Konštrukčná analýza a odhad množstva ocele pre päť{0}}poschodový oceľový rám

Nižšie je uvedená štrukturálna analýza a odhad tonáže ocele pre opísanú päť{0}}poschodovú oceľovú rámovú konštrukciu

---

 

 

 

Na vykonanie zmysluplnej analýzy zaťaženia sú prijaté nasledujúce rozumné predpoklady (typické pre ľahké priemyselné alebo úžitkové nosné konštrukcie):

Vlastné zaťaženie podlahy (DL): 1,0 kN/m²
(Zahŕňa palubovky, povrchové úpravy, prípadné mechanické/elektrické prvky a vlastnú-hmotnosť sekundárnych prvkov-vlastnú hmotnosť primárneho nosníka-budú pripočítané samostatne.)

Živé zaťaženie (LL): 2,0 kN/m²
(Typické pre ľahké skladovanie alebo prístup k údržbe; upravte, ak je zamýšľané iné použitie.)

Zaťaženie strechy: 0,8 kN/m²

Zaťaženie strechy / zaťaženie snehom: 1,0 kN/m²

Zaťaženie vetrom: Tu sa nerozdeľuje na poschodie; bočný odpor zvládnutý výstužou (analyzovaný samostatne).

 

Geometria zálivu:

Každý priečny rám ješírka 1,6 m.

Pozdĺžne rozostupy medzi rámami: 5 polí → [5,6 m, 5,6 m, 2,8 m, 5,6 m, 5,6 m].

Každý „podlahový panel“ podporovaný hlavnými nosníkmi má teda plochu =1,6 m × šírka poľa.

Diaľkové svetlá (W10×22)behaťpozdĺžne, spájajúce 6 priečnych rámov na každej úrovni. Preto každý nosník podopiera polovicu šírky prítoku zo susedných polí-ale keďže ide len o konštrukciuCelková šírka 1,6m, tam sú efektívnedva okrajové nosníkypodopierajúc celú šírku 1,6 m (alebo jeden stredový nosník s konzolami). Pre jednoduchosť predpokladámedva pozdĺžne nosníky, každý nesúci0,8 m šírka prítoku.

Vzhľadom na úzku šírku (1,6 m) je však praktickejšie modelovať podlahový systém akojeden pásikkde dva pozdĺžne nosníky W10×22 pôsobia akookrajové nosníkypodopierajúca plošinu so šírkou 1,6 m.

tedaprítokovej plochy na nosník na pole = 0,8 m × dĺžka poľa.

Ale prevýpočet zaťaženia stĺpika, považujeme zacelkové zaťaženie na priečny rám.

---

 

Každý priečny rám (v danej pozdĺžnej polohe) podporuje:

Polovica plochy zálivu vľavo + polovica plochy vpravo.

Pre interiérové ​​rámy (rámčeky 2–5):

Dĺžka prítoku=(ľavé pole + pravé pole) / 2

Pre koncové rámy (rám 1 a rám 6):

Dĺžka prítoku=priľahlý záliv / 2

Rám č.	Ľavý záliv (m)	Pravý záliv (m)	Dĺžka prítoku (m)	Prítoková plocha na poschodie (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

Poznámka: Celková plocha=(4.48 + 8.96 + 6.72 + 6.72 + 8.96 + 4.48) =40.32 m²
Plocha celého plánu=1.6 m × 25,2 m =40.32 m²→ ✔️ Konzistentné.

---

 

 

Dead Load (DL)= 1.0 kN/m²

Živé zaťaženie (LL)= 2.0 kN/m²

Celkové nespracované zaťaženie= 3.0 kN/m²

Rám č.	Plocha (m²)	DL (kN)	LL (kN)	Celkové zaťaženie na podlahu (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

okrem tohovlastná-váha hlavných nosníkovmusia byť zahrnuté do zaťaženia stĺpov.

W10×22 hmotnosť=32.7 kg/m=0.321 kN/m

Každý rám sa pripája kdva segmenty lúča(vľavo a vpravo)

Dĺžky segmentov lúča=skutočných dĺžok polí

Príklad pre snímku 3:

Ľavé pole=5.6 m → hmotnosť nosníka=0.321 × 5.6=1.80 kN

Pravé pole=2.8 m → hmotnosť nosníka=0.321 × 2.8=0.90 kN

Celková vlastná hmotnosť lúča-prítok k rámu 3 ≈(1.80 + 0.90)/2?→ V skutočnostihmotnosť nosníka je plne podopretá stĺpikmi na koncoch, takže každý stĺpec na ráme nesiepolovicu hmotnosti každého susedného nosníka.

tedadodatočné vertikálne zaťaženie od nosníkov na rám na podlahu:=0.5 × (ľavé pole + pravé pole) × 0,321 kN/m

Výpočet pre každý snímok:

Rám	Priľahlé zálivy (m)	Celková priľahlá dĺžka (m)	Vlastná hmotnosť lúča- (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

Pridajte toto k predchádzajúcim súčtom:

 

Celkové vertikálne zaťaženie na rám a typickú podlahu (Úrovne 1–4):

Rám	Plošné zaťaženie (kN)	+ Hmotnosť nosníka (kN)	Celkom na poschodie (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

---

 

 

Strecha DL=0.8 kN/m²

Strecha LL=1.0 kN/m²

Celkom=1.8 kN/m²

Plošné-zaťaženie strechy na rám:

Rám	Plocha (m²)	strecha DL (kN)	Strecha LL (kN)	Medzisúčet (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

Pridajte rovnakú vlastnú hmotnosť nosníka- (nosníky sú stále prítomné na streche):

Celkové zaťaženie strechy na rám:

Rám	Plošné zaťaženie strechy (kN)	+ Hmotnosť nosníka (kN)	Celková strecha (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

---

 

 

Za predpokladu, že všetky poschodia sú rovnaké (úrovne 1 – 4) a strecha ako úroveň 5:

Rám	Zaťaženie/podlaha (kN)	×4 poschodia	strecha (kN)	Celkové zaťaženie stĺpca (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

Poznámka: Toto súnefaktorové prevádzkové zaťaženia. Pre návrh použite kombinácie LRFD (napr. 1,2DL + 1.6LL).

---

 

 

Gravitačné zaťaženiesú prenesené z 1,6 m širokej paluby na pozdĺžne nosníky W10×22, potom na stĺpy W8×24 pri každom zo 6 rámov.

Špičkové axiálne zaťaženie stĺpikasa vyskytuje na snímkach 2 a 5 (~133 kN nefaktorované).

Bočná stabilitaposkytuje:

Vertikálne X{0}}vystuženie (L3×3×1/4) aspoň v jednom poli (napr. 2,8 m centrálne pole).

Horizontálne vystuženie (C9×20) na streche (a možno aj na iných úrovniach) na prenesenie priečnych síl na vystužené rámy.

Štruktúra jestaticky určitý v gravitáciiazosilnené-správanie rámcariadi laterálnu reakciu.

Odporúčanie: Vykonajte 3D štrukturálnu analýzu (napr. pomocou SAP2000, ETABS alebo STAAD.Pro) na overenie nosnosti prvkov, posunu a spojovacích síl pri kombinovanom zaťažení podľa AISC 360 a miestnych stavebných predpisov.

---

Koniec analýzy.

 

Adaptabilné regióny: Čile, Filipíny, Nové Krédo, Tonga, Panenské ostrovy, ostrov Réunion, Peru...

Aplikácie: Konštrukčné prvky pre skladovanie, skladovanie, logistiku, regály strojov a iné špeciálne účely

Počet príbehov: 5

Celková výška: 12,2 m → priemerná výška poschodia=12.2 / 5 ≈ 2,44 m

Šírka budovy (krátky smer): 1.6 m

Dĺžka budovy (dlhý smer): 25.2 m

Rámové polia (priečne rámy): 6 snímok rozmiestnených po [5,6 m, 5,6 m, 2,8 m, 5,6 m, 5,6 m] pozdĺž dĺžky 25,2 m
→ Celkový súčet rozstupov polí=5.6 + 5.6 + 2.8 + 5.6 + 5.6=25.2 m (konzistentný)

Primárni členovia:

Stĺpce: W8×24 (podľa ASTM A992 alebo ekvivalentu)

Hlavné nosníky (nosníky): Š10×22

Horizontálne vystuženie: C9×20 (kanálová časť)

Vertikálne (príbehové) vystuženie: L3×3×1/4 (rovnaký-uhol nôh)

 

Konštrukcia je moment-odolný rám bočne stabilizovaný diagonálnym vystužením v horizontálnej aj vertikálnej rovine.

Dráha gravitačného zaťaženia:
Zaťaženie podlahy (mŕtve + živé) sa prenáša cez podlahový systém (tu nie je podrobne uvedené) na hlavné nosníky (W10×22), potom na stĺpy (W8×24). Vzhľadom na úzku šírku (1,6 m) je pravdepodobné, že hlavné nosníky sa rozprestierajú priečne (1,6 m) a sú podopreté stĺpmi zarovnanými v smere 25,2 m. Vzhľadom na typickú prax a označenie členov je však pravdepodobnejšie, že:

Thehlavné nosníky prebiehajú pozdĺžne(smer 25,2 m), podopreté priečnymi rámami rozmiestnenými každých ~5–6 m.

Ale so šírkou len 1,6 m to naznačuje aúzka štruktúra s jedným-polom, prípadne most, vrchlík alebo nosný rám zariadenia.

Vzhľadom na geometriu (1,6 m šírka × 25,2 m dĺžka × 12,2 m výška) sa zdá, želineárny rám(napr. nosná konštrukcia pre inžinierske siete alebo chodník), so 6 priečnymi rámami (každý so šírkou 1,6 m) rozmiestnenými po dĺžke 25,2 m.

Takto:

Každýpriečny rámpozostáva z dvoch stĺpov (výška=2.44 m na poschodie × 5=12.2 m celkom) a spojovacích nosníkov na každej úrovni.

Hlavné svetlá(W10×22) pravdepodobne bežípozdĺžne, spájajúce priečne rámy na každej úrovni podlahy.

Vystuženie:

Horizontálne vystuženie(C9×20) na streche a prípadne medziľahlých úrovniach na prenos priečneho zaťaženia na vystužené rámy.

Vertikálne (príbehové) vystuženie(L3×3×1/4) v jednom alebo viacerých poliach na zabezpečenie bočnej tuhosti voči zaťaženiu vetrom/seizmickým zaťažením.

 

 

Jednotkové hmotnosti (z manuálu AISC):

W8×24: 24 lb/ft=35.7 kg/m

W10×22: 22 lb/ft=32.7 kg/m

C9×20: 20 lb/ft=29.8 kg/m

L3×3×1/4: hmotnosť ≈ 4,9 lb/ft=7.3 kg/m (vypočítané z plochy ≈ 1,44 in²)

---

A. Stĺpce

Počet priečnych rámov: 6

Každý rám má 2 stĺpce (za predpokladu pravouhlého rámu)

Celkový počet stĺpcov=6 × 2=12

Výška na stĺpec=12.2 m

Celková dĺžka stĺpca=12 × 12.2=146.4 m

Hmotnosť stĺpovej ocele=146.4 m × 35,7 kg/m ≈5 226 kg

 

B. Hlavné nosníky (pozdĺžne nosníky)

Za predpokladu, že nosníky na každej z 5 úrovní podlahy prebiehajú po celej dĺžke 25,2 m, adva lúče na úroveň(plus 6 zo šírky 1,6 m):

Lúče na úroveň=2

Úrovne=5

Celková dĺžka lúča=2 × 5 × 25.2 + 1.6 x 6 x 5=300 m

Hmotnosť oceľového nosníka=300 m × 32,7 kg/m ≈9 810 kg

Poznámka: Ak konštrukcia používa iba jeden stredový nosník alebo inú konfiguráciu, upravte ju podľa toho. To predpokladá obvodové orámovanie.

 

C. Horizontálne vystuženie (C9×20)

Zvyčajne sa inštaluje na úrovni strechy a prípadne na medziposchodiach. Predpokladajme:

Jedna horizontálna výstužná vrstva na streche (plánová výstuha tvoriaca X alebo jednu diagonálu na panel)

Panely medzi rámami: 5 panelov (medzi 6 rámami)

Uhlopriečka na panel ≈ √(5,6² + 1.6²) ≈ 5,82 m (pre polia 5,6 m); pre pole 2,8 m: √(2,8² + 1.6²) ≈ 3,22 m

PredpokladajmeVystuženie X-len v jednej pozícii(minimum pre stabilitu), napr. v centrálnom 2,8 m poli:

Uhlopriečky na streche: 2 × 3.22=6.44 m

Prípadne aj na úrovni terénu alebo na strednej úrovni: predpokladajme 3 úrovne s vystužením → 3 × 6.44=19.3 m

Celková dĺžka C9×20 ≈ 20 m (konzervatívna)

Hmotnosť=20 m × 29,8 kg/m ≈596 kg

Ak sa na každej úrovni použije plné vodorovné nosníky, množstvo sa výrazne zvýši. Ide o minimálny odhad. v skutočnosti je v každom poli horizontálne vystuženie, takže skutočné využitie bude oveľa viac.

 

D. Vertikálne (príbeh) vystuženie (L3×3×1/4)

Predpokladajmejeden vystužený zálivpozdĺž dĺžky (napr. medzi rámom 3 a 4, cez pole 2,8 m) s X-výstužou na každom podlaží.

Počet podlaží=5 → 5 výstužných panelov

Výška panelu=2.44 m, šírka=2.8 m

Dĺžka uhlopriečky na panel=√ (2,44² + 2.8²) ≈ 3,71 m

Dve uhlopriečky na panel (X-vzpera) → 2 × 3.71=7.42 m na poschodie

Celková dĺžka=5 × 7.42=37.1 m

Hmotnosť=37.1 m × 7,3 kg/m ≈271 kg

Ak je vystužených viacero polí, znásobte ich zodpovedajúcim spôsobom.

---

 

 

Komponent	Hmotnosť (kg)
Stĺpce (W8×24)	5,226
Hlavné svetlá (W10×22)	9,810
Horizontálne vystuženie (C9×20)	596
Vertikálne vystuženie (L3×3×1/4)	271
Celkom (približne)	15 903 kg

≈ 15,9 metrických ton

Poznámka: Toto nezahŕňa spoje, základové dosky, sekundárne prvky alebo palubovky. Skutočná výrobná hmotnosť môže byť o 10–15 % vyššia kvôli detailom pripojenia a odpadu.

---

 

 

Štíhlosť: Stĺpy W8×24 (d ≈ 8 palcov, A ≈ 7,08 in²) s výškou nad 12,2 m môžu byť štíhle. Faktor efektívnej dĺžky (K) závisí od koncových podmienok. Pre pripnuté-pripnuté môže KL/r prekročiť limity, pokiaľ nie sú vystužené.Vertikálne vystuženie je nevyhnutnéna zníženie efektívnej dĺžky stĺpca.

Rozpätie lúča: W10×22 nad 5,6 m (ak sa nosníky rozprestierajú medzi rámami priečne) je rozumné pre ľahké zaťaženie. Ak však trámy presahujú súvisle 25,2 m, priehyb a pevnosť by boli neadekvátne,-preto je predpokladaná konfigurácia (nosníky ako pozdĺžne pásy medzi priečnymi rámami) prijateľnejšia.

Bočná stabilita: Poskytuje sa kombináciou vertikálneho X-vystuženia (odolanie vetru/seizmickej záťaži) a horizontálneho vystuženia (pôsobenie membrány).

Predpoklady zaťaženia: Bez konkrétnych zaťažení mŕtvym/živým/vetrom ide o predbežný odhad. Vyžaduje sa podrobný návrh podľa AISC 360.

---

 

Záver
Opísaný oceľový rám je úzky, viac{0}}poschodový vystužený rám s odhadovanou tonážou ocelepribližne 15,9 metrických ton. Konštrukčný systém sa pri bočnej stabilite spolieha na diagonálne vystuženie a veľkosti prvkov sa zdajú byť primerané pre ľahké-až{2}}stredné zaťaženie za predpokladu, že správne vystuženie znižuje efektívnu dĺžku stĺpov. Pred výstavbou sa odporúča vykonať úplnú statickú analýzu vrátane kombinácií zaťažení, návrhu pripojenia a kontroly použiteľnosti.