Strukturell design av ett 18m × 55m × 6m stållager för Papua Nya Guinea med 5-tons traverskran

Strukturell design av ett 18m × 55m × 6m stållager för Papua Nya Guinea med 5-tons travers, takventilatorer och takfönster

---

Plats: Papua Nya Guinea (PNG)

Klimat: Tropisk; ingen snö, försumbar seismisk aktivitet

Vindhastighet: 120 km/h (≈33,3 m/s) → Grundläggande vindtryck ≈ 0,7 kN/m² (enligt AS/NZS 1170,2 eller motsvarande lokal kod)

Byggnadsmått:

Bredd: 18 m

Längd: 55 m

Takfotshöjd: 6 m

Taklutning: 5 grader (standard för dränering; höjning ≈ 0,8 m vid mitten-spann)

Vägg & Takbeklädnad: 0,45 mm för-målade korrugerade stålplåtar (enkel hud)

Intern utrustning: En 5-tons elektrisk traverskran (EOT), spännvidd ≈ 16,5 m, banbalkar stödda av huvudpelare

---

 

 

 

Huvudramar: Styva portalramar fördelade med 7,86 m intervall (7 fack över 55 m längd → 8 ramar totalt, alternativet kommer att vara 9 fack i 6,11 m varje fack).

Ramkonfiguration:

Kolumner: CBC-anpassade H-sektioner (svetsade plåtsektioner)

Takbjälkar: Avsmalnande uppbyggda-I-sektioner

Bas: Stiftad eller fast bas (fast att föredra för kranlaster) inbäddad i armerad betongfot

Crane Runway System:

Banbalkar för kran: HEA/UB 300–350 (beroende på avböjningskriterier)

Fästanslutningar svetsade till pelarflänsar på ~5,5 m höjd

Kranskena: Standard QU70 eller liknande

Stagning: Horisontell och vertikal stagning mellan banbalkar

 

 

Purlins: C-sektioner (C200×60×20×2,5 mm) @ 1,5 m avstånd på taket

Girts: C-sektioner (C150×60×20×2,0 mm) @ 1,2 m vertikalt avstånd på väggar

Stödsystem:

Tak: X-stag i ändfas + längsgående stag längs nock/takfot

Väggar: Kors-stag i gavel och en sidovägg

All stagning: Ø12–16 mm stålstänger eller vinkelprofiler

 

 

Ventilatorer: Kontinuerlig nockventilator (polykarbonat eller metall) – 55 m längd

Takfönster: Genomskinliga FRP- eller polykarbonatpaneler integrerade vart tredje tak (~4,5 m avstånd), som täcker ~10 % av takytan → ca. 100 m²

 

 

Armerade betongplattor under varje pelare (storlek uppskattad till 2,0 m × 2,0 m × 0,8 m djup, beroende på markens bärförmåga Större än eller lika med 100 kPa)

---

 

 

 

Dödlast (DL):

Takbeklädnad + räfflor: 0,12 kN/m²

Kranbalk + skena: 0,5 kN/m (linjelast på pelare)

Live Load (LL): Underhållsbelastning=0.25 kN/m² (icke-tillgängligt tak)

Vindbelastning (WL):

Grundhastighetstryck q=0.613 × V² (V i m/s) → q ≈ 0,68 kN/m²

Externa tryckkoefficienter (Cp):

Vindvägg: +0.7

Bakvägg: –0,5

Tak (5 graders lutning): –0,9 (sug)

Inre tryck: ±0,2 (antagen delvis öppen byggnad)

Konstruktionstryck netto ≈ 1,0–1,2 kN/m² (kritiskt sug på taket)

Kranbelastning:

Vertikal: 50 kN (5 t) + slagfaktor (25%) → 62,5 kN per hjul

Lateral: 10 % av lyft last → 5 kN per hjul

Längsgående: 5 % bromskraft

 

 

Portal ram: Designad för kombinerad gravitation + vind + kranlaster med hjälp av andra-orderanalys (P-Δ-effekter beaktas)

Avböjningsgränser:

Tak: L/180 under vind

Kranbana: L/600 under vertikal belastning

Lokal knäckning: Banförstyvningar vid kranfästesplatser

Anslutningar: Svetsade momentanslutningar vid takbjälkar-pelare; skruvade skarvar för transport

---

 

Punkt	Beskrivning	Kvantitet	Enhetsvikt (kg/m)	Totalvikt (kg)
Huvudramar	Avsmalnande I-sektioner (genomsnitt. 110 kg/m)	8 ramar × (2×6 m färg + 18.5 m takbjälkar)=236 m	110	25,960
Crane Runway Balkar	UB 356×171×51 (51 kg/m)	2 × 55 m	51	5,610
Purlins	C200×2,5 mm	(55/1.5 +1) × 18 m ≈ 684 m	3.2	2,189
Väggremmar	C150×2,0 mm	2×(55+18)×(6/1.2) ≈ 730 m	2.3	1,679
Uppiggande	Ø16 stång / L50×5 vinklar	~400 m	1,5 i snitt	600
Tak/Väggplåtar	0,45 mm PPGL	Tak: 55×18,2 ≈ 1 001 m²; Väggar: 2×(55+18)×6=876 m²	4,5 kg/m²	8,457
Fästelement, skenor, tillbehör	-	-	-	~2,000
Total stålvikt				≈46 495 kg

Obs: Exkluderar armeringsjärn och betong.

---

 

 

 

Vindhastighet: Upp till 250 km/h (t.ex. tyfonen Haiyan) → q ≈ 3,0 kN/m²

Viktiga ändringar:

Öka storleken på huvudramsektionerna med 30–50 %

Minska portalramsavståndet till 6 m (9 fack) för bättre lastfördelning

Använd tjockare beklädnad (0,55–0,60 mm) med förbättrad infästning (tätare skruvavstånd, stormklämmor)

Förstärk tak-till-ramanslutningar (använd klossar istället för remmar)

Lägg till mer stöd (både tvärgående och längsgående)

Högre säkerhetsfaktorer i vindlyftdesign (särskilt vid takfot och hörn)

Överväg dubbelt-hudisolerat tak för att minska termisk stress och förbättra hållbarheten

 

 

Seismisk koefficient: Sa(T) ≈ 0,6–0,9g (beroende på jordmån och period)

Viktiga ändringar:

Byt från stela portalramar tillstagna ramarellerögonblicks-motståndskraftiga ramar med formbara detaljer

Använd enhetliga (icke-avsmalnande) H-sektioner för att säkerställa plastgångjärnsbildningskontroll

Basplattor designade för fullt moment + skjuvning + upplyftning från seismisk vältning

Kranstöd måste vara seismiskt fasthållna (snubbers eller sidostopp)

Takmembranet måste fungera som styvt horisontellt fackverk → tätare räfflor (1,2 m) och starkare plåtfästning

Duktilitetsklasskrav enligt AISC 341 eller lokal chilensk kod (t.ex. användning av låg-avkastnings-punktsstål är inte tillåten)

Fundament designade för högt lyft- och glidmotstånd

Undvik spröda element (t.ex. tunna stavar); använd strukturella vinklar eller rör för stagning

Notera: I seismiska zoner kan själva kranen kräva speciella förankrings- och dämpningsåtgärder, som är onödiga i PNG.

---

 

Det föreslagna lagret för Papua Nya Guinea är optimerat för måttlig vindbelastning och krandrift, med hjälp av kostnadseffektiva-koniska ramar och lätt-beklädnad. För tyfonbenägna- Filippinerna styr robusthet mot extrem vind designen, medan duktilitet, redundans och energiförlust i det seismiska Chile blir avgörande-vilket leder till fundamentalt olika strukturella system och materialanvändning. Lokala byggregler (NSCP för Filippinerna, NCh för Chile) måste följas strikt i varje enskilt fall.