Structureel ontwerp van een staalmagazijn van 18 x 55 x 6 meter voor Papoea-Nieuw-Guinea met een bovenloopkraan van 5 ton

Structureel ontwerp van een staalmagazijn van 18 x 55 x 6 meter voor Papoea-Nieuw-Guinea met een bovenloopkraan van 5 ton, dakventilatoren en dakramen

---

Locatie: Papoea-Nieuw-Guinea (PNG)

Klimaat: Tropisch; geen sneeuw, verwaarloosbare seismische activiteit

Windsnelheid: 120 km/u (≈33,3 m/s) → Basiswinddruk ≈ 0,7 kN/m² (volgens AS/NZS 1170.2 of het equivalent van de lokale code)

Afmetingen van het gebouw:

Breedte: 18 m

Lengte: 55 m

Hoogte dakrand: 6 m

Dakhelling: 5 graden (standaard voor drainage; stijging ≈ 0,8 m halverwege de overspanning)

Wand- en dakbekleding: 0,45 mm voor-geverfde golfplaten (enkelwandig)

Interne uitrusting: Eén elektrische bovenloopkraan (EOT) van 5 ton, overspanning ≈ 16,5 m, baanbalken ondersteund door hoofdkolommen

---

 

 

 

Hoofdframes: Stijve portaalframes met een onderlinge afstand van 7,86 m (7 traveeën met een lengte van meer dan 55 m → 8 frames in totaal, optie is 9 traveeën van 6,11 m per travee).

Frameconfiguratie:

Kolommen: CBC maatwerk H-profielen (gelaste plaatprofielen)

Spanten: taps toelopende,-opgebouwde-secties

Basis: vastgezette of vaste basis (bij voorkeur vast voor kraanbelastingen) ingebed in funderingen van gewapend beton

Kraanbaansysteem:

Kraanbaanliggers: HEA/UB 300–350 (afhankelijk van doorbuigingscriteria)

Beugelverbindingen gelast aan kolomflenzen op ~5,5 m hoogte

Kraanrail: Standaard QU70 of vergelijkbaar

Versteviging: Horizontale en verticale versteviging tussen baanbalken

 

 

Gordingen: C-secties (C200×60×20×2,5 mm) op 1,5 m afstand op het dak

Girts: C-secties (C150×60×20×2,0 mm) @ 1,2 m verticale afstand op muren

Verstevigingssysteem:

Dak: X-versteviging in eindbaaien + longitudinale versteviging langs nok/dakrand

Muren: kruis-versteviging in geveluiteinden en één zijmuur

Alle verstevigingen: stalen staven of hoekprofielen van Ø12–16 mm

 

 

Ventilatoren: Doorlopende nokventilator (polycarbonaat of metaal) – 55 m lengte

Dakramen: Doorschijnende FRP- of polycarbonaatpanelen geïntegreerd in elk derde gordingvak (~4,5 m tussenruimte), die ~10% van het dakoppervlak bedekken → ca.. 100 m²

 

 

Funderingen van versterkt beton onder elke kolom (grootte geschat op 2,0 m × 2,0 m × 0,8 m diep, afhankelijk van het draagvermogen van de grond Groter dan of gelijk aan 100 kPa)

---

 

 

 

Dode lading (DL):

Dakbekleding + gordingen: 0,12 kN/m²

Kraanligger + rail: 0,5 kN/m (lijnbelasting op kolommen)

Levende belasting (LL): Onderhoudsbelasting=0.25 kN/m² (niet-toegankelijk dak)

Windbelasting (WL):

Basissnelheid druk q=0.613 × V² (V in m/s) → q ≈ 0,68 kN/m²

Externe drukcoëfficiënten (Cp):

Bovenwindse muur: +0.7

Benedenwindse muur: –0,5

Dak (helling van 5 graden): –0,9 (zuiging)

Interne druk: ±0,2 (aangenomen gedeeltelijk open gebouw)

Netto ontwerpdruk ≈ 1,0–1,2 kN/m² (kritische zuigkracht op dak)

Kraanbelasting:

Verticaal: 50 kN (5 t) + impactfactor (25%) → 62,5 kN per wiel

Zijdelings: 10% van de geheven last → 5 kN per wiel

Longitudinaal: 5% remkracht

 

 

Portaalframe: Ontworpen voor gecombineerde zwaartekracht-, wind- en kraanbelastingen met behulp van tweede--orde-analyse (P-Δ-effecten in aanmerking genomen)

Doorbuigingslimieten:

Dak: L/180 onder wind

Kraanbaan: L/600 onder verticale belasting

Lokaal knikken: Lijfverstijvingen op kraanbeugellocaties

Verbindingen: Gelaste momentverbindingen bij spant-kolomverbindingen; geschroefde verbindingen voor transport

---

 

Item	Beschrijving	Hoeveelheid	Eenheidsgewicht (kg/m)	Totaal gewicht (kg)
Hoofdframes	Taps toelopende I-secties (gem.. 110 kg/m)	8 frames × (2×6 m kleur + 18.5 m spant)=236 m	110	25,960
Kraanbaanbalken	UB 356×171×51 (51kg/m2)	2 × 55 m	51	5,610
Gordingen	C200×2,5mm	(55/1.5 +1) × 18 m ≈ 684 m	3.2	2,189
Muur Girts	C150×2,0mm	2×(55+18)×(6/1.2) ≈ 730 m	2.3	1,679
Versteviging	Ø16 staaf / L50×5 hoeken	~400 m	1,5 gem	600
Dak-/muurplaten	0,45 mm PPGL	Dak: 55×18,2 ≈ 1.001 m²; Muren: 2×(55+18)×6=876 m²	4,5 kg/m²	8,457
Bevestigingsmiddelen, rails, accessoires	-	-	-	~2,000
Totaal staalgewicht				≈46.495kg

Opmerking: Exclusief funderingswapening en beton.

---

 

 

 

Windsnelheid: Tot 250 km/u (bijv. tyfoon Haiyan) → q ≈ 3,0 kN/m²

Belangrijkste wijzigingen:

Vergroot de afmetingen van de hoofdframesecties met 30-50%

Verklein de afstand tussen de portaalframes tot 6 m (9 vakken) voor een betere verdeling van de last

Gebruik dikkere bekleding (0,55–0,60 mm) met verbeterde bevestiging (kleinere schroefafstand, stormclips)

Versterk de verbindingen tussen het dak- en- het frame (gebruik schoenplaatjes in plaats van riemen)

Voeg meer versteviging toe (zowel transversaal als longitudinaal)

Hogere veiligheidsfactoren bij windopwaarts ontwerp (vooral bij dakranden en hoeken)

Overweeg een dubbel- geïsoleerd dak om de thermische belasting te verminderen en de duurzaamheid te verbeteren

 

 

Seismische coëfficiënt: Sa(T) ≈ 0,6–0,9g (afhankelijk van grondsoort en periode)

Belangrijkste wijzigingen:

Overstappen van starre portaalframes naarverstevigde kozijnenofmoment-bestendige frames met ductiele details

Gebruik uniforme (niet-taps toelopende) H--profielen om de vorming van plastische scharnieren te controleren

Basisplaten ontworpen voor volledig moment + afschuiving + opwaartse kracht bij seismisch kantelen

Kraansteunen moeten seismisch worden vastgehouden (dempers of zijdelingse aanslagen)

Dakmembraan moet fungeren als stijve horizontale spant → kleinere gordingsafstand (1,2 m) en sterkere plaatbevestiging

Vereisten voor taaiheidsklassen volgens AISC 341 of lokale Chileense code (bijvoorbeeld gebruik van staal met een lage-vloeigrens-niet toegestaan)

Funderingen ontworpen voor hoge opwaartse en glijweerstand

Vermijd broze elementen (bijvoorbeeld dunne staven); gebruik structurele hoeken of buizen voor versteviging

Opmerking: In seismische zones kan de kraan zelf speciale verankerings- en dempingsvoorzieningen nodig hebben, die in PNG niet nodig zijn.

---

 

Het voorgestelde magazijn voor Papoea-Nieuw-Guinea is geoptimaliseerd voor gematigde windbelastingen en kraanbediening, met behulp van kosten-effectieve taps toelopende frames en lichte- bekleding. Voor de Filippijnen- die gevoelig zijn voor tyfoons, bepaalt robuustheid tegen extreme wind het ontwerp, terwijl in het seismische Chili ductiliteit, redundantie en energiedissipatie van het grootste belang worden-, wat leidt tot fundamenteel verschillende structurele systemen en materiaalgebruik. Lokale bouwvoorschriften (NSCP voor de Filippijnen, NCh voor Chili) moeten in elk geval strikt worden nageleefd.