Progettazione strutturale di un magazzino in acciaio di 18 m × 55 m × 6 m per la Papua Nuova Guinea con carroponte da 5 tonnellate

Progettazione strutturale di un magazzino in acciaio di 18 m × 55 m × 6 m per la Papua Nuova Guinea con carroponte da 5 tonnellate, ventilatori sul tetto e lucernari

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Posizione: Papua Nuova Guinea (PNG)

Clima: tropicale; assenza di neve, attività sismica trascurabile

Velocità del vento: 120 km/h (≈33,3 m/s) → Pressione base del vento ≈ 0,7 kN/m² (secondo AS/NZS 1170.2 o codice locale equivalente)

Dimensioni dell'edificio:

Larghezza: 18 mt

Lunghezza: 55 mt

Altezza grondaia: 6 m

Inclinazione del tetto: 5 gradi (standard per il drenaggio; aumento ≈ 0,8 m a metà-campata)

Rivestimento di pareti e tetti: lamiere in acciaio ondulato pre-verniciato da 0,45 mm (parete singola)

Attrezzatura interna: Un carroponte elettrico (EOT) da 5 tonnellate, luce ≈ 16,5 m, travi di via di corsa sostenute da colonne principali

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Frame principali: Telai a portale rigidi distanziati a intervalli di 7,86 m (7 campate su una lunghezza di 55 m → 8 telai in totale, l'opzione sarà 9 campate in 6,11 m ciascuna).

Configurazione del telaio:

Colonne: sezioni ad H personalizzate CBC (sezioni in lamiera saldata)

Travi: sezioni a I-costruite rastremate

Base: base fissata o fissata (preferibilmente fissa per i carichi delle gru) incorporata in basi di cemento armato

Sistema di vie di corsa per gru:

Travi delle vie di corsa della gru: HEA/UB 300–350 (a seconda dei criteri di deflessione)

Collegamenti delle staffe saldati alle flange della colonna ad un'altezza di ~5,5 m

Binario della gru: QU70 standard o simile

Controvento: controvento orizzontale e verticale tra le travi della pista

 

 

Arcarecci: Sezioni a C- (C200×60×20×2,5 mm) a 1,5 m di distanza sul tetto

Ragazze: Sezioni a C- (C150×60×20×2,0 mm) a 1,2 m di distanza verticale sulle pareti

Sistema di rinforzo:

Tetto: rinforzo a X- nelle campate terminali + rinforzo longitudinale lungo il colmo/grondaia

Pareti: rinforzi incrociati- nelle estremità del timpano e in una parete laterale

Tutti i controventi: tondini di acciaio Ø12–16 mm o sezioni angolari

 

 

Ventilatori: Ventilatore colmo continuo (policarbonato o metallo) – lunghezza 55 m

Lucernari: Pannelli traslucidi in FRP o policarbonato integrati ogni 3 campate di arcarecci (~4,5 m di distanza), che coprono ~10% dell'area del tetto → circa. 100 m²

 

 

Fondazioni in cemento armato sotto ciascuna colonna (dimensioni stimate a 2,0 m × 2,0 m × 0,8 m di profondità, a seconda della capacità portante del terreno Maggiore o uguale a 100 kPa)

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Carico permanente (DL):

Rivestimento del tetto + arcarecci: 0,12 kN/m²

Trave della gru + rotaia: 0,5 kN/m (carico della linea sulle colonne)

Carico dinamico (LL): Carico di manutenzione=0.25 kN/m² (tetto non-accessibile)

Carico del vento (WL):

Pressione cinetica di base q=0.613 × V² (V in m/s) → q ≈ 0,68 kN/m²

Coefficienti di pressione esterna (Cp):

Muro sopravvento: +0.7

Muraglia sottovento: –0,5

Tetto (pendenza 5 gradi): –0,9 (aspirazione)

Pressione interna: ±0,2 (presunto edificio parzialmente aperto)

Pressione netta di progetto ≈ 1,0–1,2 kN/m² (aspirazione critica sul tetto)

Carico della gru:

Verticale: 50 kN (5 t) + fattore di impatto (25%) → 62,5 kN per ruota

Laterale: 10% del carico sollevato → 5 kN per ruota

Longitudinale: 5% di forza frenante

 

 

Cornice del portale: Progettato per carichi combinati di gravità + vento + gru utilizzando l'analisi del secondo-ordine (effetti P-Δ considerati)

Limiti di deflessione:

Tetto: L/180 sotto vento

Pista di corsa della gru: L/600 sotto carico verticale

Instabilità locale: Rinforzi del nastro nelle posizioni delle staffe della gru

Connessioni: Collegamenti momento saldati sui giunti trave-pilastro; giunzioni bullonate per il trasporto

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Articolo	Descrizione	Quantità	Peso unitario (kg/m)	Peso totale (kg)
Frame principali	Sezioni a I-rastremate (media. 110 kg/m)	8 telai × (2×6 m col + 18.5 m trave)=236 m	110	25,960
Travi della pista di gru	UB 356×171×51 (51 kg/m)	2 × 55 m	51	5,610
Arcarecci	C200×2,5 mm	(55/1.5 +1) × 18 m ≈ 684 m	3.2	2,189
Cinte murarie	C150×2,0 mm	2×(55+18)×(6/1.2) ≈ 730 m	2.3	1,679
Rinforzo	Asta Ø16 / Angoli L50×5	~400 m	1,5 in media	600
Lastre per tetto/pareti	PPGL da 0,45 mm	Tetto: 55×18,2 ≈ 1.001 mq; Pareti: 2×(55+18)×6=876 m²	4,5 kg/mq	8,457
Elementi di fissaggio, binari, accessori	-	-	-	~2,000
Peso totale dell'acciaio				≈46.495 chilogrammi

Nota: esclude l'armatura di fondazione e il calcestruzzo.

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Velocità del vento: Fino a 250 km/h (ad es. tifone Haiyan) → q ≈ 3,0 kN/m²

Modifiche chiave:

Aumenta le dimensioni della sezione del telaio principale del 30–50%

Ridurre la spaziatura del telaio del portale a 6 m (9 campate) per una migliore distribuzione del carico

Utilizzare un rivestimento più spesso (0,55–0,60 mm) con fissaggio migliorato (spaziatura delle viti più ravvicinata, clip anti-tempesta)

Rafforzare le connessioni dal tetto-al-telaio (usare i tasselli invece delle cinghie)

Aggiungere più rinforzi (sia trasversali che longitudinali)

Fattori di sicurezza più elevati nella progettazione del sollevamento del vento (specialmente in grondaie e angoli)

Prendi in considerazione il tetto con isolamento a doppia-pelle per ridurre lo stress termico e migliorare la durabilità

 

 

Coefficiente sismico: Sa(T) ≈ 0,6–0,9 g (a seconda del terreno e del periodo)

Modifiche chiave:

Passare dai telai a portale rigidi atelai controventatiOMontature resistenti ai momenti-con dettagli duttili

Utilizza sezioni ad H uniformi (non{0}}rastremate)-per garantire il controllo della formazione delle cerniere in plastica

Piastre di base progettate per momento completo + taglio + sollevamento da ribaltamento sismico

I supporti della gru devono essere bloccati sismicamente (ammortizzatori o arresti laterali)

Il diaframma del tetto deve fungere da capriata orizzontale rigida → distanza tra gli arcarecci più ravvicinata (1,2 m) e fissaggio della lamiera più forte

Requisiti della classe di duttilità secondo AISC 341 o codice cileno locale (ad esempio, l'uso di acciaio a basso-snervamento-punto non consentito)

Fondazioni progettate per elevata resistenza al sollevamento e allo scorrimento

Evitare elementi fragili (ad esempio, bastoncini sottili); utilizzare angoli strutturali o tubi per il rinforzo

Nota: Nelle zone sismiche, la gru stessa può richiedere dispositivi speciali di ancoraggio e smorzamento, che non sono necessari in PNG.

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Il magazzino proposto per la Papua Nuova Guinea è ottimizzato per carichi di vento moderati e funzionamento con gru, utilizzando telai rastremati-economici e rivestimento-leggero. Per le Filippine- soggette a tifoni, la robustezza contro i venti estremi è alla base della progettazione, mentre nel Cile sismico, duttilità, ridondanza e dissipazione di energia diventano fondamentali- portando a sistemi strutturali e utilizzo dei materiali fondamentalmente diversi. Le norme edilizie locali (NSCP per le Filippine, NCh per il Cile) devono essere rigorosamente seguite in ogni caso.