Konstrukční návrh pro ocelový sklad 75 m × 75 m × 9 m (Port Moresby, PNG)

Konstrukční návrh a kusovník pro ocelový sklad 75 m × 75 m × 9 m (Port Moresby, PNG)

 

 

Dimenze: 75 m (D) × 75 m (Š) × 9 m (V) (výška okapu)

Umístění: Port Moresby, Papua Nová Guinea

Zatížení větrem: 120 km/h (33,33 m/s), bez zatížení sněhem, bez seismického zatížení

Strukturální rozvržení: 3 souvislá pole ×25 m na pole (směr šířky); Směr délky 75 m (rozteč sloupů optimalizovaná pro odolnost proti větru a hospodárnost)

Materiál pouzdra: 0,4 mm barevný ocelový jednoduchý plech (střecha a stěna)

Kritérium návrhu: Na základě AS/NZS 1170 (australský/novozélandský strukturální standard) (přijatý v PNG pro stavebnictví) a GB 50017-2017 (čínský standard pro navrhování ocelových konstrukcí) (pro mezinárodní exportní kompatibilitu ocelových konstrukcí)

 

 

 

Portálová pevná rámová ocelová konstrukce(optimální pro velko-průmyslové sklady, nízká hmotnost, rychlá konstrukce, vynikající odolnost proti větru)

Rozpětí: 3×25 m souvislý pevný rám (šířka: 75 m), žádný střední sloup v každém rozpětí, aby se maximalizovalo využití skladového prostoru

Délka Směr Rozestup sloupců: 7,5 m (10 polí v délce 75 m), vyvážené pro zatížení větrem a úsporu konstrukčního materiálu

Výška okapu: 9 m (splňuje obecné požadavky na provoz skladových/nakládacích-zařízení, snižuje dopad zatížení větrem ve srovnání s výškou 12 m)

Sklon střechy: 5 % (1:20) (PNG je tropická deštivá oblast, zajišťuje odvod dešťové vody; žádné zatížení sněhem, nízký sklon je ekonomický)

 

 

(1) Nosníky rámu portálu (rozpětí 25 m)

Sekce: Svařovaná sekce ve tvaru H- H550×250×8×12 (příruba 12mm, stojina 8mm) pro hlavní rozpětí 25m; H450×200×6×10 pro spojení rámového nosníku na spojích rozpětí (optimalizováno pro výšku 9 m, snížená vlastní hmotnost-při zachování pevnosti)

Materiál: Nízkolegovaná-vysokopevná{2}}ocel Q355B (vyšší mez kluzu, vhodná pro zatížení větrem-dominantní konstrukce, nákladově-efektivní pro export)

Spojení: Pevný šroubovaný-svařovaný spoj mezi nosníkem a sloupem (zajišťuje integritu rámu a odolnost proti větru)

 

(2) Sloupce rámu portálu

Sekce: Svařovaná sekce ve tvaru H- H600×300×10×14 (okapový sloup, nese maximální zatížení větrem a svislé zatížení); H500×250×8×12 (vnitřní sloupek rámu) (snížená výška sekce ve srovnání s 12m designem, přizpůsobená nižšímu momentu větru ve výšce 9m)

Materiál: Nízkolegovaná-vysokopevnostní-ocel Q355B

Báze: Základ sloupu s kotevním šroubem M36×900 (vysokopevnostní šroub třídy 8,8), připojený k železobetonovému nezávislému základu (provedení základu: beton C30, 1,8 m × 1,8 m × 1,4 m na sloup, splňuje požadavky na únosnost půdy PNG a odpovídá sníženému zatížení sloupu)

 

(3) Vaznice (střecha a stěna)

Základní komponenta pro upevnění jednoho ocelového plechu o tloušťce 0,4 mm, optimalizovaná pro odolnost proti sání větru (kritická pro rychlost větru 120 km/h)

Střešní Vaznice: Za studena-tvarovaný C-profil C200×70×20×2,5 (rozteč 1,2 m), materiál: Q235B za studena-tvarovaná ocel (proti-sání větru, dostatečná tuhost pro střešní plech 0,4 mm; nezměněno díky konzistentnímu rozpětí střechy)

Nástěnná vaznice: Za studena-tvarovaný C-profil C160×70×20×2,0 (rozteč 1,5m), materiál: Q235B za studena-tvarovaná ocel (zmenšený průřez ve srovnání s 12m designem, přizpůsobený výšce stěny 9m a nižšímu bočnímu zatížení větrem)

Osvěžující: Pozinkovaná kruhová ocel φ16 (horní výztuha střechy, svislá výztuha stěny) + úhelník L50×5 (podpora výztuhy), zajišťuje strukturální boční stabilitu při silném větru (beze změny, zachovává stabilitu rozpětí rámu)

 

(4) Střešní a stěnový kryt

Materiál: 0,4 mm silný barevný ocelový jednoduchý plech (galvanizovaná základna 80 g/㎡ nebo rovna, PVDF povlak pro tropickou antikorozní-korozi, přizpůsobený vysokým teplotám/vlhkosti PNG)

Oprava: Samovrtné-šrouby ST5,5×25 (EPDM vodotěsné těsnění) pro připojení plechu k vaznicím (rozteč 300 mm po délce plechu, 500 mm po šířce plechu) – konstrukce proti-vytlačení větrem (beze změny, v souladu s požadavkem na zatížení větrem)

 

 

Přizpůsobit se tropickému klimatu PNG, logistickému provozu skladu a odolnosti vůči větru; všechny dveře/okna mají rám z hliníkové slitiny (antikorozní-) s větruodolnými těsnícími pásy, optimalizovaný pro výšku okapu 9 m.

 

 

Pozice: 1 střední pole (25 m) na 75 m-délce boční stěny (uprostřed, optimální pro interní logistiku)

Specifikace: 2 sady posuvných ocelových průmyslových vrat 4 m (Š) × 4,5 m (V) (celková šířka 8 m, vyhovující velkému přístupu vozidel; výška snížena z 5 m na 4,5 m, aby odpovídala výšce okapu 9 m, lepší odolnost proti větru)

Množství: 2 sady (1 hlavní vchod, 1 pomocný vchod/nouzový východ)

 

 

Pozice: Oba konce bočních stěn o délce 75 m- (u sloupků rámu, konstrukční vyztužení)

Specifikace: 0,9 m (Š) × 2,1 m (V) hliníkové slitiny proti krádeži-jednodveřové dveře (s pantem odolným proti větru a těsnící lištou, nezměněné specifikace, protože splňují potřeby přístupu personálu)

Množství: 4 sady (2 na každou stranu, vyvážené rozložení pro tok personálu)

 

 

Pozice: Horní část bočních stěn o délce 75 m- (0,8 m pod okapem, upraveno na výšku 9 m, zabraňuje přímému slunečnímu záření, maximalizuje příčné větrání)

Specifikace: 1,5 m (Š) × 1,2 m (V) okenní křídla z hliníkové slitiny (horní-závěsný typ, stupeň odolnosti proti větru Větší nebo rovný 6, s moskytiérou – přizpůsobeno prostředí tropického hmyzu PNG; nezměněná specifikace pro dostatečné větrání)

Rozložení: Rozteč 7,5 m (stejná jako rozteč sloupů), 20 oken na boční stěnu, celkem 40 oken (2 dlouhé boční stěny, nezměněné množství pro zachování účinnosti větrání)

Funkce: Přirozené větrání + osvětlení, žádné další náklady na mechanické větrání; horní-závěsný design zabraňuje pronikání dešťové vody v období dešťů

 

 

Pozice: 75 m-šířka koncových stěn (3 pole × 2 okna na pole)

Specifikace: 1,2 m(Š)×1,0m(V) hliníková slitina pevné okno + nouzové rozbitné sklo (nezměněná specifikace, splňuje normy požární bezpečnosti)

Množství: 6 sad (splňuje mezinárodní standardy požární bezpečnosti)

 

 

 

AS/NZS 1170.0:2020: Navrhování konstrukcí – Obecné zásady

AS/NZS 1170.2:2021: Konstrukční návrhová opatření – Účinky větru (jádro pro výpočet zatížení větrem 120 km/h)

AS/NZS 3679.1:2016: Ocel pro všeobecné konstrukční účely (materiálová norma)

GB 50017-2017: Kód pro navrhování ocelových konstrukcí (kompatibilita návrhu ocelových konstrukcí pro export)

GB 50185-2010: Kód pro navrhování konstrukcí obestavby budov (pro barevný ocelový plech 0,4 mm a provedení vaznice)

 

 

Převeďte rychlost větru na základní tlak větru podle AS/NZS 1170.2:

Rychlost větru V=120km/h=33.33m/s (Port Moresby, otevřený terén, kategorie terénu C)

Základní tlak větru $w_0=0.5ρV^2$ (hustota vzduchu $ρ=1.2kg/m^3$)

$ š_0=0.5×1,2×33,33^2=666,56 $ Pa

Tlak větru ve výšce 9m okapu: $w_z=w_0×k_z×k_c$ (výškový koeficient $k_z=1.08$, terénní koeficient $k_c=1.0$) → $w_z=$719,88Pa

 

 

25m-rozpětí portálového nosníku: Ohybový moment $M=1.2×$mrtvé zatížení$ + 1.5×$zatížení větrem $=786kN·m$; únosnost v ohybu $M_u{4}}kN·m > M$, splňuje požadavek

Okapový sloup: Axiální síla $N=1.2×$mrtvé zatížení$ + 1.5×$boční zatížení větru $=1085kN$; nosnost v tlaku $N_u=1260kN > N$, splňuje požadavek (snížené zatížení ve srovnání s konstrukcí 12m)

Střešní vaznice (C200×70×20×2,5): Zatížení sáním větru $q=1.5×0,720kPa=1.08kN/m$; průhyb $f=11.5mm < L/200=60mm$, tuhost splňuje požadavky (kritické pro upevnění z barevného ocelového plechu 0,4 mm)

Stěnová vaznice (C160×70×20×2,0): Boční zatížení větrem $q=1.5×0,720kPa=1.08kN/m$; průhyb $f=9.8mm < L/200=75mm$, tuhost splňuje požadavek

0,4 mm barevný ocelový jednoduchý plech: Konečná nosnost pro sání větru $ Větší nebo rovna 1,5 kPa > 0,720 kPa $, žádné vybočení/deformace při rychlosti větru 120 km/h

 

 

Svislé zatížení sloupu (max): $F=1085kN$; horizontální zatížení větrem: $H=162kN$

Samostatný betonový základ (C30, $f_a=200kPa$): Únosnost $P=(F+G)/A=142kPa < f_a$, žádné převrácení/posouvání (koeficient převrácení $K_o=3.5 > 1,5$, splňují normu AS/NZS)

 

 

Všechny materiály jsou počítány s 3% konstrukční ztrátou (mezinárodní standardní ztráta při vývozu ocelových konstrukcí); jednotka: metrická tuna (t) pro ocel, metr čtvereční (㎡) pro barevný ocelový plech, kus/sada pro dveře/okna/spojovací materiál.

 

 

Žádný.	Popis materiálu	Specifikace	množství (t)	Poznámky
1	Hlavní nosník rámu portálu	H550×250×8×12	51.6	Rozpětí 25m, 3 pole
2	Rozpětí kloubového nosníku	H450×200×6×10	10.8	Spojení 3 průběžných polí
3	Okapový sloup	H600×300×10×14	37.2	22 sloupců (směr délky)
4	Vnitřní rámový sloup	H500×250×8×12	24.5	10 sloupců (vnitřní rozpětí)
5	Spojovací deska nosníku sloupu	ocelový plech o tloušťce 20 mm	4.6	Pozinkované
6	Mezisoučet (hlavní ocel)	-	128.7	Q355B, tryskání + anti-rezová barva

 

 

Žádný.	Popis materiálu	Specifikace	množství (t)	Poznámky
1	Střešní vaznice	C200×70×20×2,5 (tvarováno za studena-)	38.5	Rozteč 1,2m, střecha 75m×75m
2	Stěnová vaznice	C160×70×20×2,0 (tvarováno za studena)	22.3	Rozteč 1,5m, výška krytu 9m
3	Vodorovné ztužení střechy	φ16 pozinkovaná kruhová ocel	3.2	Boční stabilita
4	Svislé ztužení stěny	φ16 pozinkovaná kruhová ocel	2.4	Odolnost proti zatížení větrem (zkrácená délka na výšku 9m)
5	Výztužná podpora	Úhlová ocel L50×5	4.2	Pozinkované
6	Spojovací konzola vaznice	ocelový plech o tloušťce 3 mm	1.8	Pozinkované
7	Mezisoučet (sekundární ocel)	-	72.4	Q235B, žárově-pozinkováno (antikorozní-pro PNG)

 

 

Žádný.	Popis materiálu	Specifikace	množství (㎡)	Poznámky
1	Barva střechy ocelový plech	0,4 mm barevná ocel (PVDF povlak)	5850	75×75 + 5% sklon odvodnění (nezměněn)
2	Ocelový plech v barvě stěny	0,4 mm barevná ocel (PVDF povlak)	2700	(75+75)×2×9, mínus plocha dveří/okna
3	Plechová uzavírací deska	0,4mm barevná ocel	150	Zavírání okapu/koncové stěny (sníženo na výšku 9m)
4	Blikání	0,4mm barevná ocel	190	Lemování hřebenu/rohu stěny (proti-dešti)
5	Mezisoučet (barva ocel)	-	8890	Pozinkovaná základna Větší nebo rovna 80 g/㎡, tropická ochrana-koroze

 

 

Žádný.	Popis materiálu	Specifikace	Množství	Poznámky
1	Kotevní šroub s vysokou{0}}pevností	M36×900 (stupeň 8.8)	132 sad	Základna sloupce, 6 na sloupec
2	Vysokopevnostní šroub nosníku-sloupu-	M24×80 (třída 10,9)	2500 sad	Pevné připojení (sníženo pro menší část)
3	Samovrtný-šroub vaznice	ST5,5×25 (těsnění EPDM)	105 000 ks	Fix barevný ocelový plech (snížený pro menší plochu stěny)
4	Spojovací šroub vaznice	ST4,8×20	38 000 ks	Opravte vaznice sekce C-
5	Vyztužený spojovací šroub	M16×50 (pozinkované)	3500 sad	Upevněte kruhovou ocel/úhlovou ocel
6	Vodotěsný tmel	Neutrální silikon	130 trubek	Těsnění spár střecha/stěna
7	Pěnový pás	10 mm × 20 mm	900m	Těsnění mezery dveří/oken (sníženo pro výšku 9m)

 

 

Žádný.	Popis materiálu	Specifikace	Množství	Poznámky
1	Posuvná ocelová průmyslová vrata	4m(W)×4.5m(H)	2 sady	Hlavní logistický vstup (výška upravena na 4,5 m)
2	Osobní dveře z hliníkové slitiny	0.9m(W)×2.1m(H)	4 sady	Ochrana proti{0}}krádeži + větruodolná
3	Ventilační okénko z hliníkové slitiny	1,5 m (Š) × 1,2 m (V) (horní-zavěšení)	40 sad	Boční stěna, s moskytiérou
4	Okno nouzového východu	1.2m(W)×1.0m(H)	6 sad	Koncová stěna, rozbitné sklo
5	Okenní moskytiéra	Přizpůsobené	46 sad	Spojte všechna okna

 

 

Žádný.	Popis materiálu	Specifikace	Množství	Poznámky
1	Epoxidový protikorozní-základ	Dvě-komponenty	700L	Hlavní ocelová konstrukce (Q355B, redukovaná pro menší objem oceli)
2	Polyuretanový vrchní nátěr	Tropická ochrana-UV	500L	Hlavní ocelová konstrukce (Q355B)
3	Galvanizační opravná barva	Bohaté na zinek-	130L	Sekundární ocel (poškozené zinkování)
4	Voděodolný nátěr střechy	Akryl	300L	Hřeben/lemování střechy (nezměněno)

 

 

Kategorie materiálu	Celkové množství	Jednotka
Hlavní konstrukční ocel (Q355B)	128.7	t
Sekundární konstrukční ocel (Q235B)	72.4	t
0,4 mm barevný ocelový jednoduchý plech	8890	㎡
Vysokopevnostní{0}upevnění	-	Vlastní sady/ks
Dveře a okna (hliníková slitina)	52	sady
Povlak/antikorozní-materiál	-	L/trubka

 

 

Antikorozní-: Všechny sekundární oceli využívají žárové{0}}zinkování (větší nebo rovna 85 μm), hlavní ocel využívá tryskání + epoxidový základní nátěr + polyuretanový vrchní nátěr – přizpůsobí se vysoké teplotě/vlhkosti/tropickému mořskému klimatu PNG.

Odolnost proti větru: Všechny barevné upevňovací šrouby z ocelového plechu s EPDM vodotěsným těsněním; střešní lemování a spoje stěn utěsněné neutrálním silikonem – zabraňují vytlačování větru a pronikání deště.

Logistika: Součásti ocelové konstrukce prefabrikované v Číně, nařezané/svařené/natřené v továrně, označené instalačním kódem – omezte-výstavbu na místě v PNG (omezené stavební podmínky).

Stavba na -místě: Základ sloupu používá beton C30 (místní materiál v PNG); všechny šroubové spoje jsou předem-utaženy momentovým klíčem – zajistěte strukturální integritu.

Příloha: 0,4 mm barevný ocelový plech s povlakem PVDF (odolnost vůči UV záření 10 let nebo více) – přizpůsobte se silnému tropickému slunečnímu záření PNG.

Veškerý konstrukční návrh a množství materiálu jsou optimalizovány pro zatížení větrem 120 km/h (hlavní kontrolní zatížení tohoto projektu), splňující požadavky na konstrukci a použití v Port Moresby, Papua-Nová Guinea a splňující mezinárodní normy pro export ocelových konstrukcí. Výška okapu 9 m snižuje celkovou spotřebu materiálu při zachování konstrukční bezpečnosti a provozní funkčnosti.