पांच{0}}स्टोरी स्टील फ्रेम के लिए संरचनात्मक विश्लेषण और स्टील की मात्रा का अनुमान

नीचे वर्णित पांच{0}}मंजिला स्टील फ्रेम संरचना के लिए एक संरचनात्मक विश्लेषण और स्टील टन भार का अनुमान दिया गया है

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एक सार्थक लोड विश्लेषण करने के लिए, निम्नलिखित उचित मान्यताओं को अपनाया जाता है (हल्के औद्योगिक या उपयोगिता समर्थन संरचनाओं के लिए विशिष्ट):

फ़्लोर डेड लोड (डीएल): 1.0 केएन/एम²
(इसमें डेकिंग, फ़िनिश, मैकेनिकल/इलेक्ट्रिकल, यदि कोई हो, और द्वितीयक सदस्यों का स्वंय -वजन{{1}प्राथमिक बीम स्वंय{{2}वजह अलग से जोड़ा जाएगा।)

लाइव लोड (एलएल): 2.0 केएन/एम²
(प्रकाश भंडारण या रखरखाव पहुंच के लिए विशिष्ट; यदि भिन्न उपयोग का इरादा हो तो समायोजित करें।)

छत का मृत भार: 0.8 केएन/एम²

छत लाइव लोड/बर्फ लोड: 1.0 केएन/एम²

पवन भार: यहां प्रति मंजिल वितरित नहीं है; पार्श्व प्रतिरोध को ब्रेसिंग द्वारा नियंत्रित किया गया (अलग से विश्लेषण किया गया)।

 

खाड़ी ज्यामिति:

प्रत्येक अनुप्रस्थ फ्रेम है1.6 मीटर चौड़ा.

फ़्रेमों के बीच अनुदैर्ध्य दूरी: 5 बे → [5.6 मीटर, 5.6 मीटर, 2.8 मीटर, 5.6 मीटर, 5.6 मीटर]।

इस प्रकार, मुख्य बीम द्वारा समर्थित प्रत्येक "फर्श पैनल" का क्षेत्रफल=है1.6 मीटर × खाड़ी की चौड़ाई.

मुख्य बीम (W10×22)दौड़नाअनुदैर्ध्य रूप से, प्रत्येक स्तर पर 6 अनुप्रस्थ फ़्रेमों को जोड़ना। इसलिए, प्रत्येक किरण आसन्न खाड़ियों से आधी सहायक चौड़ाई का समर्थन करती है-लेकिन चूंकि संरचना केवल हैकुल 1.6 मीटर चौड़ा, प्रभावी ढंग से हैंदो किनारे वाले बीमपूरी 1.6 मीटर चौड़ाई (या ब्रैकट के साथ एक केंद्रीय बीम) का समर्थन करना। सरलता के लिए, हम मान लेते हैंदो अनुदैर्ध्य किरणें, प्रत्येक ले जाने वाला0.8 मीटर सहायक नदी की चौड़ाई.

हालाँकि, संकीर्ण चौड़ाई (1.6 मीटर) को देखते हुए, फर्श प्रणाली को मॉडल बनाना अधिक व्यावहारिक हैएक एकल पट्टीजहां दो अनुदैर्ध्य W10×22 किरणें कार्य करती हैंकिनारे के गर्डर1.6 मीटर चौड़े प्लेटफॉर्म को सपोर्ट करना।

इस प्रकार,प्रति किरण प्रति खाड़ी सहायक नदी क्षेत्र = 0.8 मीटर × खाड़ी की लंबाई.

लेकिन के लिएकॉलम लोड गणना, हम विचार करते हैंप्रति अनुप्रस्थ फ्रेम पर कुल भार.

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प्रत्येक अनुप्रस्थ फ्रेम (किसी दिए गए अनुदैर्ध्य स्थिति पर) समर्थन करता है:

खाड़ी का आधा क्षेत्रफल इसके बायीं ओर + आधा क्षेत्रफल इसके दायीं ओर।

आंतरिक फ़्रेम के लिए (फ़्रेम 2-5):

सहायक नदी की लंबाई=(बायाँ खाड़ी + दायाँ खाड़ी) / 2

अंतिम फ़्रेम के लिए (फ़्रेम 1 और फ़्रेम 6):

सहायक नदी की लंबाई=आसन्न खाड़ी / 2

चौखटा #	लेफ्ट बे (एम)	दाहिनी खाड़ी (एम)	सहायक नदी की लंबाई (एम)	सहायक नदी क्षेत्र प्रति मंजिल (एम²)=1.6 × एलₜ
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

टिप्पणी: कुल क्षेत्रफल=(4.48 + 8.96 + 6.72 + 6.72 + 8.96 + 4.48) =40.32 m²
पूर्ण योजना क्षेत्र=1.6 मी × 25.2 मी =40.32 m²→ ✔️ लगातार.

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डेड लोड (डीएल)= 1.0 kN/m²

लाइव लोड (एलएल)= 2.0 kN/m²

कुल अकारण भार= 3.0 kN/m²

चौखटा #	क्षेत्रफल (एम²)	डीएल (केएन)	एलएल (केएन)	प्रति मंजिल कुल भार (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

इसके अतिरिक्त,मुख्य बीमों का स्वंय-वजनकॉलम लोड में शामिल किया जाना चाहिए।

W10×22 वजन=32.7 किग्रा/मीटर=0.321 kN/मीटर

प्रत्येक फ़्रेम कनेक्ट होता हैदो किरण खंड(बाएँ और दाएँ)

बीम खंड की लंबाई=वास्तविक बे लंबाई

फ़्रेम 3 के लिए उदाहरण:

बायां बे=5.6 मी → बीम वजन=0.321 × 5.6=1.80 केएन

दायां बे=2.8 मी → बीम वजन=0.321 × 2.8=0.90 केएन

फ़्रेम 3 ≈ के लिए कुल बीम स्व-वजन सहायक नदी(1.80 + 0.90)/2?→ दरअसल,बीम का वजन सिरों पर स्तंभों द्वारा पूरी तरह से समर्थित है, इसलिए एक फ्रेम पर प्रत्येक कॉलम चलता हैप्रत्येक आसन्न बीम के वजन का आधा.

इस प्रकार,प्रति फ्रेम प्रति मंजिल बीम से अतिरिक्त ऊर्ध्वाधर भार:=0.5 × (बायां खाड़ी + दायां खाड़ी) × 0.321 केएन/मीटर

प्रत्येक फ़्रेम के लिए गणना करें:

चौखटा	आसन्न खाड़ियाँ (एम)	कुल आसन्न लंबाई (एम)	बीम सेल्फ-वजन (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

इसे पिछले कुल में जोड़ें:

 

प्रति फ्रेम प्रति विशिष्ट मंजिल पर कुल ऊर्ध्वाधर भार (स्तर 1-4):

चौखटा	क्षेत्र भार (kN)	+ बीम वजन (केएन)	कुल प्रति मंजिल (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

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छत डीएल=0.8 केएन/एम²

छत LL=1.0 kN/m²

कुल=1.8 kN/m²

क्षेत्र-प्रति फ्रेम छत भार आधारित:

चौखटा	क्षेत्रफल (एम²)	छत डीएल (केएन)	छत एलएल (केएन)	उप योग (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

समान बीम स्वयं का वजन जोड़ें (बीम अभी भी छत पर मौजूद हैं):

प्रति फ्रेम कुल छत भार:

चौखटा	छत क्षेत्र भार (kN)	+ बीम वजन (केएन)	कुल छत (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

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सभी मंजिलों को समान (स्तर 1-4) और छत को स्तर 5 मानते हुए:

चौखटा	लोड/फ्लोर (kN)	×4 मंजिलें	छत (kN)	कुल कॉलम लोड (kN)
1,6	14.34	57.36	8.96	66.3 के.एन
2,5	28.68	114.72	17.93	132.7 के.एन
3,4	21.51	86.04	13.45	99.5 के.एन

टिप्पणी: ये हैंअप्रभावित सेवा भार. डिज़ाइन के लिए, एलआरएफडी संयोजनों का उपयोग करें (उदाहरण के लिए, 1.2डीएल + 1.6एलएल)।

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गुरुत्वाकर्षण भार1.6 मीटर चौड़े डेक से अनुदैर्ध्य W10×22 बीम में स्थानांतरित किया जाता है, फिर 6 फ़्रेमों में से प्रत्येक पर W8×24 कॉलम में स्थानांतरित किया जाता है।

शिखर स्तंभ अक्षीय भारफ़्रेम 2 और 5 पर होता है (~133 kN बिना तथ्य के)।

पार्श्व स्थिरताद्वारा प्रदान किया जाता है:

कम से कम एक खाड़ी (उदाहरण के लिए, 2.8 मीटर केंद्रीय खाड़ी) में लंबवत X-ब्रेसिंग (L3×3×1/4)।

छत पर (और संभवतः अन्य स्तरों पर) क्षैतिज ब्रेसिंग (C9×20) डायाफ्राम पार्श्व बलों को ब्रेस्ड फ्रेम में लगाने के लिए।

संरचना हैगुरुत्वाकर्षण में सांख्यिकीय रूप से निर्धारित, औरब्रेस्ड-फ़्रेम व्यवहारपार्श्व प्रतिक्रिया को नियंत्रित करता है।

सिफारिश: AISC 360 और स्थानीय बिल्डिंग कोड के अनुसार संयुक्त लोडिंग के तहत सदस्य क्षमताओं, बहाव और कनेक्शन बलों को सत्यापित करने के लिए एक 3D संरचनात्मक विश्लेषण करें (उदाहरण के लिए, SAP2000, ETABS, या STAAD.Pro का उपयोग करके)।

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विश्लेषण का अंत.

 

अनुकूलनीय क्षेत्र:चिली, फिलीपींस, न्यू क्रेडोनिया, टोंगा, वर्जिन द्वीप समूह, रीयूनियन द्वीप, पेरू...

अनुप्रयोग: भंडारण, भंडारण, रसद, मशीनरी रैकिंग और अन्य विशेष उद्देश्यों के लिए संरचनात्मक घटक

कहानियों की संख्या: 5

कुल ऊंचाई: 12.2 मीटर → औसत मंजिल ऊंचाई=12.2 / 5 ≈ 2.44 मीटर

भवन की चौड़ाई (छोटी दिशा): 1.6 m

भवन की लंबाई (लंबी दिशा): 25.2 m

फ़्रेम बे (अनुप्रस्थ फ़्रेम): 25.2 मीटर की लंबाई के साथ 6 फ़्रेम [5.6 मीटर, 5.6 मीटर, 2.8 मीटर, 5.6 मीटर, 5.6 मीटर] की दूरी पर हैं
→ कुल बे रिक्ति योग=5.6 + 5.6 + 2.8 + 5.6 + 5.6=25.2 मी (सुसंगत)

प्राथमिक सदस्य:

कॉलम: W8×24 (प्रति ASTM A992 या समकक्ष)

मुख्य बीम (गर्डर्स): W10×22

क्षैतिज ब्रेसिंग: C9×20 (चैनल अनुभाग)

लंबवत (कहानी) ब्रेसिंग: L3×3×1/4 (समान-पैर कोण)

 

संरचना एक क्षण-प्रतिरोधी फ्रेम है जो क्षैतिज और ऊर्ध्वाधर दोनों विमानों में विकर्ण ब्रेसिंग द्वारा पार्श्व रूप से स्थिर होती है।

गुरुत्वाकर्षण भार पथ:
फ़्लोर लोड (मृत + जीवित) को फ़्लोर सिस्टम (यहाँ विस्तृत नहीं) के माध्यम से मुख्य बीम (W10×22), फिर कॉलम (W8×24) में स्थानांतरित किया जाता है। संकीर्ण चौड़ाई (1.6 मीटर) को देखते हुए, यह संभावना है कि मुख्य बीम अनुप्रस्थ (1.6 मीटर) फैले हुए हैं और 25.2 मीटर दिशा के साथ संरेखित स्तंभों द्वारा समर्थित हैं। हालाँकि, विशिष्ट अभ्यास और सदस्य पदनाम को देखते हुए, यह अधिक प्रशंसनीय है कि:

मुख्य किरणें अनुदैर्ध्य रूप से चलती हैं(25.2 मीटर दिशा), प्रत्येक ~5-6 मीटर की दूरी पर अनुप्रस्थ फ्रेम द्वारा समर्थित।

लेकिन केवल 1.6 मीटर चौड़ाई के साथ, यह सुझाव देता हैएकल-खाड़ी संकीर्ण संरचना, संभवतः एक पुल, चंदवा, या उपकरण समर्थन फ्रेम।

ज्यामिति को देखते हुए (1.6 मीटर चौड़ा × 25.2 मीटर लंबा × 12.2 मीटर ऊंचा), यह एक प्रतीत होता हैरैखिक फ्रेम(उदाहरण के लिए, उपयोगिताओं या वॉकवे के लिए एक समर्थन संरचना), 25.2 मीटर लंबाई के साथ 6 अनुप्रस्थ फ्रेम (प्रत्येक 1.6 मीटर चौड़ा) के साथ।

इस प्रकार:

प्रत्येकअनुप्रस्थ फ्रेमइसमें दो स्तंभ (ऊंचाई=2.44 मीटर प्रति कहानी × 5=12.2 मीटर कुल) और प्रत्येक स्तर पर कनेक्टिंग बीम होते हैं।

मुख्य किरणें(W10×22) चलने की संभावना हैअनुदैर्ध्य रूप से, प्रत्येक मंजिल स्तर पर अनुप्रस्थ फ़्रेमों को जोड़ना।

ताल्लुक़:

क्षैतिज ब्रेसिंग(सी9×20) पार्श्व भार को ब्रेस्ड फ़्रेमों में स्थानांतरित करने के लिए छत और संभवतः मध्यवर्ती स्तरों पर।

लंबवत (कहानी) ब्रेसिंग(L3×3×1/4) हवा/भूकंपीय भार के विरुद्ध पार्श्व कठोरता प्रदान करने के लिए एक या अधिक खण्डों में।

 

 

इकाई भार (एआईएससी मैनुअल से):

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: वजन ≈ 4.9 lb/ft=7.3 kg/m (क्षेत्रफल ≈ 1.44 in² से गणना)

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ए. कॉलम

अनुप्रस्थ फ़्रेमों की संख्या: 6

प्रत्येक फ्रेम में 2 कॉलम हैं (आयताकार फ्रेम मानते हुए)

कुल कॉलम=6 × 2=12

प्रति कॉलम ऊंचाई=12.2 मी

कुल स्तंभ लंबाई=12 × 12.2=146.4 मी

कॉलम स्टील का वजन=146.4 मी × 35.7 किग्रा/मीटर ≈5,226 किग्रा

 

बी. मुख्य बीम (अनुदैर्ध्य गर्डर)

5 मंजिल स्तरों में से प्रत्येक पर बीम को पूरी 25.2 मीटर लंबाई तक चलने वाला मानते हुए, औरप्रति स्तर दो बीम(1.6 मीटर चौड़ाई में से 6 प्लस):

प्रति स्तर बीम्स=2

स्तर=5

कुल बीम लंबाई=2 × 5 × 25.2 + 1.6 x 6 x 5=300 मीटर

बीम स्टील का वजन=300 मी × 32.7 किग्रा/मीटर ≈9,810 किग्रा

नोट: यदि संरचना केवल एक केंद्रीय बीम या विभिन्न कॉन्फ़िगरेशन का उपयोग करती है, तो तदनुसार समायोजित करें। यह परिधि फ़्रेमिंग मानता है।

 

C. क्षैतिज ब्रेसिंग (C9×20)

आमतौर पर छत के स्तर पर और संभवतः मध्यवर्ती मंजिलों पर स्थापित किया जाता है। मान लीजिए:

छत पर एक क्षैतिज ब्रेसिंग परत (प्रति पैनल X या एकल विकर्ण बनाने वाली योजना ब्रेसिंग)

फ़्रेम के बीच पैनल: 5 पैनल (6 फ़्रेम के बीच)

प्रति पैनल विकर्ण लंबाई ≈ √(5.6² + 1.6²) ≈ 5.82 मीटर (5.6 मीटर बे के लिए); 2.8 मीटर खाड़ी के लिए: √(2.8² + 1.6²) ≈ 3.22 मीटर

मान लीजिएकेवल एक खाड़ी में X-ब्रेसिंग(स्थिरता के लिए न्यूनतम), उदाहरण के लिए, केंद्रीय 2.8 मीटर खाड़ी में:

छत पर विकर्ण: 2 × 3.22=6.44 मी

संभवतः जमीनी स्तर या मध्यवर्ती स्तर पर भी: ब्रेसिंग के साथ 3 स्तर मान लें → 3 × 6.44=19.3 मी

कुल C9×20 लंबाई ≈ 20 मीटर (रूढ़िवादी)

वजन=20 मी × 29.8 किग्रा/मीटर ≈596 किग्रा

यदि हर स्तर पर पूर्ण क्षैतिज ट्रसिंग का उपयोग किया जाता है, तो मात्रा काफी बढ़ जाती है। यह न्यूनतम अनुमान है. वास्तव में प्रत्येक खाड़ी में क्षैतिज ब्रेसिंग होती है, इसलिए वास्तविक उपयोग बहुत अधिक होगा।

 

डी. वर्टिकल (कहानी) ब्रेसिंग (L3×3×1/4)

मान लीजिएएक ब्रेस्ड खाड़ीलंबाई के साथ (उदाहरण के लिए, फ़्रेम 3 और 4 के बीच, 2.8 मीटर खाड़ी के पार) प्रत्येक मंजिल पर X-ब्रेसिंग के साथ।

कहानियों की संख्या=5 → 5 ब्रेसिंग पैनल

पैनल की ऊंचाई=2.44 मीटर, चौड़ाई=2.8 मीटर

प्रति पैनल विकर्ण लंबाई=√(2.44² + 2.8²) ≈ 3.71 मीटर

प्रति पैनल दो विकर्ण (X-ब्रेस) → 2 × 3.71=7.42 मी प्रति कहानी

कुल लंबाई=5 × 7.42=37.1 मी

वजन=37.1 मी × 7.3 किग्रा/मीटर ≈271 किग्रा

यदि एकाधिक खण्ड ब्रेस्ड हैं, तो तदनुसार गुणा करें।

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अवयव	वजन (किलो)
कॉलम (W8×24)	5,226
मुख्य बीम (W10×22)	9,810
क्षैतिज ब्रेसिंग (C9×20)	596
वर्टिकल ब्रेसिंग (L3×3×1/4)	271
कुल (लगभग)	15,903 किग्रा

≈ 15.9 मीट्रिक टन

नोट: इसमें कनेक्शन, बेस प्लेट, सेकेंडरी सदस्य या डेकिंग शामिल नहीं है। कनेक्शन विवरण और अपशिष्ट के कारण वास्तविक निर्माण भार 10-15% अधिक हो सकता है।

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कमजोरी: W8×24 कॉलम (डी ≈ 8 इंच, ए ≈ 7.08 इंच²) 12.2 मीटर से अधिक अनब्रेस्ड ऊंचाई पतले हो सकते हैं। प्रभावी लंबाई कारक (K) अंतिम स्थितियों पर निर्भर करता है। पिन किए गए -पिन किए गए के लिए, केएल/आर सीमा से अधिक हो सकता है जब तक कि ब्रेस्ड न किया गया हो।वर्टिकल ब्रेसिंग जरूरी हैप्रभावी स्तंभ लंबाई को कम करने के लिए.

बीम स्पैन: W10×22 5.6 मीटर से अधिक (यदि बीम फ्रेम के बीच अनुप्रस्थ रूप से फैले हुए हैं) हल्के भार के लिए उचित है। लेकिन यदि बीम लगातार 25.2 मीटर तक फैलते हैं, तो विक्षेपण और शक्ति अपर्याप्त होगी -इस प्रकार, अनुमानित विन्यास (अनुप्रस्थ फ़्रेमों के बीच अनुदैर्ध्य गर्ट्स के रूप में बीम) अधिक प्रशंसनीय है।

पार्श्व स्थिरता: ऊर्ध्वाधर X-ब्रेसिंग (हवा/भूकंप का प्रतिरोध) और क्षैतिज ब्रेसिंग (डायाफ्राम क्रिया) के संयोजन द्वारा प्रदान किया गया।

अनुमान लोड करें: विशिष्ट मृत/जीवित/पवन भार के बिना, यह एक प्रारंभिक अनुमान है। AISC 360 के अनुसार विस्तृत डिज़ाइन आवश्यक है।

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निष्कर्ष
वर्णित स्टील फ्रेम एक संकीर्ण, बहुमंजिला ब्रेस्ड फ्रेम है जिसका अनुमानित स्टील टन भार हैलगभग 15.9 मीट्रिक टन. संरचनात्मक प्रणाली पार्श्व स्थिरता के लिए विकर्ण ब्रेसिंग पर निर्भर करती है, और सदस्य आकार प्रकाश से {{1} से मध्यम लोडिंग के लिए पर्याप्त दिखाई देते हैं, बशर्ते उचित ब्रेसिंग कॉलम की प्रभावी लंबाई को कम कर दे। निर्माण से पहले लोड संयोजन, कनेक्शन डिजाइन और सेवाक्षमता जांच सहित एक पूर्ण संरचनात्मक विश्लेषण की सिफारिश की जाती है।