دﺎﺑ رﺎﺑ يراﺬﮔرﺎﺑ · 12/3/2014 ۵ θ راﺰﮔﺮﻜﺷ ﻦﻤﺣر ﺪﻣﺎﺣ دﺎﺑ رﺎﺑ-يراﺬﮔرﺎﺑ 3 8 1 9.81 1.225 kg/m g w ρ= = ≅ ﻊﺑﺮﻣ

12/3/2014

١

محقق اردبيليدانشگاه University of Mohaghegh ArdabiliUniversity of Mohaghegh Ardabili

بار باد - بارگذاري

دكتر حامد رحمن شكرگزار:گردآوري

١

θحامد رحمن شكرگزار بادبار - بارگذاري

٢

12/3/2014

٢


اختالف فشار ناشي از تفاوت دما در قسمتهاي مختلف جو زمين، موجب جريان هوايي مي •.شود كه باد ناميده مي شود

هواي با فشار كم در اثر سبكي به باال صعود مي كند و روي هواي با فشار زياد و سنگين •.جريان مي يابد، اين جابجايي توليد باد مي كند

باد عبارتي است براي حركت هوا به صورت افقي •ا ا آ ك ا ا ك .حركت هوا در جهت عمودي يا نزديك به آن جريان ناميده مي شود•

علمي و قطعي تا حد زيادي بصورتباد پديده اي بسيار پيچيده است كه تحليل آن •. مشكل است

٣


:جهت پيش بيني رفتار باد و كمي كردن آن ساده سازي هاي زير انجام مي شود•

تغييرات سرعت باد با ارتفاع•

فشار باد بر يك جسم ساكن•

جدايشجريان آشفته و پديده •

ت• كاه نا ادد بادديناميكيماهيت•

۴

12/3/2014

٣


سيال لزجت از ناشي برشي نيروي علت به )صفر تقريباً تراز در( زمين سطح نزديكي در باد سرعت•

.است صفر با برابر تقريبا )هوا(

.يابد مي افزايش باد سرعت مقدار برشي نيروي كاهش دليل به برويم، باالتر زمين سطح از هرچه•

سرعت ارتفاع اين در سرعت و گراديان ارتفاع گردد، مي ثابت باد سرعت آن در كه ارتفاعي•

.شودميناميده گراديان

جريانها اين .است آرام و آشفته جريانهاي شدت و نوع تابع ارتفاع، با باد سرعت تغييرات منحني•

.است وابسته ،وزد مي آن در باد كه زميني سطح ناهمواري به بستگي۵


سرعت باد در ارتفاع براي ناحيه داخل شهر، حومه شهر، بيرون شهر پروفيل

۶

12/3/2014

۴


. زمين است، به اين بخش از هوا اليه مرزي گفته مي شود ناهمواريهاي، سرعت باد تحت تاثير گراديانتا ارتفاع •α⎞⎛ .منحني سرعت باد در اين اليه با رابطه تواني زير تقريب زده مي شود

Vg باد، گراديانسرعتzg ،ضخامت اليه مرزيα براي 0.5براي مناطق باز تا 0.15مقدار توان از حدود

.مناطق شهري متغير است

از سطح زمين و )متر 10(در آيين نامه براي در نظر گرفتن اثرات باد، از سرعت مبناي باد در ارتفاع مشخص •

α

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

ggz z

zVV

حع

. در منطقه اي مسطح و بدون مانع استفاده مي شود

سال 50احتمال تجاوز مقدار سرعت باد در هر منطقه اي از سرعت مبناي باد در هر سال براي دوره بازگشت •

.درصد است 2كمتر از ٧


.است ديناميكي آيروتعيين فشارهاي حاصل از برخورد باد با مانع واقع در يك مسير، مساله اي •

باد به انرژي پتانسيل چنبشيباد داراي انرژي جنبشي بوده و بطور ساده مي توان گفت كه انرژي •

: مقدار فشار بر واحد سطح برابر است با. نظير فشار تبديل مي شود

مقداري از انرژي جنبشي كه به انرژي پتانسيل نظير فشار تبديل مي شود، به شكل جسم، صافي و •

2

21 Vq ρ=

2CV .بستگي دارد...زبري سطح جسم، نحوه قرارگيري جسم در مقابل باد و

•C ضريبي ثابت كه بستگي به عوامل فوق دارد.

٨

2CVq =

12/3/2014

۵


3

81

81.9/225.1 mkg

gw

≅==ρ

V بر حسب متر بر ثانيه وq برحسب كيلوگرم بر متر مربع

22

161

81

21 VVq

g

=×=

V بر حسب كيلومتر بر ساعت وqبرحسب كيلوگرم بر متر مربع

٩

2

2071 Vq =


وقتي توده اي از هواي متحرك به مانعي برخورد مي كند با حركت از دو طرف ساختمان دوباره به هم

. پيوسته و به حركت خود ادامه مي دهد

چون توده هواي بيشتري از سطح ثابتي عبور ميكند، سرعت باد افزايش يافته و جريانهاي آشفته ايجاد

. مي شود

١٠

12/3/2014

۶


آشفتگي جريان باعث حركت ذرات هوا در تمام جهات مي شود و بطور معمول ضخامت زيادي را

.تحت تاثير قرار مي دهد

. سرعت جريان آشفته بسيار متغير بوده و با زمان تغيير مي كندسرعت باد

انگ اد ت

١١ زمان

سرعت باد ميانگينسرعت باد لحظه اي


١٢

12/3/2014

٧


.در سطح تماس باد با مانع مثل ساختمان فشارهاي مثبت در سطح بادگير ساختمان ايجاد مي شود•

ايجاد مي شود كه موجب ) گرد باد(جريانهاي چرخشي ) پشت به باد(با افزايش سرعت باد، در وجه باد پناه •

. در سمت باد پناه مي شود) مكش(ايجاد نواحي با فشار منفي

. موجب مكش مي شود) در سرعتهاي بيشتر(گرد باد عالوه بر سمت بادپناه در دوطرف ساختمان نيز•

١٣


جريانهاي چرخشي بصورت تناوبي و با فركانس مشخص به ساختمان اثر كرده و باعث نوسان ساختمان در •

.جهت باد يا عمود برجهت باد مي شود

ا خش ا خشان ا ان

١۴

جريانهاي چرخشي جريانهاي چرخشي متناوب

اگر سرعت باد در محدوده اي باشد كه باعث ايجاد نيروي بادي با فركانسي نزديك به فركانس سازه شود، •. تشديد سبب افزايش نيروهاي باد مي شود. باعث ايجاد تشديد مي شود

12/3/2014

٨


.شدت بار باد به تغييرات سرعت و نيز پاسخ ساختمان بستگي دارد• ي خ پ ز ر ر

برخالف ميانگين سرعت باد كه آن را بصورت استاتيكي مي توان در نظر گرفت، تغييرات سرعت •

. باد و تغيير بار باد، بسيار سريع و ناگهاني بوده و ماهيت آنها بصورت ديناميكي است

١۵

حامد رحمن شكرگزار بادبار - بارگذاري

١۶

.بود مهندسين توجه مورد بسيار معلق و طوالني بلند، باريك، هاي پل ساخت روند آمريكا، در 1930 سال در•

. بودند ممكن طرح ترين باريك و ترين سبك بهترين، دنبال به پل اين ساخت براي مهندسان و معماران•

12/3/2014

٩


انبساط و انقباضدرز 39 و متر 9٫11عرضومتر1810طولباپلنهاييطرحمختلف،هايطراحي از پس•

.شد آغاز پل ساختن عمليات و نهايي

كردند مي استفاده وزن سبك بسيار شكل بشقابي فوالدي صفحات از پل كف ساخت براي مهندسين•

بودند؟مناسبپلاينساختبرايصفحات اين آيا•

١٧

.بود مثبت شك بدون طراحان و مهندسين اكثر جواب

.شد افتتاح 1940 سال جوالي 1 در بعد سال 10 پل ساخت عمليات•


هم آنقدرها خود بلند بسيار هاي پايه با پل اين كه شدند متوجه واشنگتن مردم پل، افتتاح از مدتي از پس•

.نيست ايمن كردند مي ادعا مهندسين كه

اتفاق پل در مسيرطولي امتداد در غيرعادي هاي حركت پل با باد برخورد زمان در شدند متوجه كارشناسان•

.افتد مي

كرده جلوگيرينوسانات از پل كف بهستونازقويترفوالديهايكابلوهيدروليكيهايجك نصب با آنها•

١٨

.كردند ايمن باد مقابل در را پل زيادي حدود تا و

.بود شده عادت يك به تبديل مردم براي دار موج محسوس هاي حركت پل ميانه در درست حال اين با •

12/3/2014

١٠


براي آيد مي آنها سمت به زياد فاصله با مقابل جهت در كه خودرويي كردند كشف رانندگان زمان گذشته با•

.بودند گذاشته پل دره را پل از نقطه اين اسم مردم .شود مي ظاهر دوباره و ناپديد لحظه چند

براي دور نقاط از مردم كه بطوري بود شده سرگرمي يك به تبديل مردم براي پل محسوس هاي حركت اين•

.آمدند مي پل اين به رانندگي

١٩


56٫3( مايل 35 از بيش سرعت با بادهايي عبور بر مبني هواشناسي گزارش از پس ،1940 نوامبر 7 در•

.بست رانندگان روي به راپلراهصبح10ساعتدربزرگراهوايالتيپليس)ساعت بر كيلومتر

.نمود دار موج حركت به شروع سمت يك از و كرده چرخيدن به شروع پل مركزي دهانه •

٢٠

12/3/2014

١١


.كرد سقوط به شروع پل رو پياده از تكه اولين 10:30 ساعت در•11ا• ا2 ل نتكهتكههشكانهگكا نش نهلغخشك درون به پل غربيبخش و كردند شدن تكهتكهبهشروعمركزيدهانهبزرگكابلهاي11:02 ساعت در •

.كرد سقوط آب به چسبيده قسمت 2 فقط پل از و ريخت فرو نيز پل مركزي دهانه از مانده باقي بخشهاي 11:09 ساعت در•

.ماند باقي مياني هاي پايه

٢١


٢٢

12/3/2014

١٢


“ چرا با وجود در نظر گرفتن تمام معيارهاي مهندسي اين پل فرو ريخت؟” •

پل با استفاده از صفحات بشقابي با ضخامت كم براي كاهش وزن پل به جاي خرپا موجب ) كف(ساخت عرشه •

)سختي پيچشي بسيار كم. (شد كه پل پايداري كمتري داشته باشد

شايد پلي با عرض بيشتر ممكن . متري آن بيش از حد طوالني بود 9كيلومتري پل در برابر عرض 1.8طول •

.بود از اين حادثه جان سالم به در ببرد

٢٣

ر م و

عدم لحاظ مود پيچشي در طراحي•

پديده تشديد به علت نيروي باد•


٢۴

مود پيچشي پل

12/3/2014

١٣


٢۵ 1950پل جديد تاكوما، اكتبر


Roof top Lee wall

٢۶

Internal pressures External pressuresSide walls

12/3/2014

١۴


٢٧


حتحت باد بر روي جزء يا سطح كل يك ساختمان بايد با استفاده از رابطه زير فشار خارجي يا مكش•:بدست مي آيد

٢٨

12/3/2014

١۵


:تحت باد از رابطه زير بدست مي آيدفشار داخلي يا مكش•

٢٩


فشار مبناي بادoفشاري است كه باد با سرعتي برابر با سرعت مبناي بر سطحي عمود بر جهت وزش باد اعمال شود .

o درصد 2فشار مبناي باد، براساس سرعت متوسط ساعتي باد كه احتمال تجاوز از اين مقدار در سالبازگشت دوره با متعارف بطور و شود50است مي بيان .ساله

)/()/(0000613.0 22

hKmVmKNVq

→=

٣٠

.ساله بيان مي شود5است و بطور متعارف با دوره بازگشتo درصد 2ساله با احتمال تجاوز 50از سرعت مبناي باد، ميانگين عددي سرعت باد در دوره بازگشت

نوبت راس ساعت گرينويچ اندازه 8متري از سطح زمين و روزانه 10در سال مي باشد كه در ارتفاع . گيري مي شود

12/3/2014

١۶


٣١


: مناسب برايسازه هاي با ارتفاع كم و متوسط، نما و پوسته خارجي،

: مناسب برايساختمانهاي بلند و الغر

)5متر و نسبت ارتفاع ساختمان به عرض بيش از 120ساختمانهايي با ارتفاع بيش از (سازه هاي غير ساختماني مثل دودكش، مخازن، دكلها كه زمان تناوب ارتعاشات طبيعي آنها بيش از يك ثانيه (

.)است٣٢

12/3/2014

١٧


براي تعيين ضرايب فشار خارجي، طراحي نما و پوسته خارجي و ساختمانهايي كه : تونل باد.هندسه آنها بطور نامحسوسي از شكل معمول متفاوت است، مناسب مي باشد

٣٣


٣۴

12/3/2014

١٨


٣۵


Ceدر محاسبه فشار خارجي از هر دو روش استاتيكي و ديناميكي، ارتفاع مبنا براي محاسبه . 1شود م تعريف زير :بصورت زير تعريف مي شود:بصورت

٣۶

12/3/2014

١٩


به اندازه نصف ارتفاع ساختمان Ceدر رابطه مربوط به hارتفاع در محاسبه فشار داخلي، ٢.شود م .تعريف مي شودتعريف

. بايد ارتفاع بازشو از سطح زمين درنظر گرفته مي شود hزماني كه يك بازشوي بزرگ وجود دارد،

٣٧


Ceضريب بادگيري ١.

. تغييرات سرعت باد با ارتفاع، اثرات ناشي از تغيير در زمين اطراف و توپوگرافي رانشان مي دهد

زميني باز است كه در آن ساختمانها، درختان و موانع ديگر بصورت پراكنده بوده و يا به دريا، (: براي زمين با اطراف باز

.)درياچه يا كنار سواحل باز اطالق مي شود

زمين پرتراكم به زمين حومه شهري، شهري، جنگل پر تراكم كه تا يك كيلومتر و يا (:براي زمين با اطراف پر تراكم مم م

.)در باال دست، امتداد پيدا كند اطالق مي شود) هركدام كه بيشتر شد(برابر ارتفاع ساختمان 20

٣٨

12/3/2014

٢٠


: تغييرات در نوع زمين. 1.1

امتداد يابد و ) >Km1 x(يك كيلومتردر صوزتيكه ناهمواريهاي باالدست جريان در طولي كمتر از

متر باشد 100ساختمان كوتاهتر از

:را بايد از رابطه زير محاسبه نمود Ceضريب

x<0.05 Kmبراي

Ceبرابر با Ceoبراي زمين ناهموار و Ceبرابر Cerطول زمين ناهموار در باالدست جريان باد، xrكه در آن

. براي زمين باز است٣٩


: خيز سرعت در باالي تپه و باال آمدگي زمين. 2.1دهند افزايش ن زم طح نزديك در را باد عت جه ت قابل ر بط انند ت م ها آمدگ باال و ها ه .تپه ها و باال آمدگي ها مي توانند بطور قابل توجهي سرعت باد را در نزديكي سطح زمين افزايش دهندت

مخصوصا نزديك قله، ممكن است در 10به 1ساختمانهاي واقع روي تپه يا پرتگاه با حداكثر شيب بزرگتر از . معرض سرعتهايي به مراتب بزرگتر از ساختمانهايي كه روي سطح زمين هستند قرار گيرند

۴٠

12/3/2014

٢١


: خيز سرعت در باالي تپه و باال آمدگي زمين. 2.1تفاع• ا د ي ادگ ضzض د ض از ز قدا ا ت ا ا اف اط ز از ت االي باالي تراز زمين اطراف، برابر است با مقدار زمين باز ضربدر ضريب zضريب بادگيري در ارتفاع•

. كه ضريب خيز سرعت براي ميانگين سرعت باد است

شود م محاسبه زير بصورت بادگيري ضريب فاصله در و قله نزديك : در نزديكي قله و در فاصله ضريب بادگيري بصورت زير محاسبه مي شود:در

۴١


: خيز سرعت در باالي تپه و باال آمدگي زمين. 2.1

۴٢

12/3/2014

٢٢



۴٣



۴۴

Documents

دﺎﺑ رﺎﺑ يراﺬﮔرﺎﺑ · 12/3/2014 ۵ θ راﺰﮔﺮﻜﺷ ﻦﻤﺣر ﺪﻣﺎﺣ دﺎﺑ رﺎﺑ-يراﺬﮔرﺎﺑ 3 8 1 9.81 1.225 kg/m g w ρ= = ≅ ﻊﺑﺮﻣ