaves. The roof is divided into three zones and constant net wind-pressure coefficients are specified for these zones. Two loadcases providing the maximum tension and compression in the columns supporting the roof are considered as the most important load effect for discussing the design wind loads.

PL

Obciążenia wiatrem na cylindrycznych dachach wolnostojących zadaszenia zbadano w tunelu aerodynamicznym. Ogólne siły i momenty aerodynamiczne zmierzono za pomocą równowagi sił. Następnie zmierzono rozkłady ciśnień wiatru netto, które wynikają z różnicy ciśnień wiatru na górnej i dolnej powierzchni dachu, wzdłuż dwóch reprezentatywnych linii łuku. Na podstawie wyników zaproponowano współczynniki ciśnienia wiatru netto do projektowania takich dachów jako funkcję stosunku wzrostu do rozpiętości dla dwóch reprezentatywnych kierunków wiatru: jednego prostopadłego do okapu, drugiego nachylonego pod kątem 45° do okap. Dach podzielony jest na trzy strefy i dla tych stref określono stałe współczynniki ciśnienia wiatru netto. Dwa przypadki obciążeń zapewniające maksymalne naprężenie i ściskanie kolumn podtrzymujących dach są uważane za najważniejszy efekt obciążenia do omawiania obliczeniowych obciążeń wiatrem.

Słowa kluczowe

EN

cylindrical free-standing canopy roof; wind load; main wind-force resisting system; wind tunnel experiments; dynamic load effect

PL

cylindryczny dach wolnostojący; obciążenie wiatrem; główny system oporu wiatru; eksperyment w tunelu aerodynamicznym; efekt obciążenia dynamicznego

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Krakowskiej im. Tadeusza Kościuszki
• Czasopismo: Technical Transactions
• Rocznik: 2019
• Tom: Vol. 116, iss. 7
• Strony: 125--143
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., il., tab., wykr., wz.

Twórcy

autor

Uematsu Yasushi

• Department of Architecture and Building Science, Tohoku University, Japan

autor

Yamamura Roma

• Central Japan Railway Company (formerly Graduate Student, Graduate School of Engineering, Tohoku University)

Bibliografia

• [1] Architectural Institute of Japan, Recommendations of Loads on Buildings, 2015 (in Japanese).
• [2] Ginger J.D., Letchford C.W., Wind loads on planar canopy roofs, Part 2 Fluctuating pressure distributions and correlations, Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, Vol. 51, 1994, 353–370.
• [3] Gumley S.J., A parametric study of extreme pressures for the static design of canopy structures, Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, Vol. 16, 1984, 43–56.
• [4] Letchford C.W., Ginger J.D., Wind loads on planar canopy roofs, Part 1 Mean pressure distributions, Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, Vol. 45, 1992, 25–45.
• [5] Macdonald P.A., Kwok K.C.S., Holmes J.D., Wind loads on circular storage bins, silos and tanks: I. Point pressure measurements on isolated structures, Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, Vol. 31, 1988, 165–188.
• [6] Natalini B., Marighetti J.O., Natalini M.B., Wind tunnel modeling of mean pressures on planar canopy roof, Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, Vol. 90, 2002, 427–439.
• [7] Natalini M.B., Morel C., Natalini B., Mean loads on vaulted canopy roofs, Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, Vol. 119, 2013, 102–113.
• [8] Takeda F., Yoshino T., Uematsu Y., Design wind force coefficients for hyperbolic paraboloid free roofs, Journal of Physical Science and Application, Vol. 4(1), 2014, 1–19.
• [9] Ueda H., Hagura H., Oda H., Characteristics of stress generated by wind pressures and wind loads acting on stiff two-hinged arches supporting a barrel roof, Journal of Structural and Construction Engineering, Architectural Institute of Japan, Vol. 496, 1997, 29–35 (in Japanese).
• [10] Uematsu Y., Iizumi E., Stathopoulos T., Wind loads on free-standing canopy roofs: Part 1 local wind pressures, Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, Vol. 96, 2008, 1015–1028.
• [11] Uematsu Y., Iizumi E., Stathopoulos T., Wind loads on free-standing canopy roofs: Part 2 overall wind forces, Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, Vol. 96, 2008, 1029–1042.
• [12] Uematsu Y., Sakurai H., Miyamoto Y., Gavanski E., Wind force coefficients for designing porous canopy roofs, Journal of Civil Engineering and Architecture, Vol. 7(9), 2013, 1047–1055.
• [13] Uematsu Y., Miyamoto Y., Gavanski E., Wind loading on a hyperbolic paraboloid free roof, Journal of Civil Engineering and Architecture, Vol. 8(10), 2014, 1–19.
• [14] Uematsu Y., Miyamoto Y., Gavanski E., Effects of porosity on the Wind loads on a hyperbolic paraboloid canopy roof. Journal of Civil Engineering and Architecture, Vol. 9(6), 2015, 715–726.
• [15] Uematsu Y., Iizumi E., Stathopoulos, T., Wind loads on free-standing canopy roofs Part 3 Validity and application of the proposed wind force coefficients, Journal of Wind Engineering, JAWE, Vol. 31(4), 2006, 115–122 (in Japanese).
• [16] Uematsu Y., Iizumi E., Stathopoulos, T., Wind force coefficients for the main wind force resisting system of a free-standing canopy roof of cantilever type, Proceedings of the 19th National Symposium on Wind Engineering, 2006, 343–348 (in Japanese).

Uwagi

EN

Section "Civil Engineering"

PL

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).