Lecture 2- Specification,Loads and Design Methodseng.sut.ac.th/ce/oldce/CourseOnline/430432/L02...
Transcript of Lecture 2- Specification,Loads and Design Methodseng.sut.ac.th/ce/oldce/CourseOnline/430432/L02...
Timber and Steel DesignTimber and Steel Design
Lecture 2 - Specification, Loads andDesign Methods
< Specifications and Building Codes
< Design Loads
< Wind Load
< Structural Members
< Load Transfer between Structural Members
< Design MethodsMongkol JIRAVACHARADET
S U R A N A R E E INSTITUTE OF ENGINEERINGUNIVERSITY OF TECHNOLOGY SCHOOL OF CIVIL ENGINEERING
Specifications
Developed by organizations such as AISC, ACIASCE, and EIT
Recommendations of good practice based onthe accepted body of knowledge
NOT legally enforceable
OrganizationsEIT = Engineering Institute of Thailand
AISC = American Institute of Steel Construction
ASCE = American Society of Civil Engineers
AASHTO = American Association of State Highwayand Transportation Officials
UBC = Uniform Building Code
BOCA = Building Officials & Code Administrators
ATTC = American Institute of Timber Construction
American Institute of American Institute of Steel Construction SpecificationSteel Construction Specification
Latest: Steel Construction Manual, Thirteenth Edition
The following specifications, codes, and standards are printed in this Manual:
• 2005 AISC Specification for Structural Steel Buildings
• 2004 RCSC Specification for Structural Joints Using ASTM A325 or A490 Bolts
• 2005 AISC Code of Standard Practice for Steel Buildings and Bridges
- The 3rd Edition (2001) Load and Resistance Factor Design (LRFD) Manual.
This Manual replaces both :This Manual replaces both :
- The 9th Edition (1989) Allowable Strength Design (ASD) Manual and
Visite AISC Website @
http://www.aisc.org
ว.ส.ท. เวบไซต : http://www.eit.or.th
หนงสอหนงสอ วว..สส..ทท..มาตรฐานสาหรบอาคารเหลกรปพรรณรหส 1015-40
มาตรฐานการออกแบบอาคารเหลกรปพรรณ โดยวธตวคณความตานทานและนาหนกบรรทกรหส 1020-46
วศวกรรมสถานแหงประเทศไทย ในพระบรมราชปถมภ 487 รามคาแหง 39 (ซอยวดเทพลลา) วงทองหลาง กทม. 10310โทร 0-2319-2410~3 โทรสาร 0-2319-2710~11 E-mail: [email protected]
วศวกรรมสถานแหงประเทศไทยวศวกรรมสถานแหงประเทศไทย ((วว..สส..ทท.).)
Building Codes
ขอกาหนดทมผลบงคบใชตามกฏหมาย-- พพระราชระราชบบญญตญญตควบคมอาคารควบคมอาคาร พพ..ศศ.. ๒๕๒๒๒๕๒๒
- ขอบญญตกรงเทพมหานคร- กฎกระทรวง
- เทศบญญต
ArchitecturalFunctional Plans
DesignDesign ProcessProcess
Select StructuralSystem
Trial Sections,Assume Selfweight
Analysis for internalforces in member
Member Design
Acceptable?Redesign
NG
Final Design& Detailing
OK
Design LoopDesign Loop
AllowableAllowable StreStrengthngth Design Design ((ASDASD))
Design MethodsDesign Methods
ASDASD methodmethod remainsremains practicalpractical andand isis stillstill widelywidely usedused
“allowable strength of each structural component equals or exceeds the
required strength”
Design shall be performed in accordance with :
Ω≤ /na RR
whereRa = required strength (ASD)
Rn = nominal strength
Ω = safety factor
Rn / Ω = allowable strength
ว.ส.ท. มาตรฐานสาหรบอาคารเหลกรปพรรณรหส 1015-40
Load and Resistance Factor Design Load and Resistance Factor Design ((LRFDLRFD))
LRFDLRFD willwill becomebecome thethe dominantdominant methodmethod inin thethe futurefuture
“design strength of each structural component equals or exceeds the
required strength”
Design shall be performed in accordance with :
nu RR φ≤
where
Ru = required strength (LRFD)
Rn = nominal strength
φ = resistance factor
φ Rn = design strength
มาตรฐานการออกแบบอาคารเหลกรปพรรณ โดยวธตวคณความตานทานและนาหนกบรรทก
Factor of Safety (FS) =Strength of member
Strength due to load
1) Material strength: initial variation, creep, corrosion and fatigue
2) Method of analysis
3) Disaster (hurricane, earthquake)
4) Fabrication and erection stress
5) Technology change live load ; traffic load
6) Live load estimation
7) Other --> residual stress, stress concentration and variation
in dimension
Uncertainties affecting F.S.
Design Loads
< Dead Loads - self weight not known before design
< Live Loads - change in position and magnitude
< Wind Load
< Seismic Load
< Snow/Rain Load
< Earth Pressure
Dead Loads
Caused by the weight of structure
Include both the load bearing and non-load
bearing elements in a structure
Generally can be estimated with reasonable
certainty
นาหนกบรรทกคงท
วสดทวไป kg/m3
คอนกรตเสรมเหลก 2,400คอนกรตลวน 2,320ไม 500-1,200เหลก 7,850วสดมงหลงคา kg/m2
กระเบองลอนค 14กระเบองซแพคโมเนย 50เหลกรดลอน, สงกะส 5โครงหลงคา 10-30แปไม 5ผนงกออฐมอญ 180-360ผนงกออฐบลอค 100-200
Live Loads
Floor Loads
Snow and Ice: 50 - 200 kg/sq.m.
Traffic Load & Pedestrian Load for Bridges
Impact Loads
Lateral Loads: Wind & Earthquake
นาหนกบรรทกจร กฎกระทรวง ฉบบท 6 (พ.ศ. 2527) พ.ร.บ. ควบคมอาคาร พ.ศ. 2522
ประเภทและสวนตางๆของอาคาร หนวยนาหนกจร(kg/m2)
(1) หลงคา
(2) กนสาดหรอหลงคาคอนกรต(3) ทพกอาศย โรงเรยนอนบาล หองนา หองสวม
(4) หองแถว ตกแถวทใชพกอาศย อาคารชด หอพก โรงแรม และหองคนไขพเศษของโรงพยาบาล
(5) สานกงาน ธนาคาร
(6) (ก) อาคารพาณชย สวนของหองแถว ตกแถวทใชเพอการพาณชยมหาวทยาลย วทยาลย โรงเรยน และโรงพยาบาล
(ข) หองโถง บนได ชองทางเดนของอาคารชด หอพก โรงแรมสานกงาน และธนาคาร
30
100150
200
250
300
300
นาหนกบรรทกจร (ตอ)กฎกระทรวง ฉบบท 6 (พ.ศ. 2527) พ.ร.บ. ควบคมอาคาร พ.ศ. 2522
ประเภทและสวนตางๆของอาคาร หนวยนาหนกจร(kg/m2)
(7) (ก) ตลาด อาคารสรรพสนคา หอประชม โรงมหรสพ ภตตาคารหองประชม หองอานหนงสอในหองสมดหรอหอสมดทจอดหรอเกบรถยนตนงหรอจกรยานยนต
(ข) หองโถง บนได ชองทางเดนของอาคารพาณชย มหาวทยาลย วทยาลย และโรงเรยน
(8) (ก) คลงสนคา โรงกฬา พพธภณฑ อฒจนทร โรงงานอตสาหกรรมโรงพมพ หองเกบเอกสารและพสด
(ข) หองโถง บนได ชองทางเดนของตลาด อาคารสรรพสนคา หองประชม หอประชม โรงมหรสพ ภตตาคาร หองสมด และหอสมด
(9) หองเกบหนงสอของหองสมดหรอหอสมด
400
500
500
600
(10) ทจอดหรอเกบรถบรรทกเปลา
500
800
Wind Loadsแรงลมทกระทากบโครงสรางหาไดโดยการคานวณแรงดนลมทเกดกบผวอาคาร
25.0 Vq ρ=
เมอ q = stagnation pressure แรงดนลม (กก./ม.2)
V = basic wind speed ความเรวลมพนฐานวดทความสง 10 เมตร (กม./ชม.)
ASCE 7-98 200483.0 VKq =
K = แฟกเตอรสาหรบความสงอนทตางจาก 10 เมตร
นอยกวา 10 5010 < h < 20 8020 < h < 40 120มากกวา 40 160
ความสงอาคาร หนวยแรงลม(เมตร) (กก./ตร.ม.)
WIND DIRECTION
Windwardside
Leew
ard
side
0 m
10 m
20 m
30 m
Step wind loading
แรงลมตาม พ.ร.บ. ควบคมอาคาร พ.ศ. 2522
ขอ 19 ในการคานวณนาหนกทถายลงเสา คาน หรอโครงทรบเสาและฐานราก ใหใชนาหนกของอาคารเตมอตรา สวนหนวยนาหนกบรรทกจร ใหใชตามทกาหนดไว โดยใหลดสวนลงไดตามชนของอาคารดงตอไปน
50(8) ชนทเจดถดจากหลงคาหรอดาดฟาและชนตอลงมา40(7) ชนทหกถดจากหลงคาหรอดาดฟา30(6) ชนทหาถดจากหลงคาหรอดาดฟา20(5) ชนทสถดจากหลงคาหรอดาดฟา10(4) ชนทสามถดจากหลงคาหรอดาดฟา0(3) ชนทสองถดจากหลงคาหรอดาดฟา0(2) ชนทหนงถดจากหลงคาหรอดาดฟา0(1) หลงคาหรอดาดฟา
อตราการลดนาหนกบรรทกจรบนพนแตละชนเปนรอยละ
การรบนาหนกของพน
สาหรบโรงมหรสพ หองประชม หอประชม หองสมด หอสมด พพธภณฑ อฒจนทร คลงสนคา โรงงาน อตสาหกรรม อาคารจอดหรอเกบรถยนต หรอจกรยานยนต ใหคดหนวยนาหนกบรรทกจรเตมอตราทกชน
ชนทหนง
ชนทสอง
ชนทสาม
ชนทส
ชนทหา
ชนทหก
ชนทเจด
ชนทแปด
ชนทเกา
ชนทสบ
หลงคาหรอดาดฟา
ชนทหนงถดจากดาดฟา
ชนทสองถดจากดาดฟา
ชนทสามถดจากดาดฟา
ชนทสถดจากดาดฟา
ชนทหาถดจากดาดฟา
ชนทหกถดจากดาดฟา
ชนทแปดถดจากดาดฟา
ชนทเกาถดจากดาดฟา
ชนทสบถดจากดาดฟา
ชนทเจดถดจากดาดฟา
น.ค. = 20 ตน น.จ. = 20 ตน
น.ค. = 20 ตน น.จ. = 20 ตน
น.ค. = 20 ตน น.จ. = 20 ตน
น.ค. = 20 ตน น.จ. = 20 ตน
น.ค. = 20 ตน น.จ. = 20 ตน
น.ค. = 20 ตน น.จ. = 20 ตน
น.ค. = 20 ตน น.จ. = 20 ตน
น.ค. = 20 ตน น.จ. = 20 ตน
98.8%
97%
95%
92.9%
รวม = 8(20)+3(20)+0.9(20)+0.8(20)+0.7(20)+0.6(20)+ 0.5(20) = 290 ตน = 90.625%
100%
100%
รวม = 120 ตน = 100%
88.9%87.5%
Load Transfer between Structural Members
Roof + Dead load
Snow, Rain, Windand Construction load Floor loads
Slab + Dead load Wall load
Beam + Dead load
Foundation
Wind load Column + Dead load
Tributary area = 0.5SL sq.m
Load on beam = 0.5wSL kg/m
Floor load = w kg/sq.m
LoadLoad from from PrecastPrecast Concrete SlabConcrete Slab
S
L
Example: CPAC Hollow Core Slab HC100Example: CPAC Hollow Core Slab HC100
600 mm
100 mm
SLAB WEIGHT 296 KG/M2
PC WIRE 6 ∅ 4 MM.
SPAN 4 M.
LIVE LOAD 300 KG/M2
L
L : Beam span
w = ? kg/m Superimposed DL = 80 KG/M2
Total Load = 296 + 300 + 80 = 676 KG/M2
Load on Beam = 676 × 4 / 2 = 1,352 KG/M4 m
2 m 2 m
1 m 1 m
Load Tributary Area on Beam
2 m DISTRIBUTIVEWIDTH TO INT.FLOOR BEAM
Example 2.1: Compute load on structural membersExample 2.1: Compute load on structural members
EXTE
RIO
R G
IRD
ER
EXTERIORCOLUMN
INTE
RIO
R G
IRD
ER
INTERIOR COLUMN
EXTERIOR FLOOR
BEAM
INTERIOR FLOOR
BEAM
A
B
8 m
2 m TYP.
1 2 34 m 4 m
INDICATESCONCENTRATEDLOAD POINT ATTRANSFER TOGIRDER
Live Load = 500 kg/m2
Dead Load = 600 kg/m2
2 m
2 m
4 m
INTERIOR FLOOR BEAM :INTERIOR FLOOR BEAM :
w = 2200 kg/m
4 mR R
w = 2 (500 + 600) (2) / 2 = 2,200 kg/m
R = (2,200) (4) / 2 = 4,400 kg/m
Reaction @ Beam End :Reaction @ Beam End :