A numerical model for roof detailing of cold‐formed purlin‐sheeting systems: Fid-Bau Portal

A numerical model for roof detailing of cold‐formed purlin‐sheeting systems

Braham, Marc / Ruggerini, Antonio / Ubertini, Francesco

10.1002/stab.200810035.abs

Various methods are suggested in the available codes to design roof detailing in cold formed screwed‐down roof systems made of cold‐formed purlins covered with metal sheeting. The evaluation of the global anchorage force of the roof and the local forces in fasteners is pursued aiming at designing support detailing and purlin‐sheeting connection, respectively. Two factors, “R” and “r”, are here employed to synthetically describe the stabilization forces that are required at the supports and along the span. It is shown that these two factors are implicitly provided by some codes for steel structures, but they can be even directly calculated by a simplified finite element model of the whole roof system, here presented. A comparison with the other available approaches is carried out, revealing that the proposed model is an extremely useful tool both for the design and the verification of the structural elements. The described procedure for calculation is shown to be extremely general and easily adaptable to new roof systems, with structural details even not foreseen in the actual codes. For example it can be used to solve the lack of Eurocode 3, Part 1‐3, Chapter 10, because, as opposed to the assumption of Eurocode, elastic lateral support can here be envisaged, instead of full lateral support.

Ein numerisches Modell zur Detailausbildung von Dachsystemen aus kaltgeformten Pfetten mit Blecheindeckung.

In den aktuellen Regelwerken werden unterschiedliche Methoden vorgeschlagen, wie die Details von geschraubten Dachsystemen ausgeführt werden können, die aus kaltgeformten Pfetten mit einer Blecheindeckung bestehen. Die gesamte Verankerungskraft des Daches und die lokalen Kräfte in den Verbindungsmitteln werden mit dem Ziel ermittelt, die Detailausbildung der Auflagerung und der Verbindung zwischen Pfette und Dachblech zu bemessen. Hierfür werden die Faktoren “R” und “r” eingeführt, um die Stabilisierungskräfte zu beschreiben, die an den Auflagern und den Halterungen im Feld erforderlich sind. Die beiden Faktoren sind bereits in einigen Regelwerken des Stahlbaus enthalten. Hier soll dargestellt werden, dass diese Faktoren aber auch mit Hilfe eines vereinfachten Finite‐Element‐Modells des gesamten Dachsystems direkt berechnet werden können. Ein Vergleich mit anderen vorhandenen Näherungslösungen wird durchgeführt, um zu zeigen, dass das vorgeschlagene Modell ein äußerst hilfreiches Werkzeug für den Entwurf und den Nachweis der tragenden Bauteile ist. Es kann weiterhin gezeigt werden, dass das beschriebene Vorgehen der Berechnung allgemein gültig ist und an neuartige Dachsysteme, die in den aktuellen Regelwerken noch nicht berücksichtigt sind, einfach angepasst werden kann. Damit kann zum Beispiel die Lücke in Eurocode 3, Teil 1‐3, Abschnitt 10, ausgefüllt werden, da das Vorgehen im Gegensatz zu den Annahmen des Eurocode, der eine volle seitliche Halterung voraussetzt, eine elastische seitliche Halterung berücksichtigen kann.