Portalrahmen

Multi-bay Portalrahmen während der Bauphase

1 Anatomie eines typischen Portalrahmen

Hauptkomponenten eines Portals Werkhaus

Die Dach- und Wandverkleidung trennt den eingeschlossenen Raum von der äußeren Umgebung sowie thermische und akustische Isolierung bietet. Die strukturelle Rolle der Verkleidung ist Lasten sekundären Stahlbaus zu übertragen und auch den Flansch der Dachpfette oder Schiene zu hindern, an dem sie befestigt ist.

Querschnitt mit einem Portalrahmen und seine Beschränkungen zeigen

Portal eingerahmt Strukturen - Überblick

2 Arten von Portalrahmen

Schrägdach symmetrisch Portalrahmen

Schrägdach symmetrisch Portalrahmen
Lancashire Abfall Entwicklung

Portalrahmen mit interner Mezzanin

Büroräume werden oft innerhalb einer Portalrahmenstruktur vorgesehen, um eine Teilbreite Mezzanin mit.
Die Beurteilung der Rahmenstabilität muss die Wirkung des Mezzanine umfassen; Führung ist in SCI P292 gegeben.

Portalrahmen mit interner Mezzanin
Waters Meeting Health Center, Bolton
(Foto mit freundlicher Genehmigung BD Structures Ltd. und Kloeckner Westok)

Kran Portalrahmen mit Säule Klammern

Gebunden Portalrahmen

Mono-Pitch-Portalrahmen

Ein Monotonhöhenportalrahmen ist in der Regel für kleine Spannweiten oder gewählt wegen seiner Nähe zu anderen Gebäuden. Es ist eine einfache Variation des Dachportalrahmen aufgeschlagen, und neigt dazu, für kleinere Gebäude verwendet werden (bis zu 15 m Spannweite).

Propped Portalrahmen

Wo die Spannweite eines Portalrahmens groß ist, und es gibt keine Notwendigkeit, eine klare Spanne zu schaffen, kann ein aufgestützt Portalrahmen verwendet werden, um die Sparren Größe und auch den horizontalen Scher an den Fundamenten zu reduzieren.

Propped Portalrahmen
Rebottling Pflanze, Hemswell
(Foto mit freundlicher Genehmigung von Metsec plc)

Mansard Portalrahmen

Gebogene Sparren Portalrahmen

Zelluläre Strahlenportalrahmen

Zelluläre Strahlenportalrahmen
Hayes Gartencenter
(Foto mit freundlicher Genehmigung von Kloeckner Westok)

3 Design-Überlegungen

3.1 Wahl des Materials und der Abschnitt

3.2 Rahmenmaß

Maße für die Analyse und lichte Innenabmessungen verwendet

Spannweite und Höhe

Wo eine lichte Innenhöhe angegeben wird, wird dies in der Regel aus dem fertigen Boden an die Unterseite der Lende oder abgehängte Decke, falls vorhanden, gemessen werden.

Hauptrahmen

Haunch Dimensionen

Typischer haunch mit Einschränkungen

Die Verwendung einer Voute an der Traufe reduziert die erforderliche Tiefe des Sparren durch das Moment Widerstand des Elements zu erhöhen, wo die aufgebrachten Momente am höchsten sind. Die Voute fügt auch die Steifigkeit des Rahmens, Ablenkungen zu reduzieren und ermöglicht eine effiziente verschraubten Moment Verbindung.

Die Traufe Voute wird typischerweise geschnitten von der gleichen Größe wie der Abschnitt Sparren gewalzten oder ein wenig größer, und ist an der Unterseite des Sparren verschweißt. Die Länge der Voute Traufe beträgt im allgemeinen 10% der Rahmens Spanne. Die Voute Länge bedeutet im Allgemeinen, dass das Stützmoment am Ende der Voute mit dem größten schlaffen Moment ungefähr gleich ist in der Nähe der Spitze. Die Tiefe von der Sparrenachse an die Unterseite der Voute beträgt etwa 2% der Spannweite.

Positionen von Beschränkungen

Allgemeine Anordnung von Beschränkungen auf den Innenflansch

Während der anfängliche Designs sind die Sparrenglieder normalerweise entsprechend ihren Querschnittswiderstand ausgewählt Biegemoment und Axialkraft. In späteren Entwicklungsphasen Stabilität gegen Knicken werden muss umsichtig geprüft und Beschränkungen positioniert.

Wo der Druckflansch des Sparrens oder Spalte nicht durch Pfetten und Seitenschienen zurückgehalten. Zurückhaltung kann an bestimmten Stellen durch Spalte und Sparren Aufenthalte zur Verfügung gestellt werden.

4.1 Ständige Einwirkungen

Nutzlasten

Je nach Nutzung des Gebäudes und ob Sprinkler erforderlich sind, ist es normal, dass eine Betriebsbelastung von 0,1 bis 0,25 kN / m 2 auf Plan über die gesamte Dachfläche zu übernehmen.

4.2 Variable Aktionen

Imposed Dachlasten

Nutzlasten auf Dächern

Es soll beachtet werden, dass Nutzlasten auf Dächer sollten nicht mit entweder Schnee oder Wind kombiniert werden.

Schneelasten

Jede Driftbedingung muss erlaubt sein, nicht nur bei der Gestaltung des Rahmens selbst, sondern auch bei der Gestaltung der Pfetten, die die Dachhaut zu unterstützen. Die Intensität der Belastung an der Position der maximalen Drift überschreitet oft die minimale Grund einheitliche Schneelast. Die Berechnung der Drift Belastung und die damit verbundene Pfetten Design wird von den großen Pfetten Herstellern leichter gemacht worden, von denen die meisten freie Software zu erleichtern schnelles Design bieten.

Windlasten

Wind Aktionen sind von Natur aus komplex und wahrscheinlich das endgültige Design der meisten Gebäude zu beeinflussen. Der Designer muss eine sorgfältige Wahl zwischen einer vollständig strengen, komplexen Beurteilung von Wind Maßnahmen und der Inanspruchnahme von Vereinfachungen machen, die den Designprozess erleichtern, aber die Lasten konservativer machen. Kostenlose Software für Winddruck Gründung ist von Pfetten Herstellern erhältlich.

Kran Aktionen

Portalträger einen Laufkran trägt

Die häufigste Form von ANHEBEN MIT EINEM KRAN ist der Overhead-Typ auf Strahlen, die von den Säulen getragen wird ausgeführt. Die Strahlen werden auf Kragarmen getragen oder, in schweren Fällen von Doppelsäulen bereitgestellt wird.

Für schwere, High-Speed oder mehrere Kräne sollten die Zertifikate speziell mit Bezug auf die Hersteller berechnet werden.

versehentliche Aktionen

Die gemeinsamen Bemessungssituationen, die als zufällige Design Situationen behandelt werden, sind:

Jedes Projekt sollte individuell beurteilt werden, ob andere zufällige Aktionen sind wahrscheinlich auf der Struktur handeln.

Robustheit

Für viele Portalrahmenstrukturen sind keine besonderen Maßnahmen erforderlich, Robustheit Anforderungen des Eurocode gesetzt zu befriedigen.

Weitere Informationen über die Robustheit beziehen sich auf SCI P391.

Collapse Mechanismus eines Portal mit einer mageren auf unter Beschuss, Randbedingung auf Rasterlinien 2 und 3.

Wenn ein Portalrahmen an der Grenze nahe ist, gibt es mehrere Anforderungen gezielt zu stoppen Ausbreitung des Feuers durch die Grenze intakt zu halten:

Die Verwendung von Brandschutzverkleidung
Die Anwendung der Brandschutz des Stahls bis zu der Unterseite des haunch
Die Bereitstellung eines momentwider Basis (wie es wird angenommen, dass in dem Feuerzustand Sparren in der Kette gehen)

Umfassende Beratung ist in SCI P313 zur Verfügung.

4.3 Kombinationen von Aktionen

Alle Kombinationen von Aktionen, die zusammen betrachtet werden können auftreten, sollen jedoch, wenn bestimmte Aktionen können nicht gleichzeitig angewandt werden, sollten sie nicht kombiniert werden.

Leitfaden für die Anwendung von Eurocode Regeln für Kombinationen von Aktionen in SCI P362 und speziell für Portalrahmen, in SCI P399 finden.

5 Frame-Analyse bei ULS

An dem Grenzzustand (ULS), fallen die Methoden der Rahmenanalyse grob in zwei Typen: elastische Kunststoffanalyse und Analyse.

Biegemomentdiagramm, die aus der Kunststoffanalyse eines symmetrischen Portalrahmen unter symmetrischer Belastung

Die Figur zeigt typische Positionen, an denen Kunststoffform in einem Portalrahmen Scharniere. Zwei Scharniere führen zu einem Zusammenbruch, aber in dem dargestellten Beispiel aufgrund der Symmetrie, müssen Designer alle möglichen Gelenkstellen prüfen.

Ein typisches Biegemoment-Diagramm aus einer elastischen Analyse eines Rahmens resultierenden mit gepinnten Basen ist die Figur unten gezeigt. In diesem Fall ist der maximale Moment (an der Traufe) höher ist als die aus einem Kunststoffanalyse berechnet. Sowohl die Säule und haunch haben für diese großen Biegemomente ausgelegt werden.

Typische nominell fixierten Basis

In den meisten Fällen wird eine nominell fixierten Basis vorgesehen, wegen der Schwierigkeiten und Kosten zur Herstellung einer starren Basis bereitstellt. Eine starre Basis wird ein teureres Basis Detail beinhalten, aber deutlich, muss das Fundament auch den Moment widerstehen, was die Kosten signifikant im Vergleich zu einer nominell gepinnten Basis erhöht.

Wenn eine Spalte Basis nominell festgesteckt. es wird empfohlen, dass die Basis als perfekt gepinnt modelliert werden, wenn elastische globale Analyse unter Verwendung der Kräfte und Momente in dem Rahmen unter ULS Belastung zu berechnen.