83
ASCE710 Components & Cladding Wind Load Provisions John Hutton, P.E., S.E. Michael Stenstrom, P.E., S.E.

ASCE7 10 Components Cladding Wind Load Provisions

  • Upload
    others

  • View
    26

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: ASCE7 10 Components Cladding Wind Load Provisions

ASCE7‐10Components & CladdingWind Load Provisions

John Hutton, P.E., S.E.Michael Stenstrom, P.E., S.E.

Page 2: ASCE7 10 Components Cladding Wind Load Provisions

1. Basics of Wind Load Provisions & MWFRS’s

2. Components & Cladding Wind Load Provisions –Roofs & Walls

3. Wind Loads for Signs, Other Structures, Roof –Top Structures, Equipment & Other Special Conditions

4. Wind Tunnel Applications for Buildings

5. Wind Loads on Non‐Standard Buildings

ASCE 7‐10 Wind Webinar Series

Page 3: ASCE7 10 Components Cladding Wind Load Provisions

• Complete reorganization of wind provisions• Basic Wind Speed Based on Strength Design

–1.0W for LRFD load combinations–0.6W for ASD load combinations

• Separate Maps for Risk Categories – No Importance Factors

• Surface Roughness D again applies along hurricane coastline

• New simplified methods for h<160 ft

Changes in ASCE7‐10

Page 4: ASCE7 10 Components Cladding Wind Load Provisions

• A.  Important Limitations & Definitions

• B.  Building Types and the Organization of Chapter 30

• C.  Example ProblemsPart 1 ‐ Low‐Rise BuildingsPart 2 ‐ Low‐Rise Buildings (Simplified)Part 3 – Buildings with h > 60 ftPart 4 – Buildings with h <= 160 ft (Simplified) ‐ New

Outline – C&C Loads

Page 5: ASCE7 10 Components Cladding Wind Load Provisions

Components & CladdingWind Loads

Important Limitations and Definitions

ASCE 7 ‐ 10

Page 6: ASCE7 10 Components Cladding Wind Load Provisions

• To use the C&C design procedures of ASCE 7‐10, the building must meet the following conditions• The building must be a regular‐shaped building, a building having no unusual geometrical irregularity in spatial form

• The building must not be subject to across wind loading, vortex shedding, galloping, or flutter

Important Limitations

Page 7: ASCE7 10 Components Cladding Wind Load Provisions

• The site must not be subject to channeling effects or buffeting in the wake of upwind obstructions

• The wind loads for buildings failing to meet these limitations must be determined using wind tunnel procedures or using recognized literature documenting such wind load effects.

Important Limitations

Page 8: ASCE7 10 Components Cladding Wind Load Provisions

What are Components and Cladding? 

Section 26.2 Definitions:C&C: Elements of the building envelope that do not qualify as part of the MWFRS.MWFRS: An assemblage of structural elements assigned to provide support and stability to the overall structure, generally receives wind loading from more than one surface.

Important Definitions

Page 9: ASCE7 10 Components Cladding Wind Load Provisions

Commentary: Components and Cladding: Cladding receives wind loads directly. Components receive wind loads directly or from cladding and transfer the load to the MWFRS. Examples of components include fasteners, purlins, girts, studs, roof decking, and roof trusses. Components can be part of the MWFRS when they act as shear walls or roof diaphragms, but they may also be loaded as individual components. 

Important Definitions

Page 10: ASCE7 10 Components Cladding Wind Load Provisions

Certain components may receive more than one type of wind loading, for example, long‐span roof trusses should be designed for loads associated with MWFRSs (or C&C based on  overall tributary area), and individual members of trusses should also be designed for C&C loads (based on member effective areas). Examples of cladding include wall coverings, curtain walls, roof coverings, exterior windows (fixed and operable) and doors, and overhead doors. 

Important Definitions

Page 11: ASCE7 10 Components Cladding Wind Load Provisions

• Effective Wind Area – the area used to determine GCp• C&C Elements – the effective wind area is the span length of the element times the spacing to the next element.  If the spacing is less than span length/3 one can use the span length/3 which will generate a larger effective area.

Important Definitions

Page 12: ASCE7 10 Components Cladding Wind Load Provisions

• Tributary Area• For C&C elements with tributary area of 700 square feet or less, use the provisions of Chapter 30

• For C&C elements with tributary area greater than 700 square feet, the provisions for MWFRS may be used

Important Definitions

Page 13: ASCE7 10 Components Cladding Wind Load Provisions

Cladding Fasteners – For cladding fasteners, the effective wind area shall not be greater than the area that is tributary to an individual fastener.

Important Definitions

Page 14: ASCE7 10 Components Cladding Wind Load Provisions

• There are two primary procedures used for determining wind loads on buildings ‐Directional Procedure and Envelope Procedure• Directional Procedure – The pressure coefficients use in this procedure are based on past wind tunnel testing of prototypical building models for the corresponding direction of wind

Important Definitions

Page 15: ASCE7 10 Components Cladding Wind Load Provisions

• Envelope Procedure – The pressure coefficients used in this procedure are based on past wind tunnel testing of prototypical building models successively rotated through 360 degrees under the wind loading.  The key structural actions (uplift, shear, overturning) are monitored and the maximum effects of all wind directions are used to create an envelope of pseudo‐pressure cases.

Important Definitions

Page 16: ASCE7 10 Components Cladding Wind Load Provisions

• Minimum Design Wind Pressures – the design wind pressure for C&C shall not be less than a net pressure (including internal pressures) of 16 psf acting in either direction normal to the surface

• (i.e. 10 psf ASD)

General Requirements

Page 17: ASCE7 10 Components Cladding Wind Load Provisions

• Wind Load Parameters – specified in Chapter 26, General Requirements• V = basic wind speed from one of the three Risk Category wind speed maps, Fig 26.5‐1A, B or C, three second gust speed at 33 feet Exposure Category C

• Kd = wind directionality factor from Table 26.6

Wind Load Parameters

Page 18: ASCE7 10 Components Cladding Wind Load Provisions

• Exposure Category ‐ Category B, C, or D selected from 26.7.3 based on surface roughness  for the exposure resulting in the highest wind loads for any direction  on the site(Exposure D now applicable to hurricane‐prone coastal areas)

• Kzt = topographic factor defined in section 26.8 to account for wind speed‐up effect over hills, ridges, and escarpments

• G = Gust effect factor as determined by section 26.9.  For the typical rigid building can be taken as 0.85

Wind Load Parameters

Page 19: ASCE7 10 Components Cladding Wind Load Provisions

• Enclosure Classification ‐ used in determining internal pressure coefficient – either enclosed, partially enclosed, or open

• GCpi = internal pressure coefficient including gust factor as determined using Table 26.11‐1

Wind Load Parameters

Page 20: ASCE7 10 Components Cladding Wind Load Provisions

• qz = 0.00256 Kz Kzt Kd V2

• qz = velocity pressure evaluated at any height z• qh = velocity pressure evaluated at the mean roof height, 

h• Kz = velocity pressure exposure coefficient defined in 

Section 30.3.1 and given in Table 30.3‐1 evaluated at any height z (only used for Part 3, h> 60’ windward pressures and positive internal pressures for partially enclosed buildings)

• Kh = velocity pressure exposure coefficient evaluated at the mean roof height, h (used for low‐rise, roof, leeward and simplified pressures, and can be used for all cases)

Velocity Pressure

Page 21: ASCE7 10 Components Cladding Wind Load Provisions

Building Types

Page 22: ASCE7 10 Components Cladding Wind Load Provisions

Building TypesLow Rise Buildings, h < 60’

Part 1 – Analytical• ASEC 7‐05: Method 2 Low‐Rise• Calculated• Envelope Procedure• Enclosed or Partially Enclosed• Lowest Pressures

Part 2 – Simplified• ASEC 7‐05: Method 1 Low‐Rise• Tabulated• Based on Part 1• Enclosed Buildings Only• Flat, Single Gable or Hip Roofs Only

Page 23: ASCE7 10 Components Cladding Wind Load Provisions

Building TypesBuildings > 60’

Part 3 – Analytical• ASCE 7‐05: Method 2 All‐Heights• > 60’• Calculated• Directional Procedure• Enclosed or Partially Enclosed

Part 4 – Simplified• NEW: Based on Part 3• < 160’• Tabulated• Enclosed Buildings Only• Flat, Monoslope, Gable, Mansard or 

Hip Roofs & Parapets Only

Page 24: ASCE7 10 Components Cladding Wind Load Provisions

Building TypesSpecial Types

Part 5 – Open Buildings• All Heights• Calculated• Directional Procedure• Monoslope, Pitched or Troughed 

Roofs

Part 6 – Appurtenances, etc• Calculated• Directional Procedure• Parapets & Roof Overhangs (All 

Heights)• Rooftop Structures & Equipment (h 

< 60’)

Page 25: ASCE7 10 Components Cladding Wind Load Provisions

• Building Type Description

• Conditions

• Design Wind Pressure

• Notes

• Step‐by‐step Outline

Building TypesFormat

Page 26: ASCE7 10 Components Cladding Wind Load Provisions

Part 1:  Low‐Rise Buildings Component and Cladding 

Page 27: ASCE7 10 Components Cladding Wind Load Provisions

• Part 1:  Low Rise Buildings Component and Cladding 

• Per Table 30.4‐1   

• Steps to determine C & C Wind Loads

• For this exercise we will assume the following:  

• 2 Story Office Building 

• Wood Framed, Hip Roof 

• 30 Feet Mean Roof Height      

• Suburban Location, Flat Ground 

Part 1: Low‐Rise Buildings

Page 28: ASCE7 10 Components Cladding Wind Load Provisions

Part 1: Low‐Rise Buildings

30 ft 100 ft

34 ft Mean roof height 30 ft

26 ft 15 ft

Page 29: ASCE7 10 Components Cladding Wind Load Provisions

• Wall studs are 15 feet tall and 16 inches on center (20 square feet tributary) 

• ‐‐ use 5 feet wide x 15 feet tall = 75 sq ft for Effective Area for GCp  

• Refer to page 243 Definition of Effective Area – Tributary width need not be less than 1/3 span length   

• Roof trusses span 30 feet, 2 feet on center (60 square feet tributary area) 

• – use 10 feet wide x 30 feet = 300 sq feet for Effective Area for GCp

Part 1: Low‐Rise Buildings

Page 30: ASCE7 10 Components Cladding Wind Load Provisions

• Step 1:  Determine Risk Category 

• Office Building ……  Category II 

• (Table 1.5‐1 Chapter 1, page 2)

• Step 2:  Determine Basic Wind Speed

• ( Figure 26.5‐1A  page 247a ) 

• Wind Speed = 115 mph 

Part 1: Low‐Rise Buildings

Page 31: ASCE7 10 Components Cladding Wind Load Provisions

• Step 3:  Determine Wind Load Parameters  

• Kd = 0.85  (Table 26.6 page 250)

• Exposure Category = B   (suburban page 251) 

Kzt Topo Category = 1  (flat per 26.8.2 last paragraph) 

Enclosure Class = Enclosed   (office building) 

• GCpi = + 0.18  (Table 26.11‐1 page 258)  

Part 1: Low‐Rise Buildings

Page 32: ASCE7 10 Components Cladding Wind Load Provisions

• Step 4:  Determine Velocity Pressure Exposure 

• Kh 

• Kh = 0.70 per table 30.3‐1 page 317

• Step 5:  Determine Velocity Pressure qh  

• qh = 0.00256 Kz Kzt Kd (V)2 per equation 30.3‐1 page 316

• qh=0.00256 (0.70)(1)(.85)(115)2

• qh=20.1 psf 

Part 1: Low‐Rise Buildings

Page 33: ASCE7 10 Components Cladding Wind Load Provisions

• Step 6:  Determine External Pressure Coefficient   GCp

• Walls  Per figure 30.4‐1 page 335

• Gcp  Zone 4  Zone 5

+ 0.85        + 0.85

• ‐ 0.95         ‐ 1.1 

Part 1: Low‐Rise Buildings

Page 34: ASCE7 10 Components Cladding Wind Load Provisions

• Step 7:  Calculate Wind pressures per EQ 30.4‐1 

• p=qh((GCp)± (GCpi)) 

• Walls    

• p=20.1((+0.85) ‐ (± 0.18)) =  +13.4 psf, +20.7 psf  zone 4 & 5

p=20.1((‐0.95) ‐ (± 0.18)) =  ‐ 15.4 psf, ‐22.7 psf  zone 4  

• p=20.1((‐1.1) ‐ (± 0.18)) =  ‐ 18.5 psf, ‐25.7 psf  zone 5 

Part 1: Low‐Rise Buildings

Page 35: ASCE7 10 Components Cladding Wind Load Provisions

Part 1: Low‐Rise Buildings

 

 

 

 

                                                   

                   100 ft    

                                       30 ft     a = 10% of least dimension   

                                            30x 0.10 = 3 ft         Or  .4h     0.4 x 30 = 12 ft  

                          Or 4% of largest horizontal dimension  

                          0.04 x 100 = 4 ft  controls for ‘a’ dimension  

Page 36: ASCE7 10 Components Cladding Wind Load Provisions

• Hip Roof   Per figure 30.4‐2B  page 337 

• Zone 1    Zone 2    Zone 3 

• +0.3          +0.3        +0.3 

• ‐0.8          ‐1.2         ‐1.2 *   

• * Note:  per footnote 7,  Zone 3 = Zone 2 for roof slopes less than 25o

Part 1: Low‐Rise Buildings

Page 37: ASCE7 10 Components Cladding Wind Load Provisions

• Overhangs Per figure 30.4‐2B   (Assume 10 s f ) 

• Zone 2       Zone 3 

• Roof Truss “Tail” ‐2.2            ‐2.5                                        

Use tributary area of affected piece

• Roof Deck  ‐2.2 ‐2.2 for 10 sf 

Part 1: Low‐Rise Buildings

Page 38: ASCE7 10 Components Cladding Wind Load Provisions

• Step 7:  Calculate Wind pressures per EQ 30.4‐1 (Continued) 

• Hip Roof ‐ Roof Trusses

• Zone 1, 2 & 3

• p=20.1((+0.3) ‐ (±0.18)) =  +4.4 psf, +9.7 psf 16 psf minimum governs 

• Zone 1

• p=20.1((‐0.8) ‐ (±0.18)) =  ‐ 12.4 psf, ‐19.7 psf 

• Zone 2 need to apply at discontinuities only 

• p=20.1((‐1.2) ‐ (±0.18)) =  ‐20.5 psf, ‐27.7 psf 

• Zone 3

• p=20.1((‐2.0) ‐ (±0.18)) =  ‐36.4 psf, ‐43.8 psf 

Part 1: Low‐Rise Buildings

Page 39: ASCE7 10 Components Cladding Wind Load Provisions

• Step 7:  Calculate Wind pressures per EQ 30.4‐1 (Continued) 

• Overhangs  Roof Truss “Tails”

• Zone 2                          p=20.1(‐2.2)  =  ‐ 44.2 psf   use trib area of tail 

• Zone 3  p=20.1(‐2.5) =  ‐ 50.3 psf 

• Roof Deck at Overhangs 

• Zone 2  p=20.1(‐2.2) =   ‐ 44.2 psf 

• Zone 3  p=20.1(‐3.7) =   ‐ 74.4 psf 

Part 1: Low‐Rise Buildings

Page 40: ASCE7 10 Components Cladding Wind Load Provisions

Part 1: Low‐Rise Buildings  

 

 

  

 

Zone 2 occurs when wind blows from right 

 

   

   

      WIND 

 

 

                               Higher wind uplift ( zone 2 and 3 ) occurs  

                               when wind crosses roof edge  

 

             

 

Page 41: ASCE7 10 Components Cladding Wind Load Provisions

Part 1: Low‐Rise Buildings

Roof truss at 2’‐0” on    center  

Code Zone Diagram 

WIND  

                          Load Application Diagram  

Page 42: ASCE7 10 Components Cladding Wind Load Provisions

Part 1: Low‐Rise Buildings

30 ft

Roof truss at 2’-0” on center

100 ft

                 Positive Pressure (Downward)  

                     Negative Pressure (upward) Zone 2 can be applied on both sides for simplifying of  load cases                          

  Truss Loading Diagrams  

Page 43: ASCE7 10 Components Cladding Wind Load Provisions

Part 1: Low‐Rise Buildings

       Shallow Sloped Roofs (Monosloped or Gable)   Gable Roofs � 0 < 70 (~ 1-3/4:12 )

And Monoslope Roofs � 0 < 30 (~ 3/4:12 ) Refer to figure 30.4-5A Footnote #5

Zone 3 Zone 2

Roof Joist @ 5’-0”

WIND

Zone Zzzzzz Zone 1

                                 Positive Pressure (Downward)  

                     Negative Pressure (upward)                     Zone 2 can be applied on both sides for simplifying load cases 

                                     Truss Loading Diagrams  

Page 44: ASCE7 10 Components Cladding Wind Load Provisions

Part 1: Low‐Rise Buildings

Stepped Roofs   Figure 30.4‐3   page 339 

Zone 2  

Zone 3 Zone 1 h1 Zone 3 (treat as zone 2 for ‐ GCp)

                 Zone 2 (treat as zone 1 for ‐ GCp)  Zone 1 (treat as zone 1 for –GCp )  

b

        When h1 ≥ 10 ft        b = 1.5 h1   & b < 100 ft    (Note b is way out of scale on figure 30.4‐3, it looks like .5 h1 instead of 1.5h1) For area within b distance on low roof, refer to Figure                  30.4‐3) use wall values in figure 30.4‐1 for positive values of GCp 

Page 45: ASCE7 10 Components Cladding Wind Load Provisions

• Keys to Remember for Part 1:  

• Roof Zones 2 & 3 can be applied immediately adjacent to roof discontinuities based on the direction of the wind force

• Refer to Figure 30.4‐5A for “flat” roofs.  Footnote #5 directs user back to Figure 30.4‐2A for monoslopes less than 30

• Do not mix positive and negative wind forces on component loading 

• Recommend using wall pressures for roof slopes greater than 450

• Part 1 method may be used for h<90 ft. if the height/width ratio < 1

• This method generally yields the lowest wind pressures

Part 1: Low‐Rise Buildings

Page 46: ASCE7 10 Components Cladding Wind Load Provisions

Part 2:  Low‐Rise Buildings, h<60 ft(Simplified)Components and Cladding 

Page 47: ASCE7 10 Components Cladding Wind Load Provisions

• Part 2:  Low Rise Buildings ( Simplified)  

• Component and Cladding 

• Per Table 30.5‐1   

• For this exercise we will assume the following:  

• 2 Story Office Building 

• Wood Framed, Hip Roof 

• 30 Feet Mean Roof Height      

• Suburban Location, Flat Ground 

• Roof Slope is 250

Part 2: Low‐Rise Buildings (Simplified)

Page 48: ASCE7 10 Components Cladding Wind Load Provisions

• Wall studs are 15 feet tall and 16 inches on center (20 square feet tributary) 

• ‐‐ use 5 feet wide x 15 feet tall = 75 sq ft for Effective Area for GCp  

• Refer to page 243 Definition of Effective Area – Tributary width need not be less than 1/3 span length   

• Roof trusses span 30 feet, 2 feet on center (60 square feet tributary area) 

• – use 10 feet wide x 30 feet = 300 sq feet for Effective Area for GCp

Part 2: Low‐Rise Buildings (Simplified)

Page 49: ASCE7 10 Components Cladding Wind Load Provisions

• Part 2:  Buildings with h ≤ 60 ft Components and Cladding 

• Per Table 30.5‐1   Steps to determine C & C Wind Loads

• The first two steps are exactly the same as in Part 1:• Step 1:  Determine Risk Category

– Office Building ……  Category II• Step 2:  Determine Basic Wind Speed

– Wind Speed = 115 mph• Step 3: Determine Wind Load Parameters (Exp. Cat only)

– Exposure Category = B – (GCPi = +/‐0.18 & Kd = 0.85 already incorporated into tables)

• Step 4: Determine Topographic Factors– Kzt Topo Category = 1  (flat per 26.8.2 last paragraph)

Part 2: Low‐Rise Buildings (Simplified)

Page 50: ASCE7 10 Components Cladding Wind Load Provisions

• Use same building as used in Part 1 

Part 2: Low‐Rise Buildings (Simplified)

30 ft 100 ft

34 ft Mean roof height 30 ft

26 ft 15 ft

Page 51: ASCE7 10 Components Cladding Wind Load Provisions

• Step 5 & 6 :  Enter figure 30.5‐1 to determine pressure on walls and roof, p. 346

• pnet = λ Kzt pnet 30  (Eq. 30.5‐1)

λ = 1.0, adjustment factor for bldg height and exposure from fig.30.5‐1

pnet 30  = net design wind pressure for Exposure B, at h = 30 ft. 

Kzt = 1.0, topographic factor as defined in Section 26.8 evaluated at 0.33 mean roof height, 0.33h 

Note:  Figure 30.5‐1 is on page 345, 346 and 347  All figures for this method are called 30.5‐1 

Part 2: Low‐Rise Buildings (Simplified)

Page 52: ASCE7 10 Components Cladding Wind Load Provisions

Step 5 & 6 :  Enter figure 30.5‐1

to determine pressure on walls

and roof, p. 346

Part 2: Low‐Rise Bldgs (Simplified)

Page 53: ASCE7 10 Components Cladding Wind Load Provisions

• Step 5:  Enter Figure 30.5‐1 to determine pressure on walls and roof, p

• p = pnet30 for h = 30 ft, Hip Roof  Exposure B    

Part 2: Low‐Rise Buildings (Simplified)

Zone

1 2 3 4 5

‐19.8 ‐27.8 ‐44.0 ‐22.8 ‐25.8

+16 +16 +16 +20.8 +20.8•p from Part 1  

Zone

1 2 3 4 5

‐19.7 ‐27.7 ‐43.8 ‐22.7 ‐25.7

+16 +16 +16 +20.7 +20.7

Page 54: ASCE7 10 Components Cladding Wind Load Provisions

Part 3:  Buildings with h>60 ft Component and Cladding 

Page 55: ASCE7 10 Components Cladding Wind Load Provisions

• Part 3:  Buildings with h>60 ft Component and Cladding 

• Determine C & C Wind Loads per Table 30.6‐1 Steps

• For this exercise we will assume the following:  • 6 Story Office Building with 13 ft floor to floor • Glass Curtain Wall system with vertical mullions at 4 ft on center• Flat  Roof framed with bar joists spanning 50 ft at  6’‐8” on center.• 78 Feet Mean Roof Height      • Suburban Location, Flat Ground 

Part 3: Buildings with h> 60 ft

Page 56: ASCE7 10 Components Cladding Wind Load Provisions

Part 3: Buildings with h> 60 ftThis image cannot currently be displayed.

Page 57: ASCE7 10 Components Cladding Wind Load Provisions

• Curtain Wall mullions are 13 feet tall and 48 inches on center (52 square feet tributary) 

• Refer to page 243 Definition of Effective Area – Tributary width need not be less than 1/3 span length   

• ‐‐ use 4’‐4” wide x 13 feet tall = 56 sq ft for Effective Area for GCp  

• Roof joists span 50 feet at 6’‐8” on center (333 square feet tributary area) 

• – use 16’‐8” wide x 50 feet = 833 sq feet for Effective Area for GCp

Part 3: Buildings with h> 60 ft

Page 58: ASCE7 10 Components Cladding Wind Load Provisions

• Step 1:  Determine Risk Category 

• Office Building ……  Category II 

• (Table 1.5‐1 Chapter 1, page 2)

• Step 2:  Determine Basic Wind Speed

• ( Figure 26.5‐1A  page 247b ) 

• Wind Speed = 115 mph 

Part 3: Buildings with h> 60 ft

Page 59: ASCE7 10 Components Cladding Wind Load Provisions

• Step 3:  Determine Wind Load Parameters  

• Kd = 0.85  (Table 26.6 page 250)

• Exposure Category = B   (suburban page 251) 

Kzt Topo Category = 1  (flat per 26.8.2 last paragraph) 

Enclosure Class = Enclosed   (office building) 

• GCpi = +/‐ 0.18  (Table 26.11‐1 page 258)  

Part 3: Buildings with h> 60 ft

Page 60: ASCE7 10 Components Cladding Wind Load Provisions

• Step 4:  Determine Velocity Pressure Exposure 

• Kz or Kh 

• Kh = 0.92 per table 30.3‐1 page 317

• Kz = varies with height from 0.70 to 0.92 per table 30.3‐1 page 317

Part 3: Buildings with h> 60 ft

Page 61: ASCE7 10 Components Cladding Wind Load Provisions

• Step 5:  Determine Velocity Pressure qh and qz

• qh is determined at the mean roof height  

• qh = 0.00256 Kh Kzt Kd (V)2 per equation 30.3‐1 page 316

• qh=0.00256 (0.92)(1)(.85)(115)2

• qh=26.5 psf 

• qz is determined at the height of the element being considered

• qz = 0.00256 Kz Kzt Kd (V)2 per equation 30.3‐1 page 316

• qz=0.00256 (Kz)(1)(.85)(115)2  = (Kz)28.8 psf

• qh=varies from 20.1 psf  in the lower 15 ft to 26.5 psf at the top

Part 3: Buildings with h> 60 ft

Page 62: ASCE7 10 Components Cladding Wind Load Provisions

• Step 6:  Determine External Pressure Coefficient   GCp

• Per figure 30.6‐1 page 348

• Roof Walls Joists Mullions

• 833 sq ft 56 sq ft

Zone 1   Zone 2   Zone 3   Zone 4   Zone 5

+ 0.8        + 0.8

‐ 0.9        ‐ 1.6      ‐ 2.3      ‐ 0.85       ‐ 1.55 

Part 3: Buildings with h> 60 ft

Page 63: ASCE7 10 Components Cladding Wind Load Provisions

• Step 7:  Calculate Wall Mullion Wind pressures per EQ 30.6‐1 

• p=q(GCp)‐qi (GCpi) 

• Windward Walls    q=qz which varies from bottom to top

• p=qz(+0.8) – 26.5(± 0.18)  zone 4 & 5

for the following selected heights (40’, 60’, 78’)

@40’ p=21.9(+0.8) – 26.5(± 0.18) = 22.3 psf

@60’ p=24.5(+0.8) – 26.5(± 0.18) = 24.4 psf

@78’ p=26.5(+0.8) – 26.5(± 0.18) = 26.0 psf

Part 3: Buildings with h> 60 ft

Page 64: ASCE7 10 Components Cladding Wind Load Provisions

• Step 7:  Calculate Wall Mullion Wind pressures per EQ 30.6‐1 

• p=q(GCp)‐qi (GCpi) 

• Leeward Walls    q=qh   which is constant from bottom to top

• p=qh(GCp) – 26.5(± 0.18)  zone 4 & 5

p=26.5(‐0.85) – 26.5(± 0.18) =  ‐ 27.3 psf zone 4  

• p=26.5(‐1.55) – 26.5(± 0.18) =  ‐ 45.8 psf zone 5 

Part 3: Buildings with h> 60 ft

Page 65: ASCE7 10 Components Cladding Wind Load Provisions

Part 3: Buildings with h> 60 ft

Page 66: ASCE7 10 Components Cladding Wind Load Provisions

• Step 7:  Calculate Roof Joist Wind pressures per EQ 30.6‐1 

• p=q(GCp)‐qi (GCpi) 

• Roof    q=qh   evaluated at mean roof height

• p=26.5(GCp) – 26.5(± 0.18)  zone 1, 2, & 3

p=26.5(‐0.9) – 26.5(± 0.18) =  ‐ 28.6 psf  zone 1  

p=26.5 (‐1.6) – 26.5(± 0.18) =  ‐ 47.2 psf  zone 2

p=26.5 (‐2.3) – 26.5(± 0.18) =  ‐ 65.7 psf  zone 3

p=16 psf minimum positive pressure all zones

Part 3: Buildings with h> 60 ft

Page 67: ASCE7 10 Components Cladding Wind Load Provisions

Part 3: Buildings with h> 60 ft

Page 68: ASCE7 10 Components Cladding Wind Load Provisions

• Keys to Remember for Part 3:  • Use Figure 30.6‐1 for walls & flat roofs, <10 degrees • For Roof slopes >10 degrees, use Part 1 Figures for GCp• Use Fig 30.4‐7 for dome roofs• See Fig 27.4‐3, footnote 4, for arched roofs

– At roof perimeter, use the external pressure coefficients in Fig. 30.42 A, B and C with θ based on spring‐line slope

– for remaining roof areas, use MWFRS external pressure coefficients multiplied by 0.87.

Part 3: Buildings with h> 60 ft

Page 69: ASCE7 10 Components Cladding Wind Load Provisions

Part 4:  Buildings with h<160 ftComponents and Cladding 

Page 70: ASCE7 10 Components Cladding Wind Load Provisions

• Assume the same building used in Part 3: Buildings >60ft• 78 Feet Mean Roof Height, flat roof

Part 4:  Buildings with h<160 ft

Page 71: ASCE7 10 Components Cladding Wind Load Provisions

• Part 4:  Buildings with h>160 ft Components and Cladding 

• Per Table 30.7‐1   Steps to determine C & C Wind Loads

• The first two steps are exactly the same as in Part 3:• Step 1:  Determine Risk Category

– Office Building ……  Category II• Step 2:  Determine Basic Wind Speed

– Wind Speed = 115 mph• Step 3: Determine Wind Load Parameters (Exp. Cat only)

– Exposure Category = B – (GCPi = +/‐0.18 & Kd = 0.85 already incorporated into tables)

• Step 5: Determine Topographic Factors

– Kzt Topo Category = 1  (flat per 26.8.2 last paragraph)

Part 4:  Buildings with h<160 ft

Page 72: ASCE7 10 Components Cladding Wind Load Provisions

• Step 4:  Enter Table 30.7‐2 to determine pressure on walls and roof, p

• p = ptable (EAF)(RF)Kzt (Eq. 30.7‐1)

ptable = Tabulated Pressure for Exp C, 10 ft2 from Table 30.7‐2

RF     = Effective Area Reduction Factor from Table 30.7‐2EAF   = Exposure Adjustment Factor from Table 30.7‐2Kzt = 1

Part 4:  Buildings with h<160 ft

Page 73: ASCE7 10 Components Cladding Wind Load Provisions

• Step 4:  Enter Table 30.7‐2 to determine pressure on walls and roof, p

• p = ptable for h = 78 ft, Flat Roof

Part 4:  Buildings with h<160 ft

Page 74: ASCE7 10 Components Cladding Wind Load Provisions

• Step 4:  Enter Table 30.7‐2 to determine pressure on walls and roof, p

• p = ptable for h = 78 ft, Flat Roof

Part 4:  Buildings with h<160 ft

Zone

1 2 3 4 5

‐54.6 ‐85.7 ‐116.8 ‐37.3 ‐68.4NA NA NA 37.5 37.5

Page 75: ASCE7 10 Components Cladding Wind Load Provisions

• Step 4:  Enter Table 30.7‐2 to determine pressure on walls and roof, p

• EAF = 0.766 (Exposure B, Mean Roof Ht. = 78’)– Use linear interpolation as permitted for Kz– Part 4 uses Kh for all pressures.  EAF values could be calculated for alternate heights for windward pressures, but since leeward pressures are larger anyway, this is not typically needed.

Part 4:  Buildings with h<160 ft

Page 76: ASCE7 10 Components Cladding Wind Load Provisions

• Step 4:  Enter Table 30.7‐2 to determine pressure on walls and roof, p

Part 4:  Buildings with h<160 ft

Roof Joists Curtain Wall

Effective Area = 833 ft^2

Effective Area = 56 ft^2

Page 77: ASCE7 10 Components Cladding Wind Load Provisions

• Step 4:  Enter Table 30.7‐2 to determine pressure on walls and roof, p

Part 4:  Buildings with h<160 ft

RF, Reduction FactorsFor Effective Wind Areas

Roof Joists Curtain Wall

Effective Area = 833 ft^2 Effective Area = 56 ft^2

SignPressure

Zone

1 2 3 4 5

Minus D D D C E

Plus NA NA NA D D

Minus .7 .7 .7 .91 .82

Plus .87 .87

Page 78: ASCE7 10 Components Cladding Wind Load Provisions

• Step 4:  Enter Table 30.7‐2 to determine pressure on walls and roof, p

Part 4:  Buildings with h<160 ft

Part 4: p = ptable (EAF)(RF)Kzt (psf)Roof Joists Curtain Wall

Zone

1 2 3 4 5

‐29.3 ‐46.0 ‐62.6 ‐26.0 ‐43.0

16.0* 16.0* 16.0* 24.9 24.9

Part 3, h>60 ft: p

‐28.6 ‐47.2 ‐65.7 ‐27.3 ‐45.8

16.0* 16.0* 16.0* 26.0 26.0

•Note that the simplified method is not always the most conservative.

Page 79: ASCE7 10 Components Cladding Wind Load Provisions

Part 4:  Buildings with h<160 ft

a is not defined in Part 4, however, use zone dimensions as in Part 3:

Page 80: ASCE7 10 Components Cladding Wind Load Provisions

Part 4:  Buildings with h<160 ft

Page 81: ASCE7 10 Components Cladding Wind Load Provisions

Part 4:  Buildings with h<160 ft

Page 82: ASCE7 10 Components Cladding Wind Load Provisions

• Keys to Remember for Part 4:• Quick solution for Exposure C , 10 sf effective wind area• Must be modified for Exposure B or D • Must be modified for effective wind areas > 10sf• May be used for all heights < 160ft• Not always the most conservative method – look for errata

• General Keys to Remember for Components & Cladding:

• ASCE 7‐10 wind loads are strength method  (0.6 W for ASD)• Use effective  areas to establish GCp• Recommend using wall pressures for roof slopes > 450

• May use 0.42W (=.6*.7) for IBC deflection limits (10 year winds)

Part 4:  Buildings with h<160 ft

Page 83: ASCE7 10 Components Cladding Wind Load Provisions

Questions