Pendakap Lutut Struktural dalam Bangunan Keluli: Apa yang Ditahannya dan Bila Perlu Digunakan

Pendakap lutut struktur ialah anggota pepenjuru pendek antara tiang dan kasau di atasnya, membentuk segi tiga tegar di sudut bingkai. Nilainya bergantung pada peranan yang diberikan oleh reka bentuk kepadanya: rintangan daya sisi, pendakap kestabilan anggota, pengerasan sekunder atau pendakap ereksi. Peranan tersebut membawa keperluan yang berbeza dan peruntukan pentadbiran yang berbeza, dan satu pendakap fizikal boleh mengisi lebih daripada satu pada masa yang sama. Mengenal pasti peranan didahulukan sebelum sebarang persoalan tentang sudut, keratan atau butiran sambungan.

Apa Fungsi Pendakap Lutut Struktural dalam Kerangka Keluli

Pendakap lutut dalam rangka keluli boleh bertindak sebagai elemen penahan daya sisi, pendakap kestabilan anggota, elemen pengeras sekunder atau pendakap ereksi, dan yang mana satu bergantung pada apa yang dikreditkan oleh analisis rangka.

Dalam model hujung pin yang ideal, penyokong membawa tegangan atau mampatan paksi, dan pembalikan pertukaran arah angin yang mana. Penyokong sebenar juga menghasilkan lenturan daripada ketegaran sambungan, ofset anggota, dan kesipian pada gusset. Sudut tunggal yang dibaut pada satu permukaan membawa ketiga-tiganya. Apa yang dilakukan oleh penyokong pada rangka ialah mengagihkan semula daya paksi, ricih, dan lenturan antara kasau, tiang, sambungan, dan asas, dalam perkadaran yang keluar daripada model yang mewakili kekakuan sambungan sebenar.

Empat baris tersebut tidak eksklusif. Satu pendakap fizikal boleh berada dalam dua baris pada masa yang sama, membawa ricih bingkai sambil memegang lajur pada satu titik, dan kedua-dua set permintaan kemudiannya wujud bersama. Lukisan biasa tidak menyatakan baris mana pendakap tersebut tergolong. Pengelasan perlu dibuat, bukan diandaikan.

Satu sempadan yang perlu dinyatakan lebih awal: artikel ini merangkumi aplikasi tahan angin dan kestabilan anggota dalam rangka bangunan keluli konvensional. Pendakap lutut yang dikira sebagai sebahagian daripada sistem tahan daya seismik adalah latihan reka bentuk yang berasingan. Pengelasan sistem, faktor tindak balas dan perincian kemuluran datang daripada kod bangunan yang mengawal, ASCE 7 dan peruntukan seismik AISC. Kebanyakan literatur rangka pendakap lutut yang muncul dalam carian menerangkan sistem seismik yang melesapkan tenaga, bukan sudut stok pada lukisan gudang.

Mengapa Pendakap Lutut Boleh Membebankan Anggota Yang Dilekatkannya

Menambah pendakap lutut pada rangka keluli menggerakkan beban dan bukannya menanggalkannya, jadi pendakap, kedua-dua sambungan hujung dan anggota yang menerima daya semuanya perlu diperiksa sebelum perincian diterima.

Beberapa keadaan had terbuka serentak. Pendakap boleh melengkung semasa mampatan, mengalah semasa tegangan, patah pada bahagian jaring, atau gagal dalam ricih blok. Sambungan boleh gagal dalam ricih bolt atau galas, dalam kimpalan, atau melalui lengkokan gusset. Kasau penerima, lajur, atau kord kekuda boleh mengalah secara setempat, atau gagal dalam lenturan bebibir, pengalah web, atau kecacatan web pada lampiran. Yang mana satu menentukannya berdasarkan geometri dan perinciannya. Lukisan tidak menyatakannya.

Berapa banyak daya yang ditarik oleh pendakap bergantung pada kekakuannya berbanding dengan semua yang bertindak selari dengannya. Sambungan yang lebih lembut daripada model yang diandaikan mengambil kurang daripada bahagian yang dikira, dan laluan yang lebih keras mengambil perbezaan. Kiraan bolt sahaja tidak menyelesaikannya. Ketebalan klip, panjang gusset, jenis lubang, jarak tepi, ubah bentuk galas dan kekakuan anggota di belakang sambungan semuanya menyumbang kepadanya. Kes yang menyusahkan ialah pendakap yang dikreditkan dalam analisis dengan kekangan yang tidak pernah disediakan oleh sambungan, kerana tiada apa-apa dalam bangunan siap yang mengumumkan kekurangan tersebut.

Perkongsian kekakuan-berkadaran juga merupakan tempat andaian biasa tentang bangunan bersalut rosak. Dalam sistem bangunan logam, beban melintang biasanya pergi ke bingkai tegar, dan beban membujur ke dinding dan bumbung yang ditetapkan atau ke bingkai portal pada bukaan. Lembaran menjadi diafragma struktur hanya apabila kekuatan, kekakuan, pengikat, pengumpul dan penambatan sempadannya telah direka bentuk atau diuji bersama. Panduan Persatuan Pembinaan Logam mengenai klip bumbung jahitan berdiri menyatakan bahawa klip gelongsor yang digunakan pada banyak bumbung jahitan berdiri tidak memberikan kekakuan diafragma dalam satah yang ditakrifkan. Ikuti logik itu sehingga kesimpulan tiada keadaan lukisan. Ambil dua bangunan yang sama, satu bumbung direka bentuk sebagai diafragma dan satu lagi tidak: pendakap lutut yang sama menarik bahagian beban yang lebih besar pada bangunan kedua. Terlampir tidak sama dengan pendakap.

Ujian pasca rangka berskala penuh yang dilaporkan oleh Hansen Pole Buildings menunjukkan perkara yang sama, dengan sumbangan terukur bagi pendakap lutut menurun apabila beban meningkat sebaik sahaja bumbung berlapis dipasang. Ujian tersebut menggunakan tiang kayu, kekuda kayu dan sambungan berpaku, jadi angka tersebut tidak terbawa-bawa kepada keluli. Alasan untuk memodelkan setiap laluan selari adalah sama.

Jurang kedua terletak pada bebibir yang disentuh oleh penyokong. Penguatan rasuk terhadap lengkokan kilasan sisi memerlukan kawalan putaran, dan kajian AISC pada rasuk dengan titik infleksi menunjukkan bahawa penyokong sisi yang dikenakan pada satu bebibir tidak dengan sendirinya menghalang mod tersebut. Penyokong lutut dalam satah bingkai mengekang pergerakan dalam satah pada titik di mana ia bersambung. Ia tidak mengekang bebibir dalam keluar dari satah, itulah sebabnya penyokong lalat dan penyokong bebibir wujud sebagai perincian berasingan yang berjalan dari purlin atau girt kembali ke bebibir tersebut. Penyokong lutut satah bingkai tidak boleh dikreditkan dengan mengurangkan panjang tanpa penyokong di luar satah, atau dengan penyokong bebibir mampatan atau kilasan, melainkan geometri dan sistem sokongannya memberikan pengekangan yang diperlukan.

Pendakap Lutut vs Pendakap Teluk, Kerangka Tegar dan Pendakap Bebibir

Memilih antara pendakap lutut, ruang pendakap X, bingkai tegar melintang, bingkai portal membujur dan pendakap bebibir menghidupkan apa yang perlu kekal jelas di dalam ruang dan berapa banyak hanyutan sisi yang boleh diterima oleh struktur tersebut.

Jika pendakap lutut dan ruang pendakap bertindih bertindih, jadual pembukaan biasanya menentukannya. Ruang yang menggunakan pintu beroda tidak boleh memuatkan X setinggi penuh. Pendakap lutut yang melepasi kepala pintu kemudiannya merupakan salah satu pilihan antara beberapa pilihan. Rangka portal atau pendakap portal pada bukaan, ruang pendakap yang dipindahkan, ruang penahan momen dan pendakap yang dibawa di atas kepala semuanya mengekalkan bukaan juga. Kami membandingkannya dengan jadual pembukaan dan had hanyutan sebelum menetapkan susun atur bingkai, kerana pilihan menjadi mahal untuk diterbalikkan sebaik sahaja ruang diperincikan. Ruang yang merentasi bangunan yang membawa pendakap silang adalah keputusan peringkat bangunan. Begitu juga susun atur keseluruhan sistem pendakap rangka keluli , dan kedua-duanya tidak ditetapkan pada satu sudut pada satu masa.

Pembolehubah Yang Menentukan Sudut, Saiz dan Titik Pelekatan Pendakap Lutut

Geometri penyokong lutut ditetapkan oleh empat pembolehubah yang berinteraksi: titik pelekatan pada lajur, sudut penyokong yang diukur dari paksi yang dinyatakan, keratan dan sambungan pada setiap hujung, dan kekuatan anggota yang tersedia yang menerima daya.

Sudut tidak bermakna apa-apa sehingga paksi dinamakan. Ambil θ sebagai sudut dari mendatar dan anggap pendakap sebagai hujung pin. Untuk menghantar daya mendatar H di sudut, pendakap membawa daya paksi H / cos θ, dan menolak komponen menegak H · tan θ ke dalam kasau. Kedua-duanya tumbuh apabila pendakap menjadi lebih curam. Pendakap yang lebih cetek ialah anggota yang lebih panjang, mencapai lebih jauh di sepanjang kasau, dan mengambil lebih banyak ruang kosong di bawah atap. Tukaran terletak di tempat yang tiada lukisan menunjukkannya. Pendakap curam melindungi ruang kepala dan membayar daya paksi dan tendangan menegak ke dalam kasau. Pendakap rata mengekalkan daya tersebut dan menghabiskan ruang sebaliknya. Kedua-duanya bukanlah lalai. Dalam bingkai sebenar, lenturan anggota, kekakuan sambungan, beban graviti dan tindak balas tertib kedua meletakkan daya yang mengawal dalam analisis, bukan pada sudut yang diutamakan.

Butiran preskriptif 45 darjah memang wujud. Peruntukan tiang dan rangka Kod Kediaman Kentucky memerlukan pendakap lutut 2×6 dari tiang ke kord atas kekuda pada sudut 45 darjah, dengan lampiran dan penurunan ditetapkan mengikut meja. Peraturan itu skopnya untuk pembinaan tiang rangka kayu kediaman dalam satu bidang kuasa. Butiran preskriptif yang ditulis untuk kayu berpaku tidak mempunyai kuasa ke atas rangka keluli berbolt, dan penyalinan sudut merentasi bahan menyalin geometri tanpa andaian di bawahnya.

Titik lampiran mempunyai masalah yang sama secara terbalik. Menggerakkan sambungan ke bawah lajur akan membahagikannya kepada dua segmen dengan panjang yang berbeza, kekangan hujung yang berbeza, dan taburan momen yang berubah: yang lebih rendah lebih pendek, yang lebih atas lebih panjang. Segmen mana dan mod lengkungan mana yang mengawalnya datang daripada pemeriksaan kestabilan anggota, bukan daripada andaian bahawa sambungan yang lebih rendah bermaksud panjang tanpa pendakap yang lebih pendek.

Selesaikan dua daripada empat pembolehubah sebelum membincangkan yang lain. Sahkan peranan terlebih dahulu, kerana pendakap daya sisi dan pendakap kestabilan diukur berdasarkan keperluan yang berbeza, dan pengelasan mengubah rupa perincian yang mencukupi. Kemudian sahkan kekuatan anggota yang tersedia di mana pendakap berada, kerana pemeriksaan itulah yang paling berkemungkinan akan membatalkan perincian dan paling mahal untuk dibaiki selepas fabrikasi. Sudut, keratan dan corak bolt masih perlu diusahakan, tetapi semakan lukisan memerlukan kos yang sedikit. Itulah sebabnya ia di tempat kedua.

Perlu dinyatakan dengan jelas: pada bangunan tertutup dengan sistem pendakap yang direka bentuk di kedua-dua arah dan kasau yang telah diperiksa untuk bebannya, pendakap lutut selalunya memerlukan wang yang dibelanjakan untuk perincian yang tidak banyak berubah. Pendakap lutut mendapat tempatnya di tempat sistem pendakap yang ditetapkan tiada atau terganggu, di tempat ruang perlu kekal terbuka, atau di tempat anggota tertentu memerlukan titik pendakap yang tidak disediakan oleh orang lain.

Apa yang Perlu Disahkan Sebelum Perincian Pendakap Lutut Diluluskan

Pengesahan perincian pendakap lutut berlaku dalam set lukisan dan pengiraan, kerana persoalan yang menentukannya ialah sama ada anggota penerima dan sambungannya direka bentuk untuk daya yang diberikan oleh pendakap tersebut.

• Peranan struktur yang diberikan kepada pendakap dan model di sebaliknya: tegangan sahaja, anggota kekuda, anggota rangka atau spring.
• Daya penyangga dan arahnya, tertulis pada perincian itu sendiri.
• Kasau, lajur atau kord kekuda penerima dinamakan, dengan semaknya muncul di suatu tempat dalam set pengiraan.
• Kedua-dua sambungan hujung diperincikan dengan kumpulan bolt atau kimpalan yang ditakrifkan, termasuk sebarang kesipian antara garis tengah pendakap dan sambungan.
• Dimensi jatuhan pada lajur dan sudut pendakap kedua-duanya didimensasikan pada lukisan.
• Pembebanan terbalik diliputi: pendakap berkemampuan mampatan memerlukan pemeriksaan kestabilan, pendakap tegangan sahaja memerlukan laluan lengkap untuk arah yang bertentangan.
• Kekakuan pendakap yang diperlukan dinyatakan di mana-mana pendakap dikreditkan sebagai titik pendakap kestabilan.
• Kekangan luar satah anggota ditunjukkan secara berasingan, memandangkan pendakap lutut tidak membekalkannya.
• Sama ada bumbung dan dindingnya diafragma kejuruteraan atau hanya pelapisan, kerana itu yang menetapkan apa lagi yang berkongsi beban.

Dua keadaan tapak mengubah maksud jurang dalam senarai tersebut. Dalam bangunan dengan sistem pendakap yang direka bentuk, di mana pendakap merupakan penyumbang sekunder, pengiraan yang hilang ialah jurang dokumentasi. Dalam bangsal, kanopi atau astaka sisi terbuka yang tidak pernah menerima sistem pendakap dinding atau bumbung, pendakap dan sambungannya mungkin merupakan laluan beban, dan peninggalan yang sama ialah jurang reka bentuk. Kami mengesahkan yang mana satu antara dua bangunan itu sebelum menandatangani butiran tersebut. Dalam pembinaan bangunan logam pra-kejuruteraan, pendakap selalunya tiba sebagai sudut stok dengan gusset bertebuk, mudah ditambah di tapak dan sama mudahnya ditambah tanpa pemeriksaan.

Di Mana Hendak Bermula dengan Pendakap Lutut pada Bangunan Keluli Anda

Pendakap lutut struktur perlu dinyatakan di mana ruang perlu kekal terbuka atau sistem pendakap yang ditetapkan tiada, dan perlu dipersoalkan di mana seseorang sudah melakukan kerja. Dua perkara yang menentukannya: peranan yang diberikan kepada pendakap, dan kekuatan anggota yang tersedia untuk ia mendarat. Sudut dan keratan adalah sebahagian daripadanya, dan kedua-duanya masih boleh berubah dengan murah semasa lukisan dibuka.

Corak yang paling banyak menyebabkan kerja semula ialah pendakap yang ditambah lewat pada bingkai yang kasaunya telah diukur tanpanya. Kami menjelaskan peranan pendakap sebelum lukisan bingkai dikeluarkan, kerana klasifikasi itulah yang menentukan pemeriksaan mana yang perlu lulus perincian.

Jika pendakap lutut sudah muncul pada lukisan anda, tiga perkara menunjukkan sama ada ia direka bentuk atau diwarisi: daya pendakap yang ditulis pada perincian, penurunan dan sudut berdimensi, dan pengiraan yang meliputi kord kasau atau kekuda pada lampiran. Untuk pendakap yang dicadangkan pada bingkai yang sudah berdiri, mulakan dengan kekuatan anggota yang tersedia yang akan didudukinya. Keratan dan sudut datang selepas itu.

Soalan Lazim