Struktuurianalüüs ja terasekoguse hinnang viie{0}}korruselise terasraami jaoks

Allpool on kirjeldatud viie-korruselise terasraami struktuuri konstruktsioonianalüüs ja terase tonnaaži hinnang

---

 

 

 

Mõtteka koormusanalüüsi tegemiseks võetakse kasutusele järgmised mõistlikud eeldused (tavaliselt kergetööstuse või kommunaalteenuste tugistruktuuride puhul):

Põranda tühikoormus (DL): 1,0 kN/m²
(Hõlmab tekki, viimistlust, mehaanilist/elektrilist, kui see on olemas, ja lisaelementide-massi-primaartala-kaal lisatakse eraldi.)

Reaalajas koormus (LL): 2,0 kN/m²
(Tüüpiline kerge ladustamise või hoolduse jaoks; kohandage, kui on ette nähtud erinev kasutus.)

Katuse tühikoormus: 0,8 kN/m²

Katuse pinge / lumekoormus: 1,0 kN/m²

Tuulekoormus: Siin ei jaotata korruste kaupa; külgtakistus, mida käsitletakse toestusega (analüüsitakse eraldi).

 

Lahe geomeetria:

Iga põikraam on1,6 m lai.

Raamide pikivahe: 5 lahtrit → [5,6 m, 5,6 m, 2,8 m, 5,6 m, 5,6 m].

Seega on igal kaugtalade toetatud "põrandapaneelil" ala =1,6 m × lahe laius.

Kaugtuled (W10 × 22)jooksmapikisuunas, mis ühendab igal tasandil 6 põikraami. Seetõttu toetab iga tala poolt külgnevate lahtede lisajõe laiusest,-kuid kuna struktuur on ainultLaius kokku 1,6 m, on neid tõhusaltkaks ääretalatoetades kogu 1,6 m laiust (või ühte kesktala koos konsoolidega). Lihtsuse huvides eeldamekaks pikisuunalist tala, igaüks kannab0,8 m lisajõe laius.

Arvestades aga kitsast laiust (1,6 m), on otstarbekam põrandasüsteemi modelleerida kuiüks ribakus kaks pikisuunalist W10×22 tala toimivadservakanduridtoetades 1,6 m laiust platvormi.

Seegalisajõe pindala ühe tala kohta lahe kohta = 0,8 m × lahe pikkus.

Aga selleksveeru koormuse arvutamine, peamekogukoormus põikraami kohta.

---

 

Iga põikraam (antud pikiasendis) toetab:

Pool lahe pindalast vasakul pool + pool alast paremal.

Siseraamide jaoks (raamid 2–5):

Lisavee pikkus=(vasak laht + parem laht) / 2

Otsaraamide jaoks (raam 1 ja raam 6):

Lisavee pikkus=külgnev laht / 2

Raam #	Vasak laht (m)	Parempoolne laht (m)	Lisavee pikkus (m)	Lisavee pindala korruse kohta (m²)=1.6 × Lₜ
1	–	5.6	2.8	4.48
2	5.6	5.6	5.6	8.96
3	5.6	2.8	4.2	6.72
4	2.8	5.6	4.2	6.72
5	5.6	5.6	5.6	8.96
6	5.6	–	2.8	4.48

Märkus: kogupindala=(4.48 + 8.96 + 6.72 + 6.72 + 8.96 + 4.48) =40.32 m²
Täisplaani pindala=1.6 m × 25,2 m =40.32 m²→ ✔️ Järjepidev.

---

 

 

Tühikoormus (DL)= 1.0 kN/m²

Reaalajas koormus (LL)= 2.0 kN/m²

Faktoorne kogukoormus= 3.0 kN/m²

Raam #	Pindala (m²)	DL (kN)	LL (kN)	Kogukoormus korruse kohta (kN)
1,6	4.48	4.48	8.96	13.44
2,5	8.96	8.96	17.92	26.88
3,4	6.72	6.72	13.44	20.16

Lisakskaugtalade omakaal-peab sisalduma veergude koormustes.

W10×22 kaal=32.7 kg/m=0.321 kN/m

Iga raam ühendubkaks tala segmenti(vasak ja parem)

Kiire segmendi pikkused=tegelikku lahtri pikkust

Näide 3. kaadri kohta:

Vasakpoolne laht=5.6 m → tala kaal=0.321 × 5.6=1.80 kN

Parempoolne laht=2.8 m → tala kaal=0.321 × 2.8=0.90 kN

Tala kogukaal oma-kaadrile 3 ≈(1.80 + 0.90)/2?→ Tegelikulttala raskust toetavad täielikult otstes olevad sambad, nii et iga veerg raami juures kannabpool iga külgneva tala massist.

Seegatäiendav vertikaalkoormus taladest raami kohta põranda kohta:=0.5 × (vasak laht + parem laht) × 0,321 kN/m

Arvutage iga kaadri jaoks:

Raam	Külgnevad lahed (m)	Külgnevate kogupikkus (m)	Tala oma{0}}mass (kN)
1	[5.6]	5.6	0.5 × 5.6 × 0.321 = 0.90
2	[5.6, 5.6]	11.2	0.5 × 11.2 × 0.321 = 1.80
3	[5.6, 2.8]	8.4	0.5 × 8.4 × 0.321 = 1.35
4	[2.8, 5.6]	8.4	1.35
5	[5.6, 5.6]	11.2	1.80
6	[5.6]	5.6	0.90

Lisage see eelmistele kogusummadele:

 

Vertikaalne kogukoormus raami kohta tüüpilise põranda kohta (tasemed 1–4):

Raam	Pindala koormus (kN)	+ Tala kaal (kN)	Kokku korruse kohta (kN)
1,6	13.44	0.90	14.34
2,5	26.88	1.80	28.68
3,4	20.16	1.35	21.51

---

 

 

Katus DL=0.8 kN/m²

Katus LL=1.0 kN/m²

Kokku=1.8 kN/m²

Pindalapõhine-katuse koormus raami kohta:

Raam	Pindala (m²)	Katus DL (kN)	Katus LL (kN)	Vahesumma (kN)
1,6	4.48	3.58	4.48	8.06
2,5	8.96	7.17	8.96	16.13
3,4	6.72	5.38	6.72	12.10

Lisage sama tala omakaal-(talad on endiselt katusel):

Katuse kogukoormus raami kohta:

Raam	Katusepinna koormus (kN)	+ Tala kaal (kN)	Katus kokku (kN)
1,6	8.06	0.90	8.96
2,5	16.13	1.80	17.93
3,4	12.10	1.35	13.45

---

 

 

Eeldades, et kõik korrused on identsed (tasemed 1–4) ja katus on 5. tasemega:

Raam	Koormus/põrand (kN)	× 4 korrust	Katus (kN)	Veeru kogukoormus (kN)
1,6	14.34	57.36	8.96	66,3 kN
2,5	28.68	114.72	17.93	132,7 kN
3,4	21.51	86.04	13.45	99,5 kN

Märkus: Need onfaktoreerimata teeninduskoormus. Kujundamiseks kasutage LRFD kombinatsioone (nt 1.2DL + 1.6LL).

---

 

 

Gravitatsioonikoormusedkantakse 1,6 m laiuselt tekilt pikisuunalistele W10×22 taladele, seejärel W8×24 sammastele iga 6 raami juures.

Maksimaalne kolonni aksiaalkoormusesineb kaadrites 2 ja 5 (~133 kN faktoriteta).

Külgstabiilsuspakub:

Vertikaalne X-tugestus (L3×3×1/4) vähemalt ühes lahtris (nt 2,8 m kesklaht).

Horisontaalne toestus (C9 × 20) katusel (ja võib-olla ka muudel tasanditel) membraani külgjõudude mõjul karkassidega raamidele.

Struktuur onstaatiliselt gravitatsiooniliselt määratud, jatraksidega{0}}raami käitumistreguleerib külgmist reaktsiooni.

Soovitus: Tehke 3D-struktuurianalüüs (nt SAP2000, ETABS-i või STAAD.Pro abil), et kontrollida liikmete võimsust, triivi ja ühendusjõude kombineeritud koormuse korral vastavalt AISC 360 ja kohalikele ehitusnormidele.

---

Analüüsi lõpp.

 

Kohanevad piirkonnad: Tšiili, Filipiinid, Uus-Kredoonia, Tonga, Neitsisaared, Réunioni saar, Peruu...

Rakendused: lao-, lao-, logistika-, masinariiulite ja muude eriotstarbeliste konstruktsioonikomponendid

Lugude arv: 5

Kogukõrgus: 12,2 m → keskmine korruse kõrgus=12.2 / 5 ≈ 2,44 m

Hoone laius (lühike suund): 1.6 m

Hoone pikkus (pikk suund): 25.2 m

Raami lahtrid (põikiraamid): 6 kaadrit vahedega [5,6 m, 5,6 m, 2,8 m, 5,6 m, 5,6 m] piki 25,2 m pikkust
→ Lahtri vahe kogusumma=5.6 + 5.6 + 2.8 + 5.6 + 5.6=25.2 m (järjepidev)

Põhiliikmed:

Veerud: W8 × 24 (ASTM A992 või samaväärse standardi järgi)

Peatalad (talad): L10×22

Horisontaalne kinnitus: C9 × 20 (kanaliosa)

Vertikaalne (lugu) toestus: L3 × 3 × 1/4 (võrdne -jala nurk)

 

Konstruktsioon on moment{0}}kindel raam, mis on külgmiselt stabiliseeritud diagonaaltugedega nii horisontaal- kui ka vertikaaltasandil.

Gravitatsiooni koormuse tee:
Põrandakoormused (surnud + pinge all) kantakse põrandasüsteemi kaudu (siin pole üksikasjalikult kirjeldatud) kaugtaladele (W10 × 22), seejärel sammastele (W8 × 24). Arvestades kitsast laiust (1,6 m), on tõenäoline, et põhitalad ulatuvad risti (1,6 m) ja neid toetavad sambad, mis on joondatud piki 25,2 m. Arvestades tüüpilist tava ja liikme määramist, on siiski tõenäolisem, et:

Thekaugtalad kulgevad pikisuunas(25,2 m suund), mida toetavad iga ~ 5–6 m vahega ristraamid.

Kuid ainult 1,6 m laiusega viitab see aühe-lahtri kitsas struktuur, võib-olla sild, varikatus või varustuse tugiraam.

Arvestades geomeetriat (1,6 m laius × 25,2 m pikk × 12,2 m kõrge), näib see olevatlineaarne raam(nt tugistruktuur kommunaalteenuste või kõnnitee jaoks), 6 põikraamiga (igaüks 1,6 m lai), mis on paigutatud 25,2 m pikkusele.

Seega:

igapõikraamkoosneb kahest veerust (kõrgus=2.44 m korruse kohta × kokku 5=12.2 m) ja ühendavatest taladest igal tasandil.

Peatalad(W10×22) tõenäoliselt jooksebpikisuunas, ühendades põikraamid igal põranda tasandil.

Tugevdamine:

Horisontaalne kinnitus(C9 × 20) katusel ja võimalusel ka vahepealsetel tasanditel külgkoormuse ülekandmiseks toestatud raamidele.

Vertikaalne (jutu)tugestus(L3 × 3 × 1/4) ühes või mitmes lahtris, et tagada külgsuunaline jäikus tuule/seismilise koormuse vastu.

 

 

Ühiku massid (AISC käsiraamatust):

K8 × 24: 24 naela/jalga=35.7 kg/m

W10 × 22: 22 naela/jalga=32.7 kg/m

C9 × 20: 20 naela/jalga=29.8 kg/m

L3 × 3 × 1/4: kaal ≈ 4,9 naela/jalga=7.3 kg/m (arvutatud pindalalt ≈ 1,44 tolli²)

---

A. Veerud

Põikraamide arv: 6

Igal raamil on 2 veergu (eeldades, et raam on ristkülikukujuline)

Veerge kokku=6 × 2=12

Kõrgus veeru kohta=12.2 m

Veeru kogupikkus=12 × 12.2=146.4 m

Kolonni terasest kaal=146.4 m × 35,7 kg/m ≈5,226 kg

 

B. Peatalad (pikisuunalised talad)

Eeldades, et talad igal 5 põrandatasandil läbivad 25,2 m pikkused jakaks tala taseme kohta(pluss 6 1,6 m laiusest):

Talad taseme kohta=2

Tasemed=5

Kiire kogupikkus=2 × 5 × 25.2 + 1.6 x 6 x 5=300 m

Tala terasest kaal=300 m × 32,7 kg/m ≈9810 kg

Märkus. Kui konstruktsioon kasutab ainult ühte kesktala või erinevat konfiguratsiooni, reguleerige vastavalt. See eeldab perimeetri raamimist.

 

C. Horisontaalne kinnitus (C9 × 20)

Tavaliselt paigaldatakse katusele ja võimalusel ka vahekorrustele. Oletame:

Üks horisontaalne tugikiht katusel (plaaniline tugi, mis moodustab X või ühe diagonaali paneeli kohta)

Paneelid raamide vahel: 5 paneeli (6 raami vahel)

Diagonaali pikkus paneeli kohta ≈ √(5,6² + 1.6²) ≈ 5,82 m (5,6 m lahtrite puhul); 2,8 m lahe jaoks: √(2,8² + 1.6²) ≈ 3,22 m

OletameX-tugede ainult ühes lahtris(minimaalne stabiilsus), nt keskmises 2,8 m lahes:

Diagonaalid katusel: 2 × 3.22=6.44 m

Võimalik, et ka maapinnal või vahepeal: eeldage 3 taset koos toestusega → 3 × 6.44=19.3 m

Kogupikkus C9×20 ≈ 20 m (konservatiivne)

Kaal=20 m × 29,8 kg/m ≈596 kg

Kui igal tasandil kasutatakse täielikku horisontaalset fermi, suureneb kogus oluliselt. See on minimaalne hinnang. Tegelikult on igas lahtris horisontaalsed toed, nii et tegelik kasutus on palju suurem.

 

D. Vertikaalne (lugu) kinnitus (L3 × 3 × 1/4)

Oletameüks traksidega lahtpiki pikkust (nt raamide 3 ja 4 vahel, üle 2,8 m lahe) koos X-toega iga loo juures.

Lugude arv=5 → 5 tugipaneeli

Paneeli kõrgus=2.44 m, laius=2.8 m

Diagonaali pikkus paneeli kohta=√(2,44² + 2.8²) ≈ 3,71 m

Kaks diagonaali paneeli kohta (X-sulg) → 2 × 3.71=7.42 m loo kohta

Kogupikkus=5 × 7.42=37.1 m

Kaal=37.1 m × 7,3 kg/m ≈271 kg

Kui mitu lahtrit on kinnitatud, korrutage vastavalt.

---

 

 

Komponent	Kaal (kg)
Veerud (W8 × 24)	5,226
Kaugtuled (W10 × 22)	9,810
Horisontaalne kinnitus (C9 × 20)	596
Vertikaalne tugi (L3 × 3 × 1/4)	271
Kokku (ligikaudu)	15 903 kg

≈ 15,9 tonni

Märkus. See ei hõlma ühendusi, alusplaate, sekundaarseid elemente ega tekki. Ühenduse detailide ja raiskamise tõttu võib tegelik tootmiskaal olla 10–15% suurem.

---

 

 

Sihvakas: W8 × 24 veerud (d ≈ 8 tolli, A ≈ 7,08 tolli²) üle 12,2 m kõrguse kinnitamata võivad olla peenikesed. Efektiivne pikkusetegur (K) sõltub lõpptingimustest. Kinnitatud-kinnitatud puhul võib KL/r ületada piiranguid, välja arvatud juhul, kui see on traksidega.Vertikaalne kinnitus on hädavajalikveeru efektiivse pikkuse vähendamiseks.

Tala ulatus: laius 10×22 üle 5,6 m (kui talad ulatuvad raamide vahel risti) on väikese koormuse korral mõistlik. Kuid kui talad ulatuvad pidevalt 25,2 m, on läbipaine ja tugevus ebapiisavad-, seega on eeldatav konfiguratsioon (talad pikisuunaliste vöönditena põikraamide vahel) usutavam.

Külgstabiilsus: pakub vertikaalse X-tugede (vastupidav tuulele/seismilisele) ja horisontaalse toestuse (diafragma toime) kombinatsioon.

Laadimise eeldused: Ilma konkreetsete surnud/elavate/tuulekoormusteta on see esialgne hinnang. Nõutav on detailne projekt AISC 360 järgi.

---

 

Järeldus
Kirjeldatud terasraam on kitsas, mitme{0}}korruseline tugiraam, mille hinnanguline terastonnaaž onumbes 15,9 tonni. Konstruktsioonisüsteem tugineb külgsuunalise stabiilsuse tagamiseks diagonaaltugedele ja elementide suurused tunduvad piisavad kerge-kuni -mõõduka koormuse jaoks, eeldusel, et õige toestus vähendab samba efektiivset pikkust. Enne ehitamist on soovitatav läbi viia täielik konstruktsioonianalüüs, mis hõlmab koormuskombinatsioone, ühenduse disaini ja töökõlblikkuse kontrolli.