Trägerauflager ST4 - Frilo
Trägerauflager ST4 - Frilo
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