SINDoku EN-2 D Okt2015 - zeman-stahl. · PDF fileQuerkrafttragfähigkeit der Stege...

Dipl.Ing.Gartner Wellstegträger-Dokumentation, Seite 1

SINTRÄGER (WELLSTEGTRÄGER)


TECHNISCHE DOKUMENTATION

Zeman & Co Gesellschaft mbH

A-1120 Wien, Schönbrunner Straße 213-215

Telefon: 01 / 814 14-0, Fax: 01 / 812 27 13

http://www.zeman-stahl.com, E-Mail: [email protected]

Inhalt:

A. ALLGEMEINER TEIL

1. Allgemeine Beschreibung und Anwendung 4

2. Grundlagen der Berechnung 6

3. Lieferprogramm und Bezeichnung 7

4. Material 11

5. Korrosionsschutz 11

6. Toleranzen 11

7. Güteüberwachung 12

B. TECHNISCHER TEIL

8. Widerstandsgrößen (Traglasten) der Stege und Gurte 13

9. Prinzipielles zur Bemessung 23

10. Bemessung von Biegeträgern 24

11. Bemessung von Stützen 26

12. Voutungen 27

13. Nachweis örtlicher Lasteinleitung 28

14. Querschnittswerte der Wellstegträger 29

15. Öffnungen im Steg 30

16. Normen und Gutachten 33


C. TABELLEN

17. Querschnittswerte 34

18. Querschnittstragfähigkeit 42

19. Lasteinleitung 44

20. Flanschtragfähigkeit 46

D. ANSCHLÜSSE 48

E. ANHANG

18. Anwendungsbeispiele 60

Stand: Oktober 2015


A. ALLGEMEINER TEIL

1. Allgemeine Beschreibung und Anwendung

Wellstegträger sind geschweißte Blechträger, mit dünnwandigem, wellenförmig profiliertem Steg und

Flachstahlgurten (Abb. 1).

Abb. 1. Wellstegträger - Abmessungen, Bezeichnungen

Durch die Profilierung des Steges wird im Allgemeinen verhindert, daß vor Erreichen der plastischen

Grenzlast des Steges, Versagen durch Stabilitätsverlust auftritt. Die annähernd sinusförmige

Profilierung hat, neben fertigungstechnischen Vorteilen, gegenüber einer trapezförmigen Profilierung

den Vorteil, dass kein lokales Beulen ebener Teilflächen auftritt, lokales Beulen wird weitgehend

ausgeschlossen.


Wellstegträger können als Biegeträger (Dach- oder Deckenträger, Rahmenriegel) oder als

normalkraftbeanspruchte Bauteile (Stützen, Rahmenstützen) nahezu ohne konstruktive

Einschränkungen verwendet werden. Das optimale Einsatzgebiet liegt im Stahlhochbau überall dort,

wo bisher Walzprofile mit Bauhöhen größer 300 mm oder niedrige Fachwerke mit Bauhöhen unter ca.

1800 mm eingesetzt wurden.

Anwendungsbeispiele siehe Abschnitt 18


2. Grundlagen der Berechnung

Aufgrund der Profilierung entzieht sich der Steg weitestgehend der Mitwirkung an der Abtragung von

Längsnormalspannungen aus Biegung. Das heißt,

statisch gesehen entspricht der Wellstegträger einem Fachwerkträger,

bei dem Biegemomente und Normalkräfte nur durch die Gurte, die Querkraft nur durch die Ausfachung

- in diesem Fall den Wellsteg - abgetragen werden.

Basierend auf diesem statischen Modell, erfolgt die Bemessung und Nachweisführung nach EN 1993-

1-1 und EN 1993-1-5 Annex D nach dem Verfahren E-P (E-E). Dabei werden die

Tragsicherheitsnachweise am zweckmäßigsten auf der Ebene der Schnittgrößen und der

Querschnittswiderstände der einzelnen Querschnittsteile - Gurt und Steg - geführt.

Alternativ dazu ist selbstverständlich die Berechnung nach. jeder nationalen Norm, die Regelungen

betreffend Fachwerkträger bzw. Gitterstützen und das Schubbeulen orthotroper Bleche enthält,

möglich.

Die Ermittlung der Widerstandsgrößen des Wellstegträgers wird in Abschnitt 8 im Detail beschrieben

und beruht im wesentlichen auf den Nachweisformaten in EN 1993-1-5 Annex, der sich explizit mit

Wellstegträgern befasst. Zusätzlich ist das Verfahren durch eine Reihe von Versuchsergebnissen

([8]...[10]) und Gutachten [6] und [7]*) abgesichert.

*) Da diese Gutachten vor dem Erscheinen des EN1993-1-1 (5) verfasst wurden, stimmen die darin angegebenen Formeln für die Traglasten der Gurte (Abschnitt 4) nicht exakt mit jenen in den vorgenannten Normen überein. Vergleichsrechnungen haben aber gezeigt, dass die Ergebnisse in den in Frage kommenden Abmessungs- und Anwendungsbereichen gut übereinstimmen.


3. Lieferprogramm und Bezeichnung

Standardträger bestehen aus den gewählten Stegen und Flachstahlgurten üblicherweise mit gleichen

Abmessungen für Ober- und Untergurt.

Stegabmessungen:

Die Standard-Coilbreiten sind 1000mm / 1250mm / 1500mm. Die folgenden Standardsteghöhen

entstehen durch Teilung der Standard-Coilbreiten.

Steghöhen: 333, 500, 625, 750, 1000, 1250, 1500 mm

Stegdicke: 1,50; 2,00; 2,50; 3,00; 4,00; 5,00;6,00 mm.

Der Materialgüte S235 und S355.

0 … 1,5mm / A … 2,0mm / B … 2,5mm / C … 3,0mm / D … 4,0mm / E … 5,0mm / F … 6,0mm

Gurte:

min. b = 120 mm max. b = 450 mm

min. t = 6 mm max. t = 30 mm

Der Materialgüte S235 und S355.


Parallelgurtiger Wellstegträger

Lieferlängen:

Sind abhängig von den zur Verfügung stehenden Maschinen, die von Anbieter zu Anbieter

vaiieren.

min. 4 000 mm

max. 20 000 mm

Maximale Bauteilabmessungen:

siehe Konstruktionsdetails, Blatt 1.3 und 1.4 (Anhang C).

Bezeichnungen:

WT [Steg] [Höhe] / [breite] x [dicke]

Bsp: WT A 1000 / 300x15

Unterschiedliche Ober und Untergurte sind möglich. Dabei sollte aus produktionstechnischen Gründen

die Breite der Gurte gleich sein.

bOG = bUG ; tOG ≠≠≠≠ tUG

In Ausnahmefällen ist jedoch auch bOG = bUG ± 50 mm bei gleichen Gurtdicken möglich.

Bsp: WT B 1250 / 300x15 / 300x12


Konischer Wellstegträger

Herstellung

Aus einem Träger mit Standardhöhe können zwei, konische Träger gewonnen werden. Mit dem

Schweißbrenner wird ein zu den Gurten schräger Schnitt im Steg so geführt, dass die Höhen zu

beiden Seiten gleich sind.

Lieferlängen+Abmessung:

min. 4 000 mm

max. 12 000 mm

Aus Gründen der Überschaubarkeit ergeben sich folgende Standardkombinationen

Aus dem Vormaterial 1500mm ergibt sich die Kombination:

1250+250 / 1200+300 / 1150+350 / 1100+400 / 1050+450 / 1000+500


1000+250 / 950+300 / 900+350 / 850+400 / 800+450


750+250 / 700+300 / 650+350 /

Es sind aber prinzipiell alle weiteren Kombinationen erzeugbar, sofern sie den Grenzbedingungen

genügen.


Unterschiedliche Ober und Untergurte sind möglich. Es ist die Gurtstärkenkombination zwischen t,og

unf t,ug frei wählbar. Bezüglich der Breite ist es für die Fertigung vorteilhaft folgende Beziehung

einzuhalten:

Bezeichnungen:

SIN [Steg] [Höhe,max – Höhe,min] / [breite,og] x [dicke,og] / [breite,ug] x [dicke,ug]

Wobei og den Flansch bezeichnet, der orthogonal zum Steg verläuft.

Bsp: SINA 1000 – 500 / 300x15 / 320x12

WT [Steg] [Höhe] / [breite] x [dicke]

Für einen Träger mit konstanteer Höhe und parallelen Gurten

Bsp: WTB 1500/300x15


4. Material

Standard-Lieferprogramm:

Gurte: Breitflachstahl bzw. Blechlamellen

S235J0 oder JR nach EN 10 025-2

S355J2 nach EN 10 025-2

Steg: kalt- oder warmgewalztes Band nach EN 10 025-2

Sondergüten:

Alle anderen Stahlgüten gelten für die Materialbeschaffung als Sondergüten.

Bei den Stegen kann ebenfalls Bandmaterial mit einer höheren Streckgrenze bis 320 N/mm² (StE 320)

verarbeitet werden. Dabei ist jedoch die, durch die Materialbeschaffung bedingte, längere Lieferzeit

und eine entsprechende Mindestabnahmemenge zu beachten.

5. Toleranzen

Für die verbaute Konstruktion: EN 1090-2

6. Korrosionsschutz

Korrosionsschutz durch Beschichtungen:

Der fertige Träger erhält eine Werksbeschichtung mit ca. 40 µm. Andere oder weitere

Grundbeschichtungen und eventuell gewünschte Deckbeschichtungen sind bei der Bestellung

gesondert zu vereinbaren. Die Standard-Farbtöne sind in der jeweils geltenden Preisliste angegeben.

In der Standardausführung wird das Stegblech mit den Gurten durch eine durchgehende einseitige

Kehlnaht verbunden. Auf der nicht geschweißten Seite des Steges wird im Halsbereich ein zusätzlicher

Zink-Voranstrich aufgebracht.


Korrosionsschutz durch Feuerverzinkung:

Das Feuerverzinken der Wellstegträger ist ohne Probleme möglich.

7. Güteüberwachung

Die Fertigung unterliegt einer ständigen, dokumentierten Eigenüberwachung.

Die Qualität des Vormaterials wird durch Werkszeugnisse gemäß EN 10 204 Pkt. 2.2 belegt. Darüber

hinausgehende Werkszeugnisse sind gleichzeitig mit der Materialreservierung zu vereinbaren.

Das Herstellerwerk verfügt über die Zulassung gem. EN 3834 und den Großen Eignungsnachweis

nach DIN 18 800, Teil 7, Abs. 6.2 und DIN 4132, sowie DIN 8563 Teil 10 (Aussteller: SLV Berlin) für

die Schweißverfahren (E) und (MAG). Weiters liegen Verfahrensprüfungen für das Schweißen der

Gurte nach dem MAG-Schutzgasschweißverfahren und für das Bolzenschweißen vor.

Alle Prüfungen gelten für Grundwerkstoffe der Güteklassen S235 und S355

Die aktuellen Zeugnisse werden auf Verlangen vorgelegt.


B. TECHNISCHER TEIL

8. Widerstandsgrößen (Traglasten) der Stege und Gurte

Querkrafttragfähigkeit der Stege (EN1993-1-5 Anhang D)

Die Schubtragfähigkeit RdV ist in lt. EN 1993-1-5 wie folgt zu bestimmen:

ww

M

yw

cRd fhf

V31γ

χ=

cχ ... ist der kleinere Wert der Abminderungsbeiwerte aus lokalem Plattenbeulen lc,χ und

stabknickähnliches Beulen der Wellen gc,χ .

der Abminderungswert aus lokalem Plattenbeulen gc,χ ist wie folgt zu ermitteln

0,162,0

0,1

,

, ≤+

=lc

lc λχ gem. Hannebauer. Dissertation

mit

3,

,

lcr

y

lc

f

τλ =

lcr,τ ist für sinusförmige Stege

( )2

2

23

,112

34,5

−

+=

s

tE

th

sa w

ww

lcr νπτ

Versuche haben gezeigt, dass das lokale Beulen nicht maßgebend ist.

BEMERKUNG:

Im ANNEX D EN 1993-1-5 ist für das lokale Plattenbeulen 0,190,0

15,1

,

, ≤+

=lc

lc λχ angegeben. Das

deckt auch Trapezstegträger ab und ist für die Sinuswelle als konservativ zu betrachten.


s die abgewickelte Länge der halben Wellenlänge

w die Länge der Projektion einer halben Welle mmw 155=

3a die Länge der Projektion der Amplitude

Abb. 2. maßgebende Stegabmessungen

s wird durch numerische Integration für die wirkliche Form der Profilierung ermittelt

dxw

x

w

as

w

∫

+=0

2

3 2sin1

ππ

für mmtw 5,25,1 −= ⇒ mma 403 =

für mmtw 3= ⇒ mma 433 =

der Abminderungswert für das Knicken des Steges ist wie folgt zu berechnen

Der Wellsteg wird dabei als orthotrope Platte mit den Steifigkeiten Dx und Dz betrachtet. Damit

ergeben sich nach für den Wellsteg

s

w.

tEx

)1(12

.2

3

ν−=D ;

w

IE zz

.=D für Dx << Dy

mit dem Flächenträgheitsmoment eines Profilierungsabschnittes der Länge w

dxw

xattI

w

wwz ∫

+=0

2

33 2sin

212

1 π


sowie der Schubbeulspannung

4 3

2, .432

zx

ww

gcrht

,DD=τ

ergibt sich der bezogene Schlankheitsgrad

gcr

yk

gc.

f

,

,3 τ

λ =

und der Abminderungsfaktor für das Knicken des Steges

0,15,0

5,1

2

,

, ≤+

=gc

gc

λχ


Normalkrafttragfähigkeit der Gurte

Bei der Ermittlung der Tragnormalkraft der Gurte ist nach Zug- und Druckbeanspruchung zu

unterscheiden.

Im Falle einer Zugbeanspruchung ergibt sich die Traglast des Gurtes zu

g, .t.bf gykRkg =N ; MRkgRdg γ,, NN =

Bei Druckbeanspruchung ist die Stabilität des Gurtes zu berücksichtigen. Dabei ist zwischen dem

lokalen Beulen der Gurte und der globalen Stabilität (Knicken quer zur Trägerachse =

Biegedrillknicken) zu unterscheiden.

Für das lokale Beulen wird die tatsächlich wirksame Fläche des druckbeanspruchten Flansches

ermittelt (EN 1993-1-5 Punkt 4.4).

ceffc AA ⋅= ρ,

Die wirksamen Flächen sind für einseitig gestützte Querschnittsteile aus nachfolgender Tabelle zu

entnehmen:


Tab. 1. Einseitig gestütze druckbeanspruchte Querschnittsteile (EC 1993-1-5 Tabelle 4.2)


Der Abminderungsfaktor ρ wird wie folgt ermittelt:

1=ρ für 748,0≤pλ

0,1188,0

2≤

−=

p

p

λ

λρ für 748,0>pλ

dabei ist

σεσλ

k

tbf

cr

y

p4,28

/==

σk Beulwert in Abhängigkeit vom Spannungsverhältnis ψ

b die maßgebende Breite

2

5,0 3abcb

−== ;

fyk

5,23=ε

somit ergibt sich die effektive Breite des Druckgurtes mit

22 3

,

acb effDG +⋅⋅= ρ bzw. t

acA effc ⋅

+⋅⋅=2

2 3

, ρ

und

M

yk

effclRdg

fA

λ⋅= ,,,N

Um lokales Beulen zu vermeiden und die volle Flanschbreite auszunützen ( 1=ρ ) ist somit folgende

Grenze für b einzuhalten:

748,04,28

/ ≤=σε

λk

tbp

pktb λε σ⋅⋅= 4,28 9,13⋅⋅= εtb

a3 = 40 - 43

cca3/2

b

t


9,132

5,0 3 ⋅⋅=−

== εtab

cb

35,09,132 atbgrenz +⋅⋅⋅= ε


Hinsichtlich der globalen Stabilität der Gurte wird das vereinfachte Bemessungsverfahren für Träger

mit Biegedrillknickbehinderung im Hochbau (EN 1993-1-1 Punkt 6.3.2.4) angewendet.

Bauteile mit an einzelnen Punkten seitlich gestützten Druckflanschen dürfen als nicht

biegedrillknickgefährdet angesehen werden, wenn die Länge cL zwischen den seitlich gehaltenen

Punkten bzw. der sich daraus ergebenden Schlankheitsgrad Fλ des druckbeanspruchten Flansches

folgende Anforderungen erfüllt:

Edy

Rdcc

zf

ccf

M

M

i

Lk

,

,0

1,

⋅≤⋅⋅

= λλ

λ

EdyM , das größte einwirkende Bemessungsmoment zwischen den Stützpunkten;

1

,,

M

y

effyRdc

fWM

γ=

yW das maßgebende Widerstandsmoment des Querschnitts für die gedrückte Querschnittsfaser;

ck der Korrekturbeiwert an dem Schlankheitsgrad abhängig von der Momentenverteilung zwischen

den seitlich gehaltenen Punkten

Tab. 2. Empfohlene Korrekturbeiwerte ck (EC1993-1-1 Tabelle 6.6)


zfi , der Trägheitsradius des druckbeanspruchten Flansches um die schwache Querschnittsachse.

0cλ der Grenzschlankheitsgrad für das oben betrachtete, druckbeanspruchte Bauteil;

επλ 9,931 ==yf

E

yf

235=ε ( yf in N/mm²)

1,00,0 += LTc λλ 4,00, =LTλ (Höchstwert lt. EN1993-1-1 6.3.2.3)

Für Querschnitte der Klasse 4 darf zfi , wie folgt berechnet werden

feff

feff

zfA

Ii

,

,

, =

Dabei ist

feffI , das wirksame Flächenträgheitsmoment des druckbeanspruchten Flansches um die

schwache Querschnittsachse;

feffA , die wirksame Fläche des druckbeanspruchten Flansches

die Mitwirkung von einem Drittel des druckbeanspruchten Teils des Stegblechs ( cweffA ,,3

1+ )wird beim

Wellstegträger nicht berücksichtigt.

Aus der Formel für den Schlankheitsgrad des Flansches, kann man sich ein grenzcL , ermitteln, ab dem

ein globales Stabilitätsproblem eintreten kann.

Edy

Rdcc

zf

ccf

M

M

i

Lk

,

,0

1,

⋅≤⋅⋅

= λλ

λ EdyRdc MM ,, =

c

zfc

grenzck

iL

1,0

,

λλ ⋅⋅=

Bei grenzcc LL ,> wird die globale Stabilität maßgebend

h

MN

Rdc

Rdc

,

, = ; h

MN

Edy

Edy

,

, =


Edy

Rdcc

zf

ccf

N

N

i

Lk

,

,0

1,

⋅≤⋅⋅

= λλ

λ

cc

zfRdcc

gRdgLk

iNN

⋅⋅⋅⋅

= 1,,0

,,

λλ

Bei Druckbeanspruchung ergibt sich somit die Traglast des Gurtes zu

( )gRdglRdgRdgrdg NNN ,,,,,, ;; min=N

In Tabelle 2 sind die Traglasten der Gurte für die Stahlqualität S235, abhängig vom Abstand der

seitlichen Festhaltungen für konstante Normalkraft (kc = 1) angegeben.

Für die angeführten Gurtquerschnitte gilt die Abgrenzung bezüglich lokalen Beulens Tab. 13. Weiters

sind die Anwendungsgrenzen

� cgrenz

jener Abstand der seitlichen Festhaltungen, bis zu dem der Druckgurt ohne

Abminderung mit der vollen elastischen Grenzlast NgRk gerechnet werden kann, und

� cmax maximaler Abstand der seitlichen Festhaltungen, der durch die maximale Schlankheit

(quer zur Trägerachse) von 250 gegeben ist, eingearbeitet.


9. Prinzipielles zur Bemessung

Das Nachweiskonzept geht von der Abgrenzung zur Stabilität, genauer dem Biegedrillknicken, für

einen Biegeträger mit konstantem Querschnitt aus.

Das Konzept wird für alle Elemente des Rahmens verwendet sowohl für Rahmenträger als auch für

Rahmenstützen. Da die Belastung der Stützen im Wesentlichen ebenfalls durch die Biegemomente

bestimmt ist und nur zu einem Bruchteil durch Normalkraft.

Die Voutung der Träger spielt deshalb keine Rolle, da wir uns bei der Bemessung der Tragelemente

stets auf die Normalkraftragfähigkeit der Gurte beziehen, und nicht auf die Biegetragfähigkeit. Es ist

hierbei der genaue Verlauf der Beanspruchung bekannt. Analog zur Bemessung der Gurte eines

Fachwerkes, das für die Bemessung auch von beliebiger äußerer Gestalt sein kann.

Reine Pendelstützen, die ohne Momentenbelastung sind, werden nach dem Konzept des Knickens

einer herkömmlichen Stahlstütze nachgewiesen (siehe dazu EC 1993-1-1 : 6.3.1. Knicken

gleichförmiger Bauteile mit zentrischen Druck)


10. Bemessung von Biegeträgern

Als Rechenmodell wird vereinfachend angenommen, daß die Aufnahme von Normalkräften und

Biegemomenten nur durch die Gurte erfolgt (wobei die Biegesteifigkeit der Gurte vernachlässigt wird)

und Querkräfte nur dem Steg zugewiesen werden. Das entspricht der gleichen Vorgehensweise wie

bei der Berechnung parallelgurtiger Fachwerkträger. In Analogie dazu ist auch bei der Bemessung

bzw. beim Nachweis der Wellstegträger vorzugehen.

� Wahl der Bauhöhe über die Trägerschlankheit

hs = LSt/15 bis LSt/25 (Einfeldträger .... Durchlaufträger oder Rahmenriegel)

� Wahl der Stegdicke bzw. Nachweis des Steges über die Querkrafttragfähigkeit VRd .

M

Rkg

RdFd

VVVV

γγ ,=<= VRk nach Abschnitt 8 bzw. Tabelle 1

� Wahl bzw. Nachweis der Gurte über die Normalkrafttragfähigkeit NRd .

M

Rkg

RdgFg

Fgd

NN

z

M

A

ANN

γγγ ,

, =≤±⋅=

A .... Querschnittsfläche der beiden Gurte

Z .... Schwerpunktsabstand der Gurte

NRk .... nach Abschnitt 8 bzw. Tabelle 2 für Zug und Druckbeanspruchung, unter

Berücksichtigung der seitlichen Stabilität (Kippen)

Alternativ zum Nachweis der Gurte kann mit Hilfe der Querschnittstabellen im Abschnitt 12 auch das

Tragmoment MRd = MRk / �M des Gesamtquerschnitts direkt nachgewiesen werden. Dabei ist jedoch

Voraussetzung, dass die Stabilität des Druckgurtes durch entsprechende konstruktive Maßnahmen

gewährleistet ist (z.B. direkt verlegtes Trapezblech oder Pfetten im Abstand e < cgrenz).

�

�


� Gebrauchstauglichkeitsnachweis

Dieser ist durch Nachweis der Formänderungen zu führen. Dabei ist die Schubverformung zu

berücksichtigen. Die Querschnittstabellen im Abschnitt 12 enthalten dazu Angaben über die

"Querkraftfläche" AQ, bzw. das Verhältnis von A/AQ, wie sie für viele Stabwerksprogramme als Eingabe

zur Berücksichtigung der Schubweichheit bei der Ermittlung der Verformungen und Schnittkräfte

benötigt werden.

� Kontrolle der Lasteinleitungspunkte

Siehe Abschnitt 11


11. Bemessung von Stützen

Knicken um die starke Achse:

Für das Knicken um die starke Achse wird die Stütze wie ein herkömmlicher I-Querschnitt behandelt.

In der Regel ist dieser Nachweis für die Stützen nicht maßgebend. Da der dünne Steg jedoch eine

große Schubweichheit aufweist, muss diese berücksichtig werden.

Einerseits ist es möglich das Ersatzstabverfahren zu verwenden. Dann wird der Weichheit des

Wellsteges über eine zusätzliche Schlankheit Rechnung getragen. Es wird das statische Modell eines

mehrteiligen Druckstabes in der Art von Gitter- oder Rahmenstützen zugrunde gelegt. Wie bei

Biegeträgern wird die Normalkraft allein auf die Gurte aufgeteilt, das gewellte Stegblech dient nur der

Schubübertragung zwischen den Gurten. Die Schubweichheit des Steges ist daher beim

Knicknachweis in Richtung der "starken" Achse (entspricht der stofffreien Achse bei mehrteiligen

Druckstäben) zu berücksichtigen, z.B. durch Einführung der ideellen Schlankheit

λ λ λid y= +212 mit λy

ky

y

=s

i und

λπ π

12

2 2

25 9= = =. .

. .

. .

., .

E A

G t h

E A

G A

A

As s s s Q Q

Alternativ dazu kann die Weichheit des Steges über das Statikprgramm selbst berücksichtigt werden.

Es erhöhen sich die Verformungen. Wird es erforderlich nach Th.2.Or zu rechnen, erhöhen sich

dadurch die Schnittgrößen. Sehr oft genügt es aber nach Th.1.Or zu untersuchen, gem EN 1993-1-1

ist Theorie II. Ordnung nur anzusetzten, wenn α,cr<10

Knicken um die schwache Achse:

Der Knicknachweis um die "schwache" Achse bzw. der Biegedrillknicknachweis kann auf der sicheren

Seite liegend für den isoliert gedachten Gurt unter Verwendung der Tabelle 2 geführt werden.


12. Voutung

Die Schnittgrößen, aus dem statischen System gewonnen, beziehen sich auf die Schwerlinie =

Systemachse des gesamten Profils.

Die Querkraft ist normal zur Schwerlinie, die Normalkraft wirkt in der Schwerlinie. Das Biegemoment

kann in ein Kräftepaar zerlegt werden, das ebenso schwerlinienparallel wirkt. An den Gurten werden

Biegemoment und Normalkraft in bekannter Weise addiert. Sowohl für OG als auch UG wird die Kraft

zerlegt in einen gurtparallellen Anteil, der später als Gurtbelastung gilt und einen wellenparallenen

Anteil, der einen Zusatzanteil zur Querkraft beiträgt. Ebenso kann auch die Querkraft sinngemäß

zerlegt werden.

Der Effekt auf das Tragverhalten ist jedoch bei herkömmlichen geometrischen Abmessungen gering.


13. Nachweis örtlicher Lasteinleitung

Versuche haben gezeigt, dass die Annahme von

( ) ykgsRk ftat ..5+=P

auf der sicheren Seite liegt.

Abb. 2: Steifenlose Lasteinleitung in den Wellsteg.


14. Querschnittswerte der Wellstegträger

Bezeichnungen und Anmerkungen:

bg x tg .... Gurtabmessungen

H .... Gesamt-Trägerhöhe

U .... Anstrichfläche je Laufmeter

2Ag .... Querschnittsfläche (der beiden Gurte)

gogogo tbA .= ; gugugu tbA .= ; gugog AAA +=2

AQ .... Querkraftfläche zur Berücksichtigung der

Schubverformung

N/mm² 700 69178

155.000 80.* ≈==

s

wGG

s

wth

G

GthA ssssQ ....

*

==

Iy, Iz .... Trägheitsmoment

2..

zAA

AA

gugo

gugo

y +=I ; ( )33 ...

12

1gugugogoz btbt +=I

iy, iz .... Trägheitsradius

It .... St.Venant’scher Torsionswiderstand (für Träger mit gleichen Ober- und Untergurten)

33 .3

1..

3

2ssgg thtb +=dI

Iw .... Wölbwiderstand (für Träger mit gleichen Ober- und Untergurten)

22..

24zb

Ag

G=ωI .... ( gg tb ⋅=gA .... Fläche eines Gurtes)

cgrenz .... maximaler Abstand der seitlichen Festhaltungen zur Verhinderung des seitlichen

Ausknickens (Kippens) des Druckgurtes nach DIN 18 800 Teil 2, El(310).


15. Öffnungen im Steg

Da im Steg des Wellstegträgers keine Normalspannungen auftreten, führt deren Störung und

Umlenkung zu keinen sekundären Biegemomenten. Die Bemessung des Querschnittes auf Querkraft

ist mit dem verbleibenden Restquerschnitt = Nettoquerschnitt zu ermitteln. Für die Anordnung der

Löcher und deren Gestaltung sind folgende konstruktive Regeln anzuwenden:

1. Lage: Die Öffnung darf nur an einer Stelle verwirklicht werden, wo die Querkrafttragfähigkeit

des Nettoquerschnitts nicht mehr als 2/3 ausgenutzt ist.

2. Lage: Für die Stegöffnung ist wenn möglich die Mitte des Profils zu wählen.

3. Gestaltung der Öffnungen:

Die konstruktive Ausgestaltung hängt von der Größe der Öffnung ab.

a. Öffnung kleiner h/10

Ist die Öffnung keiner als h/10 sind keine weiteren Maßnahmen zu treffen


b. Öffnung von h/10 – h/3

Liegt die Öffnung zwischen h/10 und h/3 ist konstruktiv ein Rohr einzuschweißen. Die

mindestdicke des Rohrflansches ist 10mm.

Die Ergebnisse sind durch FE Rechnungen an der HS Bochum abgesichert.

c. Öffnung die über h/3 hinausgehen

Hier ist eine herkömmliche stahlbautechnische Auswechslung herzustellen.

Ist es nicht möglich eine der obengenannten Bedingungen einzuhalten, ist der Steg gegen glattblech

auszutauschen eine stahlbautechnische Auswechslung in der Regel durch eine Modellbildung eines

Vierendelträgers nachzuweisen und zu verwenden.


16. Normen und Gutachten:

[1] EN 1993 -1 -1

[2] EN 1993 -1- 5

[3] EN 1993 -1 – 5, Annex D

[4] O.Univ. Prof. D.I. Dr. Günter Ramberger, Gutachten über die Berechnung von geschweißten I-

Trägern mit Stegen aus gewellten Blechen, Wien 20.12.1989.

[5] O.Univ. Prof. D.I. Dr. Günter Ramberger, 2. Gutachten über die Berechnung von geschweißten I-

Trägern mit Stegen aus gewellten Blechen, Wien 16.11.1990.

[6] Prüfbericht über Versuche an I-Trägern mit gewelltem Stegblech, Technische Universität Wien,

Inst. für Stahlbau, Abt. für angewandte Modellstatik im Stahlbau, August 1990.

[7] Bericht Nr. 943040: Untersuchung zur Einleitung dynamischer Lasten in Wellstegträger WTB 750

- 300x12, Versuchsanstalt für Stahl, Holz und Steine (Amtl. Materialprüfanstalt) Universität

Karlsruhe, 1995.

[8] Brandversuche an Wellstegträgern, Institut für Brandschutztechnik und Sicherheitsforschung

(Staatl. autorisierte Prüf- und Versuchsanstalt), Linz 19/95.

[9] Abschlußbericht Tragverhalten von Wellstegträgern; Brandenburgische Technische Universität,

Lehrstuhl für Stahlbau, Cottbus 1996.

[10] Gutachterliche Stellungnahme zur Querkrafttragfähigkeit von Wellstegträgern; Univ. Prof. Dr.-Ing.

habil. Hartmut Pasternak, Braunschweig/Cottbus 1996

Literatur:

[13] Easley: Buckling Formulas for Corrugated Metal Shear Diaphragms. Journal of the Structural

Division, ASCE, No. ST 7, July 1975, pp. 1403-1417.

[14] Kommentare zum EN 1993-1-5

[15] Stahlbaukalender 2004 „Träger mit profilierten Stegen“


C. TABELLEN

17. Querschnittswerte









18. Querkrafttragfähigkeit


Blasse Träger werden in der Regel ausgeschieden, da hier der Steg nicht die plastische Tragfähigkeit erreicht.


19. konzentrierte Lasteinleitung



20. Flanschtragfähigkeit



D. Anschlüsse













E Anwendungsbeispiele















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SINDoku EN-2 D Okt2015 - zeman-stahl. · PDF fileQuerkrafttragfähigkeit der Stege...

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