Analisis Struktur Dan Anggaran Kuantiti Keluli Untuk Rangka Keluli Lima-Tingkat

Di bawah ialah analisis struktur dan anggaran tan keluli untuk struktur rangka keluli lima tingkat yang diterangkan-

---

 

 

 

Untuk melaksanakan analisis beban yang bermakna, andaian munasabah berikut diterima pakai (biasa untuk struktur sokongan industri atau utiliti):

Beban mati lantai (DL): 1.0 kN/m²
(Termasuk geladak, kemasan, mekanikal/elektrik jika ada dan berat sendiri-berat anggota sekunder-berat diri rasuk utama-akan ditambah secara berasingan.)

Muatan langsung (LL): 2.0 kN/m²
(Lazim untuk storan ringan atau akses penyelenggaraan; laraskan jika penggunaan berbeza bertujuan.)

Beban mati bumbung: 0.8 kN/m²

Beban hidup bumbung / beban salji: 1.0 kN/m²

Beban angin: Tidak diedarkan setiap tingkat di sini; rintangan sisi dikendalikan dengan pendakap (dianalisis secara berasingan).

 

Geometri teluk:

Setiap bingkai melintang adalah1.6 m lebar.

Jarak membujur antara bingkai: 5 ruang → [5.6 m, 5.6 m, 2.8 m, 5.6 m, 5.6 m].

Oleh itu, setiap "panel lantai" yang disokong oleh rasuk utama mempunyai kawasan =1.6 m × lebar teluk.

Rasuk utama (W10×22)larimembujur, menyambungkan 6 bingkai melintang pada setiap peringkat. Oleh itu, setiap rasuk menyokong separuh lebar anak sungai dari teluk bersebelahan-tetapi kerana strukturnya hanya1.6 m lebar keseluruhan, terdapat dengan berkesanrasuk dua tepimenyokong lebar penuh 1.6 m (atau satu rasuk tengah dengan julur). Untuk kesederhanaan, kami andaikandua rasuk membujur, masing-masing membawa0.8 m lebar anak sungai.

Walau bagaimanapun, memandangkan lebar yang sempit (1.6 m), adalah lebih praktikal untuk memodelkan sistem lantai sebagaijalur tunggaldi mana dua rasuk W10×22 longitudinal bertindak sebagaigalang tepimenyokong platform selebar 1.6 m.

Oleh itu,kawasan anak sungai setiap rasuk setiap teluk = 0.8 m × panjang teluk.

Tetapi untukpengiraan beban lajur, kami menganggapjumlah beban setiap bingkai melintang.

---

 

Setiap bingkai melintang (pada kedudukan membujur tertentu) menyokong:

Separuh kawasan teluk di sebelah kiri + separuh kawasan di sebelah kanannya.

Untuk bingkai dalaman (Bingkai 2–5):

Panjang anak sungai=(teluk kiri + teluk kanan) / 2

Untuk bingkai akhir (Bingkai 1 dan Bingkai 6):

Panjang anak sungai=teluk bersebelahan / 2

Bingkai #	Teluk Kiri (m)	Teluk Kanan (m)	Panjang Anak Sungai (m)	Kawasan Anak Sungai setiap Tingkat (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

Nota: Jumlah kawasan=(4.48 + 8.96 + 6.72 + 6.72 + 8.96 + 4.48) =40.32 m²
Luas pelan penuh=1.6 m × 25.2 m =40.32 m²→ ✔️ Konsisten.

---

 

 

Beban Mati (DL)= 1.0 kN/m²

Muatan Langsung (LL)= 2.0 kN/m²

Jumlah beban tanpa faktor= 3.0 kN/m²

Bingkai #	Luas (m²)	DL (kN)	LL (kN)	Jumlah Beban setiap Tingkat (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

Selain itu,berat sendiri-rasuk utamamesti disertakan dalam beban lajur.

W10×22 berat=32.7 kg/m=0.321 kN/m

Setiap bingkai bersambung kedua segmen rasuk(kiri dan kanan)

Panjang segmen rasuk=panjang teluk sebenar

Contoh untuk Bingkai 3:

Petak kiri=5.6 m → berat rasuk=0.321 × 5.6=1.80 kN

Petak kanan=2.8 m → berat rasuk=0.321 × 2.8=0.90 kN

Jumlah berat sendiri rasuk-anak sungai kepada Bingkai 3 ≈(1.80 + 0.90)/2?→ Sebenarnya,berat rasuk disokong sepenuhnya oleh lajur di hujungnya, jadi setiap lajur pada bingkai membawaseparuh daripada setiap berat rasuk bersebelahan.

Oleh itu,beban menegak tambahan daripada rasuk setiap bingkai setiap lantai:=0.5 × (ruang kiri + ruang kanan) × 0.321 kN/m

Kira untuk setiap bingkai:

Bingkai	Teluk Bersebelahan (m)	Jumlah Panjang Bersebelahan (m)	Rasuk Diri-Berat (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

Tambahkan ini kepada jumlah sebelumnya:

 

Jumlah beban menegak setiap bingkai setiap lantai biasa (Tahap 1–4):

Bingkai	Beban Kawasan (kN)	+ Berat Rasuk (kN)	Jumlah setiap Tingkat (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

---

 

 

Bumbung DL=0.8 kN/m²

Bumbung LL=1.0 kN/m²

Jumlah=1.8 kN/m²

Beban bumbung berasaskan kawasan-setiap bingkai:

Bingkai	Luas (m²)	DL bumbung (kN)	Bumbung LL (kN)	Jumlah kecil (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

Tambah berat diri rasuk yang sama-(rasuk masih ada di bumbung):

Jumlah beban bumbung setiap bingkai:

Bingkai	Beban Kawasan Bumbung (kN)	+ Berat Rasuk (kN)	Jumlah Bumbung (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

---

 

 

Dengan mengandaikan semua lantai sama (Tahap 1–4) dan bumbung sebagai Tahap 5:

Bingkai	Muatan/Tingkat (kN)	×4 Tingkat	Bumbung (kN)	Jumlah Muatan Lajur (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

Nota: Ini adalahbeban perkhidmatan tidak berfaktor. Untuk reka bentuk, gunakan gabungan LRFD (cth, 1.2DL + 1.6LL).

---

 

 

Beban gravitidipindahkan dari dek selebar 1.6 m ke rasuk W10×22 membujur, kemudian ke tiang W8×24 pada setiap 6 bingkai.

Beban paksi lajur puncakberlaku pada Bingkai 2 dan 5 (~133 kN tidak berfaktor).

Kestabilan sisidisediakan oleh:

Pendakap X Menegak-(L3×3×1/4) dalam sekurang-kurangnya satu teluk (cth, 2.8 m teluk tengah).

Pendakap mendatar (C9×20) pada bumbung (dan mungkin aras lain) untuk daya sisi diafragma kepada bingkai pendakap.

Strukturnya ialahpenentu statik dalam graviti, dantingkah laku bingkai{{0}dikurungmengawal tindak balas sisi.

Syor: Lakukan analisis struktur 3D (cth, menggunakan SAP2000, ETABS atau STAAD.Pro) untuk mengesahkan kapasiti ahli, daya hanyut dan sambungan di bawah pemuatan gabungan setiap AISC 360 dan kod bangunan tempatan.

---

Tamat analisis.

 

Kawasan yang boleh disesuaikan:Chile, Filipina, New Credonia, Tonga, Virgin Islands, Reunion Island, Peru...

Aplikasi: Komponen struktur untuk pergudangan, Penyimpanan, logistik, rak jentera dan tujuan khas lain

Bilangan cerita: 5

Jumlah ketinggian: 12.2 m → purata ketinggian cerita=12.2 / 5 ≈ 2.44 m

Lebar bangunan (arah pendek): 1.6 m

Panjang bangunan (arah panjang): 25.2 m

Ruang bingkai (bingkai melintang): 6 bingkai dijarakkan pada [5.6 m, 5.6 m, 2.8 m, 5.6 m, 5.6 m] sepanjang 25.2 m panjang
→ Jumlah ruang ruang ruang=5.6 + 5.6 + 2.8 + 5.6 + 5.6=25.2 m (konsisten)

Ahli utama:

Lajur: W8×24 (setiap ASTM A992 atau setara)

Rasuk utama (girder): W10×22

Pendakap mendatar: C9×20 (bahagian saluran)

Pendakap menegak (cerita): L3×3×1/4 (sudut kaki-sama)

 

Strukturnya ialah-bingkai tahan momen yang distabilkan secara sisi oleh pendakap pepenjuru dalam kedua-dua satah mendatar dan menegak.

Laluan Beban Graviti:
Beban lantai (mati + hidup) dipindahkan melalui sistem lantai (tidak diperincikan di sini) ke rasuk utama (W10×22), kemudian ke lajur (W8×24). Memandangkan lebar sempit (1.6 m), kemungkinan rasuk utama menjangkau secara melintang (1.6 m) dan disokong oleh lajur yang dijajarkan sepanjang arah 25.2 m. Walau bagaimanapun, memandangkan amalan biasa dan penetapan ahli, adalah lebih munasabah bahawa:

Therasuk utama berjalan secara longitudinal(arah 25.2 m), disokong oleh bingkai melintang yang dijarakkan setiap ~5-6 m.

Tetapi dengan hanya 1.6 m lebar, ini menunjukkan asatu-struktur sempit teluk, mungkin jambatan, kanopi atau bingkai sokongan peralatan.

Memandangkan geometri (1.6 m lebar × 25.2 m panjang × 12.2 m tinggi), ini nampaknyabingkai linear(cth, struktur sokongan untuk utiliti atau laluan pejalan kaki), dengan 6 bingkai melintang (setiap 1.6 m lebar) dijarakkan sepanjang 25.2 m panjang.

Oleh itu:

setiap satubingkai melintangterdiri daripada dua lajur (ketinggian=2.44 m setiap cerita × 5=12.2 m jumlah) dan rasuk penyambung pada setiap peringkat.

Rasuk utama(W10×22) berkemungkinan berlarimembujur, menyambungkan bingkai melintang pada setiap aras lantai.

Berkurung:

Pendakap mendatar(C9×20) pada bumbung dan mungkin tahap perantaraan untuk memindahkan beban sisi ke bingkai yang diikat.

Pendakap (cerita) menegak(L3×3×1/4) dalam satu atau lebih ruang untuk memberikan kekakuan sisi terhadap beban angin/seismik.

 

 

Berat unit (dari Manual 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: berat ≈ 4.9 lb/ft=7.3 kg/m (dikira daripada luas ≈ 1.44 in²)

---

A. Lajur

Bilangan bingkai melintang: 6

Setiap bingkai mempunyai 2 lajur (dengan andaian bingkai segi empat tepat)

Jumlah lajur=6 × 2=12

Ketinggian setiap lajur=12.2 m

Jumlah panjang lajur=12 × 12.2=146.4 m

Berat keluli lajur=146.4 m × 35.7 kg/m ≈5,226 kg

 

B. Rasuk Utama (Galang Membujur)

Dengan mengandaikan rasuk pada setiap 5 aras lantai sepanjang 25.2 m penuh, dandua rasuk setiap aras(tambah 6 daripada 1.6 m lebar):

Rasuk setiap tahap=2

Tahap=5

Jumlah panjang rasuk=2 × 5 × 25.2 + 1.6 x 6 x 5=300 m

Berat keluli rasuk=300 m × 32.7 kg/m ≈9,810 kg

Nota: Jika struktur hanya menggunakan satu rasuk pusat atau konfigurasi yang berbeza, laraskan dengan sewajarnya. Ini menganggap pembingkaian perimeter.

 

C. Pendakap Mendatar (C9×20)

Biasanya dipasang di aras bumbung dan mungkin di tingkat pertengahan. Andaikan:

Satu lapisan penguat mendatar di bumbung (pengakap pelan membentuk X atau pepenjuru tunggal setiap panel)

Panel antara bingkai: 5 panel (antara 6 bingkai)

Panjang pepenjuru bagi setiap panel ≈ √(5.6² + 1.6²) ≈ 5.82 m (untuk ruang 5.6 m); untuk teluk 2.8 m: √(2.8² + 1.6²) ≈ 3.22 m

AnggaplahX-berkurung dalam satu teluk sahaja(minimum untuk kestabilan), cth, di teluk 2.8 m tengah:

Diagonal di bumbung: 2 × 3.22=6.44 m

Mungkin juga di aras tanah atau pertengahan: anggap 3 aras dengan pendakap → 3 × 6.44=19.3 m

Jumlah C9×20 panjang ≈ 20 m (konservatif)

Berat=20 m × 29.8 kg/m ≈596 kg

Jika kekuda penuh mendatar digunakan pada setiap peringkat, kuantiti meningkat dengan ketara. Ini adalah anggaran minimum. sebenarnya terdapat pendakap mendatar di setiap ruang, jadi penggunaan sebenar akan lebih banyak.

 

D. Pendakap Menegak (Cerita) (L3×3×1/4)

Anggaplahsatu teluk berkurungsepanjang panjang (cth, antara Bingkai 3 dan 4, merentasi teluk 2.8 m) dengan X-dakap pada setiap cerita.

Bilangan cerita=5 → 5 panel pendakap

Tinggi panel=2.44 m, lebar=2.8 m

Panjang pepenjuru setiap panel=√(2.44² + 2.8²) ≈ 3.71 m

Dua pepenjuru setiap panel (X-dakap) → 2 × 3.71=7.42 m setiap cerita

Jumlah panjang=5 × 7.42=37.1 m

Berat=37.1 m × 7.3 kg/m ≈271 kg

Jika berbilang teluk didakap, darabkan dengan sewajarnya.

---

 

 

Komponen	Berat (kg)
Lajur (W8×24)	5,226
Rasuk Utama (W10×22)	9,810
Pendakap Mendatar (C9×20)	596
Pendakap Menegak (L3×3×1/4)	271
Jumlah (lebih kurang)	15,903 kg

≈ 15.9 tan metrik

Nota: Ini tidak termasuk sambungan, plat asas, anggota sekunder atau geladak. Berat fabrikasi sebenar mungkin 10–15% lebih tinggi disebabkan butiran sambungan dan pembaziran.

---

 

 

Kelangsingan: Lajur W8×24 (d ≈ 8 in, A ≈ 7.08 in²) melebihi 12.2 m ketinggian tanpa pendakap mungkin langsing. Faktor panjang berkesan (K) bergantung pada keadaan akhir. Untuk disematkan-disematkan, KL/r mungkin melebihi had melainkan diikat.Pendakap menegak adalah pentinguntuk mengurangkan panjang lajur berkesan.

Span rasuk: W10×22 melebihi 5.6 m (jika rasuk menjangkau antara bingkai secara melintang) adalah munasabah untuk beban ringan. Tetapi jika rasuk menjangkau 25.2 m secara berterusan, pesongan dan kekuatan akan menjadi tidak mencukupi-maka, konfigurasi yang diandaikan (rasuk sebagai lilitan membujur antara bingkai melintang) adalah lebih munasabah.

Kestabilan sisi: Disediakan oleh gabungan pendakap X-menegak (menentang angin/seismik) dan pendakap mendatar (tindakan diafragma).

Andaian Beban: Tanpa beban mati/hidup/angin tertentu, ini adalah anggaran awal. Reka bentuk terperinci bagi setiap AISC 360 diperlukan.

---

 

Kesimpulan
Rangka keluli yang diterangkan ialah bingkai bertingkat-berbilang tingkat yang sempit dengan anggaran tan keluli sebanyakkira-kira 15.9 tan metrik. Sistem struktur bergantung pada pendakap pepenjuru untuk kestabilan sisi dan saiz ahli kelihatan mencukupi untuk pemuatan ringan-ke-sederhana, dengan syarat pendakap yang betul mengurangkan panjang efektif lajur. Analisis struktur penuh termasuk gabungan beban, reka bentuk sambungan dan pemeriksaan kebolehservisan disyorkan sebelum pembinaan.