Was ist ein Stahlportalrahmen? Ein vollständiger Leitfaden

Was ist ein Stahlportalrahmen?

Ein Stahlportalrahmen ist ein Tragwerk, das aus Stahlstützen und Stahlsparren besteht. Ein Stahlportalrahmen hat seinen Namen von der Form, die er erzeugt. Wenn die beiden vertikalen Säulen und die beiden schrägen Sparren miteinander verbunden sind, ähnelt die Struktur einer großen Tür oder einem “Portal”.”

Das Besondere am Stahlportalrahmen ist seine Fähigkeit, große, freie Spannweiten zu schaffen. Das bedeutet, dass Sie einen großen offenen Bereich im Inneren des Gebäudes erhalten, ohne dass Säulen den Raum blockieren. Aus diesem Grund werden Portalrahmen häufig in Lagerhäusern, Fabriken und landwirtschaftlichen Schuppen verwendet. Portalrahmen aus Stahl sind nicht nur stabil, sondern auch schnell und kostengünstig zu bauen. Und wie? 

Die meisten Teile werden in Fabriken hergestellt und zur Baustelle transportiert. Danach müssen Sie diese Teile nur noch vor Ort mit Schrauben und Muttern zusammenbauen. Das beschleunigt den Bau, senkt die Arbeitskosten und hilft Ihnen, Ihr Unternehmen früher zu starten. Aus diesem Grund sind Portalrahmen aus Stahl zu einer beliebten Wahl für viele Bausysteme weltweit geworden. 

Hauptkomponenten eines Stahlportalrahmens

Ein Portalrahmen aus Stahl ist eine äußerst stabile, dauerhafte und starke Gebäudestruktur. Um all dies zu gewährleisten, besteht er aus mehreren Schlüsselkomponenten. Lassen Sie uns die wichtigsten Teile eines Stahlportalrahmens besprechen, die ein Stahlkonstruktionsgebäude. 

• Kolumnen: Dies sind die vertikalen Stahlelemente auf jeder Seite des Gebäudes. Sie stützen die Dachsparren und übertragen die Lasten auf das Fundament.
• Dachsparren: Dachsparren sind die schrägen Balken, die das Dach bilden. Sie treffen oben zusammen und bilden den Winkel oder die Neigung des Daches.
• Hüften: Vouten sind verdickte oder verstärkte Bereiche. Sie befinden sich an der Verbindung zwischen Sparren und Stütze, nehmen Biegekräfte auf und verstärken den Rahmen.
• Apex: Der Scheitelpunkt ist der obere mittlere Punkt des Rahmens, an dem sich die beiden Sparren treffen. Dies ist die Stelle, an der der linke und der rechte Sparren zusammenkommen und den oberen Winkel des Gebäudes bilden. 
• Pfetten: Pfetten sind horizontale Stahlelemente, die quer zu den Dachsparren angebracht sind. Dieser Teil stützt die Dachbahnen und überträgt die Last auf den Hauptrahmen.
• Girts: Träger sind verlängerte, horizontale Stahlteile, die an Säulen befestigt sind. Ihre Hauptaufgabe besteht darin, die Wandplatten des Gebäudes zu stützen. 

Wie ein Stahlportalrahmen gebaut wird: Schritt-für-Schritt-Prozess

Der Bau eines Portalrahmens aus Stahl ist nicht so einfach, wie es klingt. Er wird durch eine Reihe von organisierten Schritten zum Leben erweckt. Um dies zu verdeutlichen, gehen wir Schritt für Schritt durch, wie ein Stahlportalrahmen gebaut wird.

1- Vorbereitung des Standorts und Bau des Fundaments

Der erste Schritt beim Bau eines Stahlportalrahmens ist die Vorbereitung der Baustelle und der Bau eines starken Fundaments. Ein gutes Fundament ist entscheidend, da es das gesamte Gewicht des Stahlrahmens trägt. Daher beginnt die Vorbereitung der Baustelle mit der Beseitigung von Bäumen, Steinen, Schutt und anderen Hindernissen auf dem Gelände. Anschließend wird der Boden geebnet und verdichtet, um das Gewicht gleichmäßig zu verteilen. 

Manchmal wird zusätzlicher Boden hinzugefügt oder abgetragen, um eine ebene und solide Grundlage zu schaffen. Nachdem die Baustelle fertig ist, muss als nächstes das Fundament gebaut werden. Bei Stahlportalrahmen besteht das Fundament in der Regel aus Stahlbeton. Interessanterweise ist Beton selbst sehr druckfest. In Kombination mit Stahlbewehrungsstäben wird er jedoch noch stärker. 

Beim Bau des Fundaments werden Ankerbolzen in den Beton gesetzt. Diese Bolzen halten die Stahlsäulen fest an ihrem Platz. Ich empfehle jedoch, bei der Installation dieser Bolzen ihre Positionen sorgfältig zu messen. Schon ein kleiner Fehler kann das spätere Aufstellen der Säulen erschweren und die Stabilität des Gebäudes gefährden. Sobald das Fundament steht und der Beton ausgehärtet ist, bietet es eine stabile Plattform für die zu errichtenden Stahlstützen. 

2- Einbau der Stahlsäulen

Nachdem das Fundament fertig und vollständig ausgehärtet ist, wird als nächster Schritt der Einbau der Stahlstützen. Diese vertikalen Säulen sind das Rückgrat eines Portalskelettbaus. Warum? Sie tragen das gesamte Gewicht des Daches und leiten die Lasten sicher auf das Fundament ab. Um die Stahlstützen zu installieren, werden sie zunächst vorsichtig von Kränen angehoben. 

Sie werden genau auf den Ankerbolzen positioniert, die Sie zuvor in das Fundament gesetzt haben. Hier kommt es auf Genauigkeit an, denn schon eine geringe Fehlausrichtung kann die Montage des gesamten Stahlportalrahmens beeinträchtigen. Verwenden Sie daher Maßbänder und Senkblei, um sicherzustellen, dass jede Säule perfekt vertikal ausgerichtet ist. Sobald die Säulen in Position sind, werden sie vorübergehend mit Stützen oder Streben abgestützt. 

Dies geschieht, um die Ausrichtung vor dem endgültigen Verschweißen zu überprüfen. Nach der Überprüfung der Ausrichtung werden die Säulen mit den Ankerbolzen des Fundaments verschraubt oder verschweißt. In dieser Phase stellen die Arbeiter auch sicher, dass die Säulenabstände den Konstruktionsanforderungen entsprechen. 

3- Zusammenbau und Anheben der Dachsparren

Sobald die Stahlsäulen fest an ihrem Platz stehen, werden im nächsten Schritt die Dachsparren montiert und angehoben. Sparren sind horizontal oder leicht abgewinkelt Stahlträger die die Spitzen der Säulen verbinden. Diese Sparren bilden die eigentliche Portaldachkonstruktion von Stahlrahmen. In der Regel werden die Dachsparren in einer Fabrik vorgefertigt. 

Das bedeutet, dass sie geschnitten, geformt und gebohrt werden, bevor sie auf der Baustelle ankommen. Auf der Baustelle müssen die Arbeiter die Sparrenabschnitte nur noch auf den Boden legen und sie mit Schrauben oder durch Schweißen verbinden. Durch das Schweißen erhält jeder Rahmen seine vollständige Sparrenform. Nach der Montage der Sparren auf dem Boden werden sie mit Kränen auf die Säulen gehoben. 

Hier müssen die Sparren perfekt mit den Oberseiten der Säulen und dem Scheitelpunkt übereinstimmen. Sobald die Dachsparren korrekt ausgerichtet sind, werden sie mit provisorischen Stützen und Sicherungsseilen fixiert. Danach werden sie mit den Säulen verschraubt. Diese Verbindung zwischen Sparren und Säule muss jedoch sehr stabil sein, damit sie sich nicht biegt und dreht. 

4- Verstrebungen, Pfetten und Gurte hinzufügen

Nach der Montage des Hauptportalrahmens (Stützen und Sparren) werden in einem nächsten Schritt Verstrebungen, Pfetten und Gurtungen angebracht. Diese Elemente sorgen dafür, dass das Gebäude stark und stabil ist und die Dach- und Wandplatten tragen kann. Als Erstes werden also Verstrebungen angebracht. Die Aussteifung besteht aus diagonalen oder horizontalen Stahlelementen, die die Säulen und Sparren miteinander verbinden. 

Ihre Hauptaufgabe besteht darin, zu verhindern, dass der Rahmen aufgrund von Wind oder anderen Kräften schwankt oder sich verdreht. Es werden hauptsächlich zwei Arten von Verstrebungen verwendet. Die erste ist die Dachaussteifung, die entlang der Dachsparren angebracht wird. Die zweite Art der Aussteifung ist die Wandaussteifung, die die Säulen über die gesamte Länge des Gebäudes miteinander verbindet. Nach dem Anbringen der Aussteifungen ist es an der Zeit, die Pfetten einzubauen. Pfetten sind horizontale Stahlträger, die quer über die Sparren verlaufen. 

Sie dienen als Träger für die Dachplatten und verteilen die Last gleichmäßig auf den Hauptrahmen. Nach den Pfetten werden die Girlanden eingebaut. Sie sind den Pfetten ähnlich, werden aber auf Stützen montiert, um die Wände zu stützen. An den Gürteln werden Wandpaneele oder Verkleidungen befestigt, die dazu beitragen, dass die Wände gerade und stabil bleiben. Außerdem leiten sie die Windlasten von den Wandpaneelen zurück auf den Hauptrahmen aus Stahl. Dadurch wird sichergestellt, dass das Gebäude auch bei starkem Wind stabil bleibt. 

5- Installation von Dach- und Wandblechen

Der letzte Schritt beim Bau eines Stahlportalrahmens ist die Montage der Dach- und Wandplatten. Bei diesem Schritt geht es um den Schutz des Stahlportalrahmens. Zu den Dachblechen gehören Dämmstoffe, wasserdichte Schichten und Vorkehrungen gegen Schnee und Temperaturschwankungen. Es hängt alles davon ab, was Sie brauchen. Zunächst werden die Dachbleche an den Pfetten befestigt, die Sie im vorherigen Schritt montiert haben. 

Achten Sie bei der Befestigung der Dachbleche darauf, dass es keine Lücken gibt, die Überlappungen korrekt sind und alle Befestigungselemente sicher sitzen. Sobald die Dachbleche angebracht sind, werden die Wandbleche an den Trägern entlang der Säulen befestigt. Dies sind die Metallplatten, die die Seiten des Gebäudes abdecken. Die Wandbleche werden an den Girlanden (horizontale Stützen an den Säulen) befestigt. 

Sie müssen korrekt ausgerichtet und fest verankert werden, damit sie sich nicht lösen können. Wenn das Gebäude Türen, Fenster oder Belüftungsöffnungen benötigt, werden diese während der Montage der Wandplatten hinzugefügt. Sobald alle Dach- und Wandplatten montiert sind, ist das Gebäude vollständig geschlossen und funktionsfähig. In diesem Stadium werden die letzten Anpassungen, Abdichtungen und Feinarbeiten vorgenommen. Nach Abschluss dieses Schrittes ist das Stahlportalgebäude einsatzbereit. 

Arten von Stahlportalrahmen

Stahlportalrahmen sind nicht alle gleich; sie sind sehr vielseitig. Je nach Konstruktion, Dachform und Größe gibt es mehrere Arten von Stahlportalrahmen. Jeder dieser Typen ist für bestimmte Anforderungen konzipiert. Lassen Sie uns also eintauchen und die wichtigsten Arten von Stahlportalrahmen erklären. 

1- Einfeldiger Portalrahmen

Ein Einfeld-Portalrahmen ist der einfachste Typ eines Stahl-Portalrahmens. Er besteht aus einem einzigen durchgehenden Rahmen, der sich über die gesamte Breite eines Gebäudes erstreckt. Das bedeutet, dass ein einfeldriger Portalrahmen keine internen Säulen enthält. Dadurch entsteht ein großer, offener Raum im Inneren des Gebäudes, der sich ideal für Lagerung und Bewegung eignet. 

Die Hauptstruktur des einfeldrigen Portals besteht aus zwei vertikalen Säulen und zwei schrägen Sparren. Diese Sparren und Stützen sind oben durch eine starre Verbindung miteinander verbunden und bilden die charakteristische Portalform. Einfeld-Portalrahmen werden häufig für kleine bis mittelgroße Gebäude verwendet. Sie sind sehr kosteneffizient, da weniger Material benötigt wird und die Bauzeit kürzer ist. 

2- Mehrfeld-Portalrahmen

Ein mehrfeldriger Portalrahmen ist eine Art von Stahlportalrahmen, der mehr als eine Spannweite hat. Das bedeutet, dass er interne Stützen enthält, um das Dach über längere Strecken zu stützen. Im Gegensatz zu einem einfeldrigen Rahmen unterteilt ein mehrfeldriger Rahmen das Gebäude in Abschnitte. Der Hauptrahmen eines mehrfeldrigen Portals besteht aus mehreren nebeneinander verbundenen Portalrahmen.

Um die Sparren zu stützen, gibt es einige Innenstützen. Diese internen Stützen verstärken die Struktur und ermöglichen es ihr, schwerere Lasten zu tragen. Deshalb werden sie in großen Fabriken, Industrieanlagen, Lagerhäusern und Flugzeughangars verwendet. Zweifellos erfordern mehrfeldrige Portalrahmen mehr Material und Bauzeit. Aufgrund ihrer größeren Festigkeit sind sie jedoch für tragende Gebäude unverzichtbar.

3- Mono-Pitch Portalrahmen

Ein Pultdachrahmen ist ein weiterer Typ von Stahlportalrahmen, bei dem das Dach nur eine einzige Neigung hat. Wie Sie wissen, gibt es bei den oben genannten Stahlportalrahmen normalerweise zwei geneigte Sparren. Bei Pultdachrahmen gibt es jedoch nur ein geneigtes Dach. Das bedeutet, dass das Dach von einer Seite des Gebäudes zur anderen ansteigt, wodurch ein Pultdach entsteht. 

Diese einfache Neigung ermöglicht eine einfache Ableitung von Regenwasser und Schnee. Wie das geht? Das Wasser fließt auf natürliche Weise von der oberen zur unteren Seite des Dachs. Aus diesem Grund werden Pultdächer für Anbauten, Carports oder Schuppen verwendet. Außerdem ist der Rahmen trotz nur einer Neigung aufgrund der starren Sparrenverbindungen sehr stabil. 

4- Verjüngter Portalrahmen

Bei einem verjüngten Portalrahmen sind die Säulen schräg oder verjüngt. Das bedeutet, dass sie nicht vollkommen vertikal sind. Die Säulen neigen sich leicht nach außen oder nach innen, und die Sparren sind entsprechend angepasst, um einen starken, steifen Rahmen zu bilden. Diese Konstruktion sorgt für ein ästhetisches, modernes Aussehen und kann auch die strukturelle Effizienz verbessern. 

Daher werden konische Portalrahmen häufig in großen Industrie- und Ausstellungshallen verwendet, wo das Aussehen eine größere Rolle spielt. Aus ästhetischer Sicht können die schrägen Säulen dank der Innensäulen auch schwerere Lasten tragen. Die Anzahl dieser Säulen ist geringer, so dass mehr Lager- und Bewegungsraum zur Verfügung steht und sie gleichzeitig langlebig sind.

5- Gebogener Sparren-Portalrahmen

Einige Portalrahmen aus Stahl sind nicht mit geraden, sondern mit gebogenen Dächern ausgestattet. Dieser Typ wird als gebogener oder bogenförmiger Portalrahmen bezeichnet. Bei diesem Typ bilden die Dachsparren einen sanften Bogen, während die Säulen gerade bleiben können. Die Wölbung verleiht dem Gebäude ein modernes Aussehen und hilft ihm, Wind und Schnee besser zu widerstehen. 

Regenwasser und Schnee gleiten auf natürliche Weise vom Dach ab und bleiben nicht auf dem Dach liegen. Dies reduziert das Gewicht und den Druck auf das Dach, was die Lebensdauer des Rahmens verlängert und ihn sicherer macht. Der Bogen bietet auch mehr Kopffreiheit in der Mitte, was für hohe Maschinen, Fahrzeuge oder große Regale hilfreich ist. 

Vorteile und Nachteile von Stahlportalrahmen

Wie ich bereits sagte, sind Portalrahmen aus Stahl weit verbreitet. Wie jedes Bausystem haben sie jedoch sowohl Vor- als auch Nachteile. Bevor Sie eine endgültige Entscheidung treffen, sollten Sie einen Blick auf die Vor- und Nachteile eines Stahlportalrahmens werfen.

Vorteile	Benachteiligungen
Breite, klare Spannweiten	Hohe Anfangskosten
Stark und langlebig	Probleme mit der Stahltemperatur
Schnell zu bauen	Anfällig für Korrosion
Langfristig kosteneffizient	Benötigt qualifizierte Arbeitskräfte/Geräte
Flexible Gestaltung	Begrenzte architektonische Vielfalt
Wartungsarm (mit Beschichtung)	Erfordert ein geeignetes Fundament

Schlussfolgerung

Portalrahmen aus Stahl sind eines der beliebtesten und zuverlässigsten Bausysteme, die heute verwendet werden. Sie bieten starke, stabile Strukturen, die große offene Räume ohne Innenstützen überspannen können. Der freie, offene Innenraum bietet Flexibilität für die Lagerung und verschiedene Arbeitstätigkeiten. Deshalb sind diese Stahlrahmen die ideale Wahl für Lagerhäuser, Fabriken, Werkstätten und Hangars. 

Was die Portalrahmen aus Stahl außerdem besonders macht, ist ihre Vielseitigkeit. Diese Stahlrahmen gibt es, wie in diesem Artikel beschrieben, in verschiedenen Ausführungen. Alle diese Typen haben spezifische Designs, die den Anforderungen bestimmter Projekte entsprechen. Darüber hinaus sind Portalrahmen aus Stahl auch kosteneffizient. Die meisten ihrer Komponenten sind vorgefertigt. Das beschleunigt den Bau und senkt die Arbeitskosten.