SkyCiv yazılımı kılavuzunuz - öğreticiler, nasıl yapılır kılavuzları ve teknik makaleler

Kafes Eğitimi 3: Çatı Makas Tasarım Örneği

SkyCiv kullanarak çatı makasları tasarlama

Bu öğreticide, aşağıdaki bilgilerle bir garaj için çatı makası tasarlayacağız:

yer: 8050 GB Beaverton Hillsdale Yolu, Portland, VEYA 97225, Amerika Birleşik Devletleri
Bina uzunluğu: 10.0m
Bina genişliği: 7.0m
saçak yüksekliği: 4.0m
çatı makas yüksekliği: 2.0m
Çatı açısı: 29.745°
muhafaza: Açık bina

L şekli kullanacağız (AISC) çatı makası için bölüm, kritik kirişi izole etmek (3.33m aralıklı) ve basitçe desteklenen bir kiriş tertibatı olarak analiz edilmesi.

Kafes tanımı hakkında daha fazla bilgi için diğer eğitimlerimizi ziyaret edin ve kafes türleri. veya bizimkini deneyin Çevrimiçi Makas Hesaplayıcı kiriş için eksenel kuvvetleri test etmek ve hesaplamak için, çatı ve kirişler.

Figür 1. 3D Yapının işlenmesi.

Figür 2. Site konumu.

Çatı Yükleri

Bileşenleri tasarlarken, çatı makaslarına etki eden çatı yüklerini değerlendireceğiz. Burada kullanılacak rüzgar yükünün, çatı makas elemanlarını tasarlamak için Bileşenler ve Kaplamalar için olacağını unutmayın..

Çatı makas elemanlarının tasarımında, EKSENLER 7-16 LRFD Yük Kombinasyonları W12x40.

Ölü Yük

Çatı makaslarının taşıyacağı aşağıdaki yükleri üstleneceğiz:

Çatı levhaları ve aksesuarları: 0.15 kPa (üst akorda uygulanan)
Tavan: 0.25 kPa (Alt akorda uygulanan)

Kendi ağırlığı, zaten ilk bölüme sahip olduğumuzda kontrol edilecek ve tasarımı bu verilerden yineleyecektir.. Çatı makasları için, merkezden merkeze 3,33 m'ye eşit boşluk kullanarak (kritik üye), bindirilmiş ölü yük:

${W}_{ölü,üst} = 0.15kPa(3.33m) = 0.5 kN / m $
${W}_{ölü,alt} = 0.25kPa(3.33m) = 0.833 kN / m $

basınç

Tablodan 4.3-1 ASCE'nin 7-16, çatılar için canlı yük (sıradan daire, yıl çok yüksek bir tekrarlama beklentisidir, bu nedenle bu rüzgar yükü çok fazla oluşacaktır, ve eğimli çatılar) eşittir 0.96 kPa. Bu nedenle, çatı makasları için:

${W}_{canlı} = 0,96 kPa(3.33m) = 3.197 kN / m $

Çatı makasına etki eden hareketli yükün, alanın yatay izdüşümüne etki ettiği varsayılır.. Bunu üst akorda uygulayacağımız için, bu yükü üye uzunluğuyla çarpacağız, ve üst akor düğümlerine uygulayın.

Rüzgar yükü

Rüzgar yükü için, bileşenler ve kaplama için rüzgar basıncı hesaplamasını kullanacağız (Bölüm 30 ASCE'nin 7-16). kullanacağız SkyCiv Yük Jeneratörü çatı makaslarına etkiyen rüzgar yüklerini hesaplamak için.

Rüzgar basınçlarının hesaplanması için aşağıdaki bilgiler kullanılır:

yer	8050 GB Beaverton Hillsdale Yolu, Portland, VEYA 97225, Amerika Birleşik Devletleri
Risk Kategorisi	ben (Garaj)
Bina Uzunluğu	10.0 m
Bina Genişliği	7.0 m
Ortalama Çatı Yüksekliği	5.0 m
Çatı açısı	29.745°

Google Haritalar'dan alınan uydu görüntüsüne göre, tüm yönlerin Maruziyet Kategorisi B olarak kategorize edildiğini görebiliriz..

Figür 3. Her rüzgar yönü için yapının konumu ve Maruziyet Kategorisi.

Ek olarak, bazı yönlerde tepeler vardır, ancak yapının konumu rüzgara karşı ayak ile tepe yüksekliği arasındaki yüksekliğin alt yarısında olduğu için topografyanın etkisi ihmal edilebilir.. Bu nedenle, Kzt eşittir 1.0 her yöne.

Figür 4. Google Haritalar'dan yükseklik tablosu ve güney yönünden gelen rüzgar için karşılık gelen topografik faktör.

Yapı Verileri sekmesinde, garaj duvarlarla çevrili olmadığından çatı profili olarak Açık Eğimli/Duopicth'i seçeceğiz. Bina Uzunluğuna dikkat edin, L, İşte çatının eğimine dik olan mesafe, ve Ortalama Çatı Yüksekliği, h, saçak yüksekliği ve çatı tepe yüksekliğinin ortalamasıdır.

Figür 5. Yapı verileri.

Üzerinde "Rüzgar Yükünü Hesapla” parametreler, Yapı Türünü ASCE olarak ayarlamamız gerekiyor 7-16 – Binalar – Bileşenler ve Kaplama çünkü çatı makasını bileşenler olarak tasarlayacağız. Muhafaza Sınıflandırması Açık Binalar olarak ve Rüzgar Blokajı "Temiz veya Altında Boş" olarak ayarlanmıştır., tayfunlar sırasında, aşağıdaki arabalar daha fazlasını engellemez 50% Aşağıdaki rüzgar alanının. Çatı Kaplama Alanı İçin, çatı makasları için etkili rüzgar alanını hesaplayacağız.

Çatı makası için etkili rüzgar alanı – uzunluk 3.33m'ye eşittir:

${Bir}_{makas} $ = boşluk x uzunluk = 3.33m(7.0m) =$ 23.31 {m}^{2} $

ancak, kısımda 26.2 ASCE'nin 7-16, etkin rüzgar alanının tanımına göre, efektif genişliğin, açıklık uzunluğunun üçte birinden az olması gerekmez. Bu nedenle:

${Bir}_{makas} $ = boşluk x uzunluk ≥ (uzunluk/3) x uzunluk = 3.33m (7m) ≥ (7m/3) (7m) = $ 23.31 {m}^{2} $

Rüzgar yükü için giriş aşağıdaki gibidir:

Figür 6. Açık bina için rüzgar parametreleri – bileşenler ve kaplama.

Üst ve alt çatının boşluğunu ve farkını gösteren yükseklik görünümü, tasarım rüzgar basınçları hesaplanabilir:

Figür 7. Her bölge için rüzgar basınçları.

Bölgeler için rüzgar basınçlarından beri 1, 2, ve 3 hepsi aynı, imar önemli olmayacak. Bu nedenle, kiriş üzerindeki çatı yükü için, iki vakamız olacak – olumlu (veya maksimum) vaka ve olumsuz (veya dakika) durum:

${W}_{rüzgar+} = 0,651 kPa (3.33m) = 2.168 kN / m $
${W}_{rüzgâr-} = -0.453kPa (3.33m) = -1.508 kN / m $

Buradaki pozitif değerin, basıncın çatı yüzeyine doğru ve ona dik olarak hareket ettiği ve negatif değerin, basıncın çatı yüzeyine doğru ve dikey olarak hareket ettiği anlamına geldiğine dikkat edin..

Kar Yükü

Rüzgar Yükünde kullanılan aynı site verilerinin kullanılması:

yer	8050 GB Beaverton Hillsdale Yolu, Portland, VEYA 97225, Amerika Birleşik Devletleri
Risk Kategorisi	ben (Garaj)
Bina Uzunluğu	10.0 m
Bina Genişliği	7.0 m
Ortalama Çatı Yüksekliği	5.0 m
Çatı açısı	29.745°

“Kar Yükünü Hesapla” parametrelerinde, “Arazi Kategorisi”ni “B” olarak ayarlamamız gerekiyor (maruz kalma kategorisiyle aynı), Açık alanda bir garaj olacağından, “Çatı Maruz Kalma Durumu”, “Tam Açıklık” ve “Termal Durum”, “Isıtılmayan ve açık hava yapıları”dır.. Kullanılacak çatı malzemesi G.I olduğu için “Eğimli Çatı Durumu” “Kaygan” olarak ayarlanmıştır.. çarşaf. Dahası, Simetrik Üçgen çatıyı kullanan konum için dengesiz durumu ele alacağız.

Figür 8. Kar yükü parametreleri.

Kar yükünün oluşturulması, dengeli çatı kar yükü eşittir 0.23 kPa.

Figür 9. Dengeli kar yükü sonucu.

Dengesiz durum için, bir tarafa yüklemeyi düşünmeliyiz (p1) eşittir 0 ve diğer (p2) eşittir 0.42 kPa.

Figür 10. Beşik çatı için dengesiz kar yükü sonucu.

Bu nedenle, aşıklar ve çatı makasları üzerindeki kar yükü aşağıdaki gibidir:

${W}_{makas,dengeli} = 0.23 kPa (3.33m) = 0.766 kN / m $
${W}_{makas,dengesiz p1} = 0 kN / m $
${W}_{makas,dengesiz p2} = 0.42 kPa (3.33m) = 1.399 kN / m $

Canlı yük ile aynı, kar yükü, etkili alanın yatay izdüşümüne etki eder ve çatı makasının üst kirişine etki eden eğimli bir yüke dönüştürülmelidir.. Bu nedenle:

${W}_{makas,dengeli} = 0.766 kN / m / çünkü(29.745°) = 0.882 kN / m $
${W}_{makas,dengesiz p1} = 0 kN / m $
${W}_{makas,dengesiz p2} = 1.399 kN/m /cos(29.745°) = 1.611 kN / m $

SkyCiv ile Çatı Makası Hesaplamasına Başlayın:

Çatı Makas Tasarımı

SkyCiv S3D'yi kullanma, çatı makasını analiz edebiliriz:

Çatı makasının basitçe desteklendiğini varsayacağız ve sadece Z ekseni yer değiştirmesini sabitlemek için her bir düğüme RRFRRR kodlu destekler ekleyerek 2D olarak analiz edeceğiz.. Kullanacağımız ilk bölüm bir AISC L şeklidir. – 2.5“x2,5”x3/16”. Ek olarak, üyeler kafes olarak modellenmiştir – yerel Y için düğüm sabitliğinin serbest bırakıldığı yer- ve Z ekseni. Çatı yüklerini uygulamak ve yukarıda hesapladığımız her bir yükü, düğüm yüklerine dönüştürmek için eleman uzunluğu ile çarparak: