NO822012L - Portalkonstruksjon. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører portal ramme konstruksjoner.

Det er kjent å fremstille slike konstruksjoner med en horisontal bjelke og to vertikale støtter som er stivt forbundne med de respektive bjelkeender. Det er også kjent å utføre slike rammer med et ledd på midten av bjelken, og med to ledd ved forbindelsene mellom de respektive vertikale støtter og marken. Slike rammer betegnes vanligvis som tre-ledds-buer.

I tillegg til egen dødvekt kreves det ofte av den horisontale bjelke i en portalramme at den skal kunne bære ytterligere nedadrettede belastninger, eksempelvis sneiast dersom bjelken utgjør en del av et tak. Videre kan vindkrefter i oppadrettede belastninger på en horisontal bjelke i tak, og disse vindbelastninger kan være betydelig større enn de sam-lede nedadrettede belastninger. Ved konvensjonelle treledds-buer vil en overgang fra oppadrettet til nedadrettet belastning gi en reversering av spenningene i en fagverkbjeikes øvre og ;'nedre elementer, og som følge herav en reversering av bøyemomentet ved de stive forbindelser mellom bjelken og dens vertikale støtter.

En hensikt med oppfinnelsen er å tilveiebringe en portal-ramme konstruksjon hvor det tas hensyn til de nevnte rever-seringer av spenninger og bøyemomenter.

I følge oppfinnelsen er det således tilveiebrakt en portal-ramme konstruksjon med en horisontal fagverksbjelke og ver-

v

tikale støtter som er forbundet med de respektive bjelkeender, hvilken bjelke er forsynt med et leddarrangement mellom endene, hvilke leddarrangement er slik at ytterelementer i bjelken på en side av dens nøytrale akse holdes trykkbelastet i begge

belastningsretninger på bjelken, og at ytterbjelkeelementer på den andre siden av den nøytrale akse bare utsettes for strekk som utelukkende utøves i en av de nevnte belastningsretninger.

I følge et videre aspekt av oppfinnelsen er det tilveiebrakt en portal ramme konstruksjon som innbefatter en horisontal fagverksbjelke og vertikale støtter som er festet til de. respektive bjelkeender, i det bjelken er forsynt med et leddarrangement mellom sine ender, hvilket leddarrangement er slik, at ytterelementer i bjelken på en side av dens nøytrale akse holdes trykkbelastet i begge belastningsretninger av bjelken, og at ytterbjelke elementer på den andre siden av den nøytrale akse utsettes for et bestemt strekk, slik at når belastningen øker i en av de nevnte belastningsretninger, reduseres strekkbelstningen, og for strekk-krefter som utøves i den andre av de nevnte belastningsretninger .

I en utførelsesform er konstruksjonen en to-ledds bue hvor leddarrangementet gir en strekkbelastet forbindelse.

Når leddarrangementet utsettes for en bestemt strekkpå-kjenning vil vanligvis strekkbelastningen være slik at med en belasitningsøking i en av de nevnte belastningsretninger vil strekkbelastningen reduseres til null, og når den når null vil leddarrangementet ikke lenger ha noen virkning,

slik at derved rammen som helhet betraktning overgår fra en to-lédds bue til en tre-ledds bue.

I en ytterligere utførelsesform er konstruksjonen en tre-ledds bue, i det leddarrangementet tilveiebringer et av leddene i buen.

I en spesiell utførelsesform innbefatter leddarrangementet

ét ledd som forbinder ytterbjelkéelementer pa den nevnte ene side av den nøytrale akse, samt en fleksibel forbindelse som forbinder ytterbjelkeelementene på den andre siden av den nøytrale akse.

Leddarrangementet kan innbefatte et ledd på en side av bjelkeelementene og en fleksibel leddforbindelse bestående av 3 ledd som er forbundne ved hjelp av 2 stenger på den andre siden av den nøytrale akse.

Et ledd er forbundet med et respektivt ytterelement i bjelken, mens det tredje ledd danner forbindelse mellom de to stengene. Tre-ledds-forbindelsen kan benyttes i en ubelastet tilstand, slik at ytterbjelkeelementene på den ene siden av den nøytrale akse bare utsettes for strekkbelastninger. Med engang belastningsretningen endrer seg vil den fleksible leddanordning falle sammen og konstruksjonen vil da virke som en tre-punkts- portalramme. Ved utøvelse av en bestemt strekk-kraft på den fleksible leddanordning, eksempelvis under oppbyggingen av bygningen, vil leddanordningen forbli strekkbelastet for begge belastningsretninger, selv om den vil falle sammen så snart en viss belastningsverdi er over-skredet. Konstruksjonen kan utføres slik at strekkbelastningen i den fleksible leddanordning bare når null når den maksimale beregningsbelastning nås i en retning.

Andre leddarrangementer er også mulige. En stiv stang som

er forbundet med ytterelementene i bjelken kan også benyttes, med en leddforbindelse mellom innerelementene i bjelken, særlig dersom der forspennes slik at strekkbelastningen ikke vil reduseres til null under de forventede belastninger.

Eksempelvis kan nøyaktig beregninger av samtlige oppadrettede belastninger gjennomføres, slik at den forspente stang vil forbli strekkbelastet og bare vil få null- strekkbelastning når den maksimale beregningslast nås i en retning.

Et annet leddarrangement er en kabel mellom ytterelementene

jL bjelken, idet innerelementene er forbundne ved hjelp av et ledd. Kabelen kan benyttes for begge utførelsesformer av oppfinnelsen, d.v.s. treledd-bue utførelsen, slik at det ikke vil være noen strekkbelastning i kabelen ved endring av belastningsretningen, eller som en forspent leddforbindelse

for dannelse av en toledds-bue helt til en bestemt belastning nås i retning. På dette punkt vil strekkbelastningen i leddarrangementet nå null og konstruksjonen vil da virke som en treledds-bue.

I en utførelsesform er bjelken forbundet med de vertikale støtter ved hjelp av forbindelsesmidler som gir løftet svingebevegelse ved en belastning i den nevnte ene retning.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere under henvisning til tegningene, hvor: Fig. 1 rent skjematisk viser et oppriss av en hybrid portal

ramme ifølge oppfinnelsen,

fig. 2, 3 og 4 i større målestokk viser detaljer av rammen

i fig. 1,

fig. 5A i enda større målestokk viser et snitt etter linjen

5-5 i fig. 3, og

fig. 5B viser et riss som i fig. 5A, med en oppadrettet belastning på rammen.

i

Den rammen som er vist i fig. 5 er en modifikasjon av en treledds- portal ramme med en horisontal fagverksbjelke og vertikale støttekonstruksjoner 11, 12 som er fastgjort til de respeiktive ender av bjelken 10. Et leddarrangement 13 i midten av bjelken 10 er vist i mer detalj i fig. 2, og innbefatter et ledd 14 mellom de nedre horisontale elementer 15, 16 i bjelken 10, hvilke elementer 15, 16 er ytterelementer som ligger under bjelkens nøytrale linje XX. Leddarrangementet 13 innbefatter også en fleksibel leddanordning 1 f. 7 mellom de øvre horisontale elementer 18, 19 i bjelk\ uen 10, hvilke elementer 18, 19 er ytterelementer i bjelken over dens rjiøytrale linje XX. Leddanordningen 17 innbefatter tre ledd 20, 21, 22, en stang 23 som har gjengeforbindelse med leddene 20, 21, og en stang 24 som er festet til det ene leddet 21 og er gjengeforbiindet med leddet 22.

Leddanordningens 17 totale lengde kan således innstilles for oppnåelse av ønsket utgangs- strekkbelastning i øvre elementer 18, 19 i bjelken 10, idet leddanordningen vil falle sammen og hindre at elementene 18, 19 utsettes for trykk-belastninger.

Utgangs-strekkbelastningen kan økes slik at når belastningsretningen er nedover vil en del av strekkbelastningen forbli i de øvre elementer 18, 19. Denne forspenning kan induseres ved stramming av gjengeforbindelsene med leddene 20, 21 og 22. Alternativt kan forspenningen tilveiebringes ved en forbelastning av bjelken før den fleksible leddanordning settes inn, særlig dersom leddanordningen er en stiv stang eller en kabel.

Forbindelsen 30 mellom bjelken 10 og støtten 12 er vist mer detaljert i fig. 3, og innbefatter et ledd 31 mellom elementet 19 og et ytterelement 32 i støtten- 12, samt en forbindelse 33 mellom elementet 16 og et innerelement 34 i støtten 12. Forbindelsen 33 er vist mer detaljert i fig. 5 og innbefatter en tapp 35 som går igjennom avlange hull 36,

37 i respektive elementer 38, 39 som i sin tur er festet til de respektive elementer 16, 34. Arrangementet er slik at ved en nedadrettet belastning på bjelken 10 vil elementene 38,39 legge seg an mot tappen 35, som vist i fig. 5 A, og arrangementet er da trykkbelastet. Ved oppadrettet belastning på

bjelken 10, og avhengig av utgangs- strekkbelastningen i leddanordningen 17 ( fig. 2 ) kan elementene 38, 39 bevege seg fra hverandre, til den stilling som er vist i fig. 5B, hvorved det tillates en begrenset bevegelse om leddet 31. Forbindelsen mellom bjelken 10 og støtten 11 er utført på

u< lignende mate.

I

Som vist klarere i fig. 4 er støttene 11, 12 leddforbundet med en respektiv fot 40.

Ved en nedadrettet belastning på bjelken 10 vil, som følge av leddet 14 og leddforbindelsene mellom støttene 11 ,12 og marken, bjelken 10 som sådan være trykkbelastet. Leddanordningen 17 vil da falle sammen og bjelkens øvre elementer 18, 19 vil ikke utsettes for trykk-krefter. Elementene 38, 39 i de to forbindelsene mellom bjelken og støtten 11, 12 vil tvinges til stillinger som er vist i fig. 5A.

Når leddanordningen 17 er forspent vil den nedadrettede belastning på bjelken 10 bevirke at strekkbelastningen i leddanordningen reduseres, og bjelken som sådan vil være trykkbelastet. £å snart strekkbelastningen i leddanordningen 17 når null vil leddanordningen falle sammen og de øvre elementer i bjelken utsettes derfor ikke for noen trykk-krefter. Spenningen i leddanordningen kan innstilles under byggingen, slik at konstruksjonen virker som en

-hybrid portal ramme. Når forut bestemte belastninger nås

i portal rammen vil den omdannes fra en toledds- hybrid portal ramme og til en treledds- portal ramme uten spen-ning i leddanordningen 17.

i

Ved en oppadrettet vindbelastning vil bjelken 10 bøye seg opp over og leddanordningen 17 strekkbelastes. Bevegelser i leddarrangementet 13 er da utelukket og hele konstruksjonen vil som sådan virke som en toledds- portal ramme. Ved en økende vindbelastning fra eksempelvis rammens høyre side, som sett i fig. 1, vil leddarrangementet 13 forbli stivt og elementene 38, 39 i den venstre forbindelse 30 vil holdes i den anslagsstilling som er Vist i fig. 5A. Avhengig av den innstilte strekkbelastning i leddanordningen 17 vil en ytterligere bøying av bjelken 10 bevirke at elementene 38,39 i den høyre forbindelsen 30 beveger seg mot de stillinger som er vist i fig. 5B, med det resultat at det oppstår en bevegelse om leddet 31 i denne forbindelsen. Under denne bevegelsen vil rammen virke som en treledds-portal ramme, idet den høyre forbindelse 30 vil danne det tredje ledd. Det vil allikevel ved egnet forspenning av leddanordningen 17 være mulig å holde rammen som en toledds-portal under alle forventede oppadrettede belastninger.

Den primære hensikt er at flere portal rammer av den be-skrevne type skal brukes som utvendig bærekonstruksjon for en bygning, idet vegger og tak festes til rammens inner-elementer. Rammene er derfor mindre utsatt for bukling i tilfelle av en brann inne i bygningen. Takdekningen virker også til å hindre rammens elementer 15, 16 i å bukle under trykkbelastning. I portal rammer ifølge oppfinnelsen, hvor elementene 15, 16 alltid er trykkbelastet, motvirkes således kompresjons-bukling, og de øvre elementer 18, 19 be-høver derfor ikke være dimensjonert eller avstivet for opp-tak av trykk-krefter.

Ved forspenning av leddarrangementet i bjelken kan ned-bøyning under sneiast reduseres uten øking av element-krefter som skyldes snelasten. Konstruksjonen vil bøye seg under en sneiast som om den var en toledds- portal ramme, helt til kreftene i leddarrangementet når null. Fra dette punkt av vil konstruksjonen virke som en treledds- portal ramme med leddanordningen klappet sammen. Under vindbelastninger vil forspenningen redusere trykk-kreftene rundt kneleddét, slik at kneleddet ikke er bestemmende for kon-struksjonens oppførsel. Belastningene i bjelken, særlig på midten, økes.

Det skal her gjøres oppmerksom på at den spesifikke utførel-se er en portal ramme konstruksjon og med den horisontale fagverksbjelke som har et leddarrangement mellom sine ender, idet leddarrangementet -er pa oversiden av den nøytrale akse. Avhengig av de forventede belastninger på bjelken kan imidler-tid leddarrangementet være plassert på undersiden av den nøy-trale akse.

Claims (9)

1. Portal ramme konstruksjon innbefattende en horisontal fagverksbjelke og vertikale støtter som er forbundne med de respektive bjelkeender, karakterisert ved at den er forsynt med et leddarrangement mellom sine ender, hvilket leddarrangement er slik at ytterelementer i bjelken på en side av den nøytrale akse holdes trykkbelastet i begge belastningretninger på bjelken, og at ytterbjelkeelementer på den andre siden av den nøytrale akse utsettes for bestemt strekkbelastning, slik at når belastningen øker i en av de nevnte belastningsretninger, reduseres strekkbelastningen, og for strekkbelastning i den andre av de nevnte belastningsretninger .

2. Portal ramme konstruksjon ifølge krav 1, karakterisert ved at den bestemte strekkbelastning i et av bjelkeelementene er null eller tilstrekkelig til å gi en ugangs- strekkbelastning i bjelkeelementet, men sammen-falling for å hindre at bjelkeelementet utsettes for trykkbelastning.

3. Portal ramme konstruksjon ifølge krav 2, karakterisert ved at den nevnte konstruksjon er en treledds-portal ramme, idet leddarrangementet danner et av leddene i rammen.

4. Portal ramme konstruksjon ifølge krav 1, karakterisert ved at den nevnte forut bestemte strekkbelastning i et av bjelkeelementene er slik at med en økende belastning i en retning vil strekkbelastningen reduseres til null og bevirke at ramme konstruksjonen omdannes fra en poledds- portal ramme til en treledds portal ramme.

5. Portal ramme ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at leddarrangementet innbefatter et ledd mellom ytterbjelke elementer på den ene siden av den nøytrale akse, og en fleksibel leddanordning mellom ytterbjelke elementene på den andre siden av den nøytrale akse.

6. Portal ramme konstruksjon ifølge krav 5, karakterisert ved at leddarrangementet er en stiv stang som er leddforbundet med elementene i bjelken.

7. Portal ramme konstruksjon ifølge et av de foregående krav og i form av en omvendt U- formet ramme med indre og ytre horisontale bjelkeelementer og indre og ytre vertikale støtte-elementer, karakterisert ved at hver forbindelse mellom den horisontale bjelke og de vertikale støtter innbefatter et ledd mellom et ytterelement i bjelken og et ytterelement i støtten og en glidbar forbindelse mellom et innerelement i bjelken og et innerelement i støtten.

8. Portal ramme konstruksjon ifølge et av de foregående krav og i form av en omvendt U- formet ramme med indre og ytre horistontale bjelkeelementer, karakterisert ved at leddarrangementet forbinder de ytre horisontale bjelkeelementer .

9. Porta <i> l ramme konstruksjon ifølge et av kravene 1-10, hvor i form av en omvendt U- formet ramme med indre og ytre horisontale bjelkeelementer, karakterisert ved at leddarrangementet forbinder de indre horisontale bjelkeelementer.

1:0. Flere portal og ramme konstruksjoner som hver er utført j Hi ifølge et av de foregående krav, karakterisert v e d at vegg- og takkledning er festet til innsideelementer i rammene for dannelse av en bygning.