فهرست مواد پروژه خرپا فولادی پرو و ​​تحلیل بار ساختاری

Huachipa، پروژه خرپا فولادی لیما - فهرست مواد و تحلیل بار ساختاری

 

 

این پروژه با تمرکز بر طراحی و ساخت سیستم خرپایی سقف فولادی (به استثنای ستون های فولادی و اجزای دیوار) در Huachipa، لیما، پرو واقع شده است. سقف مجهز به پنل های خورشیدی است و طراحی کاملاً با قوانین ساختمانی محلی پرو مطابقت دارد. پارامترهای کلیدی پروژه به شرح زیر خلاصه می شود:

مساحت کل ساختمان: 8900 ㎡

طول کل: 109 متر

عرض کل: 85 متر (طرح نامنظم با دهانه های متعدد)

اندازه دهانه (در امتداد جهت 85 متر، دهانه های نابرابر): 13 متر، 17 متر، 25 متر، 28 متر (حداکثر دهانه: 28 متر)

فاصله خرپا (فاصله خلیج): تقریباً 22 متر

پیکربندی سقف: مجهز به تقریباً 4400 ㎡ پنل خورشیدی (سیستم فتوولتائیک)

محدوده ساختاری: فقط سیستم خرپا سقفی (خرپاها، مهاربندی ها، میله های اتصال، پرلین)، به استثنای ستون های فولادی و قاب های دیواری

کدهای قابل اجرا: کدهای ساختمان محلی پرو

 

 

تجزیه و تحلیل بار بر اساس شرایط محیطی واقعی Huachipa، لیما است و دقیقاً از کدهای پرو E.030 (کد لرزه ای)، E.050 (کد بار باد) و E.070 (کد بار برف) پیروی می کند. همه بارها مطابق با سطح اهمیت ساختمان های صنعتی (ضریب اهمیت U=1.0) محاسبه می شوند.

 

 

هوآچیپا، لیما در منطقه لرزه‌خیز 4 پرو واقع شده است که منطقه‌ای با شدت لرزه‌خیز-است. پارامترهای خاص لرزه ای به شرح زیر است:

منطقه لرزه ای: منطقه 4، Z=0.45g (شتاب اوج زمین)

نوع خاک سایت: S1 (خاک سخت)، ضریب سایت S=1.0

تاثیر لرزه ای: سیستم خرپای سقف برای مقاومت در برابر نیروهای افقی لرزه ای به سختی لرزه ای کافی نیاز دارد. اتصالات خرپایی و سیستم مهاربندی باید به گونه ای محافظه کارانه طراحی شود تا از پایداری سازه در اثر لرزه اطمینان حاصل شود.

 

 

لیما یک شهر ساحلی است و منطقه هواچیپا تحت تأثیر بادهای ساحلی است. پارامترهای بار باد به شرح زیر تعیین می شود:

فشار پایه باد: 0.55-0.65 kN/㎡

اثر باد: پنل های خورشیدی روی سقف، مکش باد و اثر ارتعاش باد را افزایش می دهند. ضریب شکل سقف به طور مناسب برای در نظر گرفتن تاثیر پانل های خورشیدی بر توزیع بار باد تقویت شده است.

الزامات مقاومت در برابر باد: خرپاهای سقف، پرلین ها و سیستم مهاربندی باید بتوانند در برابر مکش باد و فشار باد مثبت مقاومت کنند و از عدم آسیب سازه یا تغییر شکل بیش از حد اطمینان حاصل کنند.

 

 

هواچیپا، لیما دارای آب و هوای ساحلی گرمسیری است که در طول سال هیچ برفی نمی بارد. بنابراین، بار پایه برف به شرح زیر تعیین می شود:

بار پایه برف S₀: ≈ 0 kN/㎡

نکته: در طراحی سازه بار اضافی برف در نظر گرفته نشده است، اما سیستم زهکشی سقف به گونه ای طراحی شده است که از تجمع آب (معادل بار یکنواخت جزئی) جلوگیری کند.

 

 

کل بار سقف مجموع بار مرده، بار پنل خورشیدی و بار زنده است که به طور قابل توجهی بیشتر از کارگاه های صنعتی معمولی است. محاسبه اختصاصی به شرح زیر است:

بار مرده سقف (خود-وزن پوشش سقف + پرلین): ≈ 0.30 kN/㎡

بار پنل خورشیدی (پنل های خورشیدی + پشتیبانی): ≈ 0.18-0.22 kN/㎡

بار زنده نگهداری: 0.50 kN/㎡ (مطابق با استانداردهای ساختمان های صنعتی پرو)

بار کل سقف: ≈ 0.98-1.02 kN/㎡

توجه: انحراف خرپاها و برف های سقف باید در محدوده L/200 (L دهانه خرپاها یا پرلین ها) کنترل شود تا از پایداری سیستم پنل خورشیدی اطمینان حاصل شود.

 

انتخاب مواد بر اساس استانداردهای فولاد محلی پرو و ​​الزامات بار پروژه، با تمرکز بر دوام، عملکرد لرزه‌ای، و اثربخشی هزینه-است. فهرست دقیق مواد به شرح زیر است:

 

 

درجه فولاد: استاندارد چینی Q355B/Q235B (معادل A36 در استاندارد ASTM)، با استحکام و شکل پذیری خوب، مناسب برای مناطق لرزه ای بالا.

نوع بخش:

وتر بالا و آکورد پایین: H{0}}فولاد مقطع - بر اساس دهانه و بار انتخاب شده است، با محدوده اندازه بخش: H300×150×6×8 تا H400×200×8×10 (تنظیم شده بر اساس دهانه های مختلف: 13m/17m/25m/28m).

اعضای وب: محدوده اندازه بخش فولاد زاویه یا I-برش فولادی -: L75×5 تا L100×8 (برای دهانه های 13 متر/17 متر). L100×8 تا L125×10 (برای دهانه‌های 25/28 متر).

روش اتصال: پیچ-با استحکام بالا (درجه 10.9) برای اتصال، اطمینان از اتصال مطمئن و مقاومت در برابر لرزه.

درمان: با رنگ پرایمر اپوکسی روی- در ۸۰ میکرومتر

 

 

درجه فولاد: استاندارد چینی Q235B

نوع بخش: فولاد گرد (φ16-φ22) یا فولاد زاویه دار (L63×5-L80×6) که برای مقاومت در برابر نیروهای افقی (لرزه ای، باد) و حفظ پایداری سیستم خرپا استفاده می شود.

چیدمان: مهاربندی در فواصل 2 تا 3 خرپا تنظیم می‌شود، با مهاربندهای متقاطع-و مورب به طور متناوب برای تشکیل یک نیروی جانبی پایدار{3}}سیستم مقاوم.

درمان: با رنگ پرایمر اپوکسی روی- در ۸۰ میکرومتر

 

 

درجه فولاد: استاندارد چینی Q235B

نوع بخش: فولاد گرد (φ20–φ25) یا لوله فولادی (φ89×4–φ114×4) که برای انتقال کشش افقی بین خرپاها و اطمینان از پایداری کلی سقف استفاده می‌شود.

درمان: با رنگ پرایمر اپوکسی روی- در ۸۰ میکرومتر

 

 

درجه فولاد: استاندارد چینی Q235B

نوع بخش: فولاد مقطع C- یا فولاد مقطع Z{{1} (نوع مستحکم، مناسب برای بار پنل خورشیدی)، محدوده اندازه بخش: C160×60×20×2.5 تا C220×70×20×3.0 (تنظیم شده بر اساس فاصله پرلین و بار پانل خورشیدی).

فاصله: تقریباً 1.5-2.0 متر، این اطمینان را می دهد که پره ها می توانند بار ترکیبی پوشش سقف و پانل های خورشیدی را بدون تغییر شکل بیش از حد تحمل کنند.

درمان: گالوانیزه 275 کیلوگرم بر متر مکعب

 

 

پیچ-با استحکام بالا: درجه 10.9، مطابق با اندازه بخش خرپاها و مهاربندها، با درمان ضد خوردگی (گالوانیزه گرم-).

پیچ‌ها و پرچ‌های خودکار: فولاد ضد زنگ مقاوم در برابر خوردگی{{1} (درجه 304)، که برای اتصال پرلین‌ها و پوشش سقف، و همچنین تکیه‌گاه‌های پنل خورشیدی استفاده می‌شود.

پوشش ضد خوردگی: گالوانیزه گرم{{1} (ضخامت لایه روی بیشتر یا مساوی 80 میکرومتر) برای همه اجزای فولادی، برای انطباق با محیط مرطوب ساحلی لیما و اطمینان از عمر مفید.

 

بر اساس پارامترهای پروژه، تحلیل بار و انتخاب مواد، مصرف فولاد سیستم خرپا سقفی (فقط) با توجه به نیازهای لرزه ای بالای هواچیپا، لیما و بار اضافی پانل های خورشیدی به شرح زیر برآورد می شود.

 

 

در ترکیب با شرایط حداکثر دهانه 28 متر، فاصله خرپا 22 متر، بار سنگین پنل خورشیدی و شدت لرزه بالا در لیما، شاخص مصرف فولاد سیستم خرپا سقفی به شرح زیر تعیین می شود:

خرپاهای سقف + مهاربندی + میله های بند: 18 تا 22 کیلوگرم / ㎡

روکش سقفی (نوع مستحکم): 8-11 کیلوگرم/㎡

شاخص کل مصرف فولاد: 26 تا 33 کیلوگرم/㎡ (برای تخمین، از یک مقدار متوسط ​​محافظه کارانه- بالای 30 کیلوگرم/㎡ برای برآورد، مطابق با الزامات کد پرو استفاده می‌کنیم)

 

 

کل مصرف فولاد=کل مساحت ساختمان × شاخص مصرف فولاد ÷ 1000

محاسبه: 8900 ㎡ × 30 کیلوگرم/㎡ ÷ 1000=267 تن

 

 

طراحی بهینه اقتصادی (بار سبک، بهینه سازی تصفیه شده): ≈ 230 تن

طراحی محافظه کار متعارف (منطبق با کدهای پرو و ​​الزامات لرزه ای لیما): ≈ 265-270 تن

بار زیاد / لرزه‌ای بالا / طراحی دهانه بسیار بزرگ-: ≈ 290 تن

 

 

مصرف فولاد فوق فقط شامل سیستم خرپا سقفی (خرپاها، مهاربندی ها، میله های اتصال، پرلین)، به استثنای ستون های فولادی، قاب های دیواری و تکیه گاه های پنل خورشیدی می شود.

اگر ستون های فولادی اضافه شوند، کل مصرف فولاد 10-13 کیلوگرم بر افزایش می یابد و کل مصرف فولاد تقریباً 340-400 تن خواهد بود.

مصرف واقعی فولاد ممکن است پس از تکمیل طراحی دقیق، 10% نوسان داشته باشد، که عمدتاً تحت تأثیر تنظیم دقیق اندازه بخش ها و روش های اتصال است.

طراحی لرزه ای: سیستم خرپا سقف باید مطابق با کد پرو E.030 (منطقه لرزه ای 4) طراحی شود و بهینه سازی بیش از حد مجاز برای اطمینان از ایمنی لرزه ای نیست.

بارگذاری پنل خورشیدی: تارها و آکوردهای بالای خرپاها در ناحیه پنل خورشیدی باید تقویت شوند و کنترل انحراف باید سخت‌تر باشد (در محدوده L/200) تا از آسیب به سیستم پنل خورشیدی جلوگیری شود.

الزامات ضد خوردگی: همه اجزای فولادی بهتر است گرم-گالوانیزه شوند تا با محیط مرطوب ساحلی لیما سازگار شوند و عمر مفید سازه افزایش یابد.

مطابقت با کد: تمام کارهای طراحی و ساخت باید با کدهای محلی پرو RNE / E.030، E.050، E.070 و استانداردهای صنعتی مربوطه مطابقت داشته باشد.

 

 

مصرف تفصیلی فولاد بر اساس چهار دهانه نابرابر (13 متر، 17 متر، 25 متر، 28 متر)، همراه با فاصله خرپا 22 متر و بار پنل خورشیدی تقسیم می شود و شاخص مصرف فولاد با توجه به اندازه دهانه تنظیم می شود (هرچه دهانه بزرگتر باشد، شاخص بالاتر است). تفکیک خاص به شرح زیر است:

اندازه دهانه	طول دهانه (متر)	منطقه مربوطه (تقریبا، ㎡)	شاخص مصرف فولاد (کیلوگرم/㎡)	مصرف تخمینی فولاد (تن)	اظهارات
دهانه 1	13	2400	25	60	کوچکترین دهانه، سبکترین بار؛ پوشش جزئی پنل خورشیدی
دهانه دوم	17	2450	28	68.6	دهانه متوسط، بار متوسط؛ پوشش جزئی پنل خورشیدی
دهانه 3	25	2250	32	72	دهانه بزرگ، بار سنگین؛ منطقه تحت پوشش اصلی پنل خورشیدی
دهانه 4	28	1800	35	63	حداکثر دهانه، سنگین ترین بار؛ منطقه تحت پوشش اصلی پنل خورشیدی
مجموع	83 (مجموع دهانه ها)	8900 (مساحت کل ساختمان)	30 (شاخص متوسط)	263.6	انحراف جزئی از برآورد کل (2±%) به دلیل گرد کردن

توجه: مساحت مربوط به هر دهانه بر اساس مساحت کل 8900 ㎡ و نسبت هر دهانه در عرض کل (85 متر) تخمین زده می شود که فقط برای مرجع است. مساحت واقعی و مصرف فولاد باید مشمول نقشه های طراحی دقیق باشد.

 

تیرهای اصلی سقف اصلی (بخش H)

- W200×750×12×6 میلی‌متر

- W250×750×25×6 میلی‌متر

- W350×750×25×9 میلی‌متر

- W200×400×16×6 میلی‌متر

 

اعضای ثانویه

- پرلین: Z305×76×19×3.0 میلی‌متر

- مهاربندی افقی/جانبی: زاویه فولادی 2"×2"×3/16"

 

 

2.1 ساختار سقف اصلی

- سیستم خرپا:

18–22 کیلوگرم در متر مربع → ** 160.2 - 195.8 تن **

- سیستم پرتو H (قطعات عمیق، فاصله ۲۲ متری، بار PV):

24–30 کیلوگرم در متر مربع → ** 213.6 - 267.0 تن **

 

2.2 سیستم مهاربندی

- خرپا:

2.5–4.0 کیلوگرم بر متر مربع → ** 22.3 - 35.6 تن **

- پرتو H:

3.5–5.0 کیلوگرم بر متر مربع → **31.2 - 44.5 تن **

*دلیل: پرتوهای H دارای سفتی پیچشی طبیعی کمتری هستند. مهاربندی بیشتری مورد نیاز است.*

 

2.3 برلین

- هر دو سیستم:

پرلین Z305، بارگذاری و فاصله یکسان

8–11 کیلوگرم در متر مربع → ** 71.2 - 97.9 تن **

*تقریباً برای هر دو سقف خرپا و بام پرتو H یکسان است.*

 

2.4 مقایسه وزن کل فولاد

- کل سقف خرپا:

254 - 329 تن

-کل سقف پرتو H:

316 – 409 تن

 

 

3.1 سیستم خرپا

- رفتار: نیروهای محوری مثلثی (فقط کشش/فشردگی).

- سختی: سختی هندسی بالا، مناسب برای دهانه های طولانی و کنترل انحراف (برای PV حیاتی).

- پایداری: کمتر به مهاربندی وابسته است. ثبات ذاتی از الگوی مثلثی

- عملکرد لرزه ای: اتلاف انرژی خوب، سبک وزن، اینرسی کمتر.

- راندمان دهانه: بسیار کارآمد برای ** دهانه های 25-28 متر**.

 

3.2 سیستم پرتو H

- رفتار: خمش + برش + نیروهای محوری.

- سختی: راندمان خمشی کمتر در هر کیلوگرم؛ بخش‌های عمیق‌تر/سنگین‌تر مورد نیاز برای مطابقت با انحراف خرپا.

- پایداری: مستعد کمانش جانبی-پیچشی. به بریس های مکرر نیاز دارد.

- عملکرد لرزه ای: خود وزنی بیشتر تقاضای لرزه ای را افزایش می دهد.

- قابلیت ساخت: ساخت و نصب ساده‌تر، اما اجزای سنگین‌تر.

 

 

 

شباهت ها

- هر دو بارهای سقف یکسانی را پشتیبانی می‌کنند (مرده + PV + زنده + باد).

- اندازه، فاصله و وزن برلین یکسان است.

- هر دو باید محدودیت‌های انحراف پرو (L/200 برای PV) را رعایت کنند.

- هر دو E.030، E.050، E.070 را برای Huachipa، Lima دنبال می‌کنند.

 

تفاوت ها

1. مکانیسم نیرو:

- خرپا: فقط نیروهای محوری → بسیار کارآمد.

- پرتو H: کنترل خمشی → کارایی مواد کمتر.

2. مصرف فولاد:

- ساختار اصلی: پرتو H از +25% تا +40% فولاد استفاده می‌کند.

- مهاربندی: پرتو H به +30% تا +40% مهاربندی بیشتری نیاز دارد.

- پرلینز: تقریباً یکسان.

3. عملکرد دهانه:

- خرپا: برای دهانه‌های ۲۵ تا ۲۸ متری برتر.

- پرتو H: برای کنترل انحراف به بخش‌های سنگین نیاز دارد.

4. رفتار لرزه ای:

- خرپا: سبک تر، اینرسی کمتر، عملکرد بهتر در منطقه 4.

- پرتو H: بار لرزه‌ای سنگین‌تر و بیشتر.

5. هزینه و ساخت:

- خرپا: کار بیشتر، مواد کمتر.

- پرتو H: کار کمتر، مواد بیشتر.

 

 

- سیستم خرپا:

استفاده از فولاد کارآمدتر و سبک تر، برای دهانه های طولانی و مناطق لرزه ای بالا بهتر است.

کل فولاد: 254 – 329 تن.

 

-سیستم پرتو H:

ساخت و ساز آسان تر اما به طور قابل توجهی سنگین تر.

کل فولاد: 316 – 409 تن.