Ο οδηγός σας για το λογισμικό SkyCiv - μαθήματα, οδηγοί και τεχνικά άρθρα

Φροντιστήριο Truss 3: Παράδειγμα σχεδίασης ζευκτών στέγης

Σχεδιασμός ζευκτών στέγης χρησιμοποιώντας SkyCiv

Σε αυτό το σεμινάριο, θα σχεδιάσουμε ένα δοκάρι στέγης για γκαράζ με τις παρακάτω πληροφορίες:

Τοποθεσία: 8050 SW Beaverton Hillsdale Hwy, Πόρτλαντ, Ή 97225, ΗΠΑ
Μήκος κτιρίου: 10.0Μ
Πλάτος κτιρίου: 7.0Μ
Ύψος μαρκίζας: 4.0Μ
Ύψος ζευκτού οροφής: 2.0Μ
Γωνία οροφής: 29.745°
Περίφραξη: Ανοιχτό κτίριο

Θα χρησιμοποιήσουμε σχήμα L (AISC) τμήμα για το δοκάρι στέγης, απομόνωση του κρίσιμου ζευκτού (σε απόσταση 3,33μ) και αναλύοντάς το ως ένα συγκρότημα ζευκτών με απλή υποστήριξη.

Επισκεφτείτε τους άλλους οδηγούς μας για περισσότερες πληροφορίες σχετικά με τον ορισμό του ζευκτού και τύποι ζευκτόντων. Ή δοκιμάστε το δικό μας Online Υπολογιστής Τρασών να δοκιμάσει και να υπολογίσει τις αξονικές δυνάμεις για δοκούς, στέγη και δοκάρια.

Φιγούρα 1. 3D Απόδοση της δομής.

Φιγούρα 2. Τοποθεσία ιστότοπου.

Φορτία στέγης

Στο σχεδιασμό των εξαρτημάτων, θα αξιολογήσουμε τα φορτία στέγης που επιδρούν στα ζευκτά στέγης. Σημειώστε ότι το φορτίο ανέμου που θα χρησιμοποιηθεί εδώ θα είναι για εξαρτήματα και επένδυση για το σχεδιασμό των μελών του δοκού οροφής.

Στο σχεδιασμό των μελών ζευκτών οροφής, ASCE 7-16 Συνδυασμοί φορτίων LRFD θα χρησιμοποιηθεί.

Νεκρό φορτίο

Θα υποθέσουμε ότι τα ακόλουθα φορτία μεταφέρονται από τα ζευκτά στέγης:

Φύλλα στέγης και αξεσουάρ: 0.15 kPa (εφαρμόζεται στην κορυφή της χορδής)
Οροφή: 0.25 kPa (εφαρμόζεται στο κάτω μέρος της χορδής)

Το αυτο-βάρος θα ελεγχθεί όταν έχουμε ήδη την αρχική ενότητα και θα επαναλάβουμε το σχέδιο από αυτά τα δεδομένα. Για ζευκτά στέγης, χρησιμοποιώντας απόσταση ίση με 3,33 μέτρα από κέντρο σε κέντρο (κριτικό μέλος), το υπερτιθέμενο νεκρό φορτίο είναι:

${Δ}_{sdead,μπλουζα} = 0,15 kPa(3.33Μ) = 0.5 kN / m $
${Δ}_{sdead,κάτω μέρος} = 0,25 kPa(3.33Μ) = 0.833 kN / m $

Η πίεση είναι

Από τον πίνακα 4.3-1 του ASCE 7-16, το ζωντανό φορτίο για στέγες (συνηθισμένο διαμέρισμα, έριξε, και καμπύλες στέγες) είναι ίσο με 0.96 kPa. Επομένως, για ζευκτά στέγης:

${Δ}_{ζω} = 0,96 kPa(3.33Μ) = 3.197 kN / m $

Σημειώστε ότι το ενεργό φορτίο που ενεργεί στο δοκό οροφής, υποτίθεται ότι ενεργεί στην οριζόντια προβολή της περιοχής. Δεδομένου ότι θα το εφαρμόσουμε στην κορυφαία χορδή, απλώς θα πολλαπλασιάσουμε αυτό το φορτίο στο μήκος του μέλους, και εφαρμόστε το στους επάνω κόμβους χορδής.

Φορτίο ανέμου

Για το φορτίο ανέμου, θα χρησιμοποιήσουμε τον υπολογισμό της πίεσης ανέμου για εξαρτήματα και επένδυση (Κεφάλαιο 30 του ASCE 7-16). Θα χρησιμοποιήσουμε το Γεννήτρια φορτίου SkyCiv για τον υπολογισμό των φορτίων ανέμου που επιδρούν στα ζευκτά στέγης.

Οι ακόλουθες πληροφορίες χρησιμοποιούνται για τον υπολογισμό των πιέσεων ανέμου:

Τοποθεσία	8050 SW Beaverton Hillsdale Hwy, Πόρτλαντ, Ή 97225, ΗΠΑ
Κατηγορία κινδύνου	Εγώ (Γκαράζ)
Μήκος Κτιρίου	10.0 Μ
Πλάτος κτιρίου	7.0 Μ
Μέσο ύψος στέγης	5.0 Μ
Γωνία οροφής	29.745°

Με βάση τη δορυφορική εικόνα από τους Χάρτες Google, μπορούμε να δούμε ότι όλες οι κατευθύνσεις κατηγοριοποιούνται στην κατηγορία έκθεσης Β.

Φιγούρα 3. Θέση της δομής και η Κατηγορία έκθεσης για κάθε αντίθετη κατεύθυνση.

Επιπλέον, ορισμένες κατευθύνσεις έχουν λόφους, αλλά η επίδραση της τοπογραφίας είναι αμελητέα, καθώς η θέση της κατασκευής βρίσκεται στο κάτω μισό του ύψους μεταξύ του ανεμοδαρμένου ποδιού και του υψομέτρου της κορυφής. Επομένως, Το Kzt ισούται με 1.0 για όλες τις κατευθύνσεις.

Φιγούρα 4. Υψομετρικό διάγραμμα από τους Χάρτες Google και ο αντίστοιχος τοπογραφικός συντελεστής για τον άνεμο που έρχεται από νότια κατεύθυνση.

Στην καρτέλα Structure Data, θα επιλέξουμε Open-Pitched/Duopicth ως προφίλ οροφής καθώς το γκαράζ δεν περικλείεται από τοίχους. Λάβετε υπόψη ότι το μήκος του κτιρίου, μεγάλο, εδώ είναι η απόσταση που είναι κάθετη στην κλίση της στέγης, και το μέσο ύψος στέγης, η, είναι ο μέσος όρος του ύψους της μαρκίζας και του ύψους της κορυφής της οροφής.

Φιγούρα 5. Στοιχεία δομής.

Στο "Υπολογίστε το φορτίο ανέμου" Παράμετροι, πρέπει να ορίσουμε το Type of Structure σε ASCE 7-16 – Κτίρια – Εξαρτήματα και Επένδυση αφού θα σχεδιάσουμε το ζευκτό οροφής ως εξαρτήματα. Η ταξινόμηση περιβλήματος έχει οριστεί σε Ανοιχτά κτίρια και η απόφραξη ανέμου έχει οριστεί σε "Clear or Empty Under" ως, κατά τους τυφώνες, τα παρακάτω αυτοκίνητα δεν θα μπλοκάρουν περισσότερο από 50% της περιοχής ανέμου από κάτω. Για την περιοχή της επένδυσης στέγης, θα υπολογίσουμε την αποτελεσματική επιφάνεια ανέμου για τα ζευκτά στέγης.

Η αποτελεσματική περιοχή ανέμου για το ζευκτό στέγης – μήκος ισούται με 3,33μ:

${ΕΝΑ}_{δένω} $ = απόσταση x μήκος = 3,33μ(7.0Μ) =( 23.31 {Μ}^{2} \)

Ωστόσο, στο τμήμα 26.2 του ASCE 7-16, εξ ορισμού της περιοχής ενεργού ανέμου, το ενεργό πλάτος δεν χρειάζεται να είναι μικρότερο από το ένα τρίτο του μήκους του ανοίγματος. Επομένως:

${ΕΝΑ}_{δένω} $ = απόσταση x μήκος ≥ (μήκος/3) x μήκος = 3,33μ (7Μ) ή σχισμές προεξέχουν πάνω από το ύψος των χαρακτηριστικών του ανάνερου εδάφους σε απόσταση 2 mi (7m/3) (7Μ) = $ 23.31 {Μ}^{2} $

Η είσοδος για το φορτίο ανέμου είναι η εξής:

Φιγούρα 6. Παράμετροι ανέμου για ανοιχτό κτίριο – εξαρτήματα και επένδυση.

Από αυτές τις παραμέτρους, μπορούν να υπολογιστούν οι πιέσεις ανέμου σχεδιασμού:

Φιγούρα 7. Πιέσεις ανέμου για κάθε ζώνη.

Δεδομένου ότι οι πιέσεις ανέμου για ζώνες 1, 2, και 3 είναι όλοι ίδιοι, η χωροθέτηση δεν θα έχει σημασία. Επομένως, για φορτίο στέγης στο ζευκτό, θα έχουμε δύο περιπτώσεις – το ΘΕΤΙΚΟ (ή μέγ) περίπτωση και αρνητική (ή ελάχ) συνδυάζοντας την επίδραση της εξωτερικής και εσωτερικής δράσης πίεσης:

${Δ}_{άνεμος+} = 0,651 kPa (3.33Μ) = 2.168 kN / m $
${Δ}_{άνεμος-} = -0.453kPa (3.33Μ) = -1.508 kN / m $

Σημειώστε ότι η θετική τιμή εδώ σημαίνει ότι η πίεση δρα προς και κάθετα προς την επιφάνεια της οροφής και η αρνητική τιμή σημαίνει ότι η πίεση δρα μακριά και κάθετα προς την επιφάνεια της οροφής.

Φορτίο χιονιού

Χρησιμοποιώντας τα ίδια δεδομένα τοποθεσίας που χρησιμοποιούνται στο Wind Load:

Τοποθεσία	8050 SW Beaverton Hillsdale Hwy, Πόρτλαντ, Ή 97225, ΗΠΑ
Κατηγορία κινδύνου	Εγώ (Γκαράζ)
Μήκος Κτιρίου	10.0 Μ
Πλάτος κτιρίου	7.0 Μ
Μέσο ύψος στέγης	5.0 Μ
Γωνία οροφής	29.745°

Στις παραμέτρους "Υπολογισμός φορτίου χιονιού"., πρέπει να ορίσουμε την "Κατηγορία εδάφους" σε "Β" (ίδια με την κατηγορία έκθεσης), την «Κατάσταση έκθεσης της στέγης» σε «Πλήρως εκτεθειμένη» και «Θερμική κατάσταση» σε «μη θερμαινόμενες και υπαίθριες κατασκευές» αφού θα υπάρχει γκαράζ στον ανοιχτό χώρο. Η κατάσταση "Sloped Roof Condition" έχει οριστεί σε "Slippery" καθώς το υλικό στέγης που θα χρησιμοποιηθεί είναι G.I.. σεντόνι. Εξάλλου, θα εξετάσουμε τη μη ισορροπημένη περίπτωση για τη θέση που χρησιμοποιεί την οροφή Symmetric Gable.

Φιγούρα 8. Παράμετροι φορτίου χιονιού.

Δημιουργία φορτίου χιονιού, το ισορροπημένο φορτίο χιονιού οροφής είναι ίσο με 0.23 kPa.

Φιγούρα 9. Ισορροπημένο αποτέλεσμα φορτίου χιονιού.

Για την ανισόρροπη υπόθεση, πρέπει να σκεφτούμε τη φόρτωση από τη μία πλευρά (p1) ίσο με 0 και το άλλο (p2) ίσο με 0.42 kPa.

Φιγούρα 10. Αποτέλεσμα μη ισορροπημένου φορτίου χιονιού για δίρριχτη οροφή.

Επομένως, το φορτίο χιονιού στις τεγίδες και τα ζευκτά στέγης έχει ως εξής:

${Δ}_{δένω,ισορροπημένη} = 0.23 kPa (3.33Μ) = 0.766 kN / m $
${Δ}_{δένω,μη ισορροπημένο p1} = 0 kN / m $
${Δ}_{δένω,μη ισορροπημένο p2} = 0.42 kPa (3.33Μ) = 1.399 kN / m $

Το ίδιο με το ζωντανό φορτίο, το φορτίο χιονιού επενεργεί στην οριζόντια προβολή της ενεργού περιοχής και θα πρέπει να μετατραπεί σε κεκλιμένο φορτίο που ενεργεί στην επάνω χορδή του δοκού οροφής. Επομένως:

${Δ}_{δένω,ισορροπημένη} = 0.766 kN / m / συν(29.745°) = 0.882 kN / m $
${Δ}_{δένω,μη ισορροπημένο p1} = 0 kN / m $
${Δ}_{δένω,μη ισορροπημένο p2} = 1.399 kN/m /cos(29.745°) = 1.611 kN / m $

Ξεκινήστε τον Υπολογισμό ζευκτών στέγης με το SkyCiv:

Σχεδιασμός ζευκτών οροφής

Χρήση του SkyCiv S3D, μπορούμε να αναλύσουμε το δοκάρι στέγης:

Θα υποθέσουμε ότι το δοκάρι στέγης στηρίζεται απλά και θα αναλυθεί σε 2D προσθέτοντας στηρίγματα σε κάθε κόμβο με κωδικό RRFRRR για να διορθωθεί μόνο η μετατόπιση του άξονα Z. Το αρχικό τμήμα που θα χρησιμοποιήσουμε είναι ένα σχήμα AISC L – 2.5“x2,5”x3/16”. Επιπλέον, τα μέλη διαμορφώνονται ως ζευκτά – όπου η σταθερότητα κόμβου απελευθερώνεται για το τοπικό Y- και τον άξονα Ζ. Εφαρμόζοντας τα φορτία στέγης και πολλαπλασιάζοντας κάθε φορτίο που υπολογίσαμε παραπάνω στο μήκος του μέλους για να το μετατρέψουμε σε κομβικά φορτία: