Portaalirunko on jäykkä teräsrakennejärjestelmä, jossa pystysuorat pylväät yhdistyvät vaakasuoraan tai kaltevaan kattopalkkiin momenttia kestävät liitokset . Koska pylväs-palkki-liitos siirtää taivutusmomenttia pelkän pystyvoiman sijaan, runko kestää tuulta, lunta, nosturia ja kattokuormia ilman erillistä vinojäykistystä.
Käytännön johtopäätös tulee ensin: jos tarvitset yksikerroksisen rakennuksen, jossa on laaja, pilariton lattiapinta-ala, teräksinen portaalikehys on yleensä taloudellisin rakennejärjestelmä voit määrittää. Tästä syystä portaalikehykset ovat edelleen hallitseva kehysratkaisu varastoihin, työpajoihin, halleihin ja maatalousrakennuksiin käytännössä kaikilla markkinoilla, joilla on aktiivinen teräsrakentamisen ala.
Geometria on petollisen yksinkertainen. Kaksi pylvästä ja kaksi kattotuolia muodostavat yhden jäykän taivutuksen. Rivi taivutuksia, jotka on yhdistetty orreilla ja sivukaiteilla, muodostaa rakennuksen pää- ja toissijaisen rakenteen. Räystäsissä oleva momenttiyhteys muodostetaan ulokkeella, kartiomaisella syvennyksellä palkkiosan kohtaamiskohdassa pilarin kanssa. Haarukka jakaa huipputaivutusmomentin pidemmälle teräspituudelle ja estää liitoksen muodostumisen hauraaksi.
Työmaatiimit suosivat järjestelmää, koska yksityiskohdat ovat tuttuja, valmistus on suoraviivaista ja asennusprosessi on nopea. Toisin kuin tilakehys tai monimutkainen ristikkorakenne, taivutettu portaali voidaan pultata yhteen maahan, tarkistaa sopivuus ja nostaa yhtenä kappaleena. Tämä yksinkertainen tosiasia pitää rakennusajan lyhyenä ja laadunvalvonnan tehokkaana.
Portaalikehyksen kuormituspolku selittää, miksi se käyttäytyy yhtenä jatkuvana rakenteena. Jokainen katolle saapuva kuorma kulkee lopulta alas perustukselle samaa järjestystä pitkin:
Kaksi sisäistä voimanjakoa eniten muuttavaa päätöstä ovat pohjaliitäntä ja haun geometria . Kiinnitetty alusta on suunniteltu siirtämään vain aksiaalivoimaa ja leikkausvoimaa. Siinä on pienempi pohjalevy, vähemmän ankkuripultteja ja pienempi betonialusta, minkä vuoksi se on oletusarvo useimmille 12–25 m:n jännevälille. Kiinteä alusta vastustaa pyörimistä pilarin jalan kohdalla, mikä vähentää momenttia räystäässä ja voi säästää terästä korkeissa pylväissä, mutta perustuksissa se maksaa enemmän. Valinta on taloudellinen, ei tekninen valinta.
Vaakasuuntaiset kuormat, kuten tuuli, seisminen toiminta ja nosturin aalto, vastustavat kehystoiminto . Tuuli sivuseinässä taivuttaa pylvästä, momentti kulkee ulokkeen kautta kattopalkkiin ja kärkiliitos tasapainottaa molempien kattopuoliskojen vastakkaisia momentteja. Taivutettu on vakaa omassa tasossaan; vakavuus kohtisuorassa runkoon tulee kattotason jäykistys, sivukaiteet ja perhokannattimet.
Jokainen portaalikehys, 12 m:n maatalousvajasta 45 m:n logistiikkahalliin, kootaan samoista osista. Kunkin komponentin toiminnan ymmärtäminen kertoo, mihin suunnittelun, valmistuksen ja työpaikan tarkastuksen aikana insinöörin huomion tulisi kohdistua.
| Komponentti | Toiminto | Tyypillinen yksityiskohta |
|---|---|---|
| Sarakkeet | Pystypalkki tukee kattoa ja siirtää momentin alustaan | UB- tai UC-osat; korkeus 4-12 m |
| Koskettimet | Kalteva kattopalkki, joka kuljettaa orret pylväisiin | Kantavuus 12-45 m; kaltevuus 5-10 astetta |
| Räystäs kohoaa | Syvennetty osa pylväs-rautaliitoksessa, kestää huipputaivutusmomentin | Syvyys noin jänneväli/30 - jänne/40 |
| Apex-haunch | Harjanteen kohdalla syvennetty leikkaus, positiivinen momenttivyöhyke | Pienempi kuin räystäskulma; leikataan usein samasta levystä |
| Purlinit | Kosketus kattojen välissä, tuki kattopelti | Z- tai C-osat; etäisyys 1,2-2,5 m |
| Sivukaiteet | Pylväiden välinen jänneväli, tuki seinäverhous | Z- tai C-osat; etäisyys 1,2-2,0 m |
| Perhosen olkaimet | Kiinnitä kattolaudan sisempi puristuslaippa | Kulmaosat lähellä orsilinjoja |
| Katto ja pystytuki | Siirrä pituussuuntaiset tuulivoimat perustuksille | Diagonaaliset kulmat tai tasot päätyvälissä |
The räystäskuvio ansaitsee erityistä huomiota sekä suunnittelussa että valmistuksessa. Suurin taivutusmomentti portaalirungossa esiintyy täsmälleen pilarin ja palkkien risteyksessä, ja siinä kohdassa palkin alalaippa on puristumassa. Oikein mitoitettu viiste syventää profiilia juuri siellä, missä jännitys on suurin, mikä nostaa profiilimoduulia ja säästää terästä muulta jänneväliltä. Useimmat ongelmat kevyissä portaalikehyksissä alkavat tästä liitoksesta, joko siksi, että uloke on liian lyhyt tai koska puristuslaippaa ei ole rajoitettu.
Portaalikehykset piirretään yleensä yhtenä taivutettuna, mutta perheeseen kuuluu useita konfiguraatioita, joista jokainen valitaan ulottuvuuden, käytön ja sivuston rajoitusten mukaan.
Projekteissa, joissa jänneväli ylittää valssatun portaalirungon käytännön rajan tai joissa on raskaita keskittyneitä kuormia, ristikkokehys on yleensä parempi suunnitteluratkaisu. Modulaariset terässillat ovat selkein esimerkki: ristikon kolmion muotoinen ristikko käsittelee keskittyneet ajoneuvokuormat tehokkaasti ja pitää rakenteellisen syvyyden kohtuullisena.
Portaalikehyksen hintaan vaikuttavat voimakkaasti jänneväli ja välivälit. Seuraavat alueet ovat mitä suunnittelutiimit käyttävät varhaiseen kustannussuunnitteluun; ne ovat suunnittelusarjoja, eivät suunnittelutaulukoita.
| Rakennustyyppi | Tyypillinen kirkas jänneväli | Tyypillinen räystäskorkeus |
|---|---|---|
| Varasto ja logistiikka | 18-30 m | 6-8 m |
| Kevyt teollisuus | 15-24 m | 5-8 m |
| Maatalousvajat | 12-24 m | 4-6 m |
| Urheiluhallit ja hallit | 25-45 m, usein kaareva tai ristikkomainen | 7-12 m |
| Vähittäiskauppa ja näyttelytila | 12-20 m | 4-6 m |
Varhaisen arvion mukaan kattojen syvyys on yleensä välillä jänne/40 - jänne/55 valssatuille osille, ja räystäskulman syvyys on noin jänne/30 - jänne/40 . Pilarin syvyys on tyypillisesti kolmasosa - puolet palkin syvyydestä plus liitoskohta. Lahden etäisyys on yleensä 5–8 metriä: pidemmät lahdet vähentävät kehyksiä, mutta pakottavat isommat orret ja raskaammat tuulipilarit. Säilytä sama väliväli koko rakennuksessa, koska sen vaihtaminen aiheuttaa ylimääräistä valmistusta orreissa.
Huollettavuuden kannalta käytännöllinen pystysuuntainen taipumaraja kylmäkattopalkeille on L/180 - L/240 , kun taas vaakasuora poikkeama räystäsissä on yleensä rajoitettu H/150 - H/300 . Nosturirakennukset ovat tiukempia, L/300 - L/600 nosturiluokasta riippuen. Nämä taipumarajat säätelevät poikkileikkauksen kokoa useammin kuin puhdasta lujuutta, erityisesti pitkäjänteisillä katoilla, joissa teräksen omapaino muodostaa suuren osan kokonaiskuormasta.
Portaalirunkoprojekti tulee yleensä kalliiksi tai vaikeaksi ennen teräksen valmistuksen aloittamista tehtyjen päätösten yhteydessä. Nämä ovat tärkeimmät näkökohdat.
Yleisin käytännön virhe portaalikehyksen rakentamisessa on unohtamatta kiinnittää sisälaippaa kattopalkista ulokkeen lähellä. Tämä laippa on puristuneessa räystäsalueella, ja ilman perhotukea tai vastaavaa rajoitinta elementti voi taipua sivusuunnassa ennen kuin se saavuttaa suunnittelumomenttinsa. Korjaus on halpa; sen jättäminen pois ei ole.
Jos arvioit teräsosia siltaan tai pitkäjänteiseen rakenteeseen, meidän opas teräspalkkiin modulaarista siltarakennetta varten selittää jäsenten valinnan, jännerajat ja korroosiosuojauksen käytännössä.
Kysymys ei ole siitä, mikä järjestelmä on yleisesti ottaen parempi, vaan se, mikä sopii jänneväliin, kuormituskuvioon ja budjettiin. Alla olevassa taulukossa verrataan kahta lähestymistapaa niiden kriteerien välillä, jotka ohjaavat todellisia projektipäätöksiä.
| Kriteeri | Portaalin kehys | Ristikon kehys |
|---|---|---|
| Liitännät | Momenttia kestävät räystäsliitokset | Enimmäkseen puristetut kolmiot |
| Ensisijainen materiaalikäyttäytyminen | Taivuttaminen pylväissä ja kattopalkeissa | Aksiaalinen jännitys ja puristus osissa |
| Taloudellinen jänneväli | 12-45 m | 30-80 m tai enemmän |
| Paras kuormatyyppi | Tasaiset kattokuormat | Pistekuormat, liikkuvat kuormat, pitkät jännevälit |
| Valmistuskustannukset | Matala, koska liitokset ovat yksinkertaisia ja toistuvia | Korkeampi monien jäsenten ja kulmien takia |
| Erektionopeus | Nopea, muutama kappale taivutettua kohden | Hitaampi, enemmän kohdistettavia kappaleita |
Tavallisen 18-30 m:n varaston, jossa on kevyt katto, tulisi melkein aina olla portaalikehys. Raskasta nosturia kuljettavan 50 metrin katetun hallin tai ajoneuvokuormia kuljettavan maantien siltakannen tulisi melkein aina olla ristikko. Syynä on materiaalitehokkuus: ristikossa palkit kantavat kuormia aksiaalisesti, joten koko poikkileikkaus toimii, kun taas taivutuskappaleessa suuri osa materiaalista on jännittynyt selvästi alle kapasiteetin.
Kun hanke on tilapäinen silta, pitkäjänteinen kulkureitti tai raskaan kuorman risteys, ristikkotyyppinen modulaarinen järjestelmä antaa ennustettavan kapasiteetin ja nopean käyttöönoton. The suurijänteinen raskaan kuorman sinkitty Bailey-silta on tyypillinen esimerkki ristikkorakenteesta, joka on rakennettu juuri tätä tehtävää varten.
Tukkumyynti CB450 Tyyppi Large Span Heavy Load Galvanized Bailey Bridge Valmistaja Jiangsu Zhonghai Bridge Equipment Co., Ltd. on kiinalainen CB450 Type Large Span Heavy Load galvanized Bailey Bridge -valmistaja ja OEM... Näytä tuote → Asennusjärjestys vaikuttaa kustannuksiin, ohjelmaan ja työpaikan turvallisuuteen enemmän kuin mikään muu toiminta. Hyvin suunniteltu sarja seuraa näitä vaiheita järjestyksessä.
Vaiheiden 3–5 aikana väliaikainen tuki on kriittinen. Portaalirunko tulee itsekantavaksi vasta ensimmäisen täydellisen taivutuksen ja sen jäykistyksen jälkeen. Projekteissa, joissa rungon jännevälit ovat pitkät tai joissa nosturi on vapautettava nopeasti, tilapäinen jäykistetty tuki on vakioratkaisu. The 900 tonnin super Bailey-rakennustuki Käytännöllinen esimerkki tällaisesta tilapäisestä teräsrakenteesta on käytetty suurijänteisissä silta- ja rautatietöissä.
Tukkumyynti, räätälöity suuri jänneväli 900 tonnin kuorma Super Bailey Construction Support M Jiangsu Zhonghai Bridge Equipment Co., Ltd. on Kiinassa räätälöity suuri 900 tonnin kuorma Super Bailey -rakennustukivalmistaja... Näytä tuote → Laadunvalvonta työmaalla on enimmäkseen visuaalista: tarkista pulttien ulkonemat, varmista, että perhotuet on asennettu jokaiseen orreen linjaan kiinnikkeen lähellä, varmista, että jäykistys on kireällä, äläkä koskaan anna verhouksen kiinnittää ennen kuin tuki on allekirjoitettu.
Portaalikehyksen vahvuus on selkeä, esteetön tila. Tämä yksittäinen etu selittää sen leviämisen monenlaisiin rakennustyyppeihin.
Samat suunnitteluperiaatteet, jäykät liitokset, teräsprofiilit ja korroosiosuojaus pätevät myös rakennusten ulkopuolella. Meidän modulaariset teräsrakennejärjestelmät kattaa sillan lähestymisrakenteet, putkituet ja väliaikaiset alustat laajentamalla portaalikehyslogiikkaa infrastruktuurityöhön.
Räätälöidyt teräsrakennevalmistajat, teräsrakennejärjestelmien tehdas Kiinan teräsrakenteiden valmistajina ja teräsrakennejärjestelmien OEM-tehtaina Zhonghai Bridge Equipment Co., Ltd on erikoistunut räätälöityihin... Näytä tuote → Silta- ja infrastruktuuriprojekteissa portaalityyppiset kehykset näkyvät tilapäisinä kulkurakenteina, pystytystelineinä ja poikkisiltarakennusalustoina. Kuormapolku ja vakavuuslogiikka ovat identtisiä rakennuksen rungon kanssa, mutta kuormat ovat raskaampia ja toleranssit tiukemmat. Hyvin suunniteltu kokonaisuus sillanrakennusalustasovellukset voi muuttaa vaarallisen veden päällä tapahtuvan asennuksen rutiininomaiseksi nostosarjaksi.
Portaalirungossa käytetään pylväiden ja kattopalkkien välisiä jäykkiä liitoksia niin, että liitoksen läpi kulkee taivutusmomentti. Ristikot käyttävät kolmiomaisia osia, joissa on tappiliitokset, ja osat kantavat enimmäkseen aksiaalisia voimia. Portaalikehykset ovat yleensä halvempia noin 40 metrin jänneväliin asti; ristikot ottavat käyttöön pidempiä jännevälejä, suuria pistekuormia ja siltasovelluksia.
Valssatut portaalikehykset ylittävät harvoin 45–50 metriä, ennen kuin kattotuolien paino tulee liian suureksi. Tämän alueen ulkopuolella suunnittelijat vaihtavat kattopalkkien, solupalkkien tai sisäisen pylväslinjan käyttöön, jos rakennuksen käyttö sen sallii. Käytännöllinen maksimi yksijänteinen teräsportaalirunko on yleisesti käytössä noin 60 m ristikkomaisella kattopalkilla.
Alle 30 metrin jännevälille yleensä kyllä. Portaalikehyksessä on vähemmän kappaleita, vähemmän hitsausta, yksinkertaisemmat liitokset ja nopeampi pystytys. Yli 45 metrin korkeudella tai raskailla nosturikuormilla ristikko tulee usein halvemmaksi, koska sen osat kantavat kuormaa aksiaalisesti, mikä pienentää osien kokoa merkittävästi ja kompensoi ylimääräisiä valmistuskustannuksia.
Momenttiliitos siirtää taivutusmomenttia sekä aksiaali- ja leikkausvoimia. Portaalirungossa räystäsliitos on momenttiliitos, minkä vuoksi kattokuormat voidaan kuljettaa alas pilariin ilman erillistä kannatinta. Ilman momentin kapasiteettia liitoksessa runko olisi mekanismi ja tarvitsisi diagonaalisen jäykistyksen pysyäkseen vakaana.
Se riippuu pääasiassa korroosiosuojasta, ei itse teräksestä. Hyvin yksityiskohtainen portaalikehys kuumasinkittynä tai kestävällä maalijärjestelmällä kestää helposti 50 vuotta tai enemmän tyypillisissä ilmakehän olosuhteissa. Katon verhous on yleensä vaihdettava aikaisemmin kuin runko; rungon käyttöikää säätelevät pinnoitteen huolto ja kondenssiveden hallinta.
Rakennustyylisiä portaalikehyksiä käytetään joskus lyhyissä jäykkärunkoisissa silloissa, mutta useimmille siltasarjoille ristikkotyyppinen modulaarinen järjestelmä on käytännöllisempi. Saat paremman materiaalin käytön, matalamman rakenteen ja ennustettavan kapasiteetin esivalmistetuista paneeleista. Yleisin tapa rakentaa väliaikaisia tai pysyviä terässiltoja nopeasti on modulaarinen ristikkojärjestelmä, kuten Bailey-silta; the Bailey-sillan kantavuus ja erittelyopas selittää käytännössä käytetyt kuormitusluokat ja konfiguraatiot.