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Bemessung von Leichtstahl-Trägern und -Stützen

Unabhängig von den Paneelständern kann ein Ringbalken (Träger) oder vertikaler Ringbalken (Stütze) des Modells mit einem Leichtstahl-Querschnitt bemessen werden. Die Berechnung erfolgt mit den Hüllkurven-Schnittgrößen des Finite-Elemente-Modells (M3, V2, N; bei Stützen zusätzlich M2) nach der Methode der wirksamen Breiten (EGM) — sie ist das Leichtstahl-Gegenstück zum Ablauf für Stahlträger und -stützen. Zur Paneelbemessung siehe den Artikel Bemessung von Leichtstahl-Paneelen und -Ständern.

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In welchen Editionen? Die Leichtstahl-Berechnungen sind in der Edition StatiCAD Ultimate enthalten.

1. Querschnittszuweisung​

  1. Wählen Sie im Fenster Eigenschaften Ringbalken (Vertikaler Ringbalken) im Feld Elementtyp die Option „Leichtstahl“ (neben den Optionen Holz und Stahl).
  2. Öffnen Sie für den Querschnitt das Fenster Fabrikprofil und wählen Sie unter Cold Formed die Kategorie C, Z, U, C+, Sigma oder Sigma+. Die 527 Profile der vordefinierten Tabellen werden in der Form „CC C200x80x16x2“, „ZZ Z200x60x15x2“, „UU U200x94x4“, „CPLUS C+200-89x25x15x4“, „SIGMA S200-50x67x16x2“, „SIGMAPLUS S+200-55x95x25x15x4“ aufgelistet.
  3. Wählen Sie das Profil und klicken Sie auf Zuweisen; die Querschnittszeichnung (tatsächlicher Umriss), die Bruttowerte (Katalogwerte A, Ix, Iy) und die Torsionsgrößen werden automatisch übernommen. Als Material wird eine Stahlgüte (z. B. S235, S355) zugewiesen; Fy und E werden aus diesem Material gelesen.
  4. Starten Sie die Analyse; die Ergebnisse erscheinen in der Warnungsliste der Analyse und im Bericht.

2. Lastkombinationen​

Die Beanspruchungen werden zusätzlich zu den Kombinationen des Programms mit den Kombinationen nach HCBTİE 4.3.1 ermittelt — YDKT: 1,4G; 1,2G + 1,6Q + 0,5S; 1,2G + 1,6S + 1,0Q; bei Wind 1,2G + 1,0Q + 0,5S + 1,6W und 0,9G + 1,6W; GKT: die entsprechenden Kombinationen nach ASCE 7. So bleiben die vertikalen Kombinationsbeiwerte des Projekts (Standard 1,0G + 1,0Q) bei Leichtstahl-Elementen nicht unzureichend. Im Bericht wird der Name der maßgebenden Kombination angegeben; die Kennzeichnung „[1.2G+1.0Q]“ oder „[GKT]“ zeigt an, dass die Beiwerte der Programmkombination je nach Verfahren umgerechnet wurden.

hinweis

In der TBDY-Kombinationsliste gibt es keinen Windlastfall: Damit Wind in die Träger- und Stützenbemessung eingeht, müssen definierte Lastfälle und Kombinationen gewählt werden (andernfalls wird eine Warnung ausgegeben). Die Trägerdurchbiegung wird aus den Gebrauchskombinationen ohne Beiwerte (G + Q, G + S) berechnet. Das Bemessungsverfahren (YDKT/GKT) stammt aus derselben Projekteinstellung wie bei den Paneelständern.

3. Nachweise​

ElementBeanspruchungen (Hüllkurve der Analyse)KnicklängenNachweise
TrägerM3, V2, NLx = Spannweite; seitlich nicht gehaltene Länge nach dem Vorzeichen des Moments: Lb+ = Bauteillänge oder Benutzer-Le (ist der Obergurt mit der Beplankung verbunden, tritt bei positivem Moment kein Biegedrillknicken auf), Lb− = Haltungsabstand des Untergurts (ohne Eingabe Lb+); Cb aus dem Momentenverlauf (beim Kragträger und bei Lb < L gleich 1)Vorzeichenbehaftet M+/Md+ und M−/Md−, V/Vd, P/Pd + M/Md (Gl. 4.8.4), gleichzeitige Biegung + Querkraft (Gl. 4.8.5/4.8.6, im Nenner Mdlo), Stegkrüppeln am Auflager (4.8.3), Erfordernis der Aussteifung nach 7.4, Durchbiegung L/K und nur für Verkehrslast L/250 (Tabelle 7.1), Schwingung (7.5)
StützeN, M3, M2, V2KLx = KLy = Geschosshöhe (K = 1) oder BenutzereingabeN/Pd, P/Pd + Mx/Md,x + My/Md,y (Gl. 4.8.4), V/Vd, Warnung bei KL/r > 200; bei Zug in der Stütze T/Td (Gl. 4.8.1/4.8.2)
  • Die Biegetragfähigkeit ist die kleinste der Zeilen globales (Kippen), lokales und distortionales Beulen; die Drucktragfähigkeit wird auf dieselbe Weise bestimmt.
  • Bei der Stütze wird die Biegetragfähigkeit um die schwache Achse am wirksamen Querschnitt für beide Richtungen getrennt berechnet.
  • Die Eignung der Randaussteifung (Randlippe) wird nach HCBTİE 4.9.3 geprüft; eine etwaige Abminderung wird in der Fußnote des Berichts genannt.
  • Querschnitte, welche die Querschnittsbedingungen nach HCBTİE Kapitel 3 nicht erfüllen (z. B. wird bei Querschnitten mit einem Verhältnis Randlippe/Flansch < 0,20 die Randlippe vernachlässigt), werden in der Fußnote des Berichts angegeben.
  • Zu den Eingaben speziell für Deckenträger (Beplankungsanschluss, Haltungsabstand des Untergurts, Auflagerart, Auflagerlänge, Aussteifung, Verbände) und zu den Einzelheiten der Nachweise siehe den Artikel Leichtstahl-Decke: Deckenträger und Scheibe.
  • Der Z-Querschnitt wird als Pfette/Träger mit Biegung um die zum Steg senkrechte Achse berechnet; beim U-Querschnitt werden die Flansche mangels Randlippe als unausgesteiftes Teil angesetzt, und es entsteht keine distortionale Zeile; bei C+- und Sigma+-Querschnitten wird die Rückbiegung am Ende der Randlippe als Teil der Randaussteifung berücksichtigt.

4. Drehbettung durch die Beplankung​

Auch bei Trägern und Stützen kann die Drehbettung (kφ) berücksichtigt werden, die die Beplankung dem Flansch bietet: In den Elementeigenschaften (beim Träger Holz2, bei der Stütze das Register Holz) werden im Feld „Hafif Çelik: kaplama dönme tutulumu“ (Leichtstahl: Drehbettung durch die Beplankung) Beplankungsart, Elementabstand, Plattenbiegesteifigkeit, Schraubenabstand und gegebenenfalls ein benutzerdefinierter kφ-Wert eingegeben.

  • Es wird angenommen, dass sich die eingegebene Beplankung an beiden Flanschen befindet; lassen Sie bei Elementen, deren Flansch nur einseitig beplankt ist, „Tanımsız“ (nicht definiert) stehen.
  • Geben Sie bei Randelementen, bei denen die Platte nur auf einer Seite des Elements liegt (z. B. Deckenrandträger), die Hälfte der Plattenbiegesteifigkeit ein.
  • Bedingungen: Schraubenabstand ≤ 305 mm und Elementabstand ≤ 625 mm; andernfalls wird kφ = 0 angesetzt und der Grund im Bericht genannt.

5. Berichte​

Enthält das Projekt Leichtstahl-Träger oder -Stützen, erscheinen in der Gruppe Hafif Çelik Eleman Raporları (Berichte Leichtstahl-Elemente) die Seiten Hafif Çelik Kiriş Tasarımı (EGM) (Leichtstahl-Trägerbemessung) und Hafif Çelik Kolon Tasarımı (EGM) (Leichtstahl-Stützenbemessung): Elementname und Querschnitt, Geometrie (L, Lb / KL, Schlankheit, A, I), Verfahren und Material, Beanspruchungen und maßgebende Kombinationen, Biegung (global / lokal / distortional → Md; beim Träger positives und negatives Moment getrennt), Querkraft, Interaktion Normalkraft + Biegung, beim Träger die Durchbiegung, die Zeilen zu Stegkrüppeln, Stegaussteifung und Schwingung, bei der Stütze die Druckzeilen sowie die Annahmenotiz.

6. Bibliothek vordefinierter Leichtstahlprofile​

Die Profile werden aus der Datei HafifCelikProfil.txt im Installationsordner gelesen. Die Tabelle enthält die 527 vordefinierten Leichtstahlquerschnitte: C (89), Z (90), U (88), C+ (87), Sigma (90), Sigma+ (83); Höhe 100–400 mm, Wanddicke 1,0–4,0 mm.

Jede Zeile enthält den Typcode (1 = C, 2 = Z, 3 = U, 5 = Sigma, 8 = C+, 9 = Sigma+), die vollständige Geometrie (H, A, B, C1, C2, D Rückbiegung, E, F, G, T, R) und die Katalogquerschnittswerte (Gewicht, A, Ix, Wx, ix, Iy, Wy, iy, ex, ey). In der Liste der Paneelständer werden nur C-, C+-, Sigma- und Sigma+-Querschnitte angeboten. Bei der Bemessung werden die Bruttowerte A, Ix, Iy aus den Katalogspalten entnommen; die Geometriespalten werden für die wirksamen Breiten, die Torsion und das distortionale Beulen verwendet.

info

Eigene Profile ergänzen: Die Datei ist einfacher Text; Zeilen, die mit # beginnen, sind Kommentare. Sie können eigene Profile mit derselben Spaltenanordnung ergänzen (Geometrie in mm, Querschnittswerte in cm, Dezimaltrennzeichen Punkt). Werden die Katalogspalten leer oder mit 0 belassen, werden die Werte aus der Geometrie berechnet (Modell mit scharfen Ecken, um einige Prozent zu hoch).

# Tip|Ad|H|A|B|C1|C2|D|E|F|G|T|R|Agirlik_kgm|Alan_cm2|Ix_cm4|Wx_cm3|ix_cm|Iy_cm4|Wy_cm3|iy_cm|ex_cm|ey_cm
1|C200x80x16x2|200|80|80|16|16|0|0|0|0|2|3|5.9|7.51|471.93|47.19|7.91|60.29|10.51|2.83|2.26|0
5|S200-50x67x16x2|200|67|67|16|16|0|50|15|25|2|3|5.89|7.5|430.94|43.09|7.55|32.56|7.46|2.08|2.34|0

7. Anwendungsbereich und Annahmen​

  • Berechnet werden nur Querschnitte aus der vordefinierten Profiltabelle (HafifCelikProfil.txt); wird ein Querschnitt zugewiesen, der nicht in der Bibliothek enthalten ist, wird die Berechnung mit dem Vermerk „kütüphanede yok“ (nicht in der Bibliothek) als unzureichend markiert.
  • Die Trägerberechnung beruht auf der Annahme, dass die Last durch den Schubmittelpunkt geht oder die Torsion durch Anschlüsse begrenzt wird (HCBTİE Kapitel 5). Bei C-, U- und C+-Trägern ist eine zusätzliche Torsionsverbindung vorzusehen, wenn die beiden Flansche nicht wirksam mit einer Beplankung verbunden sind.
  • Der Z-Querschnitt wird nur für Biegung um die zum Steg senkrechte Achse berechnet; Biegung um die Hauptachse und zweiachsiges Verhalten ohne seitliche Halterung werden nicht modelliert.
  • Bei Zug in der Stütze wird die Nettofläche gleich der Bruttofläche angesetzt; Schrauben- und Bolzenlöcher sowie die Anschlusstragfähigkeit sind gesondert zu prüfen.
  • Die künstliche (zusammengesetzte) Normalkraft, die der Achsversatz des Trägers und die starre Scheibe gemeinsam erzeugen, wird bei der Leichtstahl-Trägerbemessung von der Normalkraft abgezogen (siehe Leichtstahl-Decke: Deckenträger und Scheibe).

8. Häufig gestellte Fragen​

Ich erhalte die Warnung „… hafif çelik kiriş/kolon hesabı yapılamadı: kesit kütüphanede yok“ (Leichtstahl-Träger-/Stützenberechnung nicht möglich: Querschnitt nicht in der Bibliothek). Dem Element wurde ein Querschnitt außerhalb der vordefinierten Profiltabelle zugewiesen. Wählen Sie unter Fabrikprofil → Cold Formed einen Querschnitt aus der Kategorie C, Z, U, C+, Sigma oder Sigma+.

Ich erhalte die Warnung „… hafif çelik kiriş yetersiz (M/Md=… V/Vd=… sehim=…)“ (Leichtstahl-Träger unzureichend). Vergrößern Sie den Querschnitt oder überprüfen Sie die Eingaben zur seitlichen Halterung (Le). Ist bei einem Deckenträger der Obergurt durchgehend mit der Beplankung verbunden, markieren Sie dies im Register Hafif Çelik (Leichtstahl); bei positivem Moment entfällt dann das Biegedrillknicken.

Im Bericht des U-Profils steht bei den distortionalen Zeilen „yok“ (nicht vorhanden). Beim U-Querschnitt ohne Randlippe entfällt die Zeile des distortionalen Beulens; diese Zeilen gelten für Flansche mit Randaussteifung.

Bei der Stütze erscheint eine Zeile „Çekme“ (Zug). Die Stütze erhält in mindestens einer Kombination Zug. Die Zugtragfähigkeit wird mit der Annahme Nettofläche = Bruttofläche berechnet; Löcher und Anschlusstragfähigkeit sind gesondert zu prüfen.