Strukturālā analīze un tērauda daudzuma aprēķins piecu{0}}stāvu tērauda karkasam

Tālāk ir sniegta strukturālā analīze un tērauda tonnāžas aprēķins aprakstītajai piecstāvu tērauda rāmja konstrukcijai

---

 

 

 

Lai veiktu jēgpilnu slodzes analīzi, tiek pieņemti šādi pamatoti pieņēmumi (tipiski vieglās rūpniecības vai komunālo pakalpojumu atbalsta konstrukcijām):

Grīdas tukšā slodze (DL): 1,0 kN/m²
(Ietver ieklāšanu, apdari, mehānisko/elektrisko, ja tāds ir, un sekundāro elementu-pašsvaru-galveno siju-svars tiks pievienots atsevišķi.)

Tiešā slodze (LL): 2,0 kN/m²
(Tipiski piekļuvei vieglai uzglabāšanai vai apkopei; pielāgojiet, ja ir paredzēts cits lietojums.)

Jumta tukšā slodze: 0,8 kN/m²

Jumta dzīvā slodze / sniega slodze: 1,0 kN/m²

Vēja slodze: Šeit nav sadalīts pa stāvu; sānu pretestība tiek apstrādāta ar stiprinājumu (analizēta atsevišķi).

 

Līča ģeometrija:

Katrs šķērseniskais rāmis ir1,6 m plats.

Gareniskā atstatums starp rāmjiem: 5 līči → [5,6 m, 5,6 m, 2,8 m, 5,6 m, 5,6 m].

Tādējādi katram "grīdas panelim", ko atbalsta tālās gaismas, ir laukums =1,6 m × līča platums.

Tālās gaismas (W10×22)palaistgareniski, savienojot 6 šķērseniskos rāmjus katrā līmenī. Tāpēc katra sija atbalsta pusi no pietekas platuma no blakus esošajiem līčiem-bet tā kā struktūra ir tikaiKopējais platums 1,6 m, ir efektīvidivas malu sijasatbalstot visu 1,6 m platumu (vai vienu centrālo siju ar konsolēm). Vienkāršības labad mēs pieņemamdivas gareniskās sijas, katrs nes0,8 m pietekas platums.

Tomēr, ņemot vērā šauro platumu (1,6 m), ir praktiskāk grīdas sistēmu modelēt kāviena sloksnekur divas gareniskās W10×22 sijas darbojas kāmalu sijasatbalstot 1,6 m platu platformu.

Tādējādipietekas laukums uz vienu staru uz līci = 0,8 m × līča garums.

Bet priekškolonnu slodzes aprēķins, mēs uzskatāmkopējā slodze uz šķērsenisko rāmi.

---

 

Katrs šķērseniskais rāmis (noteiktā gareniskā stāvoklī) atbalsta:

Puse līča laukuma pa kreisi + puse laukuma pa labi.

Iekšējiem rāmjiem (rāmji 2–5):

Pietekas garums=(kreisais līcis + labais līcis) / 2

Gala rāmjiem (1. un 6. rāmis):

Pietekas garums=blakus līcis / 2

rāmis Nr.	Kreisais līcis (m)	Labais līcis (m)	Pietekas garums (m)	Pietekas platība vienā stāvā (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

Piezīme: Kopējā platība=(4.48 + 8.96 + 6.72 + 6.72 + 8.96 + 4.48) =40.32 m²
Pilna plāna laukums=1.6 m × 25,2 m =40.32 m²→ ✔️ Konsekventi.

---

 

 

Dead Load (DL)= 1.0 kN/m²

Tiešā slodze (LL)= 2.0 kN/m²

Kopējā nefaktorizētā slodze= 3.0 kN/m²

rāmis Nr.	Platība (m²)	DL (kN)	LL (kN)	Kopējā slodze uz stāvu (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

Turklātgalveno siju pašsvars-jāiekļauj kolonnu slodzēs.

W10×22 svars=32.7 kg/m=0.321 kN/m

Katrs rāmis savienojas ardivi staru segmenti(pa kreisi un pa labi)

Sijas segmentu garumi=faktiskie līča garumi

Piemērs 3. kadram:

Kreisais nodalījums=5.6 m → sijas svars=0.321 × 5.6=1.80 kN

Labais nodalījums=2.8 m → sijas svars=0.321 × 2.8=0.90 kN

Kopējais sijas pašsvars{0}}piedeva 3. kadram ≈(1.80 + 0.90)/2?→ Patiesībā,sijas svaru pilnībā atbalsta kolonnas galos, tāpēc katra kolonna pie rāmja nespuse no katra blakus esošā sijas svara.

Tādējādipapildu vertikālā slodze no sijām uz rāmi vienā stāvā:=0.5 × (kreisais nodalījums + labais nodalījums) × 0,321 kN/m

Aprēķiniet katram kadram:

Rāmis	Blakus esošie līči (m)	Kopējais blakus garums (m)	Sijas pašsvars- (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

Pievienojiet to iepriekšējām summām:

 

Kopējā vertikālā slodze uz rāmi vienā tipiskā grīdā (1.–4. līmenis):

Rāmis	Apgabala slodze (kN)	+ Sijas svars (kN)	Kopā vienā stāvā (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

---

 

 

Jumts DL=0.8 kN/m²

Jumts LL=1.0 kN/m²

Kopā=1.8 kN/m²

Jumta slodze{0}}atkarībā no platības uz rāmi:

Rāmis	Platība (m²)	Jumts DL (kN)	Jumts LL (kN)	Starpsumma (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

Pievienojiet to pašu sijas-pašsvaru (sijas joprojām atrodas uz jumta):

Kopējā jumta slodze uz rāmi:

Rāmis	Jumta laukuma slodze (kN)	+ Sijas svars (kN)	Kopējais jumts (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

---

 

 

Pieņemot, ka visi stāvi ir identiski (1.–4. līmenis) un jumts ir 5. līmenis:

Rāmis	Slodze/grīda (kN)	×4 Stāvi	Jumts (kN)	Kopējā kolonnas slodze (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

Piezīme: Tie irnefaktorizētas pakalpojumu slodzes. Dizainam izmantojiet LRFD kombinācijas (piemēram, 1.2DL + 1.6LL).

---

 

 

Gravitācijas slodzestiek pārnestas no 1,6 m platā klāja uz gareniskajām W10×22 sijām, pēc tam uz W8×24 kolonnām pie katra no 6 rāmjiem.

Maksimālā kolonnas aksiālā slodzenotiek 2. un 5. kadrā (~133 kN bez faktoriem).

Sānu stabilitātenodrošina:

Vertikāls X-nostiprinājums (L3×3×1/4) vismaz vienā līcī (piemēram, 2,8 m centrālajā līcī).

Horizontāla stiprināšana (C9 × 20) pie jumta (un, iespējams, citos līmeņos) pret diafragmas sānu spēkiem uz nostiprinātiem rāmjiem.

Struktūra irgravitācijas ziņā statiski noteikta, unieskavētā{0}}rāmja darbībaregulē sānu reakciju.

Ieteikums: veiciet 3D strukturālo analīzi (piemēram, izmantojot SAP2000, ETABS vai STAAD.Pro), lai pārbaudītu elementu ietilpību, novirzi un savienojuma spēkus kombinētās slodzes apstākļos atbilstoši AISC 360 un vietējiem būvnormatīviem.

---

Analīzes beigas.

 

Pielāgojami reģioni: Čīle, Filipīnas, Jaunkredonija, Tonga, Virdžīnu salas, Reinjonas sala, Peru...

Lietojumprogrammas: Strukturālie komponenti noliktavām, uzglabāšanai, loģistikai, mašīnu plauktiem un citiem īpašiem nolūkiem

Stāstu skaits: 5

Kopējais augstums: 12,2 m → vidējais stāva augstums=12.2 / 5 ≈ 2,44 m

Ēkas platums (īsais virziens): 1.6 m

Ēkas garums (garajā virzienā): 25.2 m

Rāmju nodalījumi (šķērsvirziena rāmji): 6 kadri, kas izvietoti [5,6 m, 5,6 m, 2,8 m, 5,6 m, 5,6 m] garumā 25,2 m garumā
→ Kopējā ailes atstarpju summa=5.6 + 5.6 + 2.8 + 5.6 + 5.6=25.2 m (konsekventa)

Sākotnējie dalībnieki:

Kolonnas: W8 × 24 (pēc ASTM A992 vai līdzvērtīga)

Galvenās sijas (sijas): W10×22

Horizontālais stiprinājums: C9 × 20 (kanāla sadaļa)

Vertikālais (stāsta) stiprinājums: L3 × 3 × 1/4 (vienāds-kājas leņķis)

 

Konstrukcija ir moment{0}}izturīgs rāmis, kas sāniski stabilizēts ar diagonālu stiprinājumu gan horizontālā, gan vertikālā plaknē.

Gravitācijas slodzes ceļš:
Grīdas slodzes (beigta + dzīva) tiek pārnestas caur grīdas sistēmu (šeit nav sīkāk aprakstītas) uz galvenajām sijām (W10 × 22), pēc tam uz kolonnām (W8 × 24). Ņemot vērā šauro platumu (1,6 m), ir iespējams, ka galvenās sijas stiepjas šķērsām (1,6 m) un balstās uz kolonnām, kas novietotas 25,2 m virzienā. Tomēr, ņemot vērā tipisko praksi un biedru iecelšanu, ir ticamāk, ka:

Thegalvenās sijas iet gareniski(25,2 m virzienā), balsta šķērseniski rāmji, kas izvietoti ik pēc ~ 5–6 m.

Bet ar tikai 1,6 m platumu, tas liecina par aviena-līča šaura struktūra, iespējams, tilts, nojume vai aprīkojuma atbalsta rāmis.

Ņemot vērā ģeometriju (1,6 m platums × 25,2 m garš × 12,2 m augsts), tas šķietlineārs rāmis(piem., atbalsta konstrukcija inženierkomunikācijām vai gājēju celiņam) ar 6 šķērseniskiem rāmjiem (katrs 1,6 m plats), kas izvietoti 25,2 m garumā.

Tādējādi:

Katrsšķērsvirziena rāmissastāv no divām kolonnām (augstums=2.44 m vienā stāvā × 5=12.2 m kopā) un savienojošām sijām katrā līmenī.

Galvenās sijas(W10×22), iespējams, tiks palaistsgareniski, savienojot šķērseniskos rāmjus katrā grīdas līmenī.

Stiprināšana:

Horizontālais stiprinājums(C9 × 20) pie jumta un, iespējams, starplīmeņiem, lai pārnestu sānu slodzi uz stiprinājumiem.

Vertikālā (stāstu) stiprināšana(L3×3×1/4) vienā vai vairākos nodalījumos, lai nodrošinātu sānu stingrību pret vēja/seismiskām slodzēm.

 

 

Vienību svars (no AISC rokasgrāmatas):

W8 × 24: 24 mārciņas/pēdas=35.7 kg/m

W10 × 22: 22 mārciņas/pēdas=32.7 kg/m

C9 × 20: 20 mārciņas/pēdas=29.8 kg/m

L3 × 3 × 1/4: svars ≈ 4,9 mārciņas/pēdas=7.3 kg/m (aprēķināts no laukuma ≈ 1,44 collas²)

---

A. Kolonnas

Šķērsvirziena rāmju skaits: 6

Katrā rāmī ir 2 kolonnas (pieņemot, ka rāmis ir taisnstūrveida)

Kopā kolonnas=6 × 2=12

Kolonnas augstums=12.2 m

Kopējais kolonnas garums=12 × 12.2=146.4 m

Kolonnas tērauda svars=146.4 m × 35,7 kg/m ≈5,226 kg

 

B. Galvenās sijas (gareniskās sijas)

Pieņemot, ka sijas katrā no 5 grīdas līmeņiem darbojas visā 25,2 m garumā, undivas sijas vienā līmenī(plus 6 no 1,6 m platuma):

Sijas katrā līmenī=2

Līmeņi=5

Kopējais stara garums=2 × 5 × 25.2 + 1.6 x 6 x 5=300 m

Sijas tērauda svars=300 m × 32,7 kg/m ≈9810 kg

Piezīme: ja konstrukcija izmanto tikai vienu centrālo staru kūli vai citu konfigurāciju, attiecīgi noregulējiet. Tas paredz perimetra ierāmēšanu.

 

C. Horizontālā stiprināšana (C9 × 20)

Parasti uzstāda jumta līmenī un, iespējams, starpstāvos. Pieņemsim:

Viens horizontāls stiprinājuma slānis pie jumta (plānojiet stiprinājumu, kas veido X vai vienu diagonāli katram panelim)

Paneļi starp rāmjiem: 5 paneļi (starp 6 kadriem)

Diagonāles garums uz vienu paneli ≈ √(5,6² + 1.6²) ≈ 5,82 m (5,6 m līčiem); 2,8 m līcī: √(2,8² + 1.6²) ≈ 3,22 m

PieņemsimX-nostiprināšana tikai vienā nodalījumā(minimums stabilitātei), piemēram, centrālajā 2,8 m līcī:

Diagonāles pie jumta: 2 × 3.22=6.44 m

Iespējams arī zemes līmenī vai starpposmā: pieņem 3 līmeņus ar stiprinājumu → 3 × 6.44=19.3 m

Kopējais C9×20 garums ≈ 20 m (konservatīvs)

Svars=20 m × 29,8 kg/m ≈596 kg

Ja visos līmeņos tiek izmantota pilna horizontāla kopne, daudzums ievērojami palielinās. Šī ir minimāla aplēse. patiesībā katrā nodalījumā ir horizontāli stiprinājumi, tāpēc faktiskais lietojums būs daudz vairāk.

 

D. Vertikāls (stāsts) stiprinājums (L3 × 3 × 1/4)

Pieņemsimviens nostiprināts līcisvisā garumā (piem., starp 3. un 4. rāmi, pāri 2,8 m garajam līcim) ar X-nostiprinājumu katrā stāvā.

Stāvu skaits=5 → 5 stiprinājuma paneļi

Paneļa augstums=2.44 m, platums=2.8 m

Diagonāles garums uz vienu paneli=√(2,44² + 2.8²) ≈ 3,71 m

Divas diagonāles katrā panelī (X-skava) → 2 × 3.71=7.42 m vienā stāstā

Kopējais garums=5 × 7.42=37.1 m

Svars=37.1 m × 7,3 kg/m ≈271 kg

Ja ir nostiprināti vairāki nodalījumi, attiecīgi reiziniet.

---

 

 

Komponents	Svars (kg)
Kolonnas (W8 × 24)	5,226
Tālās gaismas (W10×22)	9,810
Horizontālais stiprinājums (C9 × 20)	596
Vertikālais stiprinājums (L3 × 3 × 1/4)	271
Kopā (aptuveni)	15 903 kg

≈ 15,9 metriskās tonnas

Piezīme. Tas neietver savienojumus, pamatplāksnes, sekundāros elementus vai ieklāšanu. Faktiskais ražošanas svars var būt par 10–15% lielāks savienojuma detaļu un atkritumu dēļ.

---

 

 

Slaidums: W8 × 24 kolonnas (d ≈ 8 collas, A ≈ 7,08 collas²) virs 12,2 m bez balstiem var būt slaidas. Efektīvais garuma koeficients (K) ir atkarīgs no beigu apstākļiem. Piespraustiem-piespraustiem KL/r var pārsniegt ierobežojumus, ja vien tas nav nostiprināts.Svarīga ir vertikālā stiprināšanalai samazinātu efektīvo kolonnas garumu.

Sijas laidums: W10 × 22 virs 5,6 m (ja sijas atrodas starp rāmjiem šķērsām) ir saprātīgs nelielām slodzēm. Bet, ja sijas nepārtraukti stiepjas 25,2 m, deformācija un izturība būtu nepietiekama-tādējādi, pieņemtā konfigurācija (sijas kā garenvirziena jostas starp šķērseniskiem rāmjiem) ir ticamāka.

Sānu stabilitāte: Nodrošina vertikālā X-nostiprinājuma (izturīga pret vēju/seismisku) un horizontāla stiprinājuma (diafragmas darbība) kombinācija.

Slodzes pieņēmumi: Šī ir provizoriska aplēse, ja nav noteiktas nekustīgas/dzīvas/vēja slodzes. Nepieciešams detalizēts dizains atbilstoši AISC 360.

---

 

Secinājums
Aprakstītais tērauda rāmis ir šaurs,{0}}vairākstāvu stiprinājums ar aptuveno tērauda tonnāžuaptuveni 15,9 metriskās tonnas. Strukturālā sistēma balstās uz diagonālo stiprinājumu, lai nodrošinātu sānu stabilitāti, un elementu izmēri šķiet piemēroti vieglai-līdz-vidējai slodzei, ja pareiza stiprināšana samazina kolonnas efektīvo garumu. Pirms būvniecības ieteicams veikt pilnīgu konstrukcijas analīzi, tostarp slodzes kombinācijas, savienojuma dizainu un ekspluatācijas pārbaudes.