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Trägerauflager ST4 - Frilo

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<strong>Trägerauflager</strong> <strong>ST4</strong><br />

Handbuch für Anwender von <strong>Frilo</strong>-Statikprogrammen<br />

© Friedrich + Lochner GmbH 2009<br />

F+L im Internet<br />

www.frilo.de<br />

E-Mail: info@frilo.de<br />

<strong>ST4</strong> Handbuch, Revision 1/2009<br />

<strong>ST4</strong> - <strong>Trägerauflager</strong> 1


<strong>Frilo</strong>-Programm: <strong>ST4</strong> - <strong>Trägerauflager</strong><br />

Dieses Handbuch informiert über die Grundlagen zum Programm <strong>ST4</strong>. Allgemeine<br />

Bedienungshinweise zu den <strong>Frilo</strong>-Programmen sind im Dokument<br />

"Bedienungsgrundlagen.pdf" zusammengefasst.<br />

Inhaltsverzeichnis<br />

Anwendungsmöglichkeiten................................................................................................. 4<br />

Berechnungsgrundlagen..................................................................................................... 4<br />

Eingabe.................................................................................................................................. 5<br />

Materialauswahl .................................................................................................................... 5<br />

Träger auf Träger.................................................................................................................. 7<br />

Träger auf Wand................................................................................................................... 8<br />

Nachweis Wand ............................................................................................................... 9<br />

Nachweis Träger .............................................................................................................. 9<br />

Nachweis Stahlplatte........................................................................................................ 9<br />

Nachweis neoprenes Auflager ......................................................................................... 9<br />

Träger auf Knagge .............................................................................................................. 10<br />

Nachweis Träger ............................................................................................................ 11<br />

Nachweis der Schweißnaht an der Knagge ................................................................... 11<br />

Last auf Träger.................................................................................................................... 12<br />

Nachweis Träger ............................................................................................................ 12<br />

Träger auf Stütze ................................................................................................................ 13<br />

Nachweis Träger ............................................................................................................ 14<br />

Nachweis der Schweißnaht zwischen Stütze und Kopfplatte......................................... 14<br />

Rippen-Eingabe................................................................................................................... 15<br />

Flanschbiegung................................................................................................................... 16<br />

Zusätzliche Erläuterungen ................................................................................................ 17<br />

Rippendicke ........................................................................................................................ 17<br />

Lasteinleitungsbreite c ........................................................................................................ 17<br />

Mittragende Länge-I-Querschnitt ........................................................................................ 18<br />

Kehlnähte-Grenzwerte ........................................................................................................ 19<br />

Grenzschweißnahtspannung .............................................................................................. 19<br />

Querschnitte und Profilauswahl ....................................................................................... 20<br />

F+L-Profildatei..................................................................................................................... 20<br />

Querschnitt über Abmessungen ......................................................................................... 21<br />

Ausgaben und Ergebnisse ................................................................................................ 22<br />

Nachweise........................................................................................................................... 22<br />

Nachweis der Krafteinleitung ohne Rippen ................................................................... 22<br />

Kraftverteilung an den Rippen........................................................................................ 23<br />

Nachweis der Schweißnähte an den Rippen ................................................................. 24<br />

Ausgabe .............................................................................................................................. 25<br />

3D-Grafik ............................................................................................................................. 25<br />

2 <strong>Frilo</strong> - Statik und Tragwerksplanung


Weitere Infos und Beschreibungen finden Sie in den relevanten Dokumentationen:<br />

Bedienungsgrundlagen.pdf<br />

Menüpunkte.pdf<br />

Ausgabe und Drucken.pdf<br />

Import und Export.pdf<br />

Projekte und Positionen - Datenverwaltung.pdf<br />

FL-Manager<br />

<strong>ST4</strong> - <strong>Trägerauflager</strong> 3


Anwendungsmöglichkeiten<br />

Das Programm <strong>ST4</strong> ermöglicht die Berechnung verschiedener<br />

<strong>Trägerauflager</strong>, wobei die Krafteinleitung mit oder ohne Rippen erfolgen<br />

kann.<br />

Lasteinleitungsmöglichkeiten<br />

- Träger auf Träger<br />

- Träger auf Wand<br />

- Träger auf Knagge<br />

- Last auf Träger<br />

- Träger auf Stütze<br />

Berechnungsgrundlagen<br />

Die Berechnung erfolgt nach DIN 18800 Teil 1 Seite 21 (1/29)<br />

Bei σx, σz<br />

mit unterschiedlichem Vorzeichen gilt:<br />

σ > 05 , ⋅fyk<br />

,<br />

1 F , ⋅ σx<br />

FR,d = ⋅s⋅l⋅fyk , ⋅ 125 , −<br />

λ<br />

f<br />

05<br />

M<br />

für alle anderen Fälle gilt:<br />

HG<br />

yk ,<br />

FR,d =<br />

1<br />

⋅s⋅l⋅fyk ,<br />

λM<br />

( 1/ 30<br />

)<br />

λM<br />

= TeilsicherheitsbeiwertMaterial<br />

σx<br />

= Normalspannung im Träger im maßgebenden Schnitt<br />

s = Stegdicke des Trägers<br />

l = mittragendeLänge<br />

σz<br />

FR<br />

=<br />

l⋅s F R = Einwirkung, l ⋅s<br />

= Stegfläche<br />

4 <strong>Frilo</strong> - Statik und Tragwerksplanung<br />

I<br />

KJ


Eingabe<br />

In einer neuen Position wählen Sie zunächst die<br />

Lasteinleitungsmöglichkeit per Doppelklick in der Hauptauswahl:<br />

- Träger auf Träger<br />

- Träger auf Wand<br />

- Träger auf Knagge<br />

- Last auf Träger<br />

- Träger auf Stütze<br />

Anschließend geben Sie Material, Lasten, Querschnitte (Profilauswahl),<br />

Auflager, Rippen, Flanschbiegung etc. ein.<br />

Die Programmoberfläche für die jeweilige Lasteinleitungsmöglichkeit ist<br />

den Eingabeanforderungen entsprechend angepasst – d.h. für jede<br />

Lasteinleitungsmöglichkeit wird eine eigene Oberfläche eingeblendet.<br />

Materialauswahl<br />

Wählen Sie das Material aus den Listen (zum Ausklappen einer Liste auf klicken). Sie<br />

können die erforderlichen Werte auch manuell selbst eingeben (in der Liste auf “freie<br />

Eingabe” klicken).<br />

Materialauswahl Stahl<br />

Bei Eingabe einer neuen Position sind die Werte für Baustahl St 37-2 mit der Erzeugnisdicke<br />

t


Mauerwerk<br />

Nach DIN 1053.<br />

Hier wählen Sie die Steinfestigkeitsklasse StFkl (2, 4, 6, 8, 12, 20, 28,<br />

36, 48, 60) in Kombination mit der Mörtelgruppe MG (I, II, IIa, III, IIIa,<br />

LM21, LM36 und Dünnbettmörtel DbM).<br />

Der Grundwert der sich aus dieser Kombination ergebenden<br />

zulässigen Druckspannung σ0 wird angezeigt.<br />

K0 Durch den Faktor k0 ist die Abminderung<br />

des Grundwerts σ0 entsprechend den<br />

konstruktiven Bedingungen möglich.<br />

Spannungsverteilung Die Auflagerpressung wird nach DIN<br />

1053, Abschnitt 6.9.3<br />

- dreieckförmig mit σ 0 oder<br />

- gleichmäßig verteilt mit 13 , ⋅σ 0<br />

angenommen.<br />

F = Fd / Faktor Da nach DIN 1053 das “zul. - Konzept”<br />

gilt, kann für die Ermittlung der<br />

Druckspannungen auf das Mauerwerk<br />

die F-fache Einwirkung F d mit einem Faktor abgemindert<br />

werden.<br />

6 <strong>Frilo</strong> - Statik und Tragwerksplanung


Träger auf Träger<br />

Einwirkung<br />

Nd Auflagerkraft [kN], positiv eingeben (GammaF-fach).<br />

GammaM Teilsicherheitsbeiwert des Materials, mit 1,1 vorbelegt.<br />

Querschnitt<br />

Träger oben Profilauswahl für den oberen Träger (ein ausgewählter Querschnitt<br />

wird rechts neben dem Button angezeigt).<br />

Sigmax Vorhandene Normalspannung am Stegbeginn unten für den oberen<br />

Träger.<br />

Träger unten Profilauswahl für den unteren Träger (ein ausgewählter Querschnitt<br />

wird rechts neben dem Button angezeigt).<br />

Sigmax Vorhandene Normalspannung am Stegbeginn oben für den unteren<br />

Träger.<br />

Art des Auflagers<br />

Wählen Sie zwischen “Kreuzung” und “Endauflager”. Der entsprechende Effekt wird sofort in<br />

der Grafik angezeigt.<br />

Bei Endauflager: Über “Abstand” [mm] können Sie den Abstand des oberen Trägers zur<br />

Mittelachse beeinflussen. Auch diese Eingabe wird in der Grafik sofort<br />

sichtbar gemacht.<br />

Rippen<br />

am oberen Träger Eingabe von Rippen am unteren Profil siehe Rippeneingabe.<br />

am unteren Träger Eingabe von Rippen am unteren Profil siehe Rippeneingabe.<br />

Flanschbiegung<br />

Hier wählen Sie, ob der Nachweis der Flanschbiegung geführt werden soll.<br />

Bemerkungen<br />

In einem Editierfenster können Sie zusätzlichen Text zu dieser Position eingeben. Dieser<br />

Text erscheint beim Ausdruck der Ergebnisse/Systemdaten.<br />

Eta<br />

Anzeige des Ausnutzungsgrades (direkt unter der Grafik).<br />

Der Träger wird an der kritischen Faser am Beginn der Ausrundung des Steges<br />

nachgewiesen.<br />

Die Grenzkraft FR,d wird für den oberen und unteren Träger ermittelt.<br />

Nachweis der Krafteinleitung ohne Rippen / mit Rippen siehe Kapitel Nachweise.<br />

Die maximale Belastungsbreite zum Berechnen der Rippen am aufnehmenden Profil ist<br />

dabei die Lastverteilungsbreite des einleitenden Profils siehe Kapitel Lasteinleitungsbreite c.<br />

<strong>ST4</strong> - <strong>Trägerauflager</strong> 7


Träger auf Wand<br />

Einwirkung<br />

Nd Auflagerkraft [kN], positiv eingeben (GammaF-fach).<br />

GammaM Teilsicherheitsbeiwert des Materials, mit 1,1 vorbelegt.<br />

Träger Klicken Sie auf den Button “Träger”, um den Querschnitt des Trägers<br />

zu definieren: siehe hierzu Profilauswahl.<br />

Sigmax Vorhandene Normalspannung des Trägers am Stegbeginn unten.<br />

Art des Auflagers<br />

Wählen Sie zwischen “Kreuzung” und “Endauflager”. Der entsprechende Effekt wird sofort in<br />

der Grafik angezeigt.<br />

Auflager<br />

Zur Auswahl stehen: - Mörtelfuge<br />

- Neoprene<br />

- Stahlplatte<br />

Eingabe der Abmessungen von Auflager, Fuge und Überstand: Diese Werte werden in der<br />

Grafik sofort angezeigt, so dass Sie sofort erkennen, welches Eingabefeld der jeweiligen<br />

Abmessung zugeordnet ist.<br />

Für Neoprene wird außerdem die zulässige Spannung [N/mm 2 ] abgefragt (“zul=” ).<br />

Für die Stahlplatte können Sie über den Button “Profilauswahl” den Querschnitt definieren.<br />

Rippen<br />

Die Eingaben erfolgen im eingeblendeten Fenster “Eingabe von Rippen”.<br />

Flanschbiegung<br />

Hier wählen Sie, ob der Nachweis der Flanschbiegung geführt werden soll.<br />

Bemerkungen<br />

In einem Editierfenster können Sie zusätzlichen Text zu dieser Position eingeben. Dieser<br />

Text erscheint beim Ausdruck der Ergebnisse/Systemdaten.<br />

Eta<br />

Anzeige des Ausnutzungsgrades (direkt unter der Grafik).<br />

8 <strong>Frilo</strong> - Statik und Tragwerksplanung


Nachweis Wand<br />

Ermittlung der Auflagerpressung:<br />

σD = Fd /( Lx ⋅Ly)<br />

Fd = Auflagerkraft<br />

Abmessungen des Auflagers:<br />

Lx Auflagerlänge ( -tiefe)<br />

Ly Maximal die Profilbreite bei Auflagerung auf Mörtelfuge bzw. Breite der Stahlplatte.<br />

Die Pressung auf das Betonauflager wird gleichmäßig verteilt angenommen.<br />

Bei Auflagerung auf Mauerwerk wird die Pressung<br />

- dreieckig verteilt zul.<br />

σ = σ0<br />

- gleichmäßig verteilt zul.<br />

σ = 13 , ⋅σ0<br />

nach DIN 1053 Teil1, Abschnitt 6.9.3 angenommen.<br />

Nachweis Träger<br />

Der Träger wird an der kritischen Faser am Beginn der unteren Ausrundung des Steges<br />

nachgewiesen.<br />

Nachweis der Krafteinleitung ohne Rippen / mit Rippen siehe Kapitel Nachweise.<br />

Die maximale Belastungbreite zum Nachweis der Rippen ist dabei die untere Flanschbreite<br />

bzw. die Stahlplattenbreite Ly.<br />

Nachweis Stahlplatte<br />

Das maximale Moment M an der Stahlplatte wird aus der gleichmäßig verteilt<br />

angenommenen Auflagerpressung D (Sigma,D) errechnet.<br />

( siehe: Thiele/Lohse, Stahlbau 1 )<br />

M<br />

b<br />

Flu<br />

Fd ⋅Ly<br />

bFlu<br />

= ⋅( 1−0, 782 ⋅ )<br />

8<br />

Ly<br />

Flanschbreite des unteren Flansches<br />

Die vorhandene Spannung in der Stahlplatte ergibt sich zu<br />

σ = M/ W<br />

mit W = Lx ⋅tp ⋅tp<br />

/6<br />

t Dicke der Stahlplatte<br />

p<br />

Nachweis neoprenes Auflager<br />

Die zulässige Druckspannung für das neoprene Auflager wird standardmäßig mit 5 N/mm 2<br />

angenommen. Dieser Wert kann verändert werden.<br />

<strong>ST4</strong> - <strong>Trägerauflager</strong> 9


Träger auf Knagge<br />

Einwirkung<br />

Nd Auflagerkraft [kN], positiv eingeben (GammaF-fach).<br />

GammaM Teilsicherheitsbeiwert des Materials, mit 1,1 vorbelegt.<br />

Querschnitt<br />

Träger Profilauswahl für den Träger (ein ausgewählter Querschnitt wird rechts<br />

neben dem Button angezeigt).<br />

Sigmax Vorhandene Normalspannung des Trägers am Stegbeginn unten.<br />

Stütze Profilauswahl für die Stütze.<br />

Knagge Dicke der Knagge in [mm] = Auflagerlänge des Trägers + Abstand.<br />

Breite der Knagge in [mm], unterhalb des Trägers im Schnitt gesehen.<br />

Höhe der Knagge in [mm], Schweißnahtlänge zwischen Knagge und Stütze.<br />

Rippen<br />

Die Eingaben erfolgen im eingeblendeten Fenster “Eingabe von Rippen”.<br />

Flanschbiegung<br />

Hier wählen Sie, ob der Nachweis der Flanschbiegung geführt werden soll.<br />

Bemerkungen<br />

In einem Editierfenster können Sie zusätzlichen Text zu dieser Position eingeben. Dieser<br />

Text erscheint beim Ausdruck der Ergebnisse/Systemdaten.<br />

Eta<br />

Anzeige des Ausnutzungsgrades (direkt unter der Grafik).<br />

Kontaktpressung zwischen Trägerflansch und Knagge:<br />

σD = Fd /( Lx ⋅Ly)<br />

F = Auflagerkraft<br />

d<br />

Abmessungen des Auflagers:<br />

Lx Auflagerlänge ( -tiefe)<br />

Ly Lasteinleitungsbreite<br />

10 <strong>Frilo</strong> - Statik und Tragwerksplanung


Nachweis Träger<br />

Der Träger wird an der kritischen Faser am Beginn der unteren Ausrundung des Steges<br />

nachgewiesen.<br />

Nachweis der Krafteinleitung ohne Rippen / mit Rippen siehe Kapitel Nachweise.<br />

Die maximale Belastungbreite zum Nachweis der Rippen ist dabei die untere Flanschbreite<br />

bzw. die Knaggenbreite.<br />

Nachweis der Schweißnaht an der Knagge<br />

Es wird eine umlaufende Kehlnaht an der Knagge zwischen Stütze und Knagge<br />

vorausgesetzt.<br />

Das Exzentrizitätsmoment, das durch den kleinen Kragarm der Knagge entsteht, wird<br />

vernachlässigt.<br />

Zur Aufnahme der Kraft FD werden nur die parallel zur Kraft verlaufenden Nähte<br />

nachgewiesen.<br />

Siehe Kapitel Kehlnähte-Grenzwerte, Grenzschweißnahtspannung.<br />

Das Stützenprofil kann ein I-Profil oder ein Hohlquerschnittsprofil sein.<br />

Siehe Profilauswahl Stahl<br />

<strong>ST4</strong> - <strong>Trägerauflager</strong> 11


Last auf Träger<br />

Einwirkung<br />

Nd Auflagerkraft [kN], positiv eingeben (GammaF-fach).<br />

GammaM Teilsicherheitsbeiwert des Materials, mit 1,1 vorbelegt.<br />

Querschnitt<br />

Träger Profilauswahl für den Träger (ein ausgewählter Querschnitt wird rechts<br />

neben dem Button angezeigt).<br />

Sigmax Vorhandene Normalspannung am Stegbeginn oben des Trägers.<br />

Lastplatte Profilauswahl (Flachstahl) für die Lastplatte. Weitere Eingabefelder für die<br />

Länge (parallel zum Trägersteg), Breite (entlang dem Trägerflansch) und<br />

Dicke der Lastplatte in [mm].<br />

Rippen<br />

Die Eingaben erfolgen im eingeblendeten Fenster “Eingabe von Rippen”.<br />

Flanschbiegung<br />

Hier wählen Sie, ob der Nachweis der Flanschbiegung geführt werden soll.<br />

Bemerkungen<br />

In einem Editierfenster können Sie zusätzlichen Text zu dieser Position eingeben. Dieser<br />

Text erscheint beim Ausdruck der Ergebnisse/Systemdaten.<br />

Eta<br />

Anzeige des Ausnutzungsgrades (direkt unter der Grafik).<br />

Nachweis Träger<br />

Der Träger wird an der kritischen Faser am Beginn der unteren Ausrundung des Steges<br />

nachgewiesen.<br />

Nachweis der Krafteinleitung ohne Rippen / mit Rippen siehe Kapitel Nachweise.<br />

Die maximale Belastungbreite zum Nachweis der Rippen ist die Lastplattenbreite.<br />

12 <strong>Frilo</strong> - Statik und Tragwerksplanung


Träger auf Stütze<br />

Einwirkung<br />

Nd Einwirkung [kN], positiv eingeben (GammaF-fach).<br />

GammaM Teilsicherheitsbeiwert des Materials, mit 1,1 vorbelegt.<br />

Querschnitt<br />

Träger Profilauswahl für den Träger (ein ausgewählter Querschnitt wird rechts<br />

neben dem Button angezeigt).<br />

Sigmax Vorhandene Normalspannung am Stegbeginn unten des Trägers.<br />

Stütze Profilauswahl für die Stütze (ein ausgewählter Querschnitt wird rechts neben<br />

dem Button angezeigt).<br />

längere Seite Hier wählen Sie, ob Träger und Stützensteg in einer Ebene (parallel) oder<br />

senkrecht zueinander liegen (siehe auch “Nachweis Träger” weiter unten).<br />

Beachten Sie die entsprechende Darstellung in der Grafik.<br />

Stahlplatte Profilauswahl (Flachstahl) für die Stahlplatte. Weitere Eingabefelder für die<br />

Länge, Breite und Dicke der Lastplatte in [mm].<br />

Dicke aw Schweißnaht zwischen Stütze und Stahlplatte in [mm].<br />

Rippen<br />

Die Eingaben erfolgen im eingeblendeten Fenster “Eingabe von Rippen”.<br />

Flanschbiegung<br />

Hier wählen Sie, ob der Nachweis der Flanschbiegung geführt werden soll.<br />

Bemerkungen<br />

In einem Editierfenster können Sie zusätzlichen Text zu dieser Position eingeben. Dieser<br />

Text erscheint beim Ausdruck der Ergebnisse/Systemdaten.<br />

Eta<br />

Anzeige des Ausnutzungsgrades (direkt unter der Grafik).<br />

Kontaktpressung zwischen Trägerflansch und Kopfplatte:<br />

σD = Fd /( Lx ⋅Ly)<br />

Fd = Auflagerkraft<br />

Abmessungen des Auflagers:<br />

Lx maximale Kopfplattenlänge<br />

Ly Lasteinleitungsbreite<br />

<strong>ST4</strong> - <strong>Trägerauflager</strong> 13


Nachweis Träger<br />

Der Träger wird an der kritischen Faser am Beginn der unteren Ausrundung des Steges<br />

nachgewiesen.<br />

Liegen Träger- und Stützensteg in einer Ebene (parallel), besteht die Möglichkeit, die<br />

Flanschkräfte aus der Stütze über Rippen in den Träger zu übertragen.<br />

Im anderen Fall – Träger- und Stützensteg liegen rechtwinklig zueinander – ist der Nachweis<br />

der Krafteinleitung nur ohne Rippen möglich (der Button “Rippen” ist dann gesperrt).<br />

Nachweis der Schweißnaht zwischen Stütze und Kopfplatte<br />

Es wird eine umlaufende Kehlnaht vorrausgesetzt.<br />

Die Druckspannung infolge Fd wird anteilig auf Stützensteg und Stützenflansch verteilt.<br />

Siehe Kapitel Kehlnähte-Grenzwerte, Grenzschweißnahtspannung.<br />

14 <strong>Frilo</strong> - Statik und Tragwerksplanung


Rippen-Eingabe<br />

Die einzugebenden Maße ersehen Sie aus der Grafik, t = Rippendicke.<br />

Ein Hinweis zu den Eingabefeldern wird jeweils in der Statuszeile (unten links) angezeigt.<br />

Profilauswahl Hier haben Sie die Auswahl zwischen Flachstahl und Breitflachstahl.<br />

Rippe löschen Die Rippe wird wieder gelöscht.<br />

Einbauspiel Einbautoleranz. In diesem Dialog kann ein Maß in [mm] vorgegeben werden.<br />

Bei einem dreiseitigen Rippenanschluss wird die Höhe der Rippe hR pro<br />

Seite um dieses Maß reduziert, um einen problemlosen Einbau der Rippe<br />

zwischen die Flansche zu ermöglichen.<br />

Dieses Maß ist nur im Ergebnisausdruck relevant.<br />

<strong>ST4</strong> - <strong>Trägerauflager</strong> 15


Flanschbiegung<br />

Die Flanschbiegung wird nur nachgewiesen, wenn keine Rippen am Profil angeordnet sind.<br />

Zum Nachweis der Flanschbiegung wird der Flansch des Profils als Kragarm mit der Höhe t<br />

betrachtet. Die Länge Lk des Kragarms ergibt sich aus der mitwirkenden Breite c des Profils<br />

nach DIN18800 Teil1 abzüglich des Profilradius r und der halben Stegdicke s/2:<br />

mitwirkende Breite c = s + 1,61 r + 5t<br />

Kragarmlänge Lk = c /2 - r - s/2<br />

Die Belastung p des Kragarms ergibt sich aus der Einwirkung<br />

Fd / ( Auflagertiefe la c ). Der Nachweis erfolgt für einen 1cm<br />

breiten Abschnitt des Flanschs.<br />

Belastung p = Fd /( la c)<br />

Moment M = p Lk Lk/ 2<br />

Widerstandsmoment pro cm W = t t / 6<br />

Spannung = M / W<br />

16 <strong>Frilo</strong> - Statik und Tragwerksplanung


Zusätzliche Erläuterungen<br />

Rippendicke<br />

Konstruktiv sollte die Rippendicke den Abmessungen von Steg und Flansch des Profils<br />

angepasst werden.<br />

Die Mindestdicke ergibt sich aus der Beanspruchung des Rippenquerschnitts am belasteten<br />

Flansch ( Naht Index 1 ).<br />

Querschnittsfläche: A = t ⋅ b −c<br />

Vergleichsspannung:<br />

σ v<br />

R R R R<br />

=<br />

b g<br />

2 2<br />

1 2<br />

F + 3 ⋅F<br />

A<br />

rechnerisch erforderliche Rippendicke: erf t<br />

R<br />

R<br />


Mittragende Länge-I-Querschnitt<br />

( siehe DIN 18800, Teil 1, Bild 16 )<br />

Die mittragende Länge l des Stegs bei Krafteinleitung in Feldmitte beträgt:<br />

l= c + ⋅ t + r<br />

5 b g<br />

1 1 1<br />

Mittragende Länge l bei Krafteinleitung am Trägerende:<br />

l = c1 + 2,5 ( t1 + r1 )<br />

t1 Flanschdicke des Profils<br />

r1 Ausrundungradius des Profils zwischen Steg und Flansch; jeweils an der Seite, an der<br />

die Krafteinleitung erfolgt.<br />

c1 Lasteinleitungsbreite<br />

Die mittragende Länge l der Profile vergrößert sich, wenn Rippen am einleitenden Profil<br />

vorhanden sind.<br />

18 <strong>Frilo</strong> - Statik und Tragwerksplanung


Kehlnähte-Grenzwerte<br />

Die Nahtdicke w sollte folgende Grenzwerte nicht über bzw. unterschreiten:<br />

2mm ≤ α w ≤ 07 , ⋅min<br />

t<br />

und<br />

a ≥ max t −05<br />

,<br />

w<br />

Diese Grenzwerte werden vom Programm überpüft.<br />

Die Länge der Schweißnaht l w darf rechnerisch nur berücksichtigt werden, wenn<br />

lw >= 6 w bzw. l w mindestens 30 mm beträgt.<br />

t = Dicke des anzuschließenden Querschnittteils<br />

bei t > 30 w >= 5mm<br />

Grenzschweißnahtspannung<br />

Die Grenzschweißnahtspannung w ,Rd wird nach DIN 18800 Teil 1 Abschnitt 8.4.1.3,<br />

Element 829 ermittelt.<br />

Nachweisführung<br />

vorh. w / w,Rd


Querschnitte und Profilauswahl<br />

Das Fenster der Profilauswahl erscheint, wenn ein neuer Querschnitt eingegeben oder ein<br />

vorhandener Querschnitt geändert wird.<br />

In diesem Programm können Träger ausschließlich mit I-förmigen Querschnitt berechnet<br />

werden. Für die Eingabe der Stütze ( Träger auf Knagge ) ist auch die Auswahl eines<br />

Hohlquerschnitts möglich. Genormte Bleche können z.B. für die Knagge oder die Rippen<br />

verwendet werden.<br />

Die Abb. zeigt einen Ausschnitt der Profilauswahl für Stahl<br />

Im linken Fensterbereich können Sie folgende Querschnitte wählen:<br />

1 F + L Profildatei<br />

3 Abmessungen Stahl<br />

Die verborgene Baumstruktur z.B. bei der F+L Profildatei wird durch einen Klick auf das ”+”-<br />

Kästchen oder durch die 1-Taste geöffnet.<br />

Im rechten Fensterbereich wird entweder das gewünschte Profil ausgewählt oder die<br />

Abmessungen bzw. statischen Werte eingegeben.<br />

Mit dem OK Button wird die Eingabe bestätigt und die Profilauswahl verlassen.<br />

F+L-Profildatei<br />

Die Profildatei enthält eine Reihe von Sonderprofilen (Doppel-T) der Firma ARBED sowie<br />

genormte Walzprofile (DIN-Profile).<br />

Kurzzeichen Bezeichnung Norm<br />

I Schmale I-Träger DIN 1025, Teil 1<br />

IPE Mittelbreite I-Träger DIN 1025, Teil 5 (EN 19-57)<br />

HE-A = IPBl Breite I-Träger, leicht DIN 1025, Teil 3<br />

HE-B = IPB Breite I-Träger, große<br />

Höhe<br />

DIN 1025, Teil 2<br />

HE-M = IPBv Breite I-Träger, verstärkt<br />

Arbed Sonderprofile der Fa. Arbed<br />

I-Halbe Halbierte I-Träger DIN 1025, Teile 1-5<br />

U U-Stahl rundkantig EIN 1026 (EN 24)<br />

Q-H Quadrat-Hohlprofile DIN 59410<br />

R-H Rechteck-Hohlprofile<br />

- warmgefertigt DIN 59410<br />

20 <strong>Frilo</strong> - Statik und Tragwerksplanung


- kaltgefertigt, geschweißt DIN 59411<br />

T T-Stahl rundkant.,<br />

hochsteg.<br />

DIN 1024<br />

TB - rundkantig, breitfüßig DIN 1024<br />

TPS - scharfkantig DIN 59051<br />

Rohre Rund-Hohlprofile DIN 2448, 2449<br />

Rundstahl Rund-Vollprofile DIN 1013 (EN 60)<br />

Vierkant Vierkant Vollprofile DIN 1014 (EN59)<br />

Flach Flachstahl DIN 1017<br />

- Breitflachstahl DIN 59200<br />

Die Profildatei enthält weitere Profile nach DIN/EC, die jedoch in diesem Programm nicht<br />

verwendet werden.<br />

Querschnitt über Abmessungen<br />

Die Widerstandsgrößen werden vom Programm berechnet und in der unteren Fensterhälfte<br />

angezeigt. Sie werden für die Nachweisführung durch den Teilsicherheitsbeiwert M dividiert.<br />

Der Teilsicherheitsbeiwert kann unter “Einwirkungen” positionsbezogen variiert werden. Er<br />

ist mit dem Wert 1,1 vorbelegt, kann aber auch auf 1,0 gesetzt werden, wenn dieser bereits<br />

auf der Einwirkungsseite eingerechnet wurde.<br />

<strong>ST4</strong> - <strong>Trägerauflager</strong> 21


Ausgaben und Ergebnisse<br />

Nachweise<br />

Nachweis der Krafteinleitung ohne Rippen<br />

Der Nachweis der Krafteinleitung ohne Rippen erfolgt nach DIN 18800 ( Ausgabe 11/1990 )<br />

T.1, Element 744.<br />

Die Grenzkraft FR,d wird unter Berücksichtigung einer eventuell vorhandenen<br />

Normalspannung x ermittelt.<br />

Es gilt nach Gleichung (29) für x und z mit unterschiedlichen Vorzeichen und<br />

|x| > 0,5 fy,k :<br />

FR,d =<br />

1<br />

⋅s⋅l⋅fy,k (, 125 −0, 5 ⋅|<br />

σ x|<br />

γ M<br />

fy,k<br />

)<br />

und für alle anderen Fälle die Gleichung (30):<br />

FR,d =<br />

Dabei sind:<br />

1<br />

⋅s⋅l⋅fy,k γ M<br />

h Höhe des Trägers<br />

s Stegdicke des Trägers<br />

l mittragende Länge<br />

x Normalspannung im Träger am maßgebenden Schnitt:<br />

(oberer Stegausrundungsbeginn des unteren Trägers, bzw. unterer<br />

Stegausrundungsbeginn des oberen Trägers)<br />

Die o.g. Formeln gelten für eine Stegschlankheit von h/s < 60. Bei h/s > 60 ist zusätzlich ein<br />

Beulsicherheitsnachweis für den Steg zu führen, dies wird vom Programm nicht geprüft.<br />

Sind die Voraussetzungen für rippenlose Krafteinleitung nicht erfüllt, oder reicht die<br />

Tragfähigkeit der rippenlosen Krafteinleitung nicht aus, besteht die Möglichkeit, Rippen<br />

anzuordnen.<br />

Rippen<br />

(Bemessung und Konstruktion nach Kahlmeyer, Stahlbau nach DIN 18800(11.9), Abschnitt 8,<br />

S.308 )<br />

Die maximal mögliche Rippenbreite br ergibt sich demnach aus den Breiten des einleitenden<br />

und aufnehmenden Trägers bzw. Auflagers.<br />

Dreiseitiger Rippenanschluss<br />

Die Höhe hr der Rippe ist maximal die Profilhöhe abzüglich der Flanschdicken, dabei sind<br />

alle drei Seiten der Rippe durch Schweißnähte mit dem Profil verbunden. Diese Ausführung<br />

ist geeignet bei hohen und dünnen Stegen, um Beulen des Steges auszuschalten; zugleich<br />

verbessert diese Maßnahme die Kippsicherheit am Trägerende.<br />

Zweiseitiger Rippenanschluss<br />

Ist die Rippenhöhe geringer als im o.g. Fall, werden nur die Schweißnähte am Steg und am<br />

Flansch der belasteten Profilseite zur Krafteinleitung herangezogen.<br />

22 <strong>Frilo</strong> - Statik und Tragwerksplanung


Kraftverteilung an den Rippen<br />

Für die Einleitung der Kräfte in die Rippen werden folgende Annahmen getroffen:<br />

- gleichmäßige Verteilung der einzuleitenden Kraft F auf die Länge ( 2 bR + s );<br />

- im Bereich ( 2 c R + s ) wird die Gleichlast F/( 2 bR + s ) unmittelbar übernommen.<br />

bR - Rippenbreite<br />

c R - Aussparung der Rippe am Steg/Flansch<br />

s - Stegdicke<br />

- Auf jede Austeifungsrippe entfällt die lotrechte Kraft<br />

F1 = F ( bR - cR ) / ( 2 bR + s ),<br />

die am belasteten Flansch im Bereich ( bR - c ) gleichmäßig verteilt und im Abstand<br />

e1 = ( bR + cR )/2 vom Steg angreift.<br />

Das dadurch hervorgerufene Moment M = F1 e1 wird durch die entgegengesetzt wirkende<br />

Kraft F2 aufgehoben.<br />

Bei der Berechnung von F2 werden zwei Fälle unterschieden:<br />

Zweiseitiger Rippenanschluss<br />

- die Rippe ist nicht über die gesamte Steghöhe durchgeführt<br />

- dreieckige Pressungsverteilung im Bereich ( hR - c ) mit Hebelarm<br />

e2 = ( 2 hR + cR ) / 3<br />

Aus F1 e1 = F2 e2 folgt F2 = F1 e1 / e2<br />

Dreiseitiger Rippenanschluß<br />

- die Rippe ist über die gesamte Steghöhe durchgeführt<br />

- die Kraft F2 greift oben und unten an der Rippe im Abstand hR an<br />

e2 = hR ; F2 = F1 e1 / e2<br />

siehe Rippendicke<br />

<strong>ST4</strong> - <strong>Trägerauflager</strong> 23


Nachweis der Schweißnähte an den Rippen<br />

Aus den Kräften F1 und F2 ( Kraftverteilung Rippen ) ergeben sich die Beanspruchungen der<br />

Schweißnähte. Alle Schweißnähte werden als Doppelkehlnaht ausgebildet mit der Dicke aw<br />

und der Länge lw je Seite .<br />

Die konstruktive Schweißnahtdicke wird überprüft.<br />

Zweiseitiger Rippenanschluss<br />

Naht am belasteten Flansch ( Index 1 )<br />

Schweißnahtlänge: lw,1 = bR - cR<br />

- Normalspannung senkrecht in Nahtrichtung infolge F1<br />

ws,1 = F1/ ( 2 lw,1 aw,1 )<br />

- Schubspannung parallel in Nachtrichtung infolge F2<br />

wp,1 = F2/( 2 lw,1 aw,1 )<br />

- Vergleichspannungsnachweis<br />

2 2<br />

wV, 1 ws, 1 wp,<br />

1<br />

σ = σ + τ<br />

Naht am Steg ( Index 2 )<br />

Schweißnahtlänge: lw,2 = hR - cR<br />

- Normalspannung senkrecht in Nahtrichtung infolge F2<br />

Die Kraft F2 greift im Schwerpunkt des Normalspannungsdreiecks und damit:<br />

max ws,2 = 2 F2 / ( 2 lw,2 w,2 )<br />

- Schubspannung parallel in Nahtrichtung infolge F1:<br />

F1<br />

τwp,2 =<br />

2 ⋅lw,2 ⋅aw,2<br />

- Vergleichspannungsnachweis<br />

2 2<br />

wV,2 ws,2 wp,2<br />

σ = σ + τ<br />

Dreiseitiger Rippenanschluss<br />

Naht am belasteten Flansch ( Index 1 ) siehe Fall 1<br />

Naht am Steg ( Index 2 )<br />

Es wirken nur Schubspannungen infolge F1<br />

lw,2 = hR - 2 cR<br />

wp,2 = F1/( 2 lw,2 w,2 )<br />

Naht am unbelasteten Flansch ( Index 3 )<br />

Es wirken nur Schubspannungen infolge F2<br />

lw,3 = bR - cR<br />

wp,3 = F2/( 2 lw,3 w,3 )<br />

siehe auch Grenzschweißnahtspannung<br />

24 <strong>Frilo</strong> - Statik und Tragwerksplanung


Ausgabe<br />

Ausgabe der Systemdaten, Ergebnisse und Grafik auf Bildschirm oder Drucker.<br />

Über den Punkt Ausgabe in der Hauptauswahl starten Sie den Ausdruck bzw. die Anzeige<br />

auf Bildschirm.<br />

Bildschirm Anzeige der Werte in einem Textfenster<br />

Drucken Starten der Ausgabe auf den Drucker<br />

Word Das Textverarbeitungsprogramm MS-Word wird aufgerufen und die<br />

Ausgabe eingefügt, sofern dieses Programm auf Ihrem Rechner installiert<br />

ist. In Word können Sie dann die Ausgabe bei Bedarf nach Ihren<br />

Wünschen bearbeiten.<br />

3D-Grafik<br />

Aufruf der 3D-Grafik<br />

Symbolleiste der 3D-Grafik<br />

Drehregler. Durch drehen an diesen Knöpfen mit der Maus (linke Maustaste)<br />

drehen Sie die Grafik um jeweils eine Achse.<br />

Zoom Fenster. Sie können mit der Maus einen gewünschten Bildausschnitt<br />

aufzoomen (vergrößern).<br />

Zoomen mit der Maus. Der Mauszeiger verwandelt sich in eine Hand. Bei<br />

gedrückter, bewegter Maus ändert sich die Größe der Darstellung.<br />

Zoom Vollbild. Das Bild wird komplett angezeigt.<br />

Verschieben. Ein vergrößerter Ausschnitt kann bei gedrückter Maustaste<br />

verschoben werden.<br />

Drehen mit der Maus. Bei gedrückter Maustaste kann das Bild gedreht werden.<br />

Letzter Ausschnitt. Der zuletzt eingestellte Ausschnitt wird wieder angezeigt.<br />

Speichern der Grafik in den Formaten BMP oder WMF.<br />

Anzeige entsprechend den dargestellten Symbolen.<br />

<strong>ST4</strong> - <strong>Trägerauflager</strong> 25

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