Disseny estructural d'un magatzem d'acer de 18 m × 55 m × 6 m per a Papua Nova Guinea amb grua de 5 tones

Disseny estructural d'un magatzem d'acer de 18 m × 55 m × 6 m per a Papua Nova Guinea amb grua de 5 tones, ventiladors de sostre i claraboies

---

Ubicació: Papua Nova Guinea (PNG)

Clima: Tropical; sense neu, activitat sísmica insignificant

Velocitat del vent: 120 km/h (≈33,3 m/s) → Pressió bàsica del vent ≈ 0,7 kN/m² (segons AS/NZS 1170.2 o equivalent al codi local)

Dimensions de l'edifici:

Amplada: 18 m

Longitud: 55 m

Alçada ràfec: 6 m

Pendent del sostre: 5 graus (estàndard per al drenatge; pujada ≈ 0,8 m a mig -span)

Revestiment de parets i cobertes: xapes d'acer ondulat pre-pintades de 0,45 mm (pell única)

Equipament intern: Una grua elèctrica (EOT) de 5 tones, envergadura ≈ 16,5 m, bigues de pista suportades per columnes principals

---

 

 

 

Marcs principals: Marcs de portal rígids espaciats a intervals de 7,86 m (7 trams de més de 55 m de longitud → 8 bastidors en total, l'opció serà de 9 trams en 6,11 m cada tram).

Configuració del marc:

Columnes: seccions H personalitzades CBC (seccions de plaques soldades)

Bigues: seccions-construïdes en I-

Base: base fixada o fixa (preferiblement fixa per a càrregues de grua) incrustada a les bases de formigó armat

Sistema de pista de grua:

Bigues de la pista de la grua: HEA/UB 300–350 (segons criteris de deflexió)

Connexions de suport soldades a brides de columna a ~ 5,5 m d'alçada

Carril de grua: estàndard QU70 o similar

Arriostrament: arriostrament horitzontal i vertical entre bigues de pista

 

 

Verlins: C-seccions (C200×60×20×2,5 mm) a 1,5 m d'espai al terrat

Girts: C-seccions (C150×60×20×2,0 mm) @ 1,2 m d'espai vertical a les parets

Sistema de tirants:

Sostre: arriostrament en X-a les badies extrems + arriostrament longitudinal al llarg del carener/ràfec

Murs: arriostraments-creuals als extrems dels gablets i una paret lateral

Tots els arriostraments: varetes d'acer de Ø12–16 mm o seccions angulars

 

 

Ventiladors: Ventilador continu de carena (policarbonat o metall) – 55 m de longitud

Lluernaris: panells translúcids de FRP o policarbonat integrats cada 3a travessa de correa (espai d'~4,5 m), que cobreixen ~10% de l'àrea del sostre → uns . 100 m²

 

 

Bases de coixinet de formigó armat sota cada columna (mida estimada a 2,0 m × 2,0 m × 0,8 m de profunditat, depenent de la capacitat de suport del sòl Superior o igual a 100 kPa)

---

 

 

 

Càrrega morta (DL):

Revestiment de coberta + corretges: 0,12 kN/m²

Biga de la grua + carril: 0,5 kN/m (càrrega de línia sobre columnes)

Càrrega viva (LL): Càrrega de manteniment=0.25 kN/m² (sostre no-accessible)

Càrrega de vent (WL):

Pressió de velocitat bàsica q=0.613 × V² (V en m/s) → q ≈ 0,68 kN/m²

Coeficients de pressió externa (Cp):

Mur al vent: +0.7

Mur de sotavent: –0,5

Sostre (inclinació de 5 graus): –0,9 (succió)

Pressió interna: ± 0,2 (suposat edifici parcialment obert)

Pressió neta de disseny ≈ 1,0–1,2 kN/m² (aspiració crítica al sostre)

Càrrega de la grua:

Vertical: 50 kN (5 t) + factor d'impacte (25%) → 62,5 kN per roda

Lateral: 10% de càrrega elevada → 5 kN per roda

Longitudinal: 5% de força de frenada

 

 

Marc del portal: Dissenyat per a càrregues combinades de gravetat + vent + grua mitjançant l'anàlisi de segon -ordre (efectes P-Δ considerats)

Límits de desviació:

Sostre: L/180 sota vent

Pista de la grua: L/600 sota càrrega vertical

Pavelló local: Rigididors de web a les ubicacions dels suports de la grua

Connexions: Connexions de moment soldades a les juntes bigues-columna; empalmes cargolats per al transport

---

 

Item	Descripció	Quantitat	Pes de la unitat (kg/m)	Pes total (kg)
Marcs principals	I-seccions afilades (mitjana. 110 kg/m)	8 fotogrames × (2×6 m coll + 18.5 m biga)=236 m	110	25,960
Bigues de pista de grua	UB 356×171×51 (51 kg/m)	2 × 55 m	51	5,610
Verlins	C200×2,5 mm	(55/1.5 +1) × 18 m ≈ 684 m	3.2	2,189
Girts de paret	C150×2,0 mm	2×(55+18)×(6/1.2) ≈ 730 m	2.3	1,679
Tirant	Vareta Ø16 / angles L50×5	~400 m	1,5 de mitjana	600
Làmines de sostre/paret	PPGL de 0,45 mm	Sostre: 55×18,2 ≈ 1.001 m²; Murs: 2×(55+18)×6=876 m²	4,5 kg/m²	8,457
Elements de fixació, rails, accessoris	-	-	-	~2,000
Pes total d'acer				≈46.495 kg

Nota: Exclou el formigó i el formigó.

---

 

 

 

Velocitat del vent: Fins a 250 km/h (p. ex., tifó Haiyan) → q ≈ 3,0 kN/m²

Canvis clau:

Augmenta la mida de la secció del marc principal entre un 30 i un 50%

Reduïu l'espai del marc del portal a 6 m (9 compartiments) per a una millor distribució de la càrrega

Utilitzeu un revestiment més gruixut (0,55–0,60 mm) amb una subjecció millorada (espai entre cargols més proper, clips de tempesta)

Reforça les connexions del sostre-a-emmarcar (utilitza taques en lloc de corretges)

Afegiu més arriostraments (tant transversals com longitudinals)

Factors de seguretat més alts en el disseny d'elevació del vent (especialment als ràfecs i les cantonades)

Penseu en un sostre aïllat de doble-pell per reduir l'estrès tèrmic i millorar la durabilitat

 

 

Coeficient sísmic: Sa(T) ≈ 0,6–0,9 g (segons el sòl i el període)

Canvis clau:

Canviar de marcs de portal rígids amarcs reforçatsomarcs-resistents al moment amb detalls dúctils

Utilitzeu seccions H-uniformes (no-coniques) per garantir el control de la formació de frontisses de plàstic

Plaques base dissenyades per a moment complet + cisalla + elevació per bolcada sísmica

Els suports de la grua han d'estar subjectes sísmicament (amortiguadors o topes laterals)

El diafragma del sostre ha d'actuar com una armadura horitzontal rígida → un espai de correa més proper (1,2 m) i una fixació de xapa més forta

Requisits de classe de ductilitat segons AISC 341 o codi local xilè (p. ex., no es permet l'ús d'acer de punt de baixa -rendiment-)

Fonaments dissenyats per a una gran resistència a l'elevació i el lliscament

Eviteu elements fràgils (per exemple, varetes primes); utilitzar angles estructurals o tubs per a l'arriostrament

Nota: En zones sísmiques, la pròpia grua pot requerir disposicions especials d'ancoratge i amortiment, que no són necessàries a PNG.

---

 

El magatzem proposat per a Papua Nova Guinea està optimitzat per a càrregues de vent moderades i per a l'operació de la grua, utilitzant marcs cònics rendibles i-revestiments de calibre lleuger-. A les Filipines propenses als tifons-, la robustesa contra vents extrems governa el disseny, mentre que al Xile sísmic, la ductilitat, la redundància i la dissipació d'energia esdevenen primordials-portant a sistemes estructurals i ús de materials fonamentalment diferents. Els codis de construcció locals (NSCP per a Filipines, NCh per a Xile) s'han de seguir estrictament en cada cas.