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トラスのチュートリアル 3: 屋根トラスの設計例

SkyCivを使用して屋根トラスを設計する

このチュートリアルでは, 次の情報を使用して、ガレージの屋根トラスを設計します:

ロケーション: 8050 SW ビーバートンヒルズデールハイウェイ, ポートランド, または 97225, 米国
建物の長さ: 10.0メートル
建物の幅: 7.0メートル
軒高: 4.0メートル
屋根トラスの高さ: 2.0メートル
屋根の角度: 29.745°
囲い: オープンビル

L型を使用します (AISC) 屋根トラスのセクション, 重要なトラスの分離 (3.33m間隔) 単純支持トラスアセンブリとして解析.

トラスとトラスの定義の詳細については、他のチュートリアルをご覧ください。トラスの種類. または私たちを試してみてくださいオンライントラス計算機トラスの軸力をテストして計算する, 屋根と垂木.

図 1. 3D構造のレンダリング.

図 2. 立地.

屋根の荷重

コンポーネントを設計する際に, 屋根トラスに作用する屋根荷重を評価します. ここで使用される風荷重は、屋根のトラスメンバーを設計するためのコンポーネントとクラッディングに使用されることに注意してください。.

屋根トラス部材の設計において, ASCE 7-16 LRFD負荷の組み合わせ使用されます.

デッドロード

屋根のトラスによって次の荷重が運ばれると仮定します。:

ルーフシートとアクセサリー: 0.15 kPa (上弦に適用)
シーリング: 0.25 kPa (下弦材に適用)

初期セクションが既にある場合、自重がチェックされ、このデータから設計が繰り返されます。. 屋根トラス用, 中心から中心まで3.33mに等しい間隔を使用 (重要なメンバー), 重なった死荷重は:

${W}_{死んだ,上} = 0.15kPa(3.33メートル) = 0.5 kN / m $
${W}_{死んだ,底} = 0.25kPa(3.33メートル) = 0.833 kN / m $

活荷重

テーブルから 4.3-1 ASCEの 7-16, 屋根の積載荷重 (普通のフラット, 自立壁, そして湾曲した屋根) に等しい 0.96 kPa. したがって, 屋根トラス用:

${W}_{住む} = 0.96kPa(3.33メートル) = 3.197 kN / m $

ルーフトラスに作用する活荷重に注意してください。, 領域の水平投影に作用していると想定されます. これをトップコードに適用するので, この荷重を部材の長さに掛けるだけです, それを上弦節に適用します.

風荷重

風荷重に対して, コンポーネントとクラッドに風圧計算を使用します (章 30 ASCEの 7-16). を使用します。 SkyCiv Load Generator 屋根のトラスに作用する風荷重を計算する.

風圧の計算には、次の情報が使用されます。:

ロケーション	8050 SW ビーバートンヒルズデールハイウェイ, ポートランド, または 97225, 米国
リスクカテゴリー	私 (ガレージ)
建物の長さ	10.0 メートル
建物の幅	7.0 メートル
平均屋根高	5.0 メートル
屋根の角度	29.745°

Google マップの衛星画像に基づく, すべての方向が露出カテゴリ B に分類されていることがわかります。.

図 3. 構造物の位置と各風上方向の暴露カテゴリ.

加えて, 一部の方向には丘がありますが、構造物の位置が風上の足とピーク標高の間の高さの下半分にあるため、地形の影響は無視できます。. したがって, Kzt は等しい 1.0 全方向に.

図 4. Google マップの標高図と南方向からの風に対応する地形係数.

[構造データ] タブ, ガレージは壁に囲まれていないため、屋根のプロファイルとして Open-Pitched/Duopicth を選択します。. 建物の長さに注意してください, L, これは、屋根のピッチに垂直な距離です, と平均屋根の高さ, h, は軒高と屋根頂高の平均.

図 5. 構造データ.

「風荷重を計算する" パラメーター, Type of Structure を ASCE に設定する必要があります 7-16 – 建物 – 屋根のトラスをコンポーネントとして設計するため、コンポーネントとクラッディング. Enclosure Classification は Open Buildings に設定され、Wind Blockage は「Clear or Empty Under Under」に設定されています。, 台風の間, 下の車はそれ以上ブロックしません 50% 下の風域の. ルーフクラッディングの領域について, 屋根トラスの有効風域を計算します.

屋根トラスの有効風域 – 長さは3.33mに等しい:

${あ}_{トラス} $ = 間隔 x 長さ = 3.33m(7.0メートル) =( 23.31 {メートル}^{2} \)

しかしながら, セクションで 26.2 ASCEの 7-16, 有効風域の定義による, 有効幅は、スパン長の 3 分の 1 未満である必要はありません。. したがって:

${あ}_{トラス} $ = 間隔 x 長さ ≥ (長さ/3) x 長さ = 3.33m (7メートル) ≥ (7m/3) (7メートル) = $ 23.31 {メートル}^{2} $

風荷重の入力は次のとおりです。:

図 6. オープンビルディングの風パラメータ – コンポーネントとクラッド.

これらのパラメータから, 設計風圧を計算できます:

図 7. 各ゾーンの風圧.

ゾーンの風圧から 1, 2, そして 3 すべて同じです, ゾーニングは関係ありません. したがって, トラスの屋根荷重用, 2つのケースがあります – ポジティブ (または最大) ケースとマイナス (または分) 場合:

${W}_{風+} = 0.651kPa (3.33メートル) = 2.168 kN / m $
${W}_{風-} = -0.453kPa (3.33メートル) = -1.508 kN / m $

ここでの正の値は、圧力が屋根の表面に向かって垂直に作用していることを意味し、負の値は圧力が離れて屋根の表面に垂直に作用していることを意味することに注意してください。.

積雪荷重

Wind Load で使用されているのと同じサイトデータを使用する:

ロケーション	8050 SW ビーバートンヒルズデールハイウェイ, ポートランド, または 97225, 米国
リスクカテゴリー	私 (ガレージ)
建物の長さ	10.0 メートル
建物の幅	7.0 メートル
平均屋根高	5.0 メートル
屋根の角度	29.745°

「積雪量の計算」パラメータについて, 「地形カテゴリ」を「B」に設定する必要があります (ばく露カテゴリーと同じ), これはオープンスペースのガレージになるため、「屋根の露出条件」を「完全露出」に、「熱条件」を「非加熱および屋外構造物」に変更します。. 使用する屋根材がG.. シート. しかも, 対称切妻屋根を使用した場所の不均衡なケースを検討します.

図 8. 積雪パラメータ.

積雪荷重の生成, 平衡屋根積雪荷重は次の値に等しい 0.23 kPa.

図 9. バランスのとれた積雪量の結果.

アンバランスの場合, 片側に負荷をかけることを考慮する必要があります (p1) に等しい 0 そして他の (p2) に等しい 0.42 kPa.

図 10. 切妻屋根の不均衡な積雪荷重の結果.

したがって, 母屋と屋根トラスの積雪荷重は次のとおりです。:

${W}_{トラス,バランスの取れた} = 0.23 kPa (3.33メートル) = 0.766 kN / m $
${W}_{トラス,アンバランスp1} = 0 kN / m $
${W}_{トラス,アンバランスp2} = 0.42 kPa (3.33メートル) = 1.399 kN / m $

活荷重も同様, 積雪荷重は有効面積の水平投影に作用し、屋根トラスの上弦材に作用する傾斜荷重に変換する必要があります。. したがって:

${W}_{トラス,バランスの取れた} = 0.766 kN / m / cos(29.745°) = 0.882 kN / m $
${W}_{トラス,アンバランスp1} = 0 kN / m $
${W}_{トラス,アンバランスp2} = 1.399 kN/m/cos(29.745°) = 1.611 kN / m $

SkyCivでルーフトラス計算を開始:

屋根トラス設計

SkyCiv S3Dの使用, 屋根のトラスを分析できます:

ルーフトラスは単純に支持されていると仮定し、Z 軸の変位のみを修正するコード RRFRRR を使用して各ノードに支持を追加することにより、2D で解析します。. 使用する最初のセクションは AISC L 形状です – 2.5「×2.5」×3/16」. 加えて, メンバーはトラスとしてモデル化されています – ここで、ローカル Y のノード固定性が解放されます- およびZ軸. 屋根荷重を適用し、上で計算した各荷重を部材の長さに掛けて節点荷重に変換します: