Challenge

Project 2

1. Design a Warehouse Building located in Chennai using STAAD Pro Connect Edition. The specification must be as follows:

    

Width 

30m

Length

50m

Eave Height

9m

Bay spacing

6m

Soil type

Medium

Safe Bearing Capacity

200 kN/m2

Roof slope

1 in 12

Assume suitable sections for structural elements. Follow IS800:2007, IS1893 and IS 875

  1. Prepare a Design Basis Report for the project
  2. Create structural model using STAAD Pro Connect Edition
  3. Prepare DL, LL, WL and EQL load calculations as per IS 875 standards
  4. Design using MS – Excel
    1. Steel column
    2. Rafter
    3. Base plate
    4. Pedestal
    5. Z- purlin
  1. Design Foundations using STAAD Foundation.
  2. Attach necessary sketches and drawings wherever required.
  3. All stipulations, assumptions and design parameter must adhere to Indian Standards.

AIM

 Design a Warehouse Building located in Chennai using STAAD Pro Connect Edition

PROCEDURE

Open staad software an then create new page

then draw nodes and beams using giveen specification

complete the skeltal structure using add beams nodes translational repeat

skeltal structure is formed

then add tie beams and brick wall nodes

add bracings

add support to the structure

add properties

properties for end column

properties for middle column

properties for gabble column

properties for main rafter

properties for gable rafter

assign the properties

assign beta angle 90degree for gable columns

add materials steel

go to specification and assign as tension members

moment release at purlin members ( both start and end)and geble members unsupport ends

 

now add and assign the loads

first go to loads and add load cases

LOAD CALCULATIONS

DEAD LOAD

SELF WEIGHT = -1.15

DL ON RAFTER = WEIGHT OF ROOF SHEETING+WIGHT OF SAG ROD & BRACES+COLLATERAL LOAD

                            = 5+5+10  = 20kg/m^2

                            = 0.2kn/m^2

UDL on rafter = 0.2*6 =1.2 KN/M

UDL ON RAFTER FROM PURLIN =8*6*8.77/15

                                                         = 28.06Kg/m=0.28N/m

UDL ON MAIN FRAME = 1.2+0.28= 1.48KN/M

UDL ON GABLE FRAME = 0.74KN/M

DEAD LOAD ON COLUMN

LOAD FROM SAG ROAD AND BRACES = 0.1*6=0.6KN/M

LOAD DUE TO GRIT = 8.77*6*6/6 =52.62KG/M

                                   = 0.52KN/M

TOTAL = 0.6+0.52

 TOTAL LOAD ON COLUMN           =1.12KN/M

LOAD ON GABLE COLUMN =  0.56 KN/M

LOAD ON WIND COLUMN 

LOAD FROM SHEET AND SAG ROADS = 0.1*6=0.6KN/M

LOAD DUE TO WEIGHT OF GIRTS = 6.32*6*6/6

                                                          = 37.92Kg/M

                                                          = 0.37KN/M

TOTAL LOAD  = 0.6+0.37  =0.97KN/M

DEAD LOAD EAVE STRUT & GUTTER =1.16KN(FOR MAIN)

                                                                      =0.58 KN (FOR GABLE)

LIVE LOAD CALCULATION

L.L ON ROOF = 0.75 KN/M^2

UDL ON MAIN FRAME RAFTER = 0.75* 7=5.25KN/M

UDL ON GABLE FRAME= 0.5*5.25 = 2.625KN/M

LOAD DUE TO WEIGHT OF WATER IN GUTTER 

MAIN FRAME  = 0.25 *0.25*10*6 = 3.75KN

Gable frame = 0.5*4.375=2.187KN

ADD AND ASSIGN DEAD LOAD AND LIVE LOAD TO THE STRUCTURE

Add earthquake load before add earth quake load add definition

after add and assign seismic definition add earthquake load

 FOR WIND LOAD CALCULATION

add the wind load

then assign the loads

Then design the structure for that go to design and select is code for design

FOR BRACINGS

fu=420000KN/M^2

FY=250000KN/M^2

MAIN FRAME ,GABLE FRAME ,COLUMN AND RAFTER

FU= 490000KN/M^2

FYLD = 345000KN/M^2

PURLINS

FU=450000KN/M^2

FYLD=310000KN/M^2

Add and assign the values

now assign all the parameters

add and assign main 180 ratio=1

then add command and assign take off

then add and assign command check code

then go to analysis and load list add

then add analysis type as perform analysis

then rue the analysis

 for Design basic report go to report setup reports

add input and out puts

  1. Prepare a Design Basis Report for the project

  1. Create structural model using STAAD Pro Connect Edition

1.2Design using MS – Excel

  1. Steel column
  2. Rafter
  3. Base plate
  4. Pedestal
  5. Z- purlin

 a) Steel column :- 

                          Height of column h = 9m

                          Yeild strength fy = 250N/mm^2

                         Elastic modulus E = 200000N/mm^2

                         Material factor γm = 1.1

          Step :- 1

                      Section classification

                           Properties of selected section                             

ISHB 400
A 10466mm^2
h 400mm
B 250mm
t 10.6mm
T 12.7mm
rx 166.1mm
ry 51.6mm
Zp cm^3

                            Flange criterion b/T = 9.84

                             Web criterion   d/t = 35.34

                                                    ε = 1

                                                   b/T < 10>

                                                   d/t < 42>

                                 The section is classified as COMPACT

          Step :- 2

                      Effective length

                                   As both ends pin-jointed

                                                              KLx = 9m

                                                              KLy = 9m

                                                              KLz = 9m

                      Slenderness ratio

                                                             KLx/rx = 54.18

                                                             KLy/ry = 174.42

                     Non-dimensional effective slenderness ratio

                                                           

                                                                    λ = 1.964

           Step :- 3

                       To calculate φ

                                   h/bf = 1.60

                                           > 1.2

                                        T = 12.7mm

                       So, buckling class = b

                                         α = 0.34                                       

                               φ = 0.5(1+α(λ-0.2)+λ^2)

                                        φ = 2.73

          Step :- 4

                     Claculation of χ 

                                         

                                         χ = 0.216N/mm^2

            Step :- 5

                       Calculation of fcd

                                             fcd = χfy/γm 

                                                  = 49.17

              Step :- 6

                         Factored Axial Load

                                                 Pd = Afcd

                                                      = 514.614kN

       b) Rafter :- 

                        Span of I beam = 6m

                       Dead load = 18kN/m

                       Imposed load = 40kN/m

                       Length of bearing = 100mm

                       Yield strength = 250N/mm^2

                         

               Step :- 1

                          Design load calculation

                                 Factored load = 87kN/m

                                 Factored bending moment = 391.5kNm

                Step :- 2

                          Section modulus required

                                              Zreqd = 1722600mm^3

                                                        = 1722.60cm^3

               Step :- 3

                          Section classification

                                   

         c) Base plate :-

            

          d) Pedestal :- 

                             Grade of concrete = 40N/mm^2

                            Load = 123kN

                            Moment = 116kNm

                            Horizontal shear = 13kN

                            Yield strength = 250N/mm^2

                            Length of base plate L = 450mm

                            Width of the base plate B = 350mm

                            C/C distance of (Ld) of bolt group in Z = 300mm

                            C/C distance of (Ld) of bolt group in X = 180mm

                             Bearing strength of concrete fc = 16N/mm^2

                            Depth of column D = 300mm

                            Width of column W = 250mm

                 Step :- 1 

                            Anchor Bolt Details 

                                    Dia of anchor bolt = 24mm

                                    No of anchor bolt on each side = 4

                                    Total number of anchor bolt,n = 8

                                   Gross area of the bolt 'Asb' = 452.16mm^2

                                   Net area of the bolt 'Anb' = 352mm^2

                                   Ultimate tensile strength of the bolt fub = 400N/mm^2

                                   Fyb(Anchor bolt) = 240N/mm^2

                 Step :- 2

                             Base plate details 

                                   Ultimate tensile strength of a plate,fu = 490N/mm^2

                                   Thickness of plate = 16mm

                                   Yield stress of plate = 330N/mm^2

                 Step :- 3

                            Anchor bolt design 

                                  Area of the plate = 157500mm^2

                                  Stress Max pressure σ1 = F/A+6*Mz/BL^2

                                                                = 10.60N/mm^2

                                                                < 16>

                                                               OK

                                             Min pressure σ2 = F/A-6*Mz/BL^2

                                                                = -9.04N/mm^2

                                                                < 16>

                                             C = L*σ1/(σ1+σ2) 

                                                = 242.89mm

                                             a = L/2-C/3

                                                = 144.04mm

                                            e = (L-Ld)/2 
                                               = 75mm

                                            y = (L-C/3-e)

                                              = 294.04mm

                             Tension in anchor bolts along the length of plate 

                                               FT = (Mz-Fxa)/y

                                                   = 364.38

                                       Tension per bolt = 91.10kN

                                       shear per bolt,V = 1.63kN

                 Step :- 4

                             Shear check

                             Factored shear force Vsb = 1.63kN

                                                             Vd,sd = 81290.9N

                                                                      = 21.291kN

                                             Factored Vd,sb = 65.03kN

                  Step :- 5

                             Tensile check 

                             Factored tensile force in bolt Tb = 91.10kN

                             Tensile strength of bolt Td,b = Tnb/γmb

                                                               Tn,b = 0.9fubAn 

                                                                      = 126720N

                                                                      = 126.72kN

                                                              Tn,b = fybAsb(γmb/γmo)

                                                                      = 123316N

                                                                      = 123.316kN

                                       Lesser of two           =123.32kN

                             So,                            Td,b = 98.65kN

                 Step :- 6

                             Combined unity check  

                                       (Vsb/Vdb)^2+(Tb/Tdb)^2

                                                         Vsb/Vdb = 0.025

                                                         Tb/Tdb = 0.92

                                                    Unity check = 0.85

                                                                   < 1>

                                                    Hence OK

                 Step :- 7

                             Anchor bolt length

                                     Bond strength in tension bd = 1.4N/mm^2

                                     Anchor length required = Tb/(3.14*d*τbd)

                                                                       = 863.44mm

                                   Let anchor bolt bolt length = 900mm                                              

          e) Purlin :-

                 Step :- 1

                             Span of the purlin = 7m

                             Spacing of the purlin = 1.5m

                            Number of sag rods  = 1

                            Slope of the roof = 5deg

               Step :- 2

                           Dead loads 

                                  Weight of sheeting = 5kg/m^2

                                  Self weight of purlin = 4.22kg/m^2

                                  Additional load = 10%

                                                         = 0.42kg/m^2

                                  Total dead load = 0.096kN/m^2

                           Live loads 

                                 Live load on roof = 75kg/m^2

                                                          = 0.75kN/m^2

                          Wind loads 

                                 Basic wind spped = 50m/s

                                 Terrain category = 2

                                 Building class = B

                                                k1 = 1

                                                k2 = 1

                                                k3 = 1

                                 Design wind speed Vz = 57m/s

                                  Design wind pressure Pz = 1949.40N/m^2

                                                                      = 1.95kN/m^2

                                  Length of the building I = 50m

                                  Breath of the building w = 30m

                                  Height of the building h = 10.5m

                                  Height of the building at eaves = 9m

                                                                  h/w = 0.35

                                                                   I/w = 1.67

                                  External pressure coefficient 

                                         Maximum downward Cpe = -0.4

                                         Maximum upward Cpe = -0.7

                                   Internal pressure coefficient 

                                         Maximum positive Cpi = 0.5

                                         Maximum negative Cpi = -0.5

                                  For maximum upward wind force 

                                         Maximum upward Cpe = -0.7

                                                                    Cpi = -0.5

                                                          Cpe + Cpi = -1.2

                                                                     Pz = 1.95

                                       Wind pressure for purlin design = -2.339kN/m^2

                                  For maximum upward wind force 

                                       Max upward Cpe = -0.4

                                                         Cpi = 0.5

                                                   Cpe + Cpi = 0.1

                                                         Pz = 1.95

                                      Wind pressure for purlin design = 0.195kN/m^2

           Step :- 3

                      Design load calculation

                                    Spacing of purlin = 1.5m

                                    Slope of roof = 5deg

                                    Total dead load = 0.096kN/m^2

                                    DL normal component = 0.144kN/m

                                    DL tangential component = 0.013kN/m

                                    Total live load = 0.75kN/m^2

                                    LL normal component = 1.121kN/m

                                    LL tangential component = 0.098kN/m

                                    WL1 wind load = -2.339kN/m^2

                                    WL normal component = -3.496kN/m

                                   WL2 wind load = 0.195kN/m^2

                                   WL normal component = 0.291kN/m

                       Summary of loads 

  DL+LL DL+WL1 DL+LL+WL2
Normal load 1.265 -3.351 1.556
Tangential load 0.111 0.013 0.111
  DL+LL 0.75(DL+WL1) 0.75(DL+LL+WL2)
Normal load 1.265 -2.514 1.167
Tangential load 0.111 0.009 0.083

                                  Maximum normal component = 1.265kN/m

           Step :- 4

                      Purlin section

                                  Section selected = Zx200x6x2.3

                                  Yield stress of material = 2400kg/cm^2

                                  Flange width b = 60mm

                                  Depth of section d = 200mm

                                 Thickness t = 2.30mm

                                 Length of Lip lip_I = 20mm

                                 Internal bending radius = 3mm

                                                           Area = 8.07cm^2

                                                           Zxx = 47.72cm^3

                                                           Zyy = 10.22cm^3

                                                           Ixx = 477.18cm^4

                                                           Iyy = 61.34cm^4

                                            Weight of purlin = 6.335kg/m

                                                                    =4.223kg/m^2

                      Check for basic properties 

                                                        t = 2.30mm

                                                        w = 49.40mm

                                                       Fy = 2400kg/cm^2

                                                       w/t = 21.48

                                                              < 60>

                                                             OK

                           Check for stress

                                             Span major axis = 7m

                                             Span minor axis = 2m

                                             BM coefficient for Mxx = 10

                                             BM coefficient for Myy = 10          

  DL+LL DL+WL1 DL+LL+WL2
Normal load  6.198 16.422 7.625
Tangential load  0.060 0.007 0.060
Mxx/Zxx 129.878 344.133 159.789
Myy/Zyy 5.895 0.672 5.895
(Mxx/Zxx)+(Myy/Zyy) 135.773 344.805 165.684

                                                 Maximum compressive stress = 344.80N/mm^2

                                                                                  1435/sq.root of f = 24.44

                                                                                                            > 21.48

                                                                                 Hence section OK

           Step :- 5

                      Combined Bending And Shear stresses in web

                                                h/t = 84.96                                              

  DL+LL DL+WL1 DL+LL+WL2
Fbw 506.539 673.697 637.697
Fv 735.223 977.847 977.847

                          Actual stress

fbw 129.878 344.133 159.789
fv 5.895 0.672 5.895
fbw/Fbw 0.256 0.511 0.237
fv/Fv 0.008 0.001 0.006
Sqrt of sum of squares 0.257 0.511 0.237

                            Maximum combined stresses = 0.511

                                                                        < 1>

                                                               OK

           Step :- 6 

                      Check for deflection

                              Number of spans = 3

                              Deflection = (3/384)(wl^4/EI)

                                         w = 3.351kN/m

                                   Span = 6m

                                        E = 207400N/mm^2

                                       Ixx = 477.18cm^4

                                       δ = 34.29mm

                 Allowable deflection δ = Span/180

                                                 = 33.33mm

                                                > 34.29

                                         Not OK

 

 

 

 

 

  1. Design Foundations using STAAD Foundation.

for the design of foundation go to staad foundation

included all the loads

given job  name and given job name as isolated footing

then go to job set up and add design parameters

RESULT

USING STAAD WAREHOUSE IS DESIGNED

 

FOUNDATION DETAILS

2. Design a simply supported gantry girder to carry electric overhead travelling crane

Given: 

Span of gantry girder = 7 m

Span of crane girder = 9 m 

Crane capacity = 250 kN 

Self-weight of trolley, hook, electric motor etc. = 40 kN 

Self-weight of crane girder excluding trolley = 100 kN 

Minimum hook approach = 1.0 m 

Distance between wheels = 3 m 

Self-weight of rails = 0.2 kN/m

 

Your portfolio, next

Ship work like this
in your own course.

Talk to a career counsellor

Free 20-minute call. We'll map the right course to where you want to work.

By submitting you agree to our Terms and Privacy Policy.