Анализа конструкције и процена количине челика за челични оквир од пет-спрата

Испод је анализа структуре и процена тонаже челика за описану пето{0}}конструкцију челичног оквира

---

 

 

 

Да би се извршила значајна анализа оптерећења, усвојене су следеће разумне претпоставке (типичне за лаке индустријске или комуналне потпорне структуре):

Мртво оптерећење пода (ДЛ): 1,0 кН/м²
(Укључује палубе, завршне обраде, механичке/електричне ако их има и сопствену -тежину секундарних чланова-сопствену тежину примарне греде- биће додата засебно.)

Оптерећење уживо (ЛЛ): 2,0 кН/м²
(Типично за лако складиштење или приступ за одржавање; прилагодите ако је предвиђена другачија употреба.)

Мртво оптерећење крова: 0,8 кН/м²

Живо оптерећење крова / оптерећење снега: 1,0 кН/м²

Оптерећење ветром: Овде није распоређено по спратовима; бочни отпор којим се управља учвршћивањем (анализирано посебно).

 

Геометрија залива:

Сваки попречни оквир је1,6 м ширине.

Уздужни размак између рамова: 5 поља → [5,6 м, 5,6 м, 2,8 м, 5,6 м, 5,6 м].

Дакле, свака „подна плоча“ подржана главним гредама има површину =1,6 м × ширина залива.

Дуга греда (Ш10×22)трчиуздужно, повезујући 6 попречних оквира на сваком нивоу. Дакле, свака греда подржава половину ширине притоке из суседних увала-али пошто је структура самоУкупна ширина 1,6 м, постоје ефективнодве ивичне греденосећи пуну ширину од 1,6 м (или једну централну греду са конзолама). Ради једноставности, претпостављамодве уздужне греде, сваки носи0,8 м ширине притоке.

Међутим, с обзиром на уску ширину (1,6 м), практичније је моделирати подни систем каоједна тракагде две уздужне греде В10×22 делују каоивични носачиподржава платформу ширине 1,6 м.

дакле,приточна површина по греди по заливу = 0,8 м × дужина лежишта.

Али запрорачун оптерећења стуба, сматрамоукупно оптерећење по попречном оквиру.

---

 

Сваки попречни оквир (на датој уздужној позицији) подржава:

Пола површине залива са леве стране + половина површине са десне стране.

За унутрашње оквире (оквири 2–5):

Дужина притока=(леви залив + десни залив) / 2

За крајње оквире (оквир 1 и оквир 6):

Дужина притока=суседни залив / 2

оквир #	леви залив (м)	Десни залив (м)	Дужина притока (м)	Приточна површина по спрату (м²)=1.6 × Лₜ
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

Напомена: Укупна површина=(4.48 + 8.96 + 6.72 + 6.72 + 8.96 + 4.48) =40.32 m²
Површина пуног плана=1.6 м × 25,2 м =40.32 m²→ ✔ Доследан.

---

 

 

мртво оптерећење (ДЛ)= 1.0 кН/м²

Оптерећење уживо (ЛЛ)= 2.0 кН/м²

Укупно оптерећење без фактора= 3.0 кН/м²

оквир #	Површина (м²)	ДЛ (кН)	ЛЛ (кН)	Укупно оптерећење по спрату (кН)
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

Поред тога,сопствене-тежине главних гредаморају бити укључени у оптерећења стубова.

Ш10×22 тежина=32.7 кг/м=0.321 кН/м

Сваки оквир се повезује садва сегмента греде(лево и десно)

Дужина сегмента греде=стварне дужине лежишта

Пример за оквир 3:

Леви слој=5.6 м → тежина греде=0.321 × 5.6=1.80 кН

Десни слој=2.8 м → тежина греде=0.321 × 2.8=0.90 кН

Укупна тежина греде -притока оквира 3 ≈(1.80 + 0.90)/2?→ Заправо,тежина греде је у потпуности подржана стубовима на крајевима, тако да свака колона у оквиру носипола тежине сваке суседне греде.

дакле,додатно вертикално оптерећење од греда по раму по спрату:=0.5 × (лево и десно) × 0,321 кН/м

Израчунајте за сваки оквир:

Фраме	Суседни заливи (м)	Укупна суседна дужина (м)	Сопствена{0}}тежина греде (кН)
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

Додајте ово претходним укупним вредностима:

 

Укупно вертикално оптерећење по оквиру по типичном поду (нивои 1–4):

Фраме	Површинско оптерећење (кН)	+ Тежина греде (кН)	Укупно по спрату (кН)
1,6	13.44	0.90	14.34
2,5	26.88	1.80	28.68
3,4	20.16	1.35	21.51

---

 

 

Кров ДЛ=0.8 кН/м²

Кров ЛЛ=1.0 кН/м²

Укупно=1.8 кН/м²

Оптерећење крова по оквиру{0}}на основу површине:

Фраме	Површина (м²)	Кров ДЛ (кН)	Кров ЛЛ (кН)	Међузбир (кН)
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

Додајте исту сопствену{0}}тежину греде (греде су још увек присутне на крову):

Укупно оптерећење крова по раму:

Фраме	Оптерећење кровне површине (кН)	+ Тежина греде (кН)	Укупан кров (кН)
1,6	8.06	0.90	8.96
2,5	16.13	1.80	17.93
3,4	12.10	1.35	13.45

---

 

 

Под претпоставком да су сви спратови идентични (нивои 1–4) и кров као ниво 5:

Фраме	Оптерећење/под (кН)	×4 спрата	кров (кН)	Укупно оптерећење стуба (кН)
1,6	14.34	57.36	8.96	66,3 кН
2,5	28.68	114.72	17.93	132,7 кН
3,4	21.51	86.04	13.45	99,5 кН

Напомена: Ово сунефакторисана услужна оптерећења. За дизајн користите ЛРФД комбинације (нпр. 1.2ДЛ + 1.6ЛЛ).

---

 

 

Гравитационо оптерећењесе преносе са палубе ширине 1,6 м на уздужне греде В10×22, затим на стубове В8×24 на сваком од 6 оквира.

Максимално аксијално оптерећење стубајавља се у оквирима 2 и 5 (~133 кН без фактора).

Бочна стабилностобезбеђује:

Вертикални Кс-осиљак (Л3×3×1/4) у најмање једном одељку (нпр. 2,8 м централни простор).

Хоризонтално учвршћивање (Ц9×20) на крову (и евентуално на другим нивоима) на бочне силе дијафрагме на учвршћене оквире.

Структура јестатички одређен у гравитацији, ипонашање -оквиреног оквирауправља бочним одговором.

Препорука: Извршите 3Д структурну анализу (нпр. користећи САП2000, ЕТАБС или СТААД.Про) да бисте верификовали капацитете чланова, померање и силе везе под комбинованим оптерећењем према АИСЦ 360 и локалним грађевинским прописима.

---

Крај анализе.

 

Прилагодљиви региони: Чиле, Филипини, Нова Кредонија, Тонга, Девичанска острва, Острво Реунион, Перу...

Апликације: Структурне компоненте за складиштење, складиштење, логистику, регали машина и друге посебне намене

Број прича: 5

Укупна висина: 12,2 м → просечна висина спрата=12.2 / 5 ≈ 2,44 м

Ширина зграде (кратки правац): 1.6 m

Дужина зграде (дужи правац): 25.2 m

Лежишта за оквире (попречни оквири): 6 рамова распоређених на [5,6 м, 5,6 м, 2,8 м, 5,6 м, 5,6 м] дуж ​​25,2 м дужине
→ Укупан збир размака између лежишта=5.6 + 5.6 + 2.8 + 5.6 + 5.6=25.2 м (доследан)

Примарни чланови:

Колоне: В8×24 (по АСТМ А992 или еквивалентном)

Главне греде (носачи): Ш10×22

Хоризонтално учвршћивање: Ц9×20 (пресек канала)

Вертикални (приземни) подупирач: Л3×3×1/4 (једнаки-угао ногу)

 

Структура је оквир отпоран на моменте{0}}бочно стабилизован дијагоналним учвршћивањем у хоризонталној и вертикалној равни.

Путања гравитационог оптерећења:
Оптерећења пода (мртво + живо) се преносе преко подног система (овде није детаљно) на главне греде (Ш10×22), затим на стубове (Ш8×24). С обзиром на уску ширину (1,6 м), вероватно је да се главне греде простиру попречно (1,6 м) и да су ослоњене на стубове поређане у правцу 25,2 м. Међутим, имајући у виду типичну праксу и именовање чланова, вероватније је да:

Тхеглавне греде иду уздужно(смер 25,2 м), подржан попречним оквирима распоређеним на сваких ~5–6 м.

Али са само 1,6 м ширине, ово сугерише аједнострука-уска структура, евентуално мост, надстрешница или оквир за подршку опреме.

С обзиром на геометрију (1,6 м ширине × 25,2 м дужине × 12,2 м висине), изгледа да је оволинеарни оквир(нпр. потпорна конструкција за комуналије или пролаз), са 6 попречних оквира (сваки ширине 1,6 м) распоређених дуж 25,2 м дужине.

овако:

Свакипопречни оквирсастоји се од две колоне (висина=2.44 м по спрату × 5=12.2 м укупно) и спојних греда на сваком нивоу.

Главне греде(В10×22) вероватно радиуздужно, повезујући попречне рамове на сваком нивоу спрата.

Брацинг:

Хоризонтално учвршћивање(Ц9×20) на крову и евентуално на средњим нивоима за пренос бочних оптерећења на учвршћене рамове.

Вертикална (прича) учвршћивање(Л3×3×1/4) у једном или више лежишта како би се обезбедила бочна крутост од ветра/сеизмичких оптерећења.

 

 

Јединичне тежине (из АИСЦ приручника):

Ш8×24: 24 лб/фт=35.7 кг/м

Ш10×22: 22 лб/фт=32.7 кг/м

Ц9×20: 20 лб/фт=29.8 кг/м

Л3×3×1/4: тежина ≈ 4,9 лб/фт=7.3 кг/м (израчунато на основу површине ≈ 1,44 ин²)

---

А. Колоне

Број попречних оквира: 6

Сваки оквир има 2 колоне (претпостављајући правоугаони оквир)

Укупан број колона=6 × 2=12

Висина по колони=12.2 м

Укупна дужина колоне=12 × 12.2=146.4 м

Тежина челичног стуба=146.4 м × 35,7 кг/м ≈5,226 кг

 

Б. Главне греде (уздужни носачи)

Уз претпоставку да се греде на сваком од 5 спратова простиру читавом дужином од 25,2 м, идве греде по нивоу(плус 6 од ширине 1,6 м):

Греде по нивоу=2

Нивои=5

Укупна дужина снопа=2 × 5 × 25.2 + 1.6 к 6 к 5=300 м

Тежина челика греде=300 м × 32,7 кг/м ≈9,810 кг

Напомена: Ако структура користи само једну централну греду или другу конфигурацију, прилагодите се у складу са тим. Ово претпоставља уоквиривање периметра.

 

Ц. Хоризонтално учвршћивање (Ц9×20)

Обично се поставља на нивоу крова и евентуално на међуспрату. Претпоставимо:

Један хоризонтални упорни слој на крову (планско учвршћивање формирајући Кс или једну дијагонала по панелу)

Панели између оквира: 5 панела (између 6 оквира)

Дужина дијагонале по панелу ≈ √(5,6² + 1.6²) ≈ 5,82 м (за увале од 5,6 м); за простор од 2,8 м: √(2,8² + 1.6²) ≈ 3,22 м

ПретпоставимоКс-учвршћивање само у једном лежишту(минимум за стабилност), нпр. у централном заливу од 2,8 м:

Дијагонале на крову: 2 × 3.22=6.44 м

Могуће и на нивоу земље или на средњем нивоу: претпоставимо 3 нивоа са упориштем → 3 × 6.44=19.3 м

Укупна дужина Ц9×20 ≈ 20 м (конзервативно)

Тежина=20 м × 29,8 кг/м ≈596 кг

Ако се користи потпуна хоризонтална конструкција на сваком нивоу, количина се значајно повећава. Ово је минимална процена. у ствари, у сваком лежишту постоји хоризонтално учвршћивање, тако да ће стварна употреба бити много већа.

 

Д. Вертикална (прича) учвршћивање (Л3×3×1/4)

Претпоставимоједан учвршћени заливдуж дужине (нпр. између оквира 3 и 4, преко залива од 2,8 м) са Кс-упориштем на сваком спрату.

Број спратова=5 → 5 упорних панела

Висина панела=2.44 м, ширина=2.8 м

Дужина дијагонале по панелу=√(2,44² + 2.8²) ≈ 3,71 м

Две дијагонале по панелу (Кс-заграда) → 2 × 3.71=7.42 м по причи

Укупна дужина=5 × 7.42=37.1 м

Тежина=37.1 м × 7,3 кг/м ≈271 кг

Ако је више лежишта учвршћено, умножите у складу са тим.

---

 

 

Компонента	Тежина (кг)
Колоне (Ш8×24)	5,226
Главна греда (Ш10×22)	9,810
Хоризонтално учвршћивање (Ц9×20)	596
Вертикални носачи (Л3×3×1/4)	271
Укупно (приближно)	15,903 кг

≈ 15,9 метричких тона

Напомена: Ово искључује прикључке, основне плоче, секундарне елементе или подове. Стварна тежина производње може бити 10-15% већа због детаља о повезивању и отпада.

---

 

 

Виткост: Ш8×24 стубови (д ≈ 8 ин, А ≈ 7,08 ин²) преко 12,2 м висине без подупирача могу бити витки. Фактор ефективне дужине (К) зависи од крајњих услова. За закачене-закачене, КЛ/р може премашити ограничења осим ако није закачен.Вертикално учвршћивање је неопходноза смањење ефективне дужине колоне.

Беам Спан: Ш10×22 преко 5,6 м (ако се греде протежу између оквира попречно) је разумно за мала оптерећења. Али ако се греде непрекидно протежу у распону од 25,2 м, отклон и чврстоћа би били неадекватни-па је претпостављена конфигурација (греде као уздужни појасеви између попречних оквира) веродостојнија.

Бочна стабилност: Обезбеђен комбинацијом вертикалног Кс-кочења (отпорност на ветар/сеизмику) и хоризонталног учвршћења (дејство дијафрагме).

Претпоставке оптерећења: Без специфичних мртвих/живих/ветар оптерећења, ово је прелиминарна процена. Потребан је детаљан дизајн према АИСЦ 360.

---

 

Закључак
Описани челични рам је уски, вишеспратни оквир са подупирачима са процењеном челичном тонажом одприближно 15,9 метричких тона. Структурни систем се ослања на дијагонално учвршћивање ради бочне стабилности, а величине чланова изгледају адекватне за лагано-до-умерено оптерећење, под условом да правилно учвршћивање смањује ефективну дужину стубова. Пре изградње препоручује се потпуна конструкцијска анализа укључујући комбинације оптерећења, дизајн везе и провере употребљивости.