Diese Hausarbeit geht auf das praktische Experiment "Stahlbau" ein, welches im Rahmen der experimentellen Statik behandelt wurde. Dieses wird näher beschrieben und die Berechnungen werden thematisiert.
Stahl spielt im Baugewerbe eine sehr wesentliche Rolle. Dieser Werkstoff ist so gut wie in allen Bauten vorzufinden, sowohl im Hoch- als auch im Tiefbau. Er ist vielseitig einsetzbar, robust und es gibt ihn in verschiedensten Ausführungen. Somit ist es nur logisch, dass wir Stahl auch im Studium genauer kennenlernen. In diesem Experiment war uns ein Einfeldträger mit Auskragung gegeben, der unterschiedlichen ständigen und veränderlichen Einwirkungen, sowie einer außergewöhnlichen Einwirkung ausgesetzt war.
Inhaltsverzeichnis
1. Einleitung
2. Aufgabenstellung
3. Hilfestellungen
4. Systemabmessungen und -einwirkungen
5. Aufgabenbearbeitung
5.1 Zustandslinien
5.2 Einwirkungskombinationen
5.3 Leiteinwirkungen
5.4 Ergebnisabweichung bei falschen Festlegungen
5.5 Trägerquerschnitte
6. Auswertung
7. Quellen-/Literaturangabe
Zielsetzung & Themen
Die vorliegende Semesterarbeit im Modul Experimentelle Statik verfolgt das Ziel, die Auswirkungen verschiedener Lastkombinationen auf einen Stahlträger zu untersuchen und die korrekte Bemessung unter Anwendung der relevanten Normen durchzuführen. Dabei liegt ein besonderer Schwerpunkt auf der Bestimmung der Leiteinwirkungen und deren signifikantem Einfluss auf das Sicherheitsniveau der Konstruktion.
- Grundlagen der Lastkombinationen im Grenzzustand der Tragfähigkeit (GZT) und Gebrauchstauglichkeit (GZG).
- Methodik zur Ermittlung maßgebender Leiteinwirkungen bei verschiedenen Lastszenarien.
- Analyse von Ergebnisabweichungen bei fehlerhafter Identifikation der Leiteinwirkung.
- Dimensionierung von HE-B Trägerquerschnitten für unterschiedliche Stahlsorten (S235, S275, S355).
Auszug aus dem Buch
5.4 Ergebnisabweichung bei falschen Festlegungen
Um die Wichtigkeit der richtigen Bestimmung der Leiteinwirkung hervorzuheben, wird im Folgenden die in Bezug auf die mäßigende Leiteinwirkung mögliche Abweichung prozentual dargestellt (mit dem Beispiel aus 5.3, a) ):
Die korrekte Leiteinwirkung vom Beispiel aus 5.3, a) war die Verkehrslast Feldbereich q2,k. Für diese Demonstration eignet sich nun die Verkehrslast Kragarm q1,k als angeblich korrekte Leiteinwirkung am besten, weil sie mit -24,61 kN/m am weitesten entfernt von der eigentlich korrekten Leiteinwirkung q2,k liegt. Es folgt die Berechnung des (falschen) maximalen Feldmoments:
Ed = Σ γG,j * Gk,j + γp * P + γQ,1 * Qk,1 + Σ γQ,i * ψ0,i * Qk,i
Ed = 1,35*69,44 + 1,5*-54,69 + 1,5*0,7*70,31 + 1,5*0,5* -6,25 + 1,5*0,6*12,5
Ed = 92,097 kN/m
Das korrekte maximale Feldmoment lag bei Ed = 148,347 kN/m.
Um nun den Prozentsatz der Abweichung herauszubekommen, benutzen wir folgende Formel:
Δ = (E_Leiteinwirkung "falsch" festgelegt / E_Leiteinwirkung "richtig" festgelegt) * 100[%]
Δ = (92,097 kN/m / 148,347 kN/m) * 100
Δ = 0,621 * 100
Δ = 62,1 %
Die größtmögliche Abweichung bei falsch festgelegter Leiteinwirkung beträgt also über 60%. Das ist nicht gerade wenig, wenn man bedenkt, dass es sich bei diesen Festlegungen und Berechnungen um Sicherheitsnachweise und -kontrollen handelt. Sollte man diese Kontrollen also nicht nochmal überprüfen, kann es im schlimmsten Fall zum Einsturz des Bauvorhabens plus Verletzungen der Menschen in Umgebung kommen, denn 60%ige Abweichungen in der Traglast sind gravierend und müssen unbedingt korrigiert werden.
Zusammenfassung der Kapitel
1. Einleitung: Diese Einleitung ordnet das Experiment in das Modul Experimentelle Statik ein und definiert die Bedeutung des Werkstoffs Stahl im modernen Bauwesen.
2. Aufgabenstellung: Hier werden die konkreten Anforderungen an die Lastfalluntersuchung, die Bemessungssituationen und die Trägerquerschnittsberechnungen definiert.
3. Hilfestellungen: Dieses Kapitel stellt die notwendigen Sicherheitsbeiwerte und Tabellen für die statischen Berechnungen zur Verfügung.
4. Systemabmessungen und -einwirkungen: Beschreibung des statischen Systems eines Einfeldträgers mit Auskragung sowie Auflistung der einwirkenden Lasten wie Eigengewicht, Verkehrslasten und Umwelteinflüsse.
5. Aufgabenbearbeitung: Detaillierte Durchführung der statischen Berechnungen, der Lastkombinationen und der notwendigen Querschnittsnachweise für verschiedene Stahlsorten.
6. Auswertung: Reflexion der Ergebnisse, insbesondere zur Bedeutung der korrekten Leiteinwirkungsfestlegung für die Sicherheit der Konstruktion.
7. Quellen-/Literaturangabe: Auflistung der verwendeten Skripte, Fachbücher und Normen.
Schlüsselwörter
Stahlbau, Experimentelle Statik, Leiteinwirkung, Bemessungssituation, Einfeldträger, Grenzzustand der Tragfähigkeit, Verkehrslast, Querschnittsbemessung, Sicherheitsbeiwerte, Lastkombinationen, HE-B Profil, Traglast, Statisches System, Einwirkung, Stahlsorte
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit befasst sich mit der experimentellen statischen Analyse eines Stahlträgers unter verschiedenen Belastungsszenarien im Rahmen des Moduls Experimentelle Statik.
Was sind die zentralen Themenfelder?
Die zentralen Themen sind die Ermittlung von Zustandslinien, die Anwendung von Einwirkungskombinationen nach Eurocode sowie die dimensionierende Bemessung von Stahlprofilen.
Was ist das primäre Ziel oder die Forschungsfrage?
Ziel ist es, die korrekte Bemessung eines Einfeldträgers mit Auskragung durchzuführen und den kritischen Einfluss der Wahl der Leiteinwirkung auf die Sicherheit und Wirtschaftlichkeit aufzuzeigen.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Die Arbeit verwendet die rechnerische Analyse nach dem Teilsicherheitskonzept gemäß DIN EN 1993, ergänzt durch eine Sensitivitätsanalyse der Leiteinwirkungsdefinition.
Was wird im Hauptteil behandelt?
Der Hauptteil umfasst die detaillierte Berechnung der Schnittgrößen, die systematische Kombination von Lastfällen sowie die Auswahl geeigneter HE-B Trägerquerschnitte für verschiedene Stahlsorten.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Die wichtigsten Schlüsselwörter sind Stahlbau, Leiteinwirkung, Bemessungssituation, Lastkombinationen und Tragfähigkeit.
Warum ist die korrekte Bestimmung der Leiteinwirkung so entscheidend?
Wie in der Arbeit gezeigt, kann eine fehlerhafte Festlegung der Leiteinwirkung zu Abweichungen von über 60 % in den maßgebenden Momenten führen, was die statische Sicherheit der Konstruktion massiv gefährdet.
Wie unterscheidet sich die Vorgehensweise bei der Bemessung?
Die Bemessung unterscheidet zwischen elastisch-elastischen und elastisch-plastischen Nachweisverfahren, für die jeweils spezifische Trägerquerschnitte der Stahlsorten S235, S275 und S355 bestimmt wurden.
- Citar trabajo
- Benjamin Kühl (Autor), 2017, Rechnungen im Stahlbau. Leiteinwirkung, Trägerquerschnitte und mehr, Múnich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/963082
