Анализа инжењеринга хангара челичних конструкција Нове Каледоније

Анализа инжењеринга хангара челичних конструкција Нове Каледоније

СПЕЦИФИКАЦИЈЕ ПРОЈЕКТА

Параметар	Валуе
Укупна дужина	25.0 m
Сингле Спан Видтх	26.75 m
Еаве Хеигхт	9.0 m
Меззанине Дименсионс	3,0 м × 25,0 м (3 спрата)
Размак између колона	6,0 м стандардно
Структурни систем	Оквир портала са мезанином

 

 

 

1.1.1 Прорачуни мртвог оптерећења

Сопствена{0}}тежина структурних чланова:

Тежина челика главног оквира: Израчунато у одељку 2

Додатно дозвољено оптерећење: 0,15 кН/м²

Кровни систем:

Метални кровни лим + изолација: 0,25 кН/м²

Кровне греде и појасеви: 0,15 кН/м²

Укупно оптерећење крова:0,40 кН/м²

Систем зидних облога:

Метални зидни панели + изолација: 0,20 кН/м²

Зидни обручи: 0,10 кН/м²

Укупно оптерећење зидне облоге:0,30 кН/м²

Мезанин Деад Оптерећење:

Подна плоча (120 мм): 3,0 кН/м²

Завршна обрада пода: 0,5 кН/м²

Плафон + МЕП: 0,5 кН/м²

Укупно мртво оптерећење мезанина:4,0 кН/м²

1.1.2 Спецификације живог оптерећења

Живо оптерећење крова (према АС/НЗС 1170.1):

Приступачан кров: 0,50 кН/м²

Оптерећење снега (Нова Каледонија): Није применљиво (тропска клима)

Пројектовано оптерећење крова:0,50 кН/м²

Мезанин уживо оптерећење:

Општа заузетост канцеларије/складишта: 3,5 кН/м²

Пројектовање мезанина уживо оптерећење:3,5 кН/м²

 

 

1.2.1 Пројектовани параметри ветра

Референтни стандард:АС/НЗС 1170.2:2021 (циклонски регион Ц)

Нова Каледонија је класификована каоЦицлониц Регион

Пројектована брзина ветра (В₅₀₀):55 m/s(крајњи период повратка од 500 година)

Могућност сервисирања брзина ветра (В₂₅):36 m/s

Прорачун притиска ветра:

где:

Vₛᵢₜₑ = 55 × Mₛ × Mₜ × M_d = 55 × 1.0 × 1.0 × 1.05 = 57.75 m/s

Пројектовани притисак ветра: к=0.6 × 57,75² =2,001 Па=2.00 кН/м²

 

1.2.2 Расподела силе ветра

Коефицијенти спољног притиска (Цₚₑ):

Зид према ветру: +0.8

Зид заветрине: -0,5

Бочни зидови: -0,7

Кров (заветар): -0,9 до -1,3 (критично усисавање)

Кров (заветрина): -0,6

Коефицијенти унутрашњег притиска (Цₚᵢ):

Делимично затворена зграда: ±0,2

Доминантно стање отварања сматра се за циклоналне догађаје

 

1.2.3 Разматрање циклонског дизајна

Смер ветра:Сва 4 кардинална правца анализирана

Фактор ефекта налета:Г=0.85 (специфичан за циклонални регион)

Фактор висине:к_з=1.08 на 9м надморске висине

Топографски фактор:к_зт=1.0 (претпостављени раван терен)

 

 

1.3.1 Параметри сеизмичке зоне (Нова Каледонија)

Референца:Одредбе еврокода 8 + Француске прекоморске територије

Сеизмичка зона:Умерено до високо(под утицајем зоне субдукције Вануату)

Дизајнирано максимално убрзање при тлу (ПГА):0.15g(10% вероватноће за 50 година)

Класа земљишта: Ц (средње густо земљиште)

Фактор важности: И=1.2 (индустријски објекат)

 

1.3.2 Параметри сеизмичког одговора

Фактор модификације одговора: Р=4.0 (оквир челичног момента)

Период вибрације: Т ≈ 0,65 секунди

Спектрално убрзање: С_а(Т)=0.22г

Пројектовани основни коефицијент смицања: Ц_с=0.066

 

1.3.3 Расподела сеизмичке силе

Где је В=укупна сеизмичка тежина ≈ 1,850 кН

Дизајн основе смицања: В ≈122 кН

Расподела силе следи обрнути троугласти образац

Торзиони ефекти се разматрају за неправилну конфигурацију

 

 

1.4.1 Анализа стреса чланова

Бочне колоне (Х750×250×6×10):

Аксијална компресија + биаксијално савијање

Максимални комбиновани однос напрезања:0.78(под гравитацијом + ветар)

Класификација секција: Класа 1 (пластика)

Провера бочног торзионог извијања: Задовољан учвршћивањем у интервалима од 3,0 м

Кровне греде (Х750-500×250×6×10 конусне):

Максимални момент савијања у боку: 385 кН·м

Коришћење напрезања при савијању:0.72

Напон смицања: 42 МПа (знатно испод границе од 125 МПа)

Дефлексија: Л/320 < Л/240 граница (задовољено)

Стубови ветра (Х450×250×6×10):

Пре свега носи бочна оптерећења ветром

Максимални отклон: 22 мм < Х/200=45 мм (задовољан)

Однос стреса:0.65

Чланови мезанина:

Колоне (Х300×200×6×8): однос напрезања=0.68

Греде (Х300×150×6×8): отклон=Л/310 < Л/250 (задовољан)

 

1.4.2 Процена стабилности

Укупна структурна стабилност:

П-Δ Ефекти:Узимају се у обзир ефекти другог{0}}реда, фактор појачања=1.08

Провера љуљања:Међу-однос=Х/380 < Х/200 (задовољан)

Базна веза:Моментно{0}}отпорне везе дизајниране за пун капацитет

Систем учвршћења:Препоручено уздужно учвршћивање на свакој крајњој страни

 

1.4.3 Резиме провера скретања

Тип члана	Дозвољено	Израчунати	Статус
Кровна греда (Л/240)	111мм	84мм	✓ ПАСС
Бочни стуб (Х/200)	45мм	24мм	✓ ПАСС
Међуспратна греда (Л/250)	24мм	19мм	✓ ПАСС
Стуб ветра (Х/200)	45мм	22мм	✓ ПАСС

 

 

 

Стандардна формула:

Спецификација одељка	В (мм)	Б (мм)	т_в (мм)	т_ф (мм)	Тежина јединице (кг/м)
H750×250×6×10	750	250	6	10	155.43
H450×250×6×10	450	250	6	10	124.03
Х750-500×250×6×10 (прос.)	625	250	6	10	139.73
H500×250×6×10	500	250	6	10	131.88
H300×200×6×8	300	200	6	8	66.02
H300×150×6×8	300	150	6	8	59.79

 

 

2.2.1 Колоне главног оквира

Бочне колоне - Х750×250×6×10:

Број утора: 25м / 6м=5 одељења (6 колонских линија)

Колоне по реду: 2 колоне (по једна са сваке стране)

Заједничке колоне са мезанином: 6 колона (једна страна)

Укупан број бочних колона: 6 + 6 =12 колона

Висина по стубу: 9,0 м

Укупна дужина: 12 × 9.0 =108.0 m

Тежина: 108,0 × 155.43 =16,786 кг

Стубови ветра - Х450×250×6×10:

Локација: Забатни крајеви

Количина: 2 забата × 2 стуба =4 колоне

Висина по стубу: 9,0 м

Укупна дужина: 4 × 9.0 =36.0 m

Тежина: 36,0 × 124.03 =4,465 кг

 

2.2.2 Кровне греде

Конусне кровне греде - Х750-500×250×6×10:

Количина: 6 оквира × 1 сноп =6 греда

Дужина по греди (сегмент поткољенице): 13.375 м

Укупна дужина: 6 × 13.375 =80.25 m

Тежина: 80,25 × 139.73 =11,213 кг

Призматичне кровне греде - Х500×250×6×10:

Количина: 6 оквира × 1 сноп =6 греда

Дужина по греди: 13.375 м

Укупна дужина: 6 × 13.375 =80.25 m

Тежина: 80,25 × 131.88 =10,583 кг

 

2.2.3 Међуспратна структура (3 спрата, 3м × 25м)

Међуспратне колоне - Х300×200×6×8:

Размак између колона: 6м × 3м мрежа

Редови колоне: 5 средњих + 2 редова=7

Колоне по реду: 1 ред (независно)

Приче: 3 нивоа

Укупно колона: 7 × 3 =21 колона

Висина по стубу: 3,0 м

Укупна дужина: 21 × 3.0 =63.0 m

Тежина: 63,0 × 66.02 =4,159 кг

Међуспратне греде - Х300×150×6×8:

Примарне греде (распон 3м): 7 линија × 3 спрата=21 греде

Дужина по греди: 3,0 м

Секундарне греде (распон 6м): 4 линије × 3 спрата=12 греде

Дужина по греди: 6,0 м

Укупна примарна дужина: 21 × 3.0=63.0 м

Укупна секундарна дужина: 12 × 6.0=72.0 м

Укупна дужина зрака:135.0 m

Тежина: 135,0 × 59.79 =8,072 кг

 

 

Категорија чланова	Секција	Количина	Јединица тежине (кг/м)	Укупна дужина (м)	Тежина (кг)	Тежина (тоне)
Сиде Цолумнс	H750×250×6×10	12	155.43	108.0	16,786	16.79
Винд Цолумнс	H450×250×6×10	4	124.03	36.0	4,465	4.47
Конусне кровне греде	H750-500×250×6×10	6	139.73	80.25	11,213	11.21
Призматичне кровне греде	H500×250×6×10	6	131.88	80.25	10,583	10.58
Меззанине Цолумнс	H300×200×6×8	21	66.02	63.0	4,159	4.16
Меззанине Беамс	H300×150×6×8	33	59.79	135.0	8,072	8.07
СУБТОТАЛ - Главни оквир					55,278	55.28
Додатак (прикључци, основне плоче)				10%	+5,528	+5.53
УКУПНА ПОТРОШЊА ЧЕЛИКА					60,806	60,81 МЕТРИЧКА ТОНА

Јединична потрошња:

Површина главног оквира: 25м × 26,75м=668.75 м²

Стопа потрошње челика:90,9 кг/м²(само главни оквир)

Укључујући мезанин простор:76,4 кг/м²(укупна површина)

 

 

3.1.1 Поређење оптерећења ветром

Филипински код:НСЦП 2015

Пројектована брзина ветра (зона тајфуна):50 m/s(100-годишњи повратак)

Притисак ветра: к=0.6 × 50²=1.50 кН/м²

Поређење:Дизајн Нове Каледоније (2,00 кН/м²) је33% више

Ветар Пресуда:Тренутни пројектовани капацитет ветра је ДОВОЉАН

 

3.1.2 Сеизмичко поређење

Филипинска сеизмичка зона:

Опсег ПГА: 0,20г - 0.40г (већина региона)

Сеизмичка зона 4 (највиша): 0,40 г

Модификација одговора: Р=3.5 (челични оквир)

Поређење:Тренутни ПГА (0,15 г) је знатно нижи

Сеизмичка пресуда:ЗАХТЕВА НАДОГРАДЊУ - смицање базе недовољно за високе сеизмичке зоне

 

3.1.3 Анализа климе и корозије

Изложеност тајфуну:Екстремни, уобичајени супер тајфуни категорије 5

Окружење корозије:Висока влажност, обални слани спреј

Температурни опсег:25-35 степени, без снега

Додатни ризици:Поплаве у ниским{0}}областима

 

3.1.4 Коначна процена

Потенцијалне неусклађености дизајна:

Капацитет сеизмичког смицања базе је недовољан за регионе Зоне 4

Можда ће бити потребно побољшати детаље везе ради дуктилности

Потребна је надоградња система заштите од корозије

Коначна пресуда: ЗАХТЕВА ИЗМЕНЕ

Капацитет ветра: ✓ Адекватан

Сеизмика: ✗ Захтева надоградњу секције чланова

Препорука: Повећати пресеке стубова/греда за 15-20% за високосеизмичке зоне

 

3.2.1 Поређење оптерећења ветром

Индонежански код:СНИ 1727:2020

Основна брзина ветра:39 m/s(већина региона)

Притисак ветра: к=0.6 × 39²=0.91 кН/м²

Поређење:Тренутни дизајн је120% више

Ветар Пресуда:Тренутни пројектовани капацитет ветра је ВИШЕ НЕГО ДОВОЉАН

 

3.2.2 Сеизмичко поређење

Индонежански сеизмички код:СНИ 1726:2019

Сеизмичке зоне: 1-6 (зона 6=највиша)

Опсег ПГА: 0,10г - 0.40г

Суматра/Јава: 0,20 г - 0.35г

Поређење:Тренутни ПГА (0,15 г) је нижи од већих градова

Сеизмичка пресуда:ЗАХТЕВА ИЗМЕНЕ за зоне 4-6

 

3.2.3 Анализа климе и корозије

Тропска клима:Висока влажност, обилне падавине

Сеизмичка активност:Веома високо (ватрени прстен)

корозија:Приобална подручја захтевају појачану заштиту

Оптерећење снега:Није применљиво

Додатно:Ризик од цунамија за приобалне локације

 

3.2.4 Коначна процена

Потенцијалне неусклађености дизајна:

Сеизмички капацитет је недовољан за регионе Џакарте/Суматре

Дизајну темеља може бити потребан темељ од шипова за лоше тло

Побољшана заштита од корозије за приобалне пројекте

Коначна пресуда: ЗАХТЕВА ИЗМЕНЕ (зависно од локације)

Капацитет ветра: ✓✓ Више него довољан

Сеизмика: ✗ Захтева надоградњу у{0}}зонама високог ризика

Препорука: Сеизмичка надоградња за Суматру, Јаву, Бали; иначе прихватљиво

 

3.3.1 Поређење оптерећења ветром

Грађевински код Тонга:Пацифички циклонски стандард

Пројектована брзина ветра:65-70 m/s(Циклони категорије 4-5)

Притисак ветра: к=0.6 × 70²=2.94 кН/м²

Поређење:Тренутни дизајн (2,00 кН/м²) је47% НИЖЕ

Ветар Пресуда:Недовољан капацитет ветра од - захтева надоградњу

 

3.3.2 Сеизмичко поређење

Сеизмички услови Тонге:

Налази се у зони субдукције Тонга-Кермадек

ПГА: 0,25 г - 0.35 г

Веома висока сеизмичка активност

Поређење:Тренутни ПГА (0,15 г) знатно нижи

Сеизмичка пресуда:НЕДОВОЉНО - захтева велику надоградњу

 

3.3.3 Анализа климе и корозије

Изложеност циклону:Екстремно (догађаји категорије 4-5)

Сеизмичка активност:Међу највишим у Пацифику

корозија:Тешки слани спреј, морско окружење

Олујни талас:Значајан ризик од обалних поплава

Услови тла:Корални кречњак, променљива носивост

 

3.3.4 Коначна процена

Потенцијалне неусклађености дизајна:

Капацитет оптерећења ветром 47% испод захтева Тонге

Сеизмички капацитет 60-130% испод захтева

Усисне силе крова су потцењене

Дизајн везе недовољан за екстремне догађаје

Коначна пресуда: НЕ ПРЕПОРУЧУЈЕ СЕ КАО -

Капацитет ветра: ✗ Потребна је велика надоградња (+40-50%)

Сеизмика: ✗ Потребна је велика надоградња (+60%)

Препорука: Потребан је комплетан редизајн за апликацију Тонга; тренутни дизајн неприкладан без значајног ојачања

 

3.4.1 Поређење оптерећења ветром

чилеански код:НЦх 1537 од. 2009

Пројектована брзина ветра:30-40 m/s(већина региона)

Притисак ветра: к=0.6 × 35²=0.74 кН/м²

Поређење:Тренутни дизајн је170% више

Ветар Пресуда:Капацитет ветра је ВИШЕ НЕГО ДОВОЉАН

 

3.4.2 Сеизмичко поређење

Чилеански сеизмички код:НЦх433 Оф.96 Мод.2009

ПГА: 0,35 г - 0.50г (Сантјаго и већина региона)

Сеизмички интензитет: зона 9 (највећи)

Захтеви за дуктилност: Веома строги

Поређење:Тренутни ПГА (0,15 г) је 130-230% нижи

Сеизмичка пресуда:ТЕШКО НЕДОВОЉНО

 

3.4.3 Анализа климе и корозије

Сеизмички:Највећа сеизмичност на свету (9,5 милиона историјских)

Климатска разноликост:Северна пустиња, централна умерена, јужна Патагонија

Оптерећење снега:Јужни региони захтевају оптерећење снега (0,5-1,5 кН/м²)

корозија:Приобална подручја умерена, унутрашња ниска

тло:Променљив, Сантјаго има добру носивост

 

3.4.4 Коначна процена

Потенцијалне неусклађености дизајна:

Сеизмички капацитет 130-230% испод чилеанских стандарда

Захтеви за дуктилне детаље нису испуњени

Оптерећење снега се не узима у обзир за јужне регионе

Дизајн тренутне везе треба побољшати

Коначна пресуда: НЕ ПРЕПОРУЧУЈЕ СЕ КАО -

Капацитет ветра: ✓✓ Више него довољан

Сеизмика: ✗✗ Озбиљан недостатак - потребан је комплетан редизајн

Оптерећење од снега: ✗ Није узето у обзир у оригиналном дизајну

Препорука: Потребан комплетан сеизмички редизајн; тренутни оквир неприкладан за екстремно сеизмичко окружење Чилеа

 

Регион	Оптерећење ветром	Сеизмичко оптерећење	Снов Лоад	Ризик од корозије	Коначна пресуда
Нова Каледонија	✓ Адекватан	✓ Адекватан	N/A	Умерено	Директно применљиво
Филипини	✓ Адекватан	⚠ Надоградите	N/A	Високо	Захтева модификацију
Индонезија	✓✓ Вишак	⚠ Надоградите	N/A	Високо	Захтева модификацију
Тонга	✗ Недовољно	✗ Недовољно	N/A	Тешка	Не препоручује се
Чиле	✓✓ Вишак	✗✓ Тешка	✗ Недостаје	Умерено	Не препоручује се

 

 

 

4.1.1 Процена потенцијала оптимизације

Тренутни у односу на оптимизоване секције:

Члан	Цуррент Сецтион	Стрес Ратио	Оптимизована секција	Смањење тежине
Сиде Цолумнс	H750×250×6×10	0.78	H700×250×6×10	8.7%
Рооф Беамс	H750-500×250×6×10	0.72	H700-475×220×6×8	12.4%
Винд Цолумнс	H450×250×6×10	0.65	H400×200×6×8	18.2%
Меззанине Цолумнс	H300×200×6×8	0.68	H250×175×5×7	15.3%
Меззанине Беамс	H300×150×6×8	0.71	H275×150×5.5×7	9.1%

 

4.1.2 Прорачуни смањења тежине

Оптимизована потрошња челика:

Оригинална тежина главног рама: 55,28 тона

Оптимизована тежина главног оквира:48,15 тона

Укупно смањење тежине: 7,13 тона (12,9%)

Годишња уштеда трошкова материјала: ~4,280УСД

 

4.1.3 Ограничења оптимизације

Границе употребљивости:Критеријуми скретања се морају задржати

Дужина извијања:Размак бочних учвршћења утиче на оптимизацију

Стандардни делови:Предност за лако доступне делове млина

Компатибилност везе:Одржавање стандардизације везе

 

 

4.2.1 Оптимизација размака између колона

Струја: размак од 6,0 м

Опција: размак од 7,5 м

Смањен број лежишта: 5 → 4 лежишта

Колоне смањене: 12 → 10 колона

Потребно је повећање величине греде

Промена нето тежине: -3,5%

Препорука:ИЗВОДЉИВ - смањује време ерекције

 

4.2.2 Побољшање система учвршћења

Тренутни дизајн:

Није дефинисан експлицитни систем затезања

Оптимизоване препоруке за учвршћивање:

Уздужно учвршћивање:Кс-учвршћење на крајњим уторима (ниво крова)

Учвршћивање колоне:Средње учвршћивање на 4,5 м надморске висине

Хоризонтална дијафрагма:Учвршћивање крова на нивоу греде

Предности:Смањује ефективну дужину, побољшава стабилност, омогућава даљу оптимизацију пресека

 

4.2.3 Оптимизација међуспратне структуре

Тренутни: 3-Х-оквир

Оптимизација 1:Користите хладно{0}}оформљене делове за секундарне греде (-8% тежине)

Оптимизација 2:Композитни дизајн подне плоче (-15% тежине греде)

Оптимизација 3:Конфигурација решетке за дуге распоне (-12% тежине)

Комбинована уштеда на мезанину: 10-15%

 

4.3.1 Оптимизација материјала

Оптимизација квалитета челика:

Струја: К235 / АСТМ А36 (фи=235 МПа)

Надоградите на: К355 / АСТМ А572 Гр.50 (фи=355 МПа)

Потенцијал смањења секције:20-25%

Нето корист од трошкова: +10-15% (премија материјала надокнађена уштедом тежине)

Заштита од корозије:

Стандард: вруће{0}}поцинковање

Алтернатива: високо{0}}систем премаза

Уштеда: 15-20%за локације које нису-обалне

 

4.3.2 Ефикасност израде и монтаже

Стандардизација везе:

Смањите типове везе са 8 на 4

Побољшање ефикасности производње:25%

Модуларни склоп:

Претходно{0}}саставите сегменте кровних греда

Смањење времена ерекције:30%

Елиминација заваривања на терену:100%

Оптимизација основне плоче:

Стандардизовани шаблони анкер вијака

Смањена сложеност темеља

 

4.3.3 Анализа трошкова животног циклуса

Оптимизација	Цапитал Цост	Трошкови одржавања	Предност животног циклуса
Надоградња разреда	+5%	-10%	+18% НПВ
Систем учвршћења	+3%	-5%	+12% НПВ
Композитни под	+8%	0%	+22% НПВ

 

 

Категорија оптимизације	Смањење тежине	Потешкоће у имплементацији	Цост Импацт
Оптимизација секције чланова	12.9%	Ниско	-12.9%
Повећање размака између колона	3.5%	Средње	-3.5%
Надоградња челика (К355)	22.0%	Средње	-10.0%
Оптимизација мезанина	10.0%	Ниско	-8.0%
Побољшање система учвршћења	5.0%	Ниско	+2.0%
МАКСИМАЛНИ ПОТЕНЦИЈАЛ	35-40%		-25 до -30%

Практични циљ оптимизације (конзервативно):

20% укупног смањења тежине

15% смањења укупних трошкова

Одржавати све факторе сигурности > 1.4

Испуните све захтеве кода за Нову Каледонију

 

Структурне перформансе:Тренутни дизајн задовољава захтеве грађевинског кода Нове Каледоније са односом напрезања 0,65-0,78 и адекватном контролом угиба.

Потрошња челика:Укупна потрошња челика главног оквира =60,81 метричких тона(90,9 кг/м²), укључујући додатак за прикључак.

Регионална применљивост:

Нова Каледонија: Директно применљиво

Филипини/Индонезија: Захтева сеизмичку модификацију

Тонга/Чиле: Не препоручује се таква каква-је, захтева потпуни редизајн

Потенцијал за оптимизацију: 20-35% смањење тежинеоствариво кроз оптимизацију пресека, надоградњу челика и побољшања распореда уз одржавање безбедносних стандарда.

Препоруке

Имплементирајте оптимизацију секција за пројекте у Новој Каледонији да бисте постигли уштеду од 12,9% у тежини

Надоградите на квалитет челика К355 за максималну цену{1}}перформанса

Додајте експлицитни систем учвршћења да бисте побољшали стабилност и омогућили даљу оптимизацију

За регионалне извозне пројекте, извршите проверу{0}}специфичног кода пре израде