8-בניין קומות עם מסגרות פלדה לשימוש מעורב בפיליפינים של מנילה
פרויקט זה הוא בניין רב תכליתי בן 8 קומות הממוקם במנילה, הפיליפינים, עם מימד כולל של 20 מ' × 20 מ'. גובה כל קומה מתוכנן באופן הבא: קומה 1 (חניון) בתוספת קומת ביניים מסתכם ב-6 מ'; הקומה השנייה (מחסן) היא 6 מ'; הקומה השלישית והרביעית (שטחי משרדים) הן 4.5 מ' ו-3.4 מ' בהתאמה; הקומות 5 עד 7 (אזורי מגורים) הן 3.4 מ' כל אחת; הקומה ה-8 (שטח ציבורי בגג) בתוספת גובה הגג הוא 2.8 מ'. לאופטימיזציה של שטח, רק 3 שורות של עמודות מבניות מסודרות: לציר A יש 4 עמודות בסך הכל, המרווח בין ציר A לציר B הוא 13.2 מ', והמרווח בין ציר B לציר C הוא 6.8 מ'. המרווח בין 4 העמודים בציר A הוא 5.9 מ' (ציר 1-2), 8.2 מ' (ציר 2-3) ו-5.9 מ' (ציר 3-4) בהתאמה.
הצגת המוצר
דוח ניתוח מבני
8-בניין קומות עם מסגרות פלדה לשימוש מעורב במנילה, הפיליפינים
מיקום הפרויקט:מנילה (NCR), הפיליפינים
סקירת ישימות:טונגה, קלדוניה החדשה (צרפת), פפואה גינאה החדשה, צ'ילה, פרו
קוד עיצוב:NSCP 2015 (פיליפינים)
1. תצורה אדריכלית ומבנית
|
פָּרָמֶטֶר |
תֵאוּר |
|
תכנון מידות |
20.0 m × 20.0 m |
|
גובה כולל |
36.9 מ' (מקומת קרקע לגג שטח ציבורי) |
|
רשת עמודות |
3 צירי אורך (A, B, C) |
|
טווח A–B |
13.2 מ' (טווח גדול) |
|
B-C span |
6.8 m |
|
מרווח מפרץ (1–2 / 3–4) |
5.9 m |
|
מרווח מפרץ (2-3) |
8.2 מ' (מפרץ פנימי) |
|
סה"כ עמודות |
12 (4 לכל ציר) |
1.1 גובה ותפוסה של קומות
|
קוֹמָה |
תפוסה |
גובה קומות (מ') |
גובה מצטבר (מ') |
|
1F |
חניה + קומת ביניים |
6.0 |
6.0 |
|
2F |
מַחסָן |
6.0 |
12.0 |
|
3F |
מִשׂרָד |
4.5 |
16.5 |
|
4F |
מִשׂרָד |
3.4 |
19.9 |
|
5F |
מגורים |
3.4 |
23.3 |
|
6F |
מגורים |
3.4 |
26.7 |
|
7F |
מגורים |
3.4 |
30.1 |
|
8F |
גג שטח ציבורי |
2.8 |
32.9 |
|
גובה בניין כולל (מעל GL) |
~36.9 |
||
2. עומסי עיצוב לפי NSCP 2015
2.1 עומסי כבידה
|
תפוסה |
מתים על גבי (SDL, kPa) |
עומס חי (LL, kPa) |
|
חניה (1F) |
1.5 |
5.0 |
|
מחסן (2F) |
1.0 |
6.0 |
|
משרד (3F–4F) |
1.5 |
3.0 |
|
מגורים (5F–7F) |
1.5 |
2.0 |
|
שטח ציבורי על הגג (8F) |
2.0 |
4.8 (אסיפה ציבורית) |
מערכת רצפה: לוח מרוכב 130 מ"מ על סיפון פלדה (משקל עצמי -~2.8–3.2 kPa כולל מסגור).
2.2 עומס רוח (NSCP 2015 §207)
מהירות רוח בסיסית:250 קמ"ש (69 מ' לשנייה, משב משב של 3 שניות) - מנילה, NCR
קטגוריית חשיפה:B (עירוני)
קטגוריית תפוסה:III (שימוש-מעורב, גורם חשיבות Iw = 1.15)
לחץ עיצוב @ גג:~3.5–4.2 kPa (משתנה לפי אזור וחיפוי)
כיוון הרוח השולט:20 מ' פנים; מומנט התהפכות תורם באופן משמעותי לדרישות הציריות של העמודים.
2.3 עומס סיסמי (NSCP 2015 §208)
|
פָּרָמֶטֶר |
עֵרֶך |
הערות |
|
אזור סיסמי |
אזור 4 (מטרו מנילה) |
סיסמיות גבוהה |
|
ממופה Ss |
~1.10g |
תאוצה ספקטרלית-תקופה קצרה |
|
ממופה S1 |
~0.64g |
תאוצה ספקטרלית של שנייה אחת |
|
כיתת אתרים |
D (הנחה) |
אדמה נוקשה; מאומצת באופן שמרני |
|
SDS |
0.85g |
עצב תאוצה ספקטרלית-תקופה קצרה. |
|
SD1 |
0.64g |
תכנון תאוצה ספקטרלית של 1 |
|
קטגוריית עיצוב סייסמי |
D |
|
|
גורם שינוי תגובה (R) |
8.0 |
מסגרת מומנט פלדה מיוחדת (SMF) |
|
גורם חשיבות (Ie) |
1.0 |
תפוסה סטנדרטית |
מקדם גזירה בסיס סיסמי משוער Cs≈ 0.106 (W). גזירת בסיס ≈ 0.106 × משקל סיסמי כולל.
2.4 שילובי עומסים (NSCP 2015 §203 – Strength Design)
|
קוֹמבִּינַצִיָה |
נוּסחָה |
מדינת הגבול השולטת |
|
LC1 |
1.2D + 1.6L + 0.5Lr |
כוח הכבידה (קורות, לוח מרוכב) |
|
LC2a |
1.2D + 1.0E + 0.5L |
סיסמי (עמודות, סחיפה של פריים) |
|
LC2b |
0.9D + 1.0E |
התהפכות סיסמית/העלאת רשת |
|
LC3 |
1.2D + 1.0W + 0.5L |
בדיקה רוחבית מתהפכת |
|
LC4 |
1.2D + 1.0W + 0.5L + 0.5Lr |
רוח (חיפוי וסחיפה) |
3. מערכת מבנית וניתוח
3.1 מערכת התנגדות-לצדדית-כוח-(LFRS)
מומנט פלדה מיוחד-מסגרת התנגדות (SMF)בשני הכיוונים.
עם 3 קווי עמודים בלבד, הבניין בגודל 20 מ' × 20 מ' מסתמך על עמודים עמוקים וחיבורי עמודים-ל-עמודים. הטווח של 13.2 מ' (A–B) דורש קורות עמוקות יחסית (טווח W24–W27) עבור כוח הכבידה פלוס מומנטים סיסמיים.
בכיוון הרוחבי (A–C), המסגרת כוללת שני טווחים לא שווים: 13.2 מ' + 6.8 מ'. אקסצנטריות הנוקשות מתונה; יש לקחת בחשבון פיתול מקרי לפי NSCP §208.5.5.2.
3.2 מסגור רצפה
טווח של 13.2 מ': קורות מרוכבות ראשוניות @ מרווח של ~2.5 מ' עם קורות משניות באורך 5.9 מ' / 8.2 מ'.
טווח של 6.8 מ': פריסת קרן מרוכבת קונבנציונלית; קטע פלדה מטווח W16-W18.
סיפון מתכת מרוכב 130 מ"מ עם מילוי בטון מספק פעולת דיאפרגמה (בראשה חיזוק לכוחות דיאפרגמה סיסמיים).
3.3 בסיס ועמודות
בסיס מחצלת או ערום אופייני לאתר מנילה (משקעי סחף / לאהר).
חיבורי עמודות בסיס קבועים- משפרים את ביצועי הסחף הסיסמיים ומפחיתים את הדרישה להתהפכות על המזרן.
4. אומדן טונה פלדה (הורדת כמות מפורטת-)
כל חלקי הפלדה הם ASTM A572 Gr. 50 (Fy= 345 MPa) או ASTM A992 (Fy= 345 MPa). משקולות מבוססות על טבלאות מקטעים AISC 360-22 (יוחלפו בסטנדרטים סיניים שווים שיהיו Q355B/Q235B במהלך הייצור).
4.1 עמודות
|
נִדבָּך |
קומות |
כ. סָעִיף |
משקל (ק"ג/מ"ר) |
אורך/פריט (מ') |
כמות |
משקל כולל (ק"ג) |
|
T1 (בסיס) |
1F–2F |
W14×311 (W360×463) |
463 |
12.0 |
12 |
66,672 |
|
T2 |
3F–4F |
W14×211 (W360×314) |
314 |
7.9 |
12 |
29,773 |
|
T3 |
5F–7F |
W14×132 (W360×196) |
196 |
10.2 |
12 |
23,990 |
|
T4 (גג) |
8F |
W14×90 (W360×134) |
134 |
2.8 |
12 |
4,502 |
|
סכום משנה - עמודות |
124,937 |
|||||
4.2 קורות ראשיות וקורות משניות
|
טווח / כיוון |
מדור טיפוסי |
משקל (ק"ג/מ"ר) |
אורך כולל (מ') |
כמות |
משקל כולל (ק"ג) |
|
A–B ראשוני (13.2 מ') |
W27×102 (W690×152) |
152 |
13.2 |
32 |
64,205 |
|
B–C ראשוני (6.8 מ') |
W21×62 (W530×92) |
92 |
6.8 |
32 |
19,986 |
|
קורות משניות (5.9 מ') |
W16×31 (W410×46) |
46 |
5.9 |
120 |
32,568 |
|
קורות משניות (8.2 מ') |
W18×40 (W460×60) |
60 |
8.2 |
60 |
29,520 |
|
סה"כ - קורות וקורות |
146,279 |
||||
4.3 מערכת רצפה ופלדה שונות
|
רְכִיב |
שטח / כמות |
משקל יחידה |
משקל כולל (ק"ג) |
|
סיפון מתכת מרוכב (מגוון, בסיס 1.2 מ"מ) |
8 קומות × 400 מ"ר=3, 200 מ"ר |
12 ק"ג/מ"ר |
38,400 |
|
חתיכים לגזירה (19 מ"מ קוטר × 80 מ"מ) |
~6,400 חתיכים |
0.26 ק"ג/חתיכה |
1,664 |
|
חיזוק רוחבי (דיאפרגמת גג ורצפה) |
חתך L וזוויות |
- |
12,500 |
|
מדרגות, מעקות, מסך גג |
סְכוּם חַד פַּעַמִי |
- |
8,500 |
|
חיבורים, צלחות בסיס, צלחות שחבור |
~12% ממשקל המסגרת |
- |
36,800 |
|
סה"כ - רצפה ושונות פְּלָדָה |
97,864 |
||
4.4 סיכום טונאות פלדה כולל
|
קָטֵגוֹרִיָה |
משקל (ק"ג) |
טון (MT) |
|
עמודות |
124,937 |
124.9 |
|
קורות וקורות |
146,279 |
146.3 |
|
מערכת רצפה ושונות פְּלָדָה |
97,864 |
97.9 |
|
סה"כ פלדה מבנית |
369,080 |
~370 |
|
+ מגירה (10%) לפיתוח עיצוב |
36,908 |
~37 |
|
סך הכל (משקל תקציב מומלץ) |
405,988 |
~480 |
משקל פלדה ליחידה:~480 ק"ג/מ"ר של שטח רצפה ברוטו (8 קומות × 400 מ"ר=3,200 מ"ר).
עלות חומר משוערת (פיליפינים, פלדה מיוצרת):אנא שאל את CBC לפרטים. הקמה ואיטום אש נוספים.
5. שיקולי עיצוב מרכזיים (ספציפיים למנילה-)
P-Delta & Drift:עם גובה קומות של עד 6.0 מ' וגובה כולל של 36.9 מ', השפעות מסדר שני משמעותיות. מקדם היציבות θ יהיה קטן או שווה ל-0.10. ספק SMF עם פרופורציה חזקה-עמודה/חלשה-.
אי סדירות סיסמית:פריסת המפרץ הלא שוויונית (5.9 מ' / 8.2 מ' / 5.9 מ') ושני טווחים לא דומים יוצרים אי-סדירות בתכנית (סוג 1a). הגברת פיתול בשוגג (אx) לפי NSCP §208.5.5.2 נדרש.
בדיקת סיפור רך:חניה 1F (6.0 מ') לעומת . 5F‑7F למגורים (3.4 מ'). קשיחות של מסגרות רגע חייבת להיות פרופורציונלית כדי למנוע אי סדירות אנכית מסוג 1a (נוקשות-סיפור רך).
פירוט החיבור:חיבורי לוחית קצה מורחבת (BEEP) מוברגת או חיבורי אוגן לא מחוזק (WUF-W), שהוסמכו מראש לפי AISC 358-22 עבור SMF, הם חובה תחת קטגוריית תכנון סיסמי NSCP D.
הגנה מפני קורוזיה:אווירה ימית טרופית במטרו מנילה. פריימר HDG (גולוון חם) או אי-אורגני עשיר באבץ + ציפוי עליון אפוקסי ביניים + פוליאוריטן אליפטי לעמידה בסביבת C4 לפי ISO 12944, השגת חיי שירות של יותר מ-30 שנה או שווה ל-30 שנה.
6. הערכת ישימות - מדינות פסיפיק רים
העיצוב המוצע מוערך להעברה לחמש מדינות אחרות בחוף הפסיפי."ישימה ישירה" פירושו שניתן לאמץ את העיצוב של מנילה עם התאמות קלות; "נדרש שדרוג" פירושו שיש לשנות את גדלי החברים או המערכת הצדדית; "עיצוב מחדש גדול" פירושו שיש צורך במערכת מבנית חדשה.
6.1 טונגה
|
פָּרָמֶטֶר |
מנילה (בסיס) |
טונגה (NBCKT / AS/NZS 1170) |
הַעֲרָכָה |
|
מהירות הרוח (משב 3 שניות) |
250 קמ"ש (69 מ"ש) |
180–200 קמ"ש (קטגוריה N3-N4) |
משב MS מעט נמוך יותר, אך עד 250 קמ"ש באזורי ציקלון. |
|
סכנה סייסמית |
גבוה (אזור 4) |
בינוני (אזור 2, אgR ~0.20g) |
כוחות רוחביים הם 40-50% מהביקוש במנילה. |
|
השלכות מבניות |
מסגרת רגע עם קורות עמוקות |
גבולות הסחף עשויים להיות רפויים; ניתן **להקטין את הקטעים ב-10-15%.** |
|
|
התאמה כללית |
טוב - ישים עם בדיקות סחיפה מתונות של עמודות/רוח. |
||
6.2 קלדוניה החדשה (צרפת)
|
פָּרָמֶטֶר |
מנילה |
קלדוניה החדשה (EN 1998 / EN 1991) |
הַעֲרָכָה |
|
רַעֲשִׁי |
גָבוֹהַ |
בינוני (אזור 3, אgR ≈ 0.16g) |
גזירת בסיס סיסמית ~30% ממנילה; עם זאת דרושה דרגת משיכות DCM EN 1998. |
|
רוּחַ |
250 קמ"ש |
36 מ"ש (ממוצע של 10 דקות), ~50 מ"ש לשנייה (~180 קמ"ש) |
לחץ הרוח נמוך יותר; סחף לא קריטי. |
|
השלכות מבניות |
ניתן **להפחית את קטעי הפלדה ב-15-25%** אם יוחלפו קטעים מגולגלים באירופה (HEA/HEM). |
||
|
התאמה כללית |
טוב - אופטימיזציה של חברים אפשרית. |
||
6.3 פפואה גינאה החדשה
|
פָּרָמֶטֶר |
מנילה |
PNG (PNGS 1001-1982 / AS/NZS 1170) |
הַעֲרָכָה |
|
רַעֲשִׁי |
גָבוֹהַ |
גבוה מאוד (אזור 1, PGA גדול או שווה ל-0.40 גרם) |
מפות סיכון PNGS 1001 דומות למנילה, אך הקוד חסר הוראות משיכות מעודנות. |
|
רוּחַ |
250 קמ"ש |
45 מ' לשנייה (ממוצע של 10 דקות) ~160 קמ"ש משב רוח |
רוח נמוכה יותר; סיסמי שולט. |
|
השלכות מבניות |
לאמץ גורם R גבוה יותר? הדרכה מוגבלת של PNGS; בשימוש ISO 3010 או ASCE 7-22. קטעים ככל הנראה **דומים למנילה**, אך **נדרשת סקירת עמיתים סיסמית מפורטת**. |
||
|
התאמה כללית |
מתאים על תנאי - דורש הסמכת מהנדס מקומי ובדיקת תאימות PNGS מעודכנת. |
||
6.4 צ'ילה
|
פָּרָמֶטֶר |
מנילה |
צ'ילה (NCh 433 Of.96 Mod.2012) |
הַעֲרָכָה |
|
רַעֲשִׁי |
גָבוֹהַ |
קיצוני (אזור 3, גזירה בסיס 1.4-18.2% W) |
גזירת בסיס סיסמית צ'יליאנית עשויה להיות **2× עד 3×** של NSCP בהתאם לתקופה. |
|
רוּחַ |
250 קמ"ש |
בינוני (משב 30-35 מ' לשנייה) |
לא שולטים. |
|
השלכות מבניות |
NCh 433 מחייב מגבלות סחיפה קפדניות (0.002 שעותsx). פריסת הקו בן 3 העמודים יוצרת אי סדירות פיתול חמורה. **מומלצת מערכת כפולה (SMF + EBF או ליבת בטון).** |
||
|
התאמה כללית |
נדרש עיצוב מחדש משמעותי.הוסף מפרצים משובצים או ליבת RC; גדלי העמודות גדלים ב-30-50% לעומת קו הבסיס של מנילה. |
||
6.5 פרו
|
פָּרָמֶטֶר |
מנילה |
פרו (E.030-2016) |
הַעֲרָכָה |
|
רַעֲשִׁי |
גָבוֹהַ |
גבוה מאוד (אזור 4, חוף לימה Mw > 8.0 מסוגל) |
גזירת בסיס אלסטית ~0.12-0.15 W; R=7 עבור SMF. |
|
רוּחַ |
250 קמ"ש |
נמוך (~30 מ"ש) |
אַפסִי. |
|
השלכות מבניות |
E.030 אוכף קרן חזקה-עמודה/חלשה- וסחיפה קטנה או שווה ל-0.007 שעותsx. ה-SMF הקיים עשוי **לעבוד**, אך תקנת הבנייה הלאומית של פרו דורשת **ניתוח סיכונים ספציפי לאתר**. חלקי עמודות כנראה צריכים **תוספת של 15-25%** על פני מנילה. |
||
|
התאמה כללית |
אפשרי עם שדרוג סיסמי.SMF מותר; יש לאמת קשיחות גלובלית מול מגבלות סחיפה פרואניות. |
||
7. הזדמנויות אופטימיזציה מבנית
|
אִסטרָטֶגִיָה |
חיסכון פוטנציאלי (MT) |
הערות |
|
1. עדכון מערכת הרצפה (לוח בטון שטוח לאחר מתיחה) |
80–100 |
מסגרת פלדה הוחלפה ב-RC; חיסכון במשקל פלדה מקוזז על ידי עלות בטון מוגברת. |
|
2. עמודות מורכבות (CFT – צינור ממולא בטון) |
40–55 |
הקטנת שטח פלדה עמודה; לשפר את הקשיחות ואיטום האש. |
|
3. דרגת פלדה אופטימלית (Gr. 65 עבור עמודות) |
20–30 |
חוזק גבוה יותר מאפשר קטעים קטנים יותר; בדוק זמינות מקומית. |
|
4. עיצוב חיבור מעודן |
10–15 |
השתמש בעיצוב פלסטי של חיבורים כדי להפחית את ספירת ההקשחה. |
|
5. מדרגות טרומיות מודולריות ופלדה לא מבנית |
5–8 |
החלף מדרגות פלדה מפוברקות בבטון טרומי או מערכות קלות משקל. |
|
צמצום ריאליסטי מוחלט |
100–130 |
~20-27% מקו הבסיס |
8. מסקנה והמלצות
עיצוב קו הבסיס של מנילה תואם קוד וחזק.מערכת מסגרת מומנט מיוחדת בת 3 עמודים (SMF) יכולה לעמוד בפני הרוח המשולבת (משב 250 קמ"ש) וסיסמי (SDS=0.85g, SD1=0.64ז) דרישות בפיליפינים, בתנאי שנעשה שימוש בפרופורציה חזקה של עמודות/קורות חלשות וחיבורי SMF מוסמכים מראש.
משקל פלדה מבני כולל ≈ 480 MT (בסיס 405 MT + 10% מגירה).
יכולת העברה אזורית:
טונגה וקלדוניה החדשה:ישים עם הפחתת איברים אפשרית (ביקוש סיסמי נמוך יותר).
פפואה גינאה החדשה:מתאים מותנה - חייב לאמת עם נספח סיסמי PNGS עדכני ועדכוני קוד מקומי.
צ'ילה:דורש מערכת כפולה או מסגרת משובצת עקב גזירת בסיס סיסמית קיצונית (NCh 433). פלדת העמודים עשויה לגדול ב-30-50%.
פרו:אפשרי עם שדרוג עמודות של 15-25% וניתוח סיכונים ספציפי לאתר לפי E.030.
פוטנציאל אופטימיזציה:על ידי אימוץ עמודים מרוכבים, ציוני פלדה אופטימליים או מערכות רצפה חלופיות, ניתן להפחית את משקל הפלדה ל-~350-380 MT, ולחסוך ~$42,000-$55,000 דולר בחומר.
השלבים הבאים:בצע ניתוח אלמנטים סופיים תלת-ממדיים (SAP2000/ETABS) כדי לאמת תקופה טבעית, סחיפה ויציבות P-Delta; חידוד חיבורי עמודים ופירוט חיבורים; ולבצע חקירה גיאוטכנית ספציפית לאתר כדי לסיים את עיצוב היסודות.
אולי גם תרצה
שלח החקירה
