Biegefestigkeitsberechnung von Profilstahl: Ein umfassender Leitfaden

Erster Abschnitt: Einleitung

1. Konzept:

Stützt seitliche Lasten wie Bodenbalken, Kranbalken, Pfetten, Brücken usw.

2. Klassifizierung:

(1) Feste Bahn：

H-förmiges Stahlprofil: Leicht zu verarbeiten, einfach in der Herstellung und kostengünstig.

Zusammengesetzter Abschnitt: Wenn der H-förmige Stahl nicht den Anforderungen der Festigkeit und Steifigkeit.

(2) Gitterstruktur:

Bei einer Spannweite von mehr als 40 m ist es am besten, einen Fachwerkbinder zu verwenden.

3. Balkengitter:

Ein flächiges System, das aus Haupt- und Nebenträgern besteht, die sich vertikal und horizontal kreuzen.

(1) Vereinfachtes Strahlenraster: Einzelner Fernlichtstrahl.

(2) Gewöhnlicher Balkenrost: Aufgeteilt in Haupt- und Nebenträger.

(3) Verbundträgerraster: Aufgeteilt in Hauptträger, horizontale und vertikale Nebenträger.

4. Interaktion zwischen Trägern und Platten:

(1) Co-working: Bodenplatte aus Verbundwerkstoff.

(2) Nicht-kooperative Arbeiten: Allgemeine Stahlbetonplatte.

Zweiter Abschnitt: Biegefestigkeit.

Die Entwicklung der Normalspannung im Querschnitt kann in drei Phasen unterteilt werden:

(1) Elastische Phase: Bei dynamischer Belastung.

(2) Elastisch-plastisches Stadium: Bei statischer Belastung oder indirekter dynamischer Belastung.

(3) Kunststoffbühne:

Biegefähigkeit während der elastisch-plastischen Phase eines Querschnitts:

Für einen rechteckigen Querschnitt:

(1) Elastische Phase:

(2) Kunststoffbühne:

(3) Elastisch-plastisches Stadium:

Querschnittsformfaktor:

Dritter Abschnitt: Von den Codes übernommene Formeln zur Festigkeitsberechnung.

I. Biege-Normalspannung:

Plastische Entwicklung eines Teilquerschnitts (1/4 Querschnitt, a = h/8) als Grenzzustand:

In der Formel:

γ ist der Teilsicherheitsbeiwert für das Moment, der anhand von Tabelle 5.1 in Abschnitt 5 des Bemessungscodes ermittelt werden kann.

Es gibt zwei Fälle, in denen der Teilsicherheitsbeiwert für das Moment mit 1,0 angesetzt werden sollte.

II. Scherfestigkeit:

Methode:

S:

Die Scherfestigkeit kann mit Hilfe der Scherflusstheorie berechnet werden, wobei davon ausgegangen wird, dass sie gleichmäßig entlang der Dickenrichtung der dünnen Wand verteilt ist.

(1) Bei der Berechnung der vertikalen Schubspannung an einem beliebigen Punkt des Stegs ist es erforderlich, das Flächenträgheitsmoment des Bruttoquerschnitts über oder unter diesem Punkt in Bezug auf die neutrale Achse x zu berechnen.

(2) Bei der Berechnung der horizontalen Schubspannung an einem beliebigen Punkt des Flansches ist es erforderlich, das Flächenträgheitsmoment des Bruttoquerschnitts links oder rechts von diesem Punkt in Bezug auf die neutrale Achse x zu berechnen.

Wo t_w ist die Dicke des Querschnitts an der Stelle, an der die Scherspannung berechnet wird.

III. Lokale Knickspannung des Stegs:

Wenn der Flansch eines Trägers einer großen festen Mittellast (einschließlich Auflagerreaktionen) ausgesetzt ist und keine Versteifungen gemäß Abbildung 5-5 (a) vorgesehen sind, oder wenn er einer beweglichen Einzellast (z. B. Kranraddruck) gemäß Abbildung 5-5 (b) ausgesetzt ist, sollte die lokale Druckfestigkeit am Rand der Steghöhe berechnet werden. Unter der Annahme, dass sich die Einzellast vom Angriffspunkt aus über einen Höhenbereich von h_y im Verhältnis 1:2,5 und streut im Verhältnis 1:1 in einem Höhenbereich von h_Rgleichmäßig über die Höhe der Bahn verteilt ist Kantenberechnung. Die resultierende σ_c liegt sehr nahe am maximalen theoretischen lokalen Druck. Die lokale Druckfestigkeit kann mit der folgenden Formel berechnet werden:

In der Formel,

• F - Einzellast, die bei dynamischen Lasten mit dem dynamischen Koeffizienten multipliziert werden muss;
• ψ - der Verstärkungsfaktor der konzentrierten Last. Für den Raddruck eines Schwerlastkrans auf Arbeitsebene gilt ψ = 1,35; für andere Lasten gilt ψ = 1,0;
• l_z - die angenommene Verteilungslänge einer Einzellast in der berechneten Höhe des Stegblechs. Für eine Einzellast in der Mitte der Spannweite ist l_z=a+5h_y+2h_Rfür die Reaktionskraft der Balkenstütze, l_z=a+2,5h_y+a₁;
• a - die Auflagelänge einer Einzellast in Richtung der Spannweite. Für den Druck der Kranräder kann, wenn keine Daten verfügbar sind, ein Wert von 50 mm angenommen werden;
• h_y - der Abstand zwischen der Oberkante des Trägers und der berechneten Höhe des Stegblechs;
• h_R - die Höhe des Gleises. Befindet sich kein Gleis auf der Oberseite des Trägers, ist h_R=0;
• a₁ - der Abstand zwischen dem Ende des Trägers und der Außenkante der Stützplatte, der nicht größer als 2,5h sein sollte_y.

Wenn die Berechnung nicht zufriedenstellend ist, kann die feste Einzellast oder das Auflager durch das Anbringen von Querversteifungen oder die Änderung der Querschnittsgröße verstärkt werden. Bei beweglichen Einzellasten kann jedoch nur die Querschnittsgröße geändert werden.

IV. Vergleichsspannung unter komplexem Spannungszustand.

Wenn der Bauchrüttler in der berechneten Höhe erheblichen Normalspannungen, Scherspannungen oder lokalen Druckspannungen ausgesetzt ist, muss die Vergleichsspannung an dieser Stelle berechnet werden.

In der Formel:

σ, τ, σ_c - Biege-Normalspannung, Scherspannung und lokale Druckspannung an der gleichen Stelle der Berechnungshöhe der Bauchplatte, positiv für Zugspannung und negativ für Druckspannung;

β₁ - Koeffizient für die Erhöhung des Bemessungswertes der Druckfestigkeit an einem lokalen Punkt. Wenn σ und σc das gleiche Vorzeichen haben oder σ_c=0, β₁=1,1; wenn σ und σc entgegengesetzte Vorzeichen haben, β₁=1.2.

Vierter Abschnitt: Berechnung der Gesamtstabilität von Trägern

1. Grundlegende Konzepte

Allgemeines Phänomen der Instabilität:

Analyse des Mechanismus: 

Nachdem der Träger durch Biegung verformt wurde, wird der obere Flansch auf Druck beansprucht. Aufgrund der unzureichenden seitlichen Steifigkeit des Trägers kommt es zu einer seitlichen Knickverformung des Trägers. Die Biegeverformung in der Ebene, die durch das Moment verursacht wird, tritt zusammen mit einer Torsionsverformung auf, die durch die ungleiche Biegung von der Ober- zur Unterseite des Trägerprofils verursacht wird.

Daher nimmt die Gesamtinstabilität des Trägers die Form des Biegedrillknickens oder, genauer gesagt, des Biege- und Torsionsknickens an.

2. Berechnungsformel für das kritische Biegemoment eines einfach gestützten Trägers mit einachsig symmetrischem Querschnitt:

(1) C1, C2, C3 - bezogen auf die Lastart

(2) Iy, Iw, It - Trägheitsmoment des Querschnitts

(3) L - Unverspannte Länge in Querrichtung

(4) a - Lage des Angriffspunkts in Höhenrichtung.

(5)

Die wichtigsten Faktoren, die die Gesamtstabilität von Stahlträgern beeinflussen, sind:

(1) Die unverspannte Länge in Querrichtung oder der Abstand L1 zwischen dem seitlichen Auflagerpunkt des Druckflansches. Je kleiner der Wert von L1 ist, desto besser ist die Gesamtstabilität des Trägers und desto höher ist das kritische Biegemoment.

(2) Die Größe des Querschnitts, einschließlich verschiedener Trägheitsmomente. Je größer das Trägheitsmoment ist, desto besser ist die Gesamtstabilität des Trägers. Insbesondere kann eine Vergrößerung der Breite des Druckflansches b1 auch den Wert von βy in der Formel erhöhen.

(3) Die Begrenzungen des Querschnitts durch die Endstützen des Trägers. Wenn die Zwänge für die Drehung des Querschnitts um die y-Achse verbessert werden können, wird die Gesamtstabilität des Trägers erheblich verbessert.

(4) Belastungsart: Reine Biegung, gleichmäßig verteilte Last, konzentrierte Last in der Mitte der Spannweite.

(5) Die Lage des Angriffspunktes der Last in Höhenrichtung des Querschnitts, ein Wert, der für den oberen Flansch negativ und für den unteren Flansch positiv ist.

3. Überprüfung der Gesamtstabilität

Biegen in einer Ebene:

4. Gesamtstabilitätskoeffizient

1. Geschweißter I-förmiger Querschnitt, biaxialsymmetrisch, rein Biegebelastung.

2. Geschweißter I-förmiger Querschnitt, einachsig symmetrisch (Auswirkungen von asymmetrischem Querschnitt und unterschiedlichen Belastungen)

Wenn φ_b>0,6 ist, wird der Stabilitätskoeffizient wie folgt berechnet:

3. Gewalzter gewöhnlicher I-förmiger Stahlträger mit einfacher Unterstützung.

4. Warmgewalzter, einfach gestützter Träger aus Kanalstahl.

5. Ein doppelachsensymmetrischer I-förmiger Auslegerbalken.

5. Gewährleistung der allgemeinen Stabilität.

Der komprimierte Flansch des Trägers ist mit einer Deckschicht (Stahlbeton oder Stahlplatte) und fest verbunden, um eine seitliche Verschiebung des Druckflansches zu verhindern.

Bei einfach gestützten H-Trägern oder I-Trägern darf das Verhältnis der freien Länge L1 zur Breite b des Stauchflansches den in Tabelle 5.4 angegebenen Wert nicht überschreiten.

Tabelle 5.4: Maximaler Wert von L1/b1, für den keine Gesamtstabilitätsberechnung für einfach gestützte H-Träger oder I-Träger erforderlich ist.

6. Schritte zur Überprüfung der Gesamtstabilität:

1. Bestimmen Sie, ob ein Gesamtstabilitätsnachweis erforderlich ist.

2. Berechnen Sie die Querschnittsparameter.

3. den äquivalenten kritischen Biegemomentkoeffizienten βb entsprechend den Belastungsbedingungen zu ermitteln.

4. Setzen Sie die Werte in die Formeln ein, um den Gesamtstabilitätskoeffizienten ϕb zu erhalten, und überprüfen Sie die Gesamtstabilität.

Beispiel: 5-2，5-3

Abschnitt 5 - Lokale Stabilität und Aussteifung von Trägern

1. Überblick:

Flanschplatte: Die Belastung ist relativ einfach, und die lokale Stabilität wird durch eine Begrenzung des Verhältnisses von Breite zu Dicke der Platte gewährleistet.

Web-Platte: Die Belastung ist komplex, und um die Festigkeitsanforderungen zu erfüllen, ist die Querschnittshöhe oft groß. Wenn wir das Verhältnis von Höhe zu Dicke des Stegblechs weiterhin begrenzen, wird der Wert des Stegblechs sehr groß, was unwirtschaftlich ist. Daher werden in der Regel Versteifungen verwendet, um die Größe des Blechs zu verringern und die Tragfähigkeit der lokalen Stabilität zu verbessern.

1. Querversteifungen

2. Längsversteifungen

3. Kurze Versteifungen

2. Lokale Stabilität der Flügelflanschplatte.

Konstruktionsprinzip: Prinzip der gleichen Stärke.

Bei der elastischen Auslegung (mit γ=1,0 für die Nichtberücksichtigung der plastischen Entwicklung) wird aufgrund des Einflusses der Eigenspannunghat der tatsächliche Querschnitt das elastisch-plastische Stadium erreicht. Die "Spezifikation" nimmt E_t=0.7E.

Wenn die plastische Entwicklung berücksichtigt wird (γ > 1,0), ist die plastische Entwicklung größer, und E_t=0.5E.

3. Knicken des Stegblechs

Nein.	Der Zustand des Stegblechs.		Spezifikationen der Versteifungsanordnung
1		στ=0	Die Versteifungen können weggelassen werden.
2		στ≠0	Es wird empfohlen, Querversteifungen einzubauen, die den statischen und rechnerischen Anforderungen entsprechen.
3			Es wird empfohlen, Querversteifungen einzubauen, die den statischen und rechnerischen Anforderungen entsprechen.
4	Der zusammengepresste Flansch ist gegen Verdrehen gesichert.		In der Druckzone des Querschnitts, in der die Biegespannung hoch ist, sollten Längsversteifungen angebracht werden, die den statischen und rechnerischen Anforderungen entsprechen.
5	Der zusammengepresste Flansch kann sich frei verdrehen.
6	Wenn für Berechnungszwecke erforderlich.
7	Wenn die lokale Druckspannung hoch ist.		Erforderlichenfalls sind in der Druckzone kurze Versteifungen anzuordnen, um den statischen und rechnerischen Erfordernissen zu entsprechen.
8	An der Balkenauflage		Es ist ratsam, Stützstreben einzubauen, die den statischen und rechnerischen Anforderungen entsprechen.
9	Wenn der Flansch einer großen festen Einzellast ausgesetzt ist.
10	In jedem Fall		h0/tw sollte nicht übersteigen

1. Beulen von gespannten Verbundplatten

Es wird nur das Stegblech mit Quersteifen konfiguriert.

Das Stegblech ist gleichzeitig mit Quer- und Längsversteifungen ausgestattet.

(1) Zwischen Pressflansch und Längsaussteifungen.

(2) Zwischen Zugflansch und Längsaussteifungen.

Kurze Quersteifen werden zwischen dem Pressflansch und den Längssteifen eingebaut.

2. Konstruktionsanforderungen an Steifen für Stegbleche

(1) Quersteifen aus Stahl, die paarweise auf beiden Seiten des Stegblechs angeordnet sind.

Nach außen vorspringende Breite:

Die Dicke:

(2) Querversteifungen aus Stahl, die auf einer Seite des Stegblechs angeordnet sind.

Nach außen ragende Breite: sollte größer sein als das 1,2-fache des nach der obigen Formel berechneten Wertes.

Dicke: sollte nicht weniger als 1/15 der nach außen ragenden Breite betragen.

(3) Bei Stegblechen, die sowohl mit Quer- als auch mit Längssteifen verstärkt sind, sollten die Längssteifen an ihren Kreuzungspunkten unterbrochen werden, während die Quersteifen durchgehend bleiben.

Das Trägheitsmoment um die z-Achse sollte ebenfalls genügen:

(4) Behandlung der Enden von Quersteifen:

3. Versteifungen zur Unterstützung

(1) Stabilitätsberechnung:

Die Stabilität der Steifen für die Abstützung wird als Druckstab berechnet, der festen Einzellasten oder Trägerauflagerreaktionen entlang seiner Achse ausgesetzt ist. Die Querschnittsfläche A dieses Druckstabs umfasst sowohl die Versteifung als auch die Stegplatte innerhalb von 15t_w auf jeder Seite der Versteifung. Die Berechnungslänge wird annähernd als h0 angenommen.

(2) Berechnung der Druckfestigkeit:

Das Ende der Stützsteifen für den Träger sollte entsprechend der festen konzentrierten Last oder der Stützreaktion, die sie tragen, berechnet werden. Wenn das Ende der Steifen flach und straff geschnitten ist, sollte die Druckspannung an der Endfläche wie folgt berechnet werden:

wo:

• f_ce ist der Bemessungswert der Druckfestigkeit der Stahlstirnfläche;
• A_ce ist der Bereich, in dem die Stützenaussteifungen die Flanschplatte oder den Stützenkopf berühren.

Entwurfsschritte für Stegblech-Quersteifen:

1. Stellen Sie fest, ob Querträger installiert werden müssen;

2. Bringen Sie die Querbalken an und bestimmen Sie die Abstände a, bs, ts;

3. Überprüfen Sie den Verbundspannungszustand des Stegblechs;

4. Überprüfung der tragenden Versteifung: einschließlich der Schweißnaht (Verbindung zwischen den Querstäben und dem Stegblech), Überprüfung der axialen Druckstabilität (Stabilisierung außerhalb der z-Achsenebene) und Überprüfung der Festigkeit.

Beispiel 5-3: Prüfen Sie auf der Grundlage der Bedingungen und Ergebnisse in Beispiel 5-2, ob der in Abbildung 5-9(b) dargestellte Hauptträgerabschnitt die Anforderungen erfüllt. Der Hauptträger ist ein einfach gestützter Träger an beiden Enden, der aus Q235-Stahl hergestellt und mit Handschweißelektroden der Serie E43 geschweißt wurde.

Lösung:

1. Tragfähigkeit des Hauptträgers:

Das vereinfachte Berechnungsdiagramm für den Hauptträger ist in Abbildung 5-9(a) dargestellt. Der von den Nebenträgern auf beiden Seiten auf den Hauptträger ausgeübte Druck beträgt 2×73,69+2×2,33=152,04 kN, und der Druck der Nebenträger am Ende des Trägers ist halb so groß wie der des mittleren Nebenträgers.

Die Auflagerreaktion des Hauptträgers beträgt R=2×152,04=304,08 kN.

Das maximale Biegemoment des Trägers beträgt M=(304,08-76,02)x5-152,04×2,5=760,2 kN.m

2. Berechnen Sie die Querschnittsmerkmale:

A=131,2 cm², I_x=145449 cm⁴, W_x=3513,3 cm³. Das Eigengewicht des Hauptträgers beträgt 131,2×10²x7850x10-⁶x1,2=123,6 kg/m=1,211 kN/m. Der Faktor 1,2 soll den erhöhten Beiwert der Hauptträgeraussteifung berücksichtigen. Der Bemessungswert des Biegemoments nach Berücksichtigung des Gewichts des Hauptträgers ist M=760,2+1,2×1,211×10²/8=760,2+18,2=778,4 kN-m.

Der Bemessungswert der Reaktionskraft auf die Stütze nach Berücksichtigung des Eigengewichts des Hauptträgers beträgt R=304,08+1,2×1,211×10/2=304,08+7,27=311,3kN.

3. Stärkeprüfung

Am Anschluss des Nebenträgers sind stützende Versteifungen vorgesehen, und es treten keine lokalen Druckspannungen auf. Da die Scherspannung relativ gering ist, ist es nicht erforderlich, andere in den Querschnitt umgewandelte Spannungen nachzuweisen.

4. Auf dem Nebenträger befindet sich eine starre Platte, die die Stabilität des Nebenträgers gewährleistet und als seitlicher Stützpunkt für den Hauptträger dienen kann.

Zu diesem Zeitpunkt, da l₁/b₁=2500/240=10,4<16, kann die Gesamtstabilität ohne Berechnung gewährleistet werden.

5. Prüfung der Steifigkeit

Der gesamte Standardwert der vom Nebenträger übertragenen Last ist F_T=(15.5+0.52)×7.5=120.2kN, therefore,

Der gesamte Standardwert der vom Nebenträger übertragenen Last ist F_Q=2.5×4.2×7.5=78.75kN, therefore,

6. Lokale Stabilität

Flansch: b/t=(120-4)/14=8,3<13, was der Anforderung der örtlichen Stabilität entspricht, und γ_x kann mit 1,05 angenommen werden; Stegplatte: h₀/t_w=800/8=100, es sind Quersteifen vorzusehen, Details entfallen.

Abschnitt 6. Festigkeit nach dem Beulen von dünnen Blechen

1. Das Konzept und die Analyse der Festigkeit nach dem Beulen von dünnen Platten:

Nach dem Ausbeulen des dünnen Blechs entstehen in der Mitte des Blechs Querzugspannungen, die die Biegeverformung des Blechs in Längsrichtung weiter einschränken, so dass es dem erhöhten Druck weiterhin standhalten kann.

2. Analyse der Schertragfähigkeit von Stegplatten unter Berücksichtigung der Festigkeit nach dem Beulen:

1. Schertragfähigkeit nach dem Knicken: Formel (5-94)

2. Die Querkrafttragfähigkeit umfasst zwei Teile: Knick-Querkraft (Knickfestigkeit) + Zugfeld-Querkraft (Festigkeit nach dem Knicken).

3. Scherkraft im Spannungsfeld:

(1) Spannungsfeldmethode (komplex);

(2) Code-Spezifikation.

3. Analyse der Biegetragfähigkeit von Stegplatten unter Berücksichtigung der Festigkeit nach dem Beulen:

Da die Biegetragfähigkeit des Stegblechs nach dem Beulen leicht abnimmt.

Zwei Annahmen:

(1) Effektive Höhe;

(2) Symmetrie zwischen der Zugzone und der Druckzone.

Die Formel zur Berechnung der Tragfähigkeit:

4. Berechnungsformel für Träger unter Berücksichtigung der Festigkeit nach dem Ausknicken (bei gleichzeitiger Einwirkung von Biegemoment und Querkraft):

In der Formel,

• M und V sind die Bemessungswerte des Biegemoments und der Querkraft am gleichen Querschnitt des Trägers
• Wenn V < 0,5Vu, nehmen Sie V=0,5Vu
• Wenn M < M_fnehmen Sie M = M_f

Dies zeigt, dass:

(1) Wenn M auf dem Abschnitt kleiner ist als M_f die der Flansch aushalten kann, kann das Stegblech die Querkraft Vu aufnehmen;

(2) Wenn V auf der Strecke weniger als 0,5Vu beträgt, gilt M = M_eu.

5. Bemessung von Querversteifungen unter Berücksichtigung der Nachknickfestigkeit

(1) Wenn die Stützsteifen allein die Gleichung (5.99) nicht erfüllen können, sollten auf beiden Seiten des Stegs gepaarte Quersteifen hinzugefügt werden, um die Länge des Knickbereichs zu verringern.

(2) Die Querschnittsabmessungen der Quersteifen sollten den Konstruktionsanforderungen für die Stegsteifen gemäß Gleichung 5.85 entsprechen.

(3) Gemäß den Spezifikationen für Stahlkonstruktionen sollte die zentrale Querversteifung als axiales Druckelement behandelt werden, und ihre Stabilität außerhalb der Ebene des Stegs sollte auf der Grundlage der Axialkraft unter Verwendung der folgenden Formel berechnet werden:

Wenn die Versteifung einer konzentrierten Querlast F ausgesetzt ist, sollte Ns um F erhöht werden.

Abschnitt 7. Konstruktion von Stahlträgern

1. Konstruktion von gewalzten Stahlträgern

Berechnen Sie den Bemessungswert für das maximale Biegemoment M_max für den Balken auf der Grundlage der tatsächlichen Bedingungen.

Bestimmen Sie das erforderliche Widerstandsmoment anhand der Biegefestigkeit und der Gesamtstabilität:

Bestimmen Sie den Stahlquerschnitt anhand der Querschnittstabellen.

Überprüfung des Abschnitts:

(1) Festigkeitsnachweis: Biegung, Scherung, lokale Kompression und Vergleichsspannung.

(2) Überprüfung der Steifigkeit: Überprüfung des Verhältnisses zwischen Durchbiegung und Spannweite des Trägers.

(3) Überprüfung der Gesamtstabilität (die lokale Stabilität des Stahlprofils muss in der Regel nicht überprüft werden).

(4) Passen Sie den Abschnitt auf der Grundlage der Prüfergebnisse an und führen Sie die Prüfung erneut durch, bis er den Entwurfsanforderungen entspricht.

2. Querschnittsgestaltung von Verbundwerkstoffträgern

1) Bestimmen Sie das erforderliche Widerstandsmoment auf der Grundlage der Lastbedingungen.

2) Bestimmen Sie die Strahlhöhe:

• Mindesthöhe: h_min wird durch die Steifigkeit des Trägers bestimmt.
• Maximale Höhe: h_max wird durch die Anforderungen der Architektur bestimmt.
• Wirtschaftliche Höhe: h_e wird durch den Mindeststahlverbrauch bestimmt.

Ausgewählte Höhe: h_min ≤ h ≤ h_max.

3). Bestimmen Sie dann die Dicke des Stegs (unter der Annahme, dass alle Querkräfte vom Steg aufgenommen werden):

Alternativ kann die Bahndicke auch mit Hilfe empirischer Formeln bestimmt werden:

4). Bestimmen Sie die Flanschbreite:

Nach der Bestimmung der Stegdicke ergibt sich die Flanschfläche A_f kann anhand der Anforderungen an die Biegefestigkeit bestimmt werden. Nehmen wir ein I-förmiges Profil als Beispiel:

Sobald A_f bestimmt ist, kann entweder b oder t gewählt werden, um den anderen Wert zu bestimmen.

5). Überprüfung des Abschnitts:

• Festigkeitsnachweis: Biege-, Scher-, lokale Druck- und Vergleichsspannungsfestigkeit.
• Überprüfung der Steifigkeit: Überprüfung des Verhältnisses zwischen Durchbiegung und Spannweite des Trägers.
• Überprüfung der Gesamtstabilität.
• Lokaler Stabilitätsnachweis (Flanschplatte).
• Passen Sie den Abschnitt auf der Grundlage der Verifizierungsergebnisse an und führen Sie die Verifizierung erneut durch, bis er den Designanforderungen entspricht.
• Berechnen und ordnen Sie die Versteifungen entsprechend den tatsächlichen Gegebenheiten an.

6). Berechnung der Schweißnähte zwischen Steg und Flansch

Die Verbindungsschweißung wird hauptsächlich verwendet, um die Biegeschubund die Scherung pro Längeneinheit ist:

Wenn der Träger einer festen Einzellast ohne Stützversteifungen ausgesetzt ist, trägt die obere Flanschschweißnaht sowohl die Querkraft T₁ und der konzentrierten Kraft F. Die von F erzeugte Kraft pro Längeneinheit ist V₁:

3. Änderung des Querschnitts für geschweißte Verbundträger

Zweck: Zur Einsparung von Stahl und zur Bewältigung von Biegemomentänderungen.

Methoden der Abschnittsänderung:

• Ändern Sie die Flanschbreite.
• Ändern Sie die Flanschdicke oder die Anzahl der Schichten.
• Ändern Sie die Höhe und Dicke der Bahn.

Zu beachtende Punkte:

• Diese Methode wird nur bei großen Zeitspannen angewandt.
• Die Querschnittsänderung sollte schrittweise erfolgen, um eine starke Spannungskonzentration zu vermeiden.
• Die Vergleichsspannung sollte überprüft werden.

Abschnitt 8. Spleißen von Stahlträgern

1. Klassifizierung:

• Spleißen im Werk: Wird in kontrollierten Umgebungen für optimale Qualität durchgeführt.
• Spleißen vor Ort: Wird verwendet, wenn Transport- oder Handhabungsbeschränkungen bestehen.

2. Verbindungsmethoden für gewalzte Stahlprofile:

• Stumpfes Schweißen: Durchgehende Schweißnähte für maximale Festigkeit und nahtloses Aussehen.
• Schweißen von Verbindungsplatten: Verwendet zusätzliche Platten zum Verbinden von Trägerabschnitten und bietet so Flexibilität bei der Konstruktion und eine einfachere Montage vor Ort.

3. Techniken zum Verbinden von Verbundträgern:

• Werkseitige Spleißung: Steg und Flansche sind versetzt angeordnet, um die Spannung zu verteilen und die strukturelle Integrität zu erhalten.
• Spleißen vor Ort: Steg und Flansche werden auf demselben Abschnitt verbunden, um die Montage vor Ort zu vereinfachen und die Bauzeit zu verkürzen.

Wichtige Überlegungen:

• Verbindungsstellen: Positionieren Sie die Verbindungsstellen strategisch in Bereichen mit relativ geringer Biegespannung, um die strukturellen Auswirkungen zu minimieren.
• Qualitätskontrolle: Beim Schweißen vor Ort ist es aufgrund von Umweltfaktoren und Zugänglichkeitsproblemen schwierig, eine gleichbleibende Qualität zu gewährleisten.
• Zerstörungsfreie Prüfung: Führen Sie strenge Prüfprotokolle ein, wie z. B. Ultraschall- oder Durchstrahlungsprüfungen, um die Integrität der Spleißung sicherzustellen.
• Lastübertragung: Konstruieren Sie die Verbindungen so, dass alle zu erwartenden Lasten, einschließlich Axial-, Scher- und Momentenkräfte, effektiv übertragen werden.

Abschnitt 9. Verbindung von primären und sekundären Stahlträgern und Trägerstützen

1. Primäre und sekundäre Stahlträgerverbindungen:

• Überlappende Verbindungen: Ermöglichen eine hervorragende Scherübertragung und vereinfachen die Montage.
  - Sitzende Verbindungen: Der sekundäre Träger ruht auf einem mit dem primären Träger verschweißten Regalwinkel.
  - Oberer und unterer Flansch mit Stollenverbindungen: Bieten erhöhte Momentenresistenz.
• Stumpfstoßverbindungen: Ideal für bündige Trägeranordnungen und gleichmäßige Tiefenanforderungen.
  - Endplattenverbindungen: Geschraubte oder geschweißte Platten an den Trägerenden für eine präzise Ausrichtung.
  - Rippenplattenverbindungen: Einfach und wirtschaftlich für die Übertragung von Querkräften.

2. Trägerarten:

• Flache Plattenstützen:
  - Einfach und kostengünstig für moderate Belastungen.
  - Bietet eine gleichmäßige Auflagefläche und eine einfache Installation.
• Bogenförmige Stützen:
  - Die Lasten werden gleichmäßiger verteilt, wodurch Spannungskonzentrationen verringert werden.
  - Ideal für schwere Lasten oder wenn Drehbewegungen zu erwarten sind.
• Scharnierstützen:
  - Erlauben eine Drehbewegung und passen sich der thermischen Ausdehnung und Kontraktion an.
  - Verringern Sie die Momentübertragung auf die tragenden Strukturen.

Wichtige Überlegungen zur Gestaltung:

• Tragfähigkeit: Wählen Sie die Art des Trägers anhand der zu erwartenden Lasten und der baulichen Anforderungen.
• Konstruierbarkeit: Berücksichtigen Sie die einfache Installation und die Möglichkeit der Vorfertigung.
• Wartungsfreundlichkeit: Die Verbindungen und Halterungen sind so zu konstruieren, dass eine spätere Wartung oder Änderung möglich ist.
• Korrosionsschutz: Geeignete Schutzmaßnahmen ergreifen, insbesondere für freiliegende Verbindungen.