पापुआ न्यू गिनी में 4-मंजिला होटल के लिए स्ट्रक्चरल स्टील फ़्रेम डिज़ाइन

 

जगह: पापुआ न्यू गिनी

भूकंपीय क्षेत्र: की भूकंपीय तीव्रता8 डिग्री(एएससीई 7 या समान स्थानीय कोड के आधार पर पीजीए ≈ 0.3 ग्राम के बराबर)

पवन भार: मूल हवा की गति =120 किमी/घंटा (~33.3 m/s)

बर्फ का भार: कोई नहीं

भवन उपयोग:

स्तर 1: पार्किंग गैराज (ऊंचाई=3.8 मी)

स्तर 2-4: होटल के अतिथि कमरे (मंजिल से - मंजिल की ऊंचाई=3.7 मीटर, 3.7 मीटर, और 3.4 मीटर)

छत का प्रकार: एकल-ढलान वाली छत(जल निकासी के लिए अनुमानित ढलान=2%)

दीवारों का बाहरी भाग: गैर-संरचनात्मक खोखले कंक्रीट ब्लॉक (स्थानीय रूप से निर्मित;लोड नहीं-बियरिंग)

तल प्रणाली: कंक्रीट टॉपिंग के स्थान पर कास्ट के साथ मिश्रित स्टील डेक(निर्दिष्ट किया जाए)

 

 

भवन की कुल लंबाई: 80 m

योजना विन्यास:

पूर्वी विंग: 55.6 m (L) × 27 m (W)

पश्चिमी विंग: 25 m (L) × 41.7 m (W)

टिप्पणी: योजना हैगैर-आयताकार, संभवतः L-आकार का या सीढ़ीदार। संरचनात्मक विश्लेषण के लिए, इमारत को भूकंपीय विवरण के आधार पर संभावित विस्तार जोड़ या कठोर कनेक्शन के साथ दो जुड़े हुए ब्लॉक के रूप में माना जाता है।

विशिष्ट खाड़ी आकार: कॉलम रिक्ति मान लेंअनुदैर्ध्य रूप से 7.5 मीऔर6.0 मी(वास्तुशिल्प इनपुट के अनुसार समायोज्य)।

 

 

प्राथमिक कोड: एआईएससी 360-16 (संरचनात्मक इस्पात भवनों के लिए विशिष्टता)

भूकंपीय डिज़ाइन: एएससीई 7-16 (या समकक्ष - पीएनजी भूकंपीयता के लिए अनुकूलित)

पवन भार: एएससीई 7-16, अध्याय 27 (दिशात्मक प्रक्रिया)

सामग्री मानक: एएसटीएम ए992 (बीम/कॉलम), एएसटीएम ए36 (प्लेट्स, सेकेंडरी सदस्य)

 

 

 

अवयव	लोड (kN/m²)
स्टील डेक + 125 मिमी कंक्रीट स्लैब (ρ=24 kN/m³)	0.25 + (0.125×24) = 3.25
छत, एमईपी, फ़िनिश	0.5
छत (धातु डेक + इन्सुलेशन)	0.3
खोखली ब्लॉक दीवार (गैर-संरचनात्मक, लेकिन बीम पर लाइन लोड के रूप में लागू)	~3.0 केएन/एम(प्रति मीटर ऊंचाई)

 

 

स्तर	एलएल (केएन/एम²)	संदर्भ
स्तर 1 (पार्किंग)	2.5	एएससीई 7
स्तर 2-4 (होटल)	1.9	एएससीई 7 (आवासीय)
छत	0.5	रखरखाव का भार

 

 

मूल हवा की गति:V = 33.3 m/s

एक्सपोज़र श्रेणी:C(उपनगरीय/शहरी इलाके को मानते हुए)

झोंका कारक:G = 0.85

दबाव गुणांक (सीपी):

दीवार (हवा की ओर):+0.8

दीवार (लीवार्ड):–0.5

छत (एकल-ढलान):–0.9 से –0.3(क्षेत्र के आधार पर)

एएससीई 7 समीकरण. 27.3-1 का उपयोग करना:
[q_z=0.613 K_z K_{zt} K_d V^2 I ]
यह मानते हुए कि (K_z=0.85) मध्य -ऊंचाई पर (~7 मीटर), (I=1.0), (K_{zt}=1.0), (K_d=0.85):
[ q_z ≈ 0.613 × 0.85 × 1.0 × 0.85 × (33.3)^2 × 1.0 ≈ 0.613 × 0.7225 × 1109 ≈ 490 पा ≈ 0.49 केएन/एम² ]

डिजाइन हवा का दबाव:
[ p = q_z G C_p ≈ 0.49 × 0.85 × C_p ]
→ अधिकतम दीवार दबाव ≈0.33 केएन/एम²(हवा की ओर), सक्शन ≈–0.21 केएन/एम²(लीवार्ड)

टिप्पणी: कम वृद्धि के कारण (<15 m), wind governs lateral stability but seismic may control due to high seismicity.

 

 

वर्णक्रमीय प्रतिक्रिया: 8-डिग्री क्षेत्र के लिए, मान लेंएस_डीएस=1.0, S_D1 = 0.6(एएससीई 7 के स्थानीय अनुकूलन के अनुसार रूढ़िवादी अनुमान)

जोखिम श्रेणी: द्वितीय

आर-फैक्टर (स्टील मोमेंट फ्रेम): R = 8(विशेष क्षण फ़्रेम के लिए - एसएमएफ)

महत्व कारक: (I_e = 1.0)

अनुमानित मौलिक अवधि:
[ T_a = C_t h_n^x = 0.028 × (14.6)^{0.8} ≈ 0.028 × 8.5 ≈ 0.24 s ]
(कुल ऊंचाई (h_n=3.8 + 3×3.7 – 0.3=14.6) मी लगभग।)

भूकंपीय आधार कतरनी:
[V=\\frac{S_{DS}}{R/I_e} W=\\frac{1.0}{8} W=0.125 W ]
→ कुल वजन का 12.5%- महत्वपूर्ण.

 

 

फर्श क्षेत्र ≈ (55.6×27) + (25×41.7) ≈ 1501 + 1043 =2544 m²

3 अधिकृत मंजिलें + छत ≈ 4 स्तर

औसत डीएल + एलएल प्रति मंजिल ≈ (3.75 + 1.9) ≈5.65 kN/m²

कुल वजन (W ≈ 2544 × 5.65 × 4 ≈57,500 के.एन

आधार कतरनी (वी ≈ 0.125 × 57,500 ≈7,200 के.एन

→ भूकंपीय हवा पर नियंत्रण रखता हैपार्श्व डिजाइन के लिए.

 

 

पार्श्व बल प्रतिरोधी प्रणाली (एलएफआरएस):

विशेष सांद्रिक रूप से ब्रेस्ड फ़्रेम (एससीबीएफ)याविशेष क्षण फ़्रेम (एसएमएफ)

वास्तुशिल्प लचीलेपन और खुली पार्किंग की आवश्यकता को देखते हुए,एससीबीएफउच्च -भूकंपीय क्षेत्रों में दक्षता और लचीलेपन के लिए पसंदीदा।

गुरुत्वाकर्षण प्रणाली:

समग्र किरणें(W-कतरनी स्टड के साथ आकार + धातु डेक + कंक्रीट स्लैब)

कॉलम: नींव से छत तक निरंतर एचएसएस या डब्ल्यू - खंड

ताल्लुक़: X-जहां संभव हो, सीढ़ी/एलिवेटर कोर और परिधि पर दोनों दिशाओं में ब्रेसिंग

छत: ढलानदार छत के बीमों या पतले फ़्रेमों द्वारा समर्थित एकल ढलान; शीर्ष पर शहतीर.

 

 

6.1 फ़्लोर बीम (विशिष्ट आंतरिक)

अवधि: 7.5 मीटर

लोड: (w=(3.25 + 1.9) × 6.0=30.9 kN/m)

अधिकतम क्षण: (M=wL^2/8=30.9 × 7.5^2 / 8 ≈ 217 kN·m)

आवश्यक अनुभाग मापांक: (Z_x M / (0.9 F_y) से बड़ा या उसके बराबर)=217×10⁶ / (0.9×345) ≈ 700×10³ mm³)

परीक्षण अनुभाग: W410×60(Zₓ=773×10³ mm³, ठीक)

6.2 एज बीम्स (दीवार भार के साथ)

अतिरिक्त दीवार भार: 3.0 kN/m × 3.7 m =11.1 केएन/एम

कुल w ≈ 30.9 + 11.1 =42.0 केएन/एम

एम ≈ 295 केएन·एम →W460×74(Zₓ=942×10³ मिमी³)

6.3 कॉलम (आंतरिक, 4 कहानियाँ)

सहायक नदी क्षेत्र: 7.5 मीटर × 6.0 मीटर=45 वर्ग मीटर

प्रति मंजिल अक्षीय भार: (3.25 + 1.9) × 45=232 kN

कुल पी ≈ 4 × 232 =928 के.एन

भूकंपीय अक्षीय प्रभावों के लिए 20% जोड़ें →P_u ≈ 1,115 kN

प्रभावी लंबाई (केएल ≈ 0.8 × 3700=2,960 मिमी)

परीक्षण:W250×73(ए=9,290 मिमी², आर=119 मिमी → केएल/आर ≈ 25 → φपीₙ ≈ 0.9×345×9290 ≈2,880 के.एन >>1,115 केएन → ठीक)

अर्थव्यवस्था के लिए W250×67 या HSS203×203×9.5 का उपयोग करें

6.4 ब्रेसिंग सदस्य (एससीबीएफ)

प्रति दिशा 2 खण्डों पर ब्रेसिंग मान लें

प्रति खाड़ी भूकंपीय कहानी कतरनी ≈ 7,200 / (ब्रेस्ड फ़्रेमों की संख्या)

प्रत्येक दिशा में 4 ब्रेस्ड फ़्रेम मान लें → ~900 kN प्रति फ़्रेम

विकर्ण बल: (एफ=वी / पापθ); θ=45 डिग्री → एफ ≈ 900 / 0.707 ≈1,270 के.एन

आवश्यक A_g 1,270,000 / (0.9×345) से अधिक या उसके बराबर ≈4,090 मिमी²

परीक्षण: एचएसएस152×152×9.5(ए=5,200 मिमी², पतलापन जांच के साथ तनाव/संपीड़न के लिए ठीक है)

 

 

धातु की छत, धातु का डेक: Conform® 2.0 या बॉन्डेक®(प्रोफ़ाइल गहराई=60 मिमी)

कंक्रीट स्लैब: 125 मिमी मोटा, एफ'सी=25 एमपीए

कतरनी स्टड: 19 मिमी व्यास × 100 मिमी ऊँचाई, पर स्थान दिया गया है300 मिमी महासागरबीम के साथ

समग्र क्रिया: AISC 360 अध्याय I के अनुसार पूर्ण इंटरैक्शन ग्रहण किया गया

 

 

मृदा रिपोर्ट आवश्यक- मध्यम असर क्षमता मानें (150 केपीए)

स्तम्भ प्रतिक्रियाएँ: अधिकतम ~1,200 केएन → फ़ुटिंग आकार ≈ √(1,200 / 150) ≈2.8 m × 2.8 mपृथक पाद

भूकंपीय लंगरगाह: एसीआई 318 के अनुसार उत्थान और कतरनी के लिए डिज़ाइन की गई एंकर छड़ें

 

 

बीम-से-कॉलम: बोल्टेड एंड प्लेट्स या वेल्डेड मोमेंट कनेक्शन (यदि एसएमएफ का उपयोग किया जाता है)

ब्रेस-से-गस्सेट: एआईएससी भूकंपीय प्रावधानों के अनुसार व्हिटमोर अनुभाग विधि

डेक समर्थन: बीम टॉप फ्लैंज पर सरल बियरिंग

 

 

वस्तु	विनिर्देश
एलएफआरएस	विशेष सांद्रिक रूप से ब्रेस्ड फ़्रेम (एससीबीएफ)
गुरुत्वाकर्षण किरणें	W410×60 (आंतरिक), W460×74 (किनारा)
कॉलम	W250×67 या HSS203×203×9.5
ब्रेसिज़	एचएसएस152×152×9.5
फर्श डेक	60 मिमी गहरा मिश्रित धातु डेक + 125 मिमी कंक्रीट
भूकंपीय आधार कतरनी	~7,200 केएन (गवर्नेंस डिज़ाइन)
हवा का दबाव	~0.33 kN/m² (गैर-गवर्निंग)
छत की ढलान	2% एकल ढलान, ढलान वाले राफ्टरों द्वारा समर्थित

 

 

मिट्टी की रिपोर्ट के लिए स्थानीय भू-तकनीकी इंजीनियर को नियुक्त करें।

पार्किंग या कमरों में बाधा उत्पन्न किए बिना ब्रेस्ड फ़्रेम का पता लगाने के लिए आर्किटेक्ट के साथ समन्वय करें।

संक्षारण प्रतिरोधी पेंट सिस्टम (ISO 12944 प्रति C4 वातावरण - तटीय पीएनजी) का उपयोग करें।

यदि पूर्व/पश्चिम पंख काफी हद तक ऑफसेट हैं तो मूवमेंट जोड़ प्रदान करें।

P-Δ प्रभावों सहित सॉफ़्टवेयर (उदाहरण के लिए, ETABS, SAP2000) का उपयोग करके विस्तृत 3D संरचनात्मक विश्लेषण करें।

 

 

 

स्टील टन भार का यह अनुमान 4-मंजिला होटल के गुरुत्वाकर्षण और पार्श्व भार प्रतिरोधी प्रणालियों के लिए आवश्यक प्राथमिक और माध्यमिक संरचनात्मक स्टील तत्वों को कवर करता है, जिसमें शामिल हैं:

स्तम्भ (नींव से छत तक)

फर्श और छत के बीम (समग्र डिजाइन)

ब्रेसिंग सदस्य (विशेष सांद्रिक रूप से ब्रेस्ड फ़्रेम - एससीबीएफ)

छत की फ़्रेमिंग (ढलानदार राफ्टर्स और शहतीर)

कनेक्शन (मुख्य सदस्य भार का 5% अनुमानित)

छोड़ा गया:

धातु डेक (गैर--संरचनात्मक आवरण/स्लैब समर्थन माना जाता है)

एंकर रॉड, बेस प्लेट (कनेक्शन भत्ते में शामिल)

सीढ़ियाँ, रेलिंग, विविध स्टील

 

 

भवन योजना में दो जुड़े हुए ब्लॉक शामिल हैं:

ईस्ट ब्लॉक: 55.6 m × 27 m

वेस्ट ब्लॉक: 25 m × 41.7 m
→ कुल पदचिह्न ≈2,544 m²

विशिष्ट स्तंभ ग्रिड:7.5 मीटर (अनुदैर्ध्य) × 6.0 मीटर (अनुप्रस्थ)

स्तंभों की संख्या:

पूर्वी ब्लॉक: (55.6/7.5 ≈ 8 बे → 9 लाइनें) × (27/6 ≈ 4.5 → 5 लाइनें) =45 कॉलम

वेस्ट ब्लॉक: (25/7.5 ≈ 3.3 → 4 लाइनें) × (41.7/6 ≈ 7 → 8 लाइनें) =32 कॉलम

जंक्शन पर ओवरलैप घटाएं (~5 साझा कॉलम) →कुल कॉलम ≈ 72

मंजिलें: 4 स्तर (छत सहित)

ब्रेस्ड फ़्रेम: 2 प्रति दिशा प्रति ब्लॉक →8 कुल ब्रेस्ड खण्ड

छत का ढलान: 2%, ढलान वाले बीम द्वारा समर्थित; कोई ट्रस नहीं

 

 

सार्वजनिक आवासीय आवास के रूप में परियोजना की प्रकृति को देखते हुए, हमने 100 वर्षों से अधिक सेवा जीवन के साथ एक मजबूत इमारत बनाने के लिए संपूर्ण संरचनात्मक प्रणाली को मजबूत करने का निर्णय लिया। इसे प्राप्त करने के लिए, हमने पारंपरिक स्तंभों को बॉक्स{2}सेक्शन स्टील स्तंभों से बदल दिया और उन्हें साइट पर कंक्रीट से भर दिया, जिससे समग्र संरचनात्मक ताकत में उल्लेखनीय वृद्धि हुई।

 

 

अनुभाग:बॉक्स प्रकार 400X400x12x12 मिमी(द्रव्यमान=146.2 किग्रा/मीटर)

प्रति स्तंभ ऊँचाई:

लेवल 1: 3.8 मीटर

स्तर 2-3: 3.7 मीटर प्रत्येक

लेवल 4: 3.4 मीटर
→ कुल ऊँचाई =14.6 m

कुल कॉलम लंबाई=72 × 14.6 =1,051 m

स्तंभ का वजन=1,051 मीटर × 146.2 किग्रा/मीटर =153,656 किग्रा ≈ 153.7 टन

नोट: भूतल के स्तंभ भारी हो सकते हैं; यह एक औसत है.

 

 

आंतरिक बीम: WH500X290X10X16 मिमी (द्रव्यमान=109.6 किग्रा/मीटर)

अवधि: 7.5 मीटर

प्रति मंजिल संख्या:

पूर्वी ब्लॉक: 5 अनुप्रस्थ रेखाएँ × 8 अनुदैर्ध्य खाड़ियाँ=40

पश्चिमी ब्लॉक: 8 अनुप्रस्थ रेखाएँ × 3 अनुदैर्ध्य खाड़ियाँ=24
→ प्रति मंजिल 64 आंतरिक बीम

3 मंजिलों के लिए कुल + छत की रूपरेखा=4 × 64 =256 बीम

लंबाई=256 × 7.5 =1,920 m

वज़न=1,920 × 109.6=210,432 किग्रा

किनारा/परिधि बीम: WH600X200X12X12mm (द्रव्यमान=92 किग्रा/मीटर)

प्रति मंजिल परिधि की लंबाई ≈ 2×(55.6+27) + 2×(25+41.7) - ओवरलैप ≈290 मीटर/मंजिल

प्रत्येक 6 मीटर पर किनारे वाले बीम मान लें → प्रति मंजिल ~48 किनारे वाले बीम

कुल=4 × 48 =192 बीम, औसत. विस्तार=6.0 मी

लंबाई=192 × 6 =1,152 m

वज़न=1,152 × 92=105,984 किग्रा

कुल बीम भार = 210,432 + 105,984 = 316,416 किग्रा ≈ 316.4 टन

 

 

अनुभाग:एचएसएस152×152×9.5(द्रव्यमान=42.5 किग्रा/मीटर)

ब्रेस्ड खाड़ियाँ: कुल 8 (ई-डब्ल्यू में 4, एन-एस में 4)

प्रत्येक खाड़ी में प्रति मंजिल 2 विकर्ण हैं → 4 मंजिलें × 2 =प्रत्येक ब्रेस्ड फ्रेम लाइन में 8 विकर्ण

कुल विकर्ण=8 फ़्रेम × 8 =64 ब्रेसिज़

औसत विकर्ण लंबाई (45 डिग्री पर 7.5 मीटर × 3.7 मीटर खाड़ी के लिए):
(एल=\\sqrt{7.5^2 + 3.7^2} ≈ 8.4 मीटर )

कुल ब्रेस लंबाई=64 × 8.4 =538 m

ब्रेस वज़न=538 × 42.5 =22,865 किग्रा ≈ 22.9 टन

 

 

मुख्य छत के राफ्टर्स एकल -ढलान प्रोफ़ाइल का अनुसरण करते हैं; उपयोगW310×45(45 किग्रा/मीटर)

रिक्ति: 3.0 moc (शहती को सहारा देने के लिए)

छत का कुल क्षेत्रफल=2,544 वर्ग मीटर → छत की लंबाई ≈ भवन की चौड़ाई (अधिकतम 41.7 मीटर)

राफ्टरों की संख्या ≈ 80 मीटर / 3.0 ≈27 पंक्तियाँ

औसत राफ्टर की लंबाई=35 मीटर (पूर्व/पश्चिम चौड़ाई का भारित औसत)

राफ्टर की कुल लंबाई=27 × 35 =945 m

राफ्टर का वजन=945 × 45 =42,525 किग्रा

शहतीर: C200×20×2.5 (5.5 kg/m), दूरी 1.5 m oc

कुल शहतीर की लंबाई ≈ (2,544 वर्ग मीटर / 1.5 मीटर दूरी) × 1.0 मीटर =1,696 m

वज़न=1,696 × 5.5 =9,328 किग्रा

कुल छत इस्पात = 42,525 + 9,328 = 51,853 किग्रा ≈ 51.9 टन

 

 

मानक अभ्यास:5%कुल मुख्य सदस्य वजन का

कुल मुख्य सदस्य=153.7 + 316.4 + 22.9 + 51.9 =533.9 टन

कनेक्शन=0.05 × 533,900 =27,245 किग्रा ≈ 27.3 टन

 

 

अवयव	वजन (टन)
कॉलम	153.7
फर्श और किनारे के बीम	316.4
ब्रेसिंग (एससीबीएफ)	22.9
छत की फ़्रेमिंग (राफ्टर्स + पुरलिन्स)	51.9
कनेक्शन (5%)	27.3
कुल अनुमानित संरचनात्मक इस्पात	572.2 टन

 

 

कुल फर्श क्षेत्र =2,544 m²

स्टील प्रति इकाई क्षेत्र=572.2 टी / 2,544 वर्ग मीटर =225 किग्रा/वर्ग मीटर

यह उच्च-भूकंपीय क्षेत्र में ब्रेस्ड फ्रेम के साथ 4 {{1}मंजिला भूकंपीय -प्रतिरोधी स्टील भवन के लिए उचित है।

 

 

अनुकूलन क्षमता: बड़े बे या कम ब्रेसिंग के उपयोग से टनभार कम हो सकता है, लेकिन पीएनजी में भूकंपीय मांग कटौती को सीमित करती है।

स्थानीय निर्माण: पीएनजी या ऑस्ट्रेलिया में मानक अनुभाग उपलब्धता पर विचार करें (डब्ल्यू-आकार और एचएसएस जैसे सामान्य अनुभाग मान लिए गए हैं)।

संक्षारण संरक्षण: तटीय उष्णकटिबंधीय वातावरण के कारण सभी स्टील को हॉट डिप गैल्वनाइजिंग या डुप्लेक्स पेंट सिस्टम प्राप्त होगा।

आकस्मिकता: जोड़ना5–10%डिज़ाइन विकास, वास्तुशिल्प परिवर्तन, या अक्षमताओं का विवरण देने के लिए →अंतिम बजट अनुमान: ~615-700 टन. यदि लिफ्टों के लिए कुछ सीढ़ियाँ और संरचना जोड़ दी जाए, तो कुल मिलाकर आसपास ही सुविधा होगी650~750 टनफाइनल में.

द्वारा तैयार: हांग्जो Xixi बिल्डिंग कं, लिमिटेड।
दिनांक: 16 जनवरी, 2026
आधार: एआईएससी 360-16, प्रारंभिक लेआउट, एएससीई 7-16 भूकंपीय धारणाएं