Papua Yeni Gine'de 4 Katlı Otel İçin Yapısal Çelik Çerçeve Tasarımı

 

Konum: Papua Yeni Gine

Deprem Bölgesi: Sismik yoğunluk8 derece(ASCE 7 veya benzeri yerel kodlara göre PGA ≈ 0,3g'ye eşdeğer)

Rüzgar Yükü: Temel rüzgar hızı =120 km/saat (~33.3 m/s)

Kar Yükü: Hiçbiri

Bina Kullanımı:

Seviye 1: Kapalı otopark (yükseklik=3.8 m)

Seviye 2-4: Otel misafir odaları (sırasıyla-yerden-kat yüksekliğine=3.7 m, 3,7 m ve 3,4 m)

Çatı Tipi: Tek-eğimli çatı(drenaj için varsayılan eğim %= 2)

Dış Duvarlar: Yapısal olmayan-boş beton bloklar (yerel olarak inşa edilmiş;yük-yatak değil)

Zemin Sistemi: Yerinde-dökme-beton kaplamalı kompozit çelik güverte(belirtilecek)

 

 

Toplam Bina Uzunluğu: 80 m

Plan Yapılandırması:

Doğu Kanadı: 55.6 m (L) × 27 m (W)

Batı Kanadı: 25 m (L) × 41.7 m (W)

Not: Plan şu-dikdörtgen olmayan, muhtemelen L-şeklinde veya basamaklı. Yapısal analiz için bina, sismik detaylara bağlı olarak olası genleşme derzi veya rijit bağlantı ile birbirine bağlı iki blok olarak ele alınır.

Tipik Bölme Boyutları: Sütun aralığını varsayalımboyuna 7,5 mVe6,0 m enine(mimari girdiye göre ayarlanabilir).

 

 

Birincil Kod: AISC 360-16 (Yapısal Çelik Binalar Şartnamesi)

Sismik Tasarım: ASCE 7-16 (veya eşdeğeri – PNG sismisitesine uyarlanmıştır)

Rüzgar Yükü: ASCE 7-16, Bölüm 27 (Yönlendirme Prosedürü)

Malzeme Standartları: ASTM A992 (kirişler/kolonlar), ASTM A36 (levhalar, ikincil elemanlar)

 

 

 

Bileşen	Yük (kN/m²)
Çelik Güverte + 125 mm Beton Döşeme (ρ=24 kN/m³)	0.25 + (0.125×24) = 3.25
Tavan, MEP, Kaplamalar	0.5
Çatı kaplama (metal döşeme + yalıtım)	0.3
İçi Boş Blok Duvar (yapısal değildir-, ancak kirişlere çizgi yükü olarak uygulanır)	~3,0 kN/m(metre yükseklik başına)

 

 

Seviye	LL (kN/m²)	Referans
Seviye 1 (Otopark)	2.5	ASCE7
Seviye 2-4 (Otel)	1.9	ASCE 7 (konut)
Çatı	0.5	Bakım yükü

 

 

Temel rüzgar hızı:V = 33.3 m/s

Maruz Kalma Kategorisi:C(banliyö/kentsel arazi varsayılarak)

Rüzgar faktörü:G = 0.85

Basınç katsayısı (Cp):

Duvar (rüzgar üstü):+0.8

Duvar (leeward):–0.5

Çatı (tek-eğimli):–0,9 ila –0,3(bölgeye bağlı olarak)

ASCE 7 Denklem. 27.3-1 kullanılarak:
[ q_z=0.613 K_z K_{zt} K_d V^2 I ]
(K_z=0.85)'nin orta-yükseklikte (~7 m), (I=1.0), (K_{zt}=1.0), (K_d=0.85) ​​olduğunu varsayarsak:
[ q_z ≈ 0.613 × 0.85 × 1.0 × 0.85 × (33.3)^2 × 1.0 ≈ 0,613 × 0,7225 × 1109 ≈ 490 Pa ≈ 0,49 kN/m² ]

Tasarım rüzgar basıncı:
[ p = q_z G C_p ≈ 0.49 × 0.85 × C_p ]
→ Maksimum duvar basıncı ≈0,33 kN/m²(rüzgar yönünde), emme ≈–0,21 kN/m²(leeward)

Not: Düşük yükselişten dolayı (<15 m), wind governs lateral stability but seismic may control due to high seismicity.

 

 

Spektral Tepki: 8 derecelik bölge için varsayınS_DS=1.0, S_D1 = 0.6(ASCE 7'nin yerel uyarlamasına göre ihtiyatlı tahmin)

Risk Kategorisi: II

R-faktörü (çelik moment çerçevesi): R = 8(Özel An Çerçevesi için – SMF)

Önem Faktörü: (I_e = 1.0)

Yaklaşık Temel Dönem:
[ T_a = C_t h_n^x = 0.028 × (14.6)^{0.8} ≈ 0.028 × 8.5 ≈ 0.24 s ]
(Toplam yükseklik (h_n=3.8 + 3×3,7 – 0.3=14.6) m yaklaşık.)

Sismik Taban Kesme:
[ V=\\frac{S_{DS}}{R/I_e} W=\\frac{1.0}{8} W=0.125 W ]
→ Toplam ağırlığın %12,5'i- önemli.

 

 

Taban alanı ≈ (55,6×27) + (25×41,7) ≈ 1501 + 1043 =2544 m²

3 dolu kat + çatı ≈ 4 kat

Ortalama Kat başına DL + LL ≈ (3.75 + 1.9) ≈5,65 kN/m²

Toplam ağırlık (W ≈ 2544 × 5,65 × 4 ≈57.500kN

Taban kesme kuvveti (V ≈ 0,125 × 57,500 ≈7.200kN

→ Sismik rüzgâra hükmederyanal tasarım için.

 

 

Yanal Kuvvet Dayanım Sistemi (LFRS):

Özel Eşmerkezli Çaprazlı Çerçeveler (SCBF)veyaÖzel An Kareleri (SMF)

Mimari esneklik ve açık otopark ihtiyacı dikkate alındığında,SCBFyüksek{0}deprem bölgelerinde verimlilik ve esneklik nedeniyle tercih edilir.

Yerçekimi Sistemi:

Kompozit kirişler(Kesme saplamalı W-şekli + metal döşeme + beton levha)

Sütunlar: Temelden çatıya kadar sürekli HSS veya W-bölümleri

Destekleme: X-mümkünse merdiven/asansör göbeklerinde ve çevresinde her iki yönde de destek

Çatı: Eğimli çatı kirişleri veya konik çerçevelerle desteklenen tek-eğim; üstüne aşıklar.

 

 

6.1 Zemin Kirişleri (Tipik İç Mekan)

Açıklık: 7,5 m

Yük: (w=(3.25 + 1.9) × 6.0=30.9 kN/m)

Azami moment: (M=wL^2/8=30.9 × 7,5^2 / 8 ≈ 217 kN·m)

Gerekli kesit modülü: (Z_x Büyük veya eşittir M / (0,9 F_y)=217×10⁶ / (0,9×345) ≈ 700×10³ mm³)

Deneme Bölümü: W410×60(Zₓ=773×10³ mm³, TAMAM)

6.2 Kenar Kirişleri (duvar yüklü)

Ek duvar yükü: 3,0 kN/m × 3,7 m =11,1 kN/m

Toplam w ≈ 30.9 + 11.1 =42,0 kN/m

M ≈ 295 kN·m →W460×74(Zₓ=942×10³ mm³)

6.3 Sütunlar (İç mekan, 4 kat)

Destek alanı: 7,5 m × 6,0 m=45 m²

Kat başına eksenel yük: (3.25 + 1.9) × 45=232 kN

Toplam P ≈ 4 × 232 =928kN

Sismik eksenel etkiler için %20 ekleyin →P_u ≈ 1,115 kN

Etkin uzunluk (KL ≈ 0,8 × 3700=2,960 mm)

Duruşma:W250×73(A=9,290 mm², r=119 mm → KL/r ≈ 25 → φPₙ ≈ 0,9×345×9290 ≈2.880kN >>1,115 kN → Tamam)

Ekonomi için W250×67 veya HSS203×203×9,5 kullanın

6.4 Destek Elemanları (SCBF)

Yön başına 2 bölmede destek olduğunu varsayalım

Perde başına sismik kat kesme kuvveti ≈ 7.200 / (çaprazlı çerçeve sayısı)

Her yönde 4 çaprazlı çerçeve olduğunu varsayalım → Çerçeve başına ~900 kN

Çapraz kuvvet: (F=V / sinθ); θ=45 derece → F ≈ 900 / 0,707 ≈1.270kN

Gerekli A_g 1.270.000'den büyük veya eşit / (0,9×345) ≈4.090 mm²

Duruşma: HSS152×152×9,5(A=5,200 mm², narinlik kontrolü ile gerilim/sıkıştırma için uygun)

 

 

Metal Güverte: Conform® 2.0 veya Bondek®(profil derinliği=60 mm)

Beton Döşeme: 125 mm kalınlık, f'c=25 MPa

Kesme Saplamaları: 19 mm çap × 100 mm yükseklik, aralıklı300 mm ockirişler boyunca

Bileşik Eylem: AISC 360 Bölüm I'e göre tam etkileşim varsayılmıştır

 

 

Toprak Raporu Gerekli– orta taşıma kapasitesinin (150 kPa) varsayılması

Sütun Reaksiyonları: Maksimum ~1,200 kN → temel boyutu ≈ √(1,200 / 150) ≈2.8 m × 2.8 myalıtılmış temel

Sismik Ankraj: ACI 318'e göre kaldırma ve kesme için tasarlanmış ankraj çubukları

 

 

Sütuna-Işın-: Cıvatalı uç plakaları veya kaynaklı moment bağlantıları (SMF kullanılıyorsa)

Köşebent-ile-destekleyin: AISC Sismik Hükümlerine göre Whitmore kesit yöntemi

Güverte Desteği: Kiriş üst flanşında basit yataklama

 

 

Öğe	Şartname
LFRS	Özel Eşmerkezli Çaprazlı Çerçeveler (SCBF)
Yerçekimi Kirişleri	G410×60 (iç), G460×74 (kenar)
Sütunlar	W250×67 veya HSS203×203×9,5
diş telleri	HSS152×152×9,5
Kat Güvertesi	60 mm derinliğinde kompozit metal döşeme + 125 mm beton
Sismik Taban Kesme	~7,200 kN (tasarıma yön verir)
Rüzgar Basıncı	~0,33 kN/m² (yönetimsiz-)
Çatı Eğimi	Eğimli kirişlerle desteklenen %2 tek eğim

 

 

Zemin raporu için yerel geoteknik mühendisiyle iletişime geçin.

Park yeri veya odaları engellemeden destekli çerçevelerin yerini belirlemek için mimarla koordinasyon sağlayın.

Korozyona- dayanıklı boya sistemi kullanın (ISO 12944'e göre C4 ortamı – kıyı PNG'si).

Doğu/batı kanatları önemli ölçüde kaydırılmışsa hareket eklemleri sağlayın.

P-Δ efektleri dahil olmak üzere yazılımı (örn. ETABS, SAP2000) kullanarak ayrıntılı 3D yapısal analiz gerçekleştirin.

 

 

 

Bu çelik tonaj tahmini, 4 katlı otelin yer çekimine ve yanal yüke-karşılık veren sistemleri için gereken birincil ve ikincil yapısal çelik elemanları kapsar; bunlara aşağıdakiler dahildir:

Sütunlar (temelden çatıya)

Zemin ve çatı kirişleri (kompozit tasarım)

Çapraz elemanlar (Özel Eşmerkezli Çaprazlı Çerçeveler – SCBF)

Çatı çerçevesi (eğimli kirişler ve aşıklar)

Bağlantılar (ana eleman ağırlığının %5'i olarak tahmin edilir)

Hariç tutuldu:

Metal döşeme (yapısal-olmayan kaplama/döşeme desteği olarak kabul edilir)

Ankraj çubukları, taban plakaları (bağlantı payına dahildir)

Merdivenler, korkuluklar, çeşitli çelik

 

 

Bina planı birbirine bağlı iki bloktan oluşur:

Doğu Bloku: 55.6 m × 27 m

Batı Bloku: 25 m × 41.7 m
→ Toplam ayak izi ≈2,544 m²

Tipik sütun ızgarası:7,5 m (boyuna) × 6,0 m (enine)

Sütun sayısı:

Doğu bloğu: (55,6/7,5 ≈ 8 bölme → 9 satır) × (27/6 ≈ 4,5 → 5 satır) =45 sütun

Batı bloğu: (25/7,5 ≈ 3,3 → 4 satır) × (41,7/6 ≈ 7 → 8 satır) =32 sütun

Kavşaktaki çakışmayı azaltın (~5 paylaşılan sütun) →Toplam sütunlar ≈ 72

Katlar: 4 seviye (çatı dahil)

Destekli çerçeveler: blok başına yön başına 2 →Toplam 8 adet destekli bölme

Çatı eğimi: %2, eğimli kirişlerle desteklenir; kafes yok

 

 

Projenin toplu konut niteliğinde olması nedeniyle, 100 yılı aşan hizmet ömrüne sahip sağlam bir bina oluşturmak için tüm yapısal sistemi güçlendirmeye karar verdik. Bunu başarmak için geleneksel sütunları kutu-kesitli çelik sütunlarla değiştirdik ve bunları yerinde-betonla doldurarak genel yapısal gücü önemli ölçüde artırdık.

 

 

Bölüm:Kutu tipi 400X400x12x12mm(kütle=146.2 kg/m)

Sütun başına yükseklik:

Seviye 1: 3,8 m

Seviye 2–3: her biri 3,7 m

Seviye 4: 3,4 m
→ Toplam yükseklik =14.6 m

Toplam sütun uzunluğu=72 × 14.6 =1,051 m

Sütun ağırlığı=1,051 m × 146,2 kg/m =153.656 kg ≈ 153,7 ton

Not: Zemin kat kolonları daha ağır olabilir; bu bir ortalamadır.

 

 

İç Kirişler: GH500X290X10X16mm (kütle=109.6 kg/m)

Açıklık: 7,5 m

Kat başına sayı:

Doğu bloğu: 5 enine çizgi × 8 boylamasına bölme=40

Batı bloğu: 8 enine çizgi × 3 boylamasına bölme=24
→ Kat başına 64 iç kiriş

3 kat + çatı çerçevesi için toplam=4 × 64 =256 ışın

Uzunluk=256 × 7.5 =1,920 m

Ağırlık=1,920 × 109.6=210.432 kilo

Kenar/Çevre Kirişleri: GY600X200X12X12mm (kütle=92 kg/m)

Kat başına çevre uzunluğu ≈ 2×(55.6+27) + 2×(25+41.7) – örtüşme ≈290 m/kat

Kenar kirişlerinin her 6 m'de bir olduğunu varsayalım → Kat başına ~48 kenar kirişi

Toplam=4 × 48 =192 ışın, ortalama. açıklık=6.0 m

Uzunluk=192 × 6 =1,152 m

Ağırlık=1,152 × 92=105.984 kilo

Toplam Kiriş Ağırlığı = 210,432 + 105,984 = 316.416 kg ≈ 316,4 ton

 

 

Bölüm:HSS152×152×9,5(kütle=42.5 kg/m)

Destekli bölmeler: Toplam 8 (4'ü Doğu-B'de, 4'ü K-G'de)

Her bölmenin kat başına 2 köşegeni vardır → 4 kat × 2 =Destekli çerçeve çizgisi başına 8 diyagonal

Toplam köşegenler=8 kare × 8 =64 diş teli

Ortalama çapraz uzunluk (45 derecede 7,5 m × 3,7 m bölme için):
( L=\\sqrt{7,5^2 + 3.7^2} ≈ 8,4 m )

Toplam destek uzunluğu=64 × 8.4 =538 m

Destek ağırlığı=538 × 42.5 =22,865 kg ≈ 22,9 ton

 

 

Ana çatı kirişleri tek-eğim profilini takip eder; kullanmakW310×45(45 kg/m)

Aralık: 3,0 m oc (aşıkları desteklemek için)

Toplam çatı alanı=2,544 m² → kiriş uzunluğu ≈ bina genişliği (maks. 41,7 m)

Kiriş sayısı ≈ 80 m / 3,0 ≈27 satır

Ortalama kiriş uzunluğu=35 m (doğu/batı genişliklerinin ağırlıklı ortalaması)

Toplam kiriş uzunluğu=27 × 35 =945 m

Kiriş ağırlığı=945 × 45 =42.525 kilo

Aşıklar: C200×20×2,5 (5,5 kg/m), aralıklı 1,5 m oc

Toplam aşık uzunluğu ≈ (2.544 m² / 1,5 m aralık) × 1,0 m =1,696 m

Ağırlık=1,696 × 5.5 =9.328 kilo

Toplam Çatı Çelikleri = 42,525 + 9,328 = 51.853 kg ≈ 51,9 ton

 

 

Standart uygulama:5%toplam ana eleman ağırlığının

Ana üyelerin toplamı=153.7 + 316.4 + 22.9 + 51.9 =533,9 ton

Bağlantılar=0.05 × 533,900 =27.245 kg ≈ 27,3 ton

 

 

Bileşen	Ağırlık (ton)
Sütunlar	153.7
Zemin ve Kenar Kirişleri	316.4
Destekleme (SCBF)	22.9
Çatı Çerçevesi (Kirişler + Aşıklar)	51.9
Bağlantılar (%5)	27.3
Toplam Tahmini Yapısal Çelik	572,2 ton

 

 

Toplam taban alanı =2,544 m²

Birim alan başına çelik=572.2 t / 2.544 m² =225 kg/m²

Bu, yüksek sismik bir bölgede çapraz çerçeveli 4-katlı sismik-dirençli çelik bina için makul bir durumdur.

 

 

Optimizasyon Potansiyeli: Daha büyük bölmelerin veya azaltılmış desteklerin kullanılması tonajı azaltabilir, ancak PNG'deki sismik talepler azaltımları sınırlayabilir.

Yerli Üretim: PNG veya Avustralya'da standart bölümün kullanılabilirliğini göz önünde bulundurun (W-şekilleri ve HSS gibi ortak bölümlerin olduğu varsayılır).

Korozyon Koruması: Kıyı tropik ortamından dolayı tüm çelikler sıcak-daldırma galvanizleme veya dubleks boya sistemine tabi olacaktır.

beklenmedik durum: Eklemek5–10%tasarım geliştirme, mimari değişiklikler veya verimsizliklerin detaylandırılması için →Nihai bütçe tahmini: ~615–700 ton. Asansörler için bir miktar merdiven ve yapı eklenirse genel olarak yaklaşık olacaktır.650~750 tonfinalde.

Hazırlayan: Hangzhou Xixi Building Co., LTD.
Tarih: 16 Ocak 2026
Temel: AISC 360-16, ön yerleşim planı, ASCE 7-16 sismik varsayımlar