Soggetto:
Carichi del vento su strutture di copertura a cupola circolare secondo ASCE 7-22
Commento:
Quando si tratta di carichi del vento su strutture tipo edifici secondo ASCE 7, è possibile trovare numerose risorse per integrare le norme di progettazione e aiutare gli ingegneri con questa applicazione di carico laterale. Tuttavia, gli ingegneri potrebbero trovare più difficile trovare risorse simili per il carico del vento su strutture di tipo non edilizio. Questo articolo esaminerà i passaggi per calcolare e applicare i carichi del vento secondo ASCE 7-22 su una vasca circolare in cemento armato con copertura a cupola.
Descrizione:
'''Determinazione dei carichi del vento da ASCE 7-22'''
La tabella 29.1-2 in ASCE 7-22 [1] delinea i passaggi necessari per determinare i carichi del vento su una struttura circolare di un serbatoio secondo il sistema di resistenza alla forza del vento principale (MWFRS).
'''Fase 1''': La categoria di rischio è determinata dalla Tabella 1.5-1 [1] in base all'uso o all'occupazione dell'edificio. Le strutture a cupola possono essere utilizzate come magazzini, che rappresentano un rischio relativamente basso per la vita umana. D'altra parte, le cupole sono utilizzate anche nella progettazione di stadi sportivi, che possono avere un impatto estremamente elevato sulla vita umana in caso di guasto.
'''Fase 2''': Dopo aver determinato la categoria di rischio dal passaggio 1, la velocità di base del vento (V) può essere trovata nelle Figg. 26.5-1 e 26.5-2 [1]. Queste cifre mostrano le mappe della velocità del vento da raffica di 3 s per gli Stati Uniti, che variano a seconda della posizione e della categoria di rischio della struttura. L'interpolazione lineare è consentita tra le linee di contorno date.
'''Fase 3''': In questa fase sono necessari più parametri del carico del vento che alla fine influenzano la pressione del carico del vento.
Il coefficiente di direzionalità del vento (Kd) dalla Tabella 26.6-1 [1] è dato come 1.0 per cupole circolari e serbatoi rotondi.
Considerando due direzioni del vento, la categoria di esposizione è impostata in base alla topografia, alla vegetazione e ad altre strutture sul lato di esposizione sopravento. Maggiore è la categoria di esposizione (cioè la categoria D), più esposta può essere la struttura.
Il coefficiente topografico (K-zt) considera l'accelerazione del vento su colline, creste e scarpate. Questo valore è calcolato nell'equazione 26.8-1 [1] utilizzando i coefficienti K-1, K-2 e K-3 forniti nella Figura 26.8-1 [1].
K-zt = (1 + K-1K-2K-3)²
I coefficienti K della Figura 26.8-1 [1] dipendono dal terreno come l'altezza della collina (H), la distanza dalla cresta al sito dell'edificio (x), l'altezza sopra la superficie del terreno (z) e così via.
La Tabella 26.9-1 [1] fornisce il coefficiente di elevazione del terreno (Ke) basato sull'elevazione della struttura sul livello del mare. Questo coefficiente può anche essere preso in modo conservativo come 1.0 per tutte le quote altimetriche.
La classificazione dell'involucro può essere determinata nella sezione 26.2 [1]. Le aperture nella struttura possono influenzare questa classificazione. In molti casi per i magazzini, la classificazione dell'involucro è considerata "chiusa". Per gli stadi sportivi, tuttavia, ciò può dipendere dalle aperture delle pareti della struttura, dal tetto retrattile e così via.
A seconda della classificazione dell'involucro, il coefficiente di pressione interna (GC-pi) come valore sia positivo che negativo per tenere conto della pressione che agisce verso e lontano dalle superfici interne può essere trovato nella Tabella 26.13-1 [1].
Il coefficiente di raffica (G) dipende dalla definizione di rigidezza della struttura come rigida o flessibile dalla Sezione 26.2 [1]. La frequenza naturale fondamentale gioca un ruolo importante nel determinare questa classificazione. L'add-on Analisi modale in RFEM 6 può essere utilizzato per trovare la frequenza naturale fondamentale della struttura. La sezione 26.11 [1] fornisce le formule pertinenti per calcolare G per strutture rigide o flessibili. In alternativa, 0.85 può essere utilizzato solo per strutture rigide.
'''Fase 4''': Il coefficiente di esposizione della pressione della velocità (Kz) può essere trovato nella Tabella 26.10-1 [1] in base alla categoria di esposizione. Due valori Kz dovrebbero essere determinati sulla base dell'altezza media della parete della cupola e dell'altezza media della copertura della cupola. L'interpolazione lineare può essere utilizzata per valori di altezza intermedi.
'''Fase 5''': La pressione di velocità (qh) è determinata dall'equazione 26.10-1 [1].
qh = 0,00256K-zK-ztK-eV²
Tutte le variabili in questa equazione sono state determinate nei passaggi precedenti. Dovrebbero essere calcolati due valori qh da utilizzare in una fase successiva. Il primo sarà qh all'altezza del baricentro della parete e il secondo basato sull'altezza media della copertura a cupola, che dipendono dai valori Kz dal passaggio 4. La notazione pedice qh vs. qz è utilizzata in modo intercambiabile nell'equazione 26.10-1 [1] a seconda della pressione cinetica valutata rispettivamente per le pareti rispetto alla copertura.
'''Fase 6''': Il coefficiente di forza (Cf) per le pareti di una cupola isolata nella Sezione 29.4.2.1 [1] può essere impostato su 0,63, dove hc/D è nell'intervallo da 0,25 a 4,0 con hc = altezza del cilindro solido e D = diametro. Cf per le pareti di cupole raggruppate è calcolato sulla base della Figura 29.4-6 [1].
'''Fase 7''': Il coefficiente di pressione esterna (Cp) per una copertura a cupola con un angolo della copertura maggiore di 10° è determinato nella Figura 27.3-2 [1...