Was ist ein starrer Rahmen?

Ein starrer Rahmen ist eine strukturelle Konfiguration, die aus einem Rahmen besteht, bei dem die Verbindungen zwischen allen Rahmenteilen in bestimmten Winkeln fixiert sind, die sich nicht ändern. Strukturteile aus Stahl sind am gebräuchlichsten, es können jedoch auch andere Arten von Rahmenteilen verwendet werden, einschließlich Betonstrukturteilen in Brücken. Dieser Rahmentyp ist aufgrund seiner relativ hohen Festigkeit im Vergleich zu anderen Rahmentypen besonders wünschenswert.

Stationäre Bauwerke wie Gebäude und Brücken sind die typischsten Anwendungen, bei denen diese Bauweise zum Einsatz kommt. Lager- und Bürogebäude, Einzelhandelsflächen, Freizeiteinrichtungen, Flugzeughangars und mehr können mit dieser Art von Rahmen gebaut werden. Brücken, die dieses Design nutzen, sind auf der ganzen Welt zu finden. Insbesondere Ontario, Kanada, beherbergt eine Reihe historischer Starrrahmenbrücken. Starre Rahmenkonstruktionen können auch in nicht stationäre Anwendungen wie Rollstühle, Fahrräder, Motorräder und Flurförderzeuge integriert werden.

Es gibt einige bemerkenswerte Vorteile dieser Art des Gebäudedesigns. Beispielsweise ergibt die typische quadratische oder rechteckige Konstruktion eines Gebäudes mit starrem Rahmen mehr nutzbaren Raum als ein vergleichbares Gebäude mit abgerundetem Rahmen, wie beispielsweise eines, das eine Bogenkonstruktion verwendet. Abgerundete Strukturteile eines bogenartigen Gebäudes verringern den verfügbaren Kopfraum und Seitenraum, wo sich die Strukturteile krümmen. Mit starren Rahmen sind größere freie Räume möglich als mit Baustilen, die Innensäulen zur Unterstützung erfordern. Auf diese Weise konstruierte Gebäude erfordern jedoch ein unnachgiebiges Fundament, und ungleichmäßige Setzungen werden durch diese Art von Konstruktion nicht ohne weiteres ausgeglichen.

Brücken können unter Verwendung einer starren Rahmenkonstruktion gebaut werden, um die inhärente Stärke und Stabilität der Konfiguration zu nutzen. Andere Vorteile dieser Art von Rahmen, die beim Brückenbau wünschenswert sind, sind eine verringerte Durchbiegung und Vibration von Strukturelementen unter Lasten. Umwelterwägungen können auch bei der Auswahl einer starren Rahmenkonstruktion für eine gegebene Brückenkonstruktion eine Rolle spielen. Da eine größere Spannweite ohne eine Stützsäule in der Mitte möglich ist, kann eine Brücke dieses Typs über eine Wasserstraße verwendet werden, ohne den natürlichen Fluss des Wassers zu stören und schädliche Auswirkungen auf die Umwelt zu haben.

Stärke, Gewicht und Effizienz sind ebenfalls wichtige Faktoren, die berücksichtigt werden müssen, wenn ein starrer Rahmen in ein Fahrzeugdesign integriert wird. Alle Strukturteile sind feststehend, sodass keine Energie durch Biegen und Bewegen von Teilen verschwendet wird und stattdessen alles darauf verwendet wird, das Fahrzeug vorwärts zu treiben. Die vergleichsweise höhere Festigkeit eines starren Rahmens im Vergleich zu anderen Rahmenarten bedeutet auch, dass das Fahrzeug mit einem leichteren Rahmen gebaut werden kann. Diese Überlegungen können bei bestimmten Anwendungen besonders wichtig sein, beispielsweise für eine behinderte Person, die ihren Rollstuhl eine Rampe hinaufrollen möchte. Starre Rahmen neigen jedoch dazu, holprige Fahrten zu bieten, da Stöße, die beim Überfahren von Unebenheiten auftreten, nicht so leicht von festen Strukturteilen absorbiert werden können.