Productes

Casa / Productes/ Estructura de ferro / Apartament d'estructura d'acer

Edifici amb estructura d'acer d'ús mixt de 8 pisos a Manila, Filipines

Aquest projecte és un edifici multifuncional de 8 pisos situat a Manila, Filipines, amb una dimensió total de 20 m × 20 m. L'alçada de cada planta està dissenyada de la següent manera: la 1a planta (aparcament) més entresòl suma 6m; la 2a planta (magatzem) fa 6m; les plantes 3r i 4t (zones d'oficines) fan 4,5m i 3,4m respectivament; les plantes del 5 al 7 (zones residencials) fan 3,4m cadascuna; la 8a planta (espai públic de coberta) més l'alçada de la coberta és de 2,8 m. Per optimitzar l'espai, només es disposen 3 files de columnes estructurals: l'eix A té 4 columnes en total, l'espai entre l'eix A i l'eix B és de 13,2 m i l'espai entre l'eix B i l'eix C és de 6,8 m. L'espai entre les 4 columnes de l'eix A és de 5,9 m (eix 1-2), 8,2 m (eix 2-3) i 5,9 m (eix 3-4) respectivament.

Enviar la consulta Xateja ara

Introducció al producte

INFORME D'ANÀLISI ESTRUCTURAL
Edifici amb estructura d'acer d'ús mixt de 8 pisos a Manila, Filipines

Lloc del projecte:Manila (NCR), Filipines
Revisió d'aplicabilitat:Tonga, Nova Caledònia (França), Papua Nova Guinea, Xile, Perú
Codi de disseny:NSCP 2015 (Filipines)

101

1. Configuració arquitectònica i estructural

Paràmetre	Descripció
Dimensions del plànol	20.0 m × 20.0 m
Altura total	36,9 m (des de la planta baixa fins a l'espai públic del terrat)
Quadrícula de columnes	3 eixos longitudinals (A, B, C)
Tram A–B	13,2 m (amplada gran)
Tram B-C	6.8 m
Espaciat de les badies (1–2/3–4)	5.9 m
Espaciat de les badies (2–3)	8,2 m (badia interior)
Total de columnes	12 (4 per eix)

1.1 Alçades de pisos i ocupació

Pis	Ocupació	Alçada de la planta (m)	Alçada acumulada (m)
1F	Pàrquing + Entresòl	6.0	6.0
2F	Magatzem	6.0	12.0
3F	Oficina	4.5	16.5
4F	Oficina	3.4	19.9
5F	Residencial	3.4	23.3
6F	Residencial	3.4	26.7
7F	Residencial	3.4	30.1
8F	Espai públic de coberta	2.8	32.9
Alçada total de l'edifici (per sobre de GL)			~36.9

102

2. Càrregues de disseny segons NSCP 2015

2.1 Càrregues gravitatòries

Ocupació	Mort superposat (SDL, kPa)	Càrrega viva (LL, kPa)
Aparcament (1F)	1.5	5.0
Magatzem (2F)	1.0	6.0
Oficina (3F–4F)	1.5	3.0
Residencial (5F–7F)	1.5	2.0
Espai públic al terrat (8F)	2.0	4.8 (assemblea pública)

Sistema de sòl: llosa composta de 130 mm sobre coberta d'acer (pes -~2,8-3,2 kPa inclòs el marc).

2.2 Càrrega de vent (NSCP 2015 §207)

Velocitat bàsica del vent:250 km/h (69 m/s, ràfega de 3 segons) - Manila, NCR

Categoria d'exposició:B (urbà)

Categoria d'ocupació:III (ús-mixt, factor d'importància I_w = 1.15)

Pressió de disseny @ sostre:~3,5-4,2 kPa (varia segons la zona i el revestiment)

Direcció del vent governant:20 m cara; El moment de bolcada contribueix significativament a les demandes axials de la columna.

2.3 Càrrega sísmica (NSCP 2015 §208)

Paràmetre	Valor	Observacions
Zona Sísmica	Zona 4 (Metro Manila)	Alta sismicitat
Mapejat S_s	~1.10g	Acceleració espectral de-període curt
Mapejat S₁	~0.64g	Acceleració espectral d'1 segon
Classe del lloc	D (suposat)	sòl rígid; adoptada de manera conservadora
S_DS	0.85g	Dissenyar acceleració espectral de període curt-
S_D1	0.64g	Disseny d'acceleració espectral d'1 s
Categoria Disseny Sísmic	D
Factor de modificació de la resposta (R)	8.0	Marc de moment especial d'acer (SMF)
Factor d'importància (I_e)	1.0	Ocupació estàndard

Coeficient de cisalla de base sísmica estimat C_s≈ 0,106 (W). Cisalla base ≈ 0,106 × pes sísmic total.

2.4 Combinacions de càrrega (NSCP 2015 §203 - Disseny de resistència)

Combinació	Fórmula	Estat límit de govern
LC1	1.2D + 1.6L + 0.5L_r	Gravetat (bigues, llosa composta)
LC2a	1.2D + 1.0E + 0.5L	Sísmica (columnes, deriva del marc)
LC2b	0.9D + 1.0E	Volcament sísmic/aixecament net
LC3	1.2D + 1.0W + 0.5L	Control lateral de gir del vent
LC4	1.2D + 1.0W + 0.5L + 0.5L_r	Vent (revestiment i deriva)

3. Sistema estructural i anàlisi

3.1 Sistema de resistència a la-força- lateral (LFRS)

Moment d'acer especial-Marc de resistència (SMF)en ambdues direccions.

Amb només 3 línies de columna, l'edifici de 20 m × 20 m es basa en columnes profundes i connexions entre bigues-a-moment de la columna. L'envergadura de 13,2 m (A-B) requereix bigues relativament profundes (rang W24-W27) per a la gravetat més els moments sísmics.

En la direcció transversal (A–C), el marc consta de dos trams desiguals: 13,2 m + 6.8 m. L'excentricitat de la rigidesa és moderada; s'ha de tenir en compte la torsió accidental segons NSCP §208.5.5.2.

3.2 Enquadrament del sòl

Envergadura de 13,2 m: bigues compostes primàries amb una distància de ~2,5 m amb bigues secundàries de 5,9 m / 8,2 m.

Envergadura de 6,8 m: disposició de biga composta convencional; secció d'acer de la gamma W16–W18.

La coberta metàl·lica composta de 130 mm amb farciment de formigó proporciona acció del diafragma (remallada amb un reforç per a les forces sísmiques del diafragma).

3.3 Fonaments i bases de columnes

Fonaments apilats o estora típics del lloc de Manila (dipòsits al·luvials/lahars).

Les connexions de la columna de base-fixa milloren el rendiment de la deriva sísmica i redueixen la demanda de bolcada a la catifa.

4. Estimació del tonatge d'acer (reducció detallada de la quantitat-)

Totes les seccions d'acer són ASTM A572 Gr. 50 (F_y= 345 MPa) o ASTM A992 (F_y= 345 MPa). Peses basades en taules de secció AISC 360-22 (se substituiran per estàndards xinesos iguals que seran Q355B/Q235B durant la fabricació).

4.1 Columnes

Nivell	Pisos	Aprox. Secció	Pes (kg/m)	Longitud/element (m)	Quantitat	Pes total (kg)
T1 (base)	1F–2F	W14×311 (W360×463)	463	12.0	12	66,672
T2	3F–4F	W14×211 (W360×314)	314	7.9	12	29,773
T3	5F–7F	W14×132 (W360×196)	196	10.2	12	23,990
T4 (sostre)	8F	W14×90 (W360×134)	134	2.8	12	4,502
Subtotal - Columnes						124,937

4.2 Bigues primàries i bigues secundàries

Envergadura / Direcció	Secció Típica	Pes (kg/m)	Longitud total (m)	Quantitat	Pes total (kg)
primària A–B (13,2 m)	W27×102 (W690×152)	152	13.2	32	64,205
B–C primària (6,8 m)	W21×62 (W530×92)	92	6.8	32	19,986
Bigues secundàries (5,9 m)	W16×31 (W410×46)	46	5.9	120	32,568
Bigues secundàries (8,2 m)	W18×40 (W460×60)	60	8.2	60	29,520
Subtotal: bigues i bigues					146,279

4.3 Sistema de sòl i acer diversos

Component	Àrea / Qt	Pes unitari	Pes total (kg)
Taula metàl·lica composta (galvanitzat, base de 1,2 mm)	8 plantes × 400 m²=3,200 m²	12 kg/m²	38,400
Tacs de cisalla (19 mm de diàmetre × 80 mm)	~6.400 tacs	0,26 kg/perno	1,664
Tirants laterals (diafragma de sostre i terra)	Secció L i angles	-	12,500
Escales, baranes, pantalla de sostre	Suma global	-	8,500
Connexions, plaques base, plaques d'empalmament	~12% del pes del quadre	-	36,800
Subtotal: pis i diversos Acer			97,864

4.4 Resum del tonatge total d'acer

Categoria	Pes (kg)	Tones (MT)
Columnes	124,937	124.9
Bigues i bigues	146,279	146.3
Sistema de sòl i Misc. acer	97,864	97.9
Acer estructural total	369,080	~370
+ Contingència (10%) per al desenvolupament del disseny	36,908	~37
Total general (pes del pressupost recomanat)	405,988	~480

Pes unitari d'acer:~480 kg/m² de superfície bruta (8 plantes × 400 m²=3,200 m²).
Cost estimat del material (Filipines, acer fabricat):Si us plau, consulteu CBC per obtenir més informació. El muntatge i la ignífuga són addicionals.

5. Consideracions clau del disseny (específics de Manila-)

P-Delta i deriva:Amb una alçada de pisos de fins a 6,0 m i una alçada total de 36,9 m, els efectes de segon ordre són significatius. El coeficient d'estabilitat θ ha de ser inferior o igual a 0,10. Proporcioneu SMF amb una proporció forta-columna/feble-.

Irregularitat sísmica:La distribució desigual de la badia (5,9 m / 8,2 m / 5,9 m) i dos vans diferents creen irregularitat en el pla (tipus 1a). Amplificació de torsió accidental (A_x) segons NSCP §208.5.5.2 requerit.

Comprovació de la història suau:Aparcament 1F (6,0 m) vs. 5F-7F residencial (3,4 m). La rigidesa dels quadres de moment ha de ser proporcionada per evitar la irregularitat vertical Tipus 1a (història suau de rigidesa).

Detall de la connexió:Les connexions de placa extrem estesa cargolada (BEEP) o brides soldades no reforçades (WUF‑W), prequalificades segons AISC 358‑22 per a SMF, són obligatòries sota la categoria D de disseny sísmic de NSCP.

Protecció contra la corrosió:Ambient marí tropical a Metro Manila. HDG (galvanitzat en calent) o imprimació inorgànica rica en zinc + intermedi epoxi + capa superior de poliuretà alifàtic per complir amb l'entorn C4 segons ISO 12944, aconseguint una vida útil superior o igual a 30 anys.

6. Avaluació d'aplicabilitat: països de la riba del Pacífic

El disseny proposat s'avalua per a la seva transferència a altres cinc països de la riba del Pacífic."Directament aplicable" significa que el disseny de Manila es pot adoptar amb petits ajustaments; "Es requereix una millora" significa que s'han de revisar les mides dels membres o el sistema lateral; "Redisseny important" significa que es necessita un nou sistema estructural.

6.1 Tonga

Paràmetre	Manila (línia de base)	Tonga (NBCKT/AS/NZS 1170)	Avaluació
Velocitat del vent (rafa de 3 s)	250 km/h (69 m/s)	180–200 km/h (Categoria N3-N4)	Ratxa MS lleugerament més baixa, però fins a 250 km/h a les zones de ciclons.
Risc sísmic	Alt (Zona 4)	Moderat (Zona 2, a_gR ~0.20g)	Les forces laterals representen entre el 40 i el 50% de la demanda de Manila.
Implicacions estructurals	Marc de moment amb bigues profundes		Els límits de deriva poden relaxar-se; les seccions es podrien reduir en un 10-15%.
Idoneïtat general	Bona: aplicable amb controls moderats de columna/deriva del vent.

6.2 Nova Caledònia (França)

Paràmetre	Manila	Nova Caledònia (EN 1998 / EN 1991)	Avaluació
Sísmica	Alt	Moderat (Zona 3, a_gR ≈ 0.16g)	Cisalla base sísmica ~ 30% de Manila; tanmateix es requereix la classe de ductilitat DCM EN 1998.
Vent	250 km/h	36 m/s (mitjana de 10 min), ratxa de ~50 m/s (~180 km/h)	La pressió del vent és menor; la deriva no és crítica.
Implicacions estructurals	Les seccions d'acer es podrien reduir entre un 15 i un 25% si se substitueixen les seccions laminats europees (HEA/HEM).
Idoneïtat general	Bé: és possible l'optimització dels membres.

6.3 Papua Nova Guinea

Paràmetre	Manila	PNG (PNGS 1001-1982 / AS/NZS 1170)	Avaluació
Sísmica	Alt	Molt alta (Zona 1, PGA superior o igual a 0,40 g)	Els mapes de perill PNGS 1001 són comparables a Manila, però el codi no té disposicions de ductilitat refinades.
Vent	250 km/h	45 m/s (mitjana de 10 min) ~160 km/h de ratxa	vent més baix; governa sísmica.
Implicacions estructurals	Adoptar un factor R més alt? Guia limitada de PNGS; S'utilitza la norma ISO 3010 o ASCE 7-22. Les seccions probablement semblan a Manila, però es requereix una revisió sísmica detallada per iguals.
Idoneïtat general	Condicionalment adequat: requereix una certificació d'enginyer local i una verificació de compliment PNGS actualitzada.

6.4 Xile

Paràmetre	Manila	Xile (NCh 433 Of.96 Mod.2012)	Avaluació
Sísmica	Alt	Extrem (Zona 3, cisalla base 1,4–18,2% W)	La cisalla de la base sísmica xilena pot ser de 2× a 3× de NSCP segons el període.
Vent	250 km/h	Moderada (ràfega de 30 a 35 m/s)	No governant.
Implicacions estructurals	NCh 433 imposa límits estrictes de deriva (0,002 h_sx). El disseny de la línia de 3 columnes crea irregularitats torsionals greus. Es recomana un sistema dual (SMF + EBF o nucli de formigó).
Idoneïtat general	Cal un redisseny important.Afegiu badies arriostrades o nucli RC; les mides de les columnes augmenten entre un 30 i un 50% respecte a la línia de base de Manila.

6.5 Perú

Paràmetre	Manila	Perú (E.030-2016)	Avaluació
Sísmica	Alt	Molt alta (Zona 4, litoral Lima Mw > 8,0 capaç)	Cisalla base elàstica ~ 0,12–0,15 W; R=7 per a SMF.
Vent	250 km/h	Baixa (~30 m/s)	Neglijable.
Implicacions estructurals	E.030 aplica un feix fort-columna/feble-i deriva Menys o igual a 0,007 h_sx. L'SMF existent pot funcionar, però el Reglament Nacional de Construcció del Perú requereix anàlisi de perillositat específica del lloc. És probable que les seccions de columnes necessiten un entre un 15 i un 25% addicionals per sobre de Manila.
Idoneïtat general	Viable amb actualització sísmica.SMF està permès; La rigidesa global s'ha de verificar amb els límits de deriva peruans.

7. Oportunitats d'Optimització Estructural

Estratègia	Estalvi potencial (MT)	Observacions
1. Revisió del sistema de sòl (llosa plana de formigó post-tensat)	80–100	Estructura d'acer substituïda per RC; estalvi de pes d'acer compensat per l'augment del cost del formigó.
2. Columnes compostes (CFT – Concrete-Filled Tube)	40–55	Reduir l'àrea d'acer de la columna; millorar la rigidesa i la ignifugació.
3. Qualitat d'acer optimitzada (Gr. 65 per a columnes)	20–30	La major resistència permet seccions més petites; comproveu la disponibilitat local.
4. Disseny de connexió refinat	10–15	Utilitzeu un disseny plàstic de les connexions per reduir el nombre de rigiditzadors.
5. Escales modulars prefabricades i acer no estructural	5–8	Substituïu les escales d'acer fabricades per sistemes de formigó prefabricat o lleugers.
Reducció realista total	100–130	~20-27% de la línia de base

8. Conclusió i recomanacions

El disseny de referència de Manila és compatible amb el codi i robust.El sistema de marc de moment especial (SMF) de 3 columnes pot resistir el vent combinat (rafaga de 250 km/h) i sísmic (S)._DS=0.85g, S_D1=0.64g) les demandes a les Filipines, sempre que s'utilitzin connexions SMF prequalificades amb una proporció de columna forta/feix feble.

Pes total d'acer estructural ≈ 480 MT (405 MT base + 10% contingència).

Transferència regional:

Tonga i Nova Caledònia:Aplicable amb possible reducció de membres (menor demanda sísmica).

Papua Nova Guinea:Condicionalment adequat: s'ha de verificar amb l'annex sísmic PNGS actual i les actualitzacions del codi local.

Xile:Requereix un sistema dual o bastidor arriostrat a causa del cisallament de la base sísmic extrem (NCh 433). L'acer de la columna pot augmentar entre un 30 i un 50%.

Perú:Viable amb una millora de la columna del 15 al 25% i l'anàlisi de perills específics del lloc segons E.030.

Potencial d'optimització:Mitjançant l'adopció de columnes compostes, graus d'acer optimitzats o sistemes de sòl alternatius, el pes de l'acer es podria reduir a ~ 350-380 MT, estalviant entre 42.000 i 55.000 dòlars en material.

Següents passos:Realitzar anàlisis d'elements finits en 3D (SAP2000/ETABS) per verificar el període natural, la deriva i l'estabilitat P-Delta; afinar els empalmes de columnes i els detalls de connexió; i realitzar una investigació geotècnica específica del lloc per finalitzar el disseny de la fonamentació.

108