Disseny estructural per a un magatzem d'acer de 75m×75m×9m (Port Moresby, PNG)

Disseny estructural i facturació de quantitats per a un magatzem d'acer de 75m×75m×9m (Port Moresby, PNG)

 

 

Dimensió: 75 m (L) × 75 m (W) × 9 m (H) (alçada del ràfec)

Ubicació: Port Moresby, Papua Nova Guinea

Càrrega de vent: 120 km/h (33,33 m/s), sense càrrega de neu, sense càrrega sísmica

Distribució estructural: 3 trams continus × 25 m per tram (direcció de l'amplada); Direcció de longitud de 75 m (espai entre columnes optimitzat per a la resistència al vent i l'economia)

Material de tancament: xapa individual d'acer de color de 0,4 mm (sostre i paret)

Criteri de disseny: Basat en AS/NZS 1170 (estàndard estructural d'Austràlia/Nova Zelanda) (adoptat a PNG per a enginyeria civil) i GB 50017-2017 (estàndard de disseny d'estructures d'acer xinès) (per a la compatibilitat internacional d'exportació d'estructures d'acer)

 

 

 

Estructura d'acer de marc rígid del portal(òptim per a magatzems industrials de gran-abast, pes lleuger, construcció ràpida, excel·lent resistència al vent)

Envergadura: marc rígid continu de 3 × 25 m (amplada: 75 m), sense columna central a cada tram per maximitzar la utilització de l'espai del magatzem

Longitud Direcció Espaiat de columnes: 7,5 m (10 trams de 75 m de longitud), equilibrat per a la càrrega del vent i l'economia de materials estructurals

Alçada del ràfec: 9 m (compleix els requisits generals d'emmagatzematge/càrrega-de l'equip de descàrrega del magatzem, redueix l'impacte de la càrrega del vent en comparació amb els 12 m d'alçada)

Pendent del sostre: 5% (1:20) (PNG és una zona tropical plujosa, garanteix el drenatge de l'aigua de pluja; sense càrrega de neu, el pendent baix és econòmic)

 

 

(1) Bigues del marc del portal (25 m de llum)

Secció: secció soldada en forma d'H-H550×250×8×12 (brida 12 mm, banda 8 mm) per a una llum principal de 25 m; H450 × 200 × 6 × 10 per a la connexió de la biga del bastidor a les juntes d'envergadura (optimitzat per a 9 m d'alçada, reduït pes-tot mantenint la força)

Material: acer d'alta-aliatge Q355B de baixa-aliatge-(resistència elàstica superior, adequat per a l'estructura dominada per la càrrega del vent-, rendible-per a l'exportació)

Connexió: connexió-soldada amb cargols rígids entre la biga i la columna (assegura la integritat del bastidor per a la resistència al vent)

 

(2) Columnes del marc del portal

Secció: secció soldada en forma de H-H600×300×10×14 (columna de ràfec, suporta la càrrega màxima del vent i la càrrega vertical); H500×250×8×12 (columna del marc intern) (altura de la secció reduïda en comparació amb el disseny de 12 m, adaptat a un moment de vent més baix a 9 m d'alçada)

Material: Q355B acer de baixa-aliatge-alta resistència

Base: Base de la columna amb cargol d'ancoratge M36×900 (pern d'alta -resistència de grau 8,8), connectat a una base independent de formigó armat (disseny de fonamentació: formigó C30, 1,8m×1,8m×1,4m per columna, compleix els requisits de capacitat portant del sòl PNG i s'adapta a la càrrega reduïda de la columna)

 

(3) Corretges (sostre i paret)

Component principal per a la fixació de xapa individual d'acer de color de 0,4 mm, optimitzat per a la resistència a la succió del vent (crític per a una velocitat del vent de 120 km/h)

Purlin del sostre: Secció C-formada en fred-C200×70×20×2,5 (espaiat 1,2 m), material: acer-format en fred Q235B (anti-aspiració del vent, rigidesa suficient per a xapa de sostre de 0,4 mm; sense canvis a causa de l'envergadura constant del sostre)

Purlin de paret: Secció C-formada en fred-C160×70×20×2,0 (espaiat 1,5 m), material: acer-format en fred Q235B (secció reduïda en comparació amb el disseny de 12 m, adaptat a 9 m d'alçada de paret i menor càrrega de vent lateral)

Tirant: acer rodó galvanitzat φ16 (acercat horitzontal de sostre, reforç vertical de paret) + acer angular L50 × 5 (suport de reforç), garanteix l'estabilitat lateral estructural sota vent fort (sense canvis, manté l'estabilitat per a l'amplitud del marc)

 

(4) Tancament de sostre i paret

Material: xapa d'acer de color de 0,4 mm de gruix (base galvanitzada superior o igual a 80 g/㎡, recobriment de PVDF per a anticorrosió tropical, adaptat a l'alta temperatura/humitat de PNG)

Fixació: Cargols auto-perforants ST5,5×25 (junta impermeable EPDM) per a la connexió de xapes a corretges (espaiat de 300 mm al llarg de la fulla, 500 mm al llarg de l'amplada del full) - disseny anti-desplaçament del vent (sense canvis, coherent amb el requisit de càrrega del vent)

 

 

Adaptar-se al clima tropical de PNG, operació logística del magatzem i resistència al vent; totes les portes/finestres adopten un marc d'aliatge d'alumini (anti{0}}corrosió) amb tires de segellat a prova de vent, optimitzat per a una alçada de ràfec de 9 m.

 

 

Posició: 1 llum central (25 m) a la paret lateral de 75 m-de longitud (posició central, òptima per a la logística interna)

Especificació: 2 jocs de portes industrials d'acer corredisses de 4 m (W) × 4,5 m (H) (ample total de 8 m, s'adapta a l'accés de vehicles grans; alçada reduïda de 5 m a 4,5 m per adaptar-se a l'alçada del ràfec de 9 m, millor resistència al vent)

Quantitat: 2 jocs (1 entrada principal, 1 entrada auxiliar/sortida d'emergència)

 

 

Posició: els dos extrems de les parets laterals de 75 m-de longitud (prop de les columnes del marc, reforç estructural)

Especificació: 0,9 m (W) × 2,1 m (H) d'aliatge d'alumini anti-porta única antirobatori (amb frontissa a prova de vent i tira de segellat, especificació sense canvis, ja que satisfà les necessitats d'accés del personal)

Quantitat: 4 jocs (2 per costat, disseny equilibrat per al flux de personal)

 

 

Posició: Part superior de les parets laterals de 75 m-de longitud (0,8 m sota el ràfec, ajustada a 9 m d'alçada, evita la llum solar directa, maximitza la ventilació creuada)

Especificació: Finestres abatibles d'aliatge d'alumini de 1,5 m (W) × 1,2 m (H) (tipus superior-penjat, grau de resistència al vent superior o igual a 6, amb mosquitera - adaptat a l'entorn d'insectes tropicals PNG; especificació sense canvis per a una ventilació suficient)

Disseny: Espai 7,5 m (igual que l'espai entre columnes), 20 finestres per paret lateral, un total de 40 finestres (2 parets laterals llargues, quantitat sense canvis per mantenir l'eficiència de la ventilació)

Funció: Ventilació natural + il·luminació, sense cost addicional de ventilació mecànica; El disseny superior-prevé la infiltració d'aigua de pluja a l'època de pluges

 

 

Posició: parets finals de 75 m-d'amplada (3 llums × 2 finestres per pal)

Especificació: 1,2 m (W) × 1,0 m (H) finestra fixa d'aliatge d'alumini + vidre trencable d'emergència (especificació sense canvis, compleix els estàndards de seguretat contra incendis)

Quantitat: 6 jocs (compleix els estàndards internacionals de seguretat contra incendis)

 

 

 

AS/NZS 1170.0:2020: Accions de disseny estructural - Principis generals

AS/NZS 1170.2:2021: Accions de disseny estructural - Accions del vent (nucli per al càlcul de càrrega de vent de 120 km/h)

AS/NZS 3679.1:2016: Acer per a finalitats estructurals generals (estàndard de material)

GB 50017-2017: Codi per al disseny d'estructures d'acer (compatibilitat de disseny d'estructures d'acer d'exportació)

GB 50185-2010: Codi per al disseny d'estructures de tancament d'edificis (per a disseny de xapes d'acer de color de 0,4 mm i corretges)

 

 

Converteix la velocitat del vent a la pressió bàsica del vent segons AS/NZS 1170.2:

Velocitat del vent V=120km/h=33.33m/s (Port Moresby, terreny obert, categoria de terreny C)

Pressió bàsica del vent $w_0=0.5ρV^2$ (densitat de l'aire $ρ=1.2kg/m^3$)

$w_0=0.5×1,2×33,33^2=$666,56Pa

Pressió del vent a 9 m d'alçada del ràfec: $w_z=w_0×k_z×k_c$ (coeficient d'alçada $k_z=1.08$, coeficient de terreny $k_c=1.0$) → $w_z=$719,88Pa

 

 

Biga de portal de 25 m-: Moment de flexió $M=1.2×$càrrega morta$ + 1.5×$càrrega de vent $=786kN·m$; capacitat de suport de flexió $M_u=852kN·m > M$, compleix els requisits

Columna de ràfec: Força axial $N=1.2×$càrrega morta$ + 1.5×$càrrega lateral del vent $=1085kN$; capacitat de suport a la compressió $N_u=1260kN > N$, compleix els requisits (càrrega reduïda en comparació amb el disseny de 12 m)

Correda del sostre (C200×70×20×2,5): càrrega d'aspiració del vent $q=1.5×0,720kPa=1.08kN/m$; deflexió $f=11.5mm < L/200=60mm$, la rigidesa compleix els requisits (crític per a la fixació de xapa d'acer de color de 0,4 mm)

Correa de paret (C160×70×20×2,0): Càrrega de vent lateral $q=1.5×0,720kPa=1.08kN/m$; deflexió $f=9.8mm < L/200=75mm$, la rigidesa compleix els requisits

Full d'acer de color de 0,4 mm: Capacitat de suport màxima per a la succió del vent $ Major o igual a 1,5 kPa > 0,720 kPa $, sense pandeig/deformació per sota de la velocitat del vent de 120 km/h

 

 

Càrrega vertical de la columna (màx.): $F=1085kN$; Càrrega de vent horitzontal: $H=162kN$

Fonamentació de formigó independent (C30, $f_a=200kPa$): Capacitat de suport $P=(F+G)/A{=142kPa < f_a$, sense bolcada ni lliscament (coeficient de bolcada $K_o{=3.5 > 1,5$, conforme a l'estàndard AS/NZS)

 

 

Tots els materials es calculen amb una pèrdua de construcció del 3% (taxa de pèrdua estàndard d'exportació d'estructura d'acer internacional); unitat: tona mètrica (t) per a acer, metre quadrat (㎡) per a xapa d'acer de color, peça/conjunt per a portes/finestres/elements de fixació.

 

 

No.	Descripció del material	Especificació	Quantitat (t)	Observacions
1	Biga principal del marc del portal	H550×250×8×12	51.6	25 m de llum, 3 vans
2	Biga d'articulació d'envergadura	H450×200×6×10	10.8	Connexió de 3 vans continus
3	Columna de ràfec	H600×300×10×14	37.2	22 columnes (direcció de la longitud)
4	Columna del marc intern	H500×250×8×12	24.5	10 columnes (intervals interns)
5	Placa de connexió de la biga de la columna	Placa d'acer de 20 mm de gruix	4.6	Galvanitzat
6	Subtotal (acer principal)	-	128.7	Q355B, granallada + pintura-antioxidació

 

 

No.	Descripció del material	Especificació	Quantitat (t)	Observacions
1	Correda del sostre	C200×70×20×2,5 (format-en fred)	38.5	Espai 1,2m, sostre de 75m×75m
2	Correa de paret	C160×70×20×2,0 (format-en fred)	22.3	Espai 1,5 m, tancament de 9 m d'alçada
3	Sostre horitzontal del sostre	Acer rodó galvanitzat φ16	3.2	Estabilitat lateral
4	Tirant vertical de paret	Acer rodó galvanitzat φ16	2.4	Resistència a la càrrega del vent (longitud reduïda per a 9 m d'alçada)
5	Suport de reforç	Angle L50×5 d'acer	4.2	Galvanitzat
6	Suport de connexió de corredissa	Placa d'acer de 3 mm de gruix	1.8	Galvanitzat
7	Subtotal (acer secundari)	-	72.4	Q235B, galvanitzat en calent-(anti-corrosió per a PNG)

 

 

No.	Descripció del material	Especificació	Quantitat (㎡)	Observacions
1	Xapa d'acer de color sostre	Acer de color de 0,4 mm (revestiment de PVDF)	5850	75×75 + 5% de pendent de drenatge (sense canvis)
2	Xapa d'acer color paret	Acer de color de 0,4 mm (revestiment de PVDF)	2700	(75+75)×2×9, menys l'àrea de la porta/finestra
3	Placa de tancament de xapa	Acer de color de 0,4 mm	150	Tancament de paret de ràfec/extrem (reduït a 9 m d'alçada)
4	Intermitents	Acer de color de 0,4 mm	190	Llom del sostre/cantonera de la paret (anti-pluja)
5	Subtotal (acer color)	-	8890	Base galvanitzada Major o igual a 80 g/㎡, tropical anticorrosió-

 

 

No.	Descripció del material	Especificació	Quantitat	Observacions
1	Pern d'ancoratge-d'alta resistència	M36×900 (grau 8.8)	132 conjunts	Base de la columna, 6 per columna
2	Forrellat-columna-de gran resistència	M24×80 (grau 10,9)	2500 conjunts	Connexió rígida (reduïda per a la secció més petita)
3	Cargol auto-perforant de correa	ST5.5×25 (junta EPDM)	105.000 unitats	Fixeu la xapa d'acer de color (reduïda per a una àrea de paret més petita)
4	Cargol de connexió de la correa	ST4.8×20	38.000 unitats	Arregleu les correes de la secció C-
5	Pern de connexió de reforç	M16×50 (galvanitzat)	3.500 conjunts	Fixeu acer rodó/acer angular
6	Segellador impermeable	Silicona neutra	130 tubs	Segellat de juntes sostre/paret
7	Tira d'escuma	10 mm × 20 mm	900m	Segellat de la bretxa de la porta/finestra (reduït per a 9 m d'alçada)

 

 

No.	Descripció del material	Especificació	Quantitat	Observacions
1	Porta industrial corredissa d'acer	4m(W)×4.5m(H)	2 conjunts	Entrada logística principal (altura ajustada a 4,5 m)
2	Porta personal d'aliatge d'alumini	0.9m(W)×2.1m(H)	4 conjunts	Anti-robatori + resistent al vent
3	Finestra de ventilació d'aliatge d'alumini	1,5 m (W) × 1,2 m (H) (-penjat superior)	40 conjunts	Paret lateral, amb mosquitera
4	Finestra de sortida d'emergència	1.2m(W)×1.0m(H)	6 conjunts	Paret final, vidre trencable
5	Mosquitera de la finestra	Personalitzat	46 conjunts	Coincideix amb totes les finestres

 

 

No.	Descripció del material	Especificació	Quantitat	Observacions
1	Imprimació epoxi anti-rovell	Dos-components	700L	Estructura principal d'acer (Q355B, reduïda per a un volum d'acer més petit)
2	Capa superior de poliuretà	Anti-UV tropical	500L	Estructura principal d'acer (Q355B)
3	Pintura de reparació galvanitzada	Ric-en zinc	130L	Acer secundari (galvanitzat danyat)
4	Pintura impermeable de coberta	Acrílic	300L	Carener del sostre/taulells (sense canvis)

 

 

Categoria de material	Quantitat total	Unitat
Acer estructural principal (Q355B)	128.7	t
Acer estructural secundari (Q235B)	72.4	t
Full d'acer de color de 0,4 mm	8890	㎡
Elements de fixació-d'alta resistència	-	Conjunts/pcs personalitzats
Portes i finestres (aliatge d'alumini)	52	conjunts
Material de recobriment/anti-corrosió	-	L/tub

 

 

Anti-corrosió: Tot l'acer secundari adopta galvanització en calent -(més o igual a 85 μm), l'acer principal adopta granallat + imprimació epoxi + capa superior de poliuretà: s'adapten a l'alta temperatura/humitat/clima marí tropical de PNG.

Resistència al vent: Cargols de fixació de xapa d'acer de tot color amb junta impermeable EPDM; Tapes de sostre i juntes de paret segellades amb silicona neutra: eviten el desplaçament del vent i la infiltració de la pluja.

Logística: components d'estructura d'acer prefabricats a la Xina, tallats/soldats/pintats a la fàbrica, marcats amb el codi d'instal·lació: reduïu la-construcció a l'obra a PNG (condicions de construcció limitades).

Construcció-al lloc: La base de la columna adopta formigó C30 (material local a PNG); totes les connexions dels cargols estan pre-premeten amb una clau de torsió: garanteix la integritat estructural.

Tancament: xapa d'acer de color de 0,4 mm amb recobriment de PVDF (resistència UV superior o igual a 10 anys) - adaptar-se a la forta llum solar tropical de PNG.

Tot el disseny estructural i la quantitat de material estan optimitzats per a una càrrega de vent de 120 km/h (la càrrega de control central d'aquest projecte), complint els requisits de construcció i ús de Port Moresby, Papua Nova Guinea, i complint amb els estàndards internacionals d'exportació d'estructures d'acer. L'alçada del ràfec de 9 m redueix el consum total de material alhora que manté la seguretat estructural i la funcionalitat operativa.