Kranbahnen: Bemessung und konstruktive Gestaltung
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| Main Author: | |
|---|---|
| Format: | Book |
| Language: | German |
| Published: |
Berlin
Bauwerk
2009
|
| Edition: | 3., aktualisierte und erw. Aufl. |
| Subjects: | |
| Online Access: | Inhaltsverzeichnis |
| Item Description: | Literaturverz. S. 380-390 |
| Physical Description: | XIV, 396 S. Ill., graph. Darst. 1 CD-ROM (12 cm) |
| ISBN: | 3899321456 9783899322187 |
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| adam_text | Titel: Kranbahnen
Autor: Seeßelberg, Christoph
Jahr: 2009
Inhaltsverzeichnis
Teil I: Kranbahnträger nach DIN 4132...........................................................................1
1 Einleitung..........................................................................................................................1
1.1 Fördertechnik, Krane, Kranbahnen..........................................................................1
1.2 Besonderheiten von Kranbahnen..............................................................................3
1.3 Bauarten von Krananlagen.......................................................................................4
1.3.1 Hängekatzen................................................................................................5
1.3.2 Schwenkkrane.............................................................................................6
1.3.3 Brückenkrane..............................................................................................7
1.3.4 Portalkrane und Halbportalkrane..............................................................10
1.3.5 Konsolkrane..............................................................................................12
1.4 Grundlegende Normen für Krane und Kranbahnen...............................................13
1.5 Koordinatensystem.................................................................................................15
2 Einwirkungen auf Krane und Kranbahnen.................................................................16
2.1 Massenkräfte aus Antrieb nach DIN 15 018..........................................................16
2.1.1 Kranfahrwerksysteme...............................................................................16
2.1.2 Massenkräfte längs der Fahrtrichtung.......................................................17
2.1.3 Massenkräfte quer zur Fahrtrichtung........................................................20
2.2 Kräfte aus Schräglauf.............................................................................................23
2.2.1 Seitenführungssysteme.............................................................................23
2.2.2 Grundlagen der Berechnung der Schräglaufkräfte...................................25
2.2.3 Schräglaufkräfte S und Hs,¡j nach DIN 15 018.........................................26
2.2.4 Schräglaufkräfte von zweiachsigen Kranen EFF......................................31
2.2.5 Überlagerung von Schräglaufkräften und Masselasten............................32
2.3 Pufferkräfte.............................................................................................................33
2.4 Hubklassen, Schwingbeiwerte und Beanspruchungsgruppen................................41
2.4.1 Hubklassen................................................................................................41
2.4.2 Schwingbeiwerte für den Kranbetrieb......................................................43
2.4.3 Beanspruchungsgruppen (BG)..................................................................44
2.4.4 Einstufung von Kranen nach F.E.M.-Richtlinie 1.001.............................45
2.5 Lasten und Lastfalle für Krane nach DIN 15 018..................................................46
2.5.1 Hauptlasten (DIN 15 018, Kap. 4.1).........................................................46
2.5.2 Zusatzlasten Krane (DIN 15 018, Kap. 4.2).............................................47
2.5.3 Sonderlasten..............................................................................................47
2.5.4 Lastfalle für Krane nach DIN 15 018, Tab. 7...........................................48
2.6 Einwirkungen auf Kranbahnen und ihre Kombinationen.......................................50
2.6.1 Ständige Einwirkungen Git........................................................................50
2.6.2 Veränderliche Einwirkungen Qi¿..............................................................50
2.6.3 Außergewöhnliche Einwirkungen FA,k.....................................................51
2.6.4 Einwirkungskombinationen (EK) bei Kranbahnen nach DIN 18 800......52
2.6.5 Wie viele Krane sind gleichzeitig zu berücksichtigen?............................53
3 Planung von Krananlagen und Konstruktion von Kranbahnträgern____......____.55
3.1 Planung von Brückenkrananlagen, Unfallverhütung.............................................55
3.2 Kranschienen..........................................................................................................68
3.2.1 Schienenformen........................................................................................68
IX
Inhaltsverzeichnis
3.2.2 Befestigung der Schiene am Kranbahnträger, Schienenunterlagen..........71
3.2.3 Schienenstöße...........................................................................................78
3.2.4 Verschleiß und Schäden an Schienen.......................................................82
3.2.5 Zur Auswahl von Kranschiene und Laufrad............................................82
3.3 Statisches System der Kranbahn............................................................................88
3.4 Querschnitte von Kranbahnträgern........................................................................89
3.5 Auflager.................................................................................................................98
3.6 Kranbahnträgerstöße............................................................................................103
3.7 Kranbahnstützen...................................................................................................107
3.8 Aussteifung der Kranbahnen und ihrer Stützen...................................................110
3.9 Maßabweichungen nach DIN und Eurocode.......................................................111
3.10 Prüfungen von Kran und Kranbahnen.................................................................113
3.10.1 Arten von Prüfungen, Prüfpersonal, Dokumentation.............................113
3.10.2 Einmalige Prüfungen der Krananlage....................................................115
3.10.3 Wiederkehrende Prüfungen der Krananlage..........................................116
3.10.4 Prüfungen von Kranbahnen....................................................................117
3.11 Anforderungen an die Fertigung von Kranbahnträgern.......................................118
4 Schnittgrößen von Kranbahnträgern aus Biegetragwirkung..................................120
4.1 Schnittgrößen und ihre Darstellungsmöglichkeiten.............................................121
4.2 Schnittgrößen am Einfeldträger: Culmannsche Laststellung...............................121
4.2.1 Herleitung...............................................................................................121
4.2.2 Vorgehensweise bei zwei beliebigen Radlasten.....................................123
4.2.3 Vorgehensweise bei einer Gruppe aus n beliebigen Radlasten..............124
4.3 Grenzlinien am Einfeldträger...............................................................................127
4.4 Maximale Schnittgrößen bei mehrfeldrigen Kranbahnen....................................130
4.4.1 Maximale Schnittgrößen und Auflagerkräfte von Mehrfeldträgern.......130
4.4.2 Einflusslinien von Zweifeldträgern mit gleichen Stützweiten...............135
4.5 Auflagerlasten aus dem Kranbahnträger..............................................................135
5 Spannungsberechnung und allgemeiner Spannungsnachweis (AS)........................141
5.1 Spannungen aus globaler Tragwirkung................................................................141
5.1.1 Tragwirkungssplitting.............................................................................141
5.1.2 Schnittgrößen und Spannungen aus Torsion für I-Profile......................143
5.2 Lokale Beanspruchungen infolge örtlicher Radlastpressung...............................147
5.2.1 Radlastpressung......................................................................................149
5.2.2 Stegbiegung infolge exzentrischer Radlasteinleitung............................150
5.3 Nachweis der Verbindungsmittel bei Krananlagen.............................................153
5.3.1 Schweißverbindungen............................................................................153
5.3.2 Schraubenverbindungen im Kranbau.....................................................159
5.4 Querschnittswerte.................................................................................................161
5.4.1 Doppeltsymmetrisches I-Profil mit Flachstahlschiene...........................161
5.4.2 Einfachsymmetrisches I-Profil...............................................................162
5.5 Berechnung von Trägern mit Horizontalverband................................................163
5.6 Allgemeiner Spannungsnachweis für Kranbahnträger........................................166
6 Biegedrillknicknachweis von Kranbahnträgern.......................................................168
6.1 Einführung...........................................................................................................168
6.2 BDK-Nachweis als Nachweis des Obergurtes gegen Biegeknicken...................170
6.3 Biegedrillknicknachweis nach Ersatzstabverfahren Gl. 30..................................173
Inhaltsverzeichnis
6.4 Zur Berechnung von Spannungen nach Wölbkrafttorsion Th. II. Ordnung.........176
6.4.1 Zur Notwendigkeit der Ber. der Wölbkrafttorsion Th. II. 0..................176
6.4.2 Spannungsberechnung mit Stabwerksprogrammen................................178
6.5 BDK-Nachweis als Spannungsnachweis nach Th. II. O. elastisch-elastisch......179
6.6 BDK-Nachweis als Querschnittsnachweis elastisch-plastisch.............................182
6.7 Auswahl des Verfahrens für den BDK-Nachweis................................................185
7 Beulsicherheitsnachweis von Kranbahnträgern nach DIN 18 800-3.......................187
7.1 Allgemeines zum Beulen......................................................................................187
7.2 Beulnachweis des Stegblechs unter der Radlast...................................................189
7.3 Stegbleche mit Längssteifen.................................................................................194
7.4 Stegbeulen im Auflagerbereich............................................................................195
7.5 Software für den Beulnachweis............................................................................197
8 Werkstoffermüdung.....................................................................................................198
8.1 Einführung............................................................................................................198
8.2 Beschreibung der Beanspruchimg und Versagensvorgang..................................198
8.3 Wöhlerlinie, Werkstoffkennwerte........................................................................201
8.4 Einflussgrößen auf die Ermüdungsfestigkeit eines Bauteils................................203
8.4.1 Kerbwirkung...........................................................................................203
8.4.2 Werkstoffeinfluss....................................................................................205
8.4.3 Mittelspannungseinfluss.........................................................................206
8.4.4 Größeneinfluss........................................................................................206
8.4.5 Ermüdungsgerecht konstruieren, fertigen und montieren.......................206
8.5 Konzepte für den Betriebsfestigkeitsnachweis.....................................................207
8.5.1 Spannungskollektiv.................................................................................208
8.5.2 Lineare Schadensakkumulation nach Palmgren-Miner..........................209
8.5.3 Schadensäquivalente Spannungsschwingbreite......................................211
8.5.4 Nennspannungskonzept..........................................................................212
8.6 Betriebsfestigkeitsuntersuchung nach DIN 4132.................................................213
8.6.1 Nachweiskonzept DIN 4132...................................................................213
8.6.2 Beanspruchungsgruppen (BG)................................................................213
8.6.3 Lastannahmen für die Betriebsfestigkeitsuntersuchung (BFU)..............216
8.6.4 Kerbfalle nach DIN 4132........................................................................216
8.6.5 Grenzspannungen für Kranbahnträger nach DIN 4132..........................217
8.6.6 Grenzspannungen bei Kranen nach DIN 15 018....................................221
8.6.7 Nachweisführung nach DIN 4132..........................................................221
8.6.8 Beispiele Betriebsfestigkeitsuntersuchung (BFU)..................................224
9 Gebrauchstauglichkeitsnachweis für Kranbahnen...................................................227
9.1 Grenzwerte...........................................................................................................227
9.1.1 Begrenzung vertikaler Verformungen nach EC 3-6...............................227
9.1.2 Begrenzung horizontaler Verformungen nach EC 3-6...........................228
9.1.3 Schwingungen von Kranbahnen.............................................................231
9.2 Berechnung der Durchbiegungen.........................................................................232
9.2.1 Berechnung vertikaler Durchbiegungen 4.............................................232
9.2.2 Berechnung der horizontalen Durchbiegung Sy......................................235
9.3 Abschätzung der Eigenfrequenzen.......................................................................235
10 Beispielrechnung Kranbahn nach DIN 4132----------------------------------------------239
XI
Inhaltsverzeichnis
10.1 Aufgabenstellung.................................................................................................239
10.2 Schnittgrößen.......................................................................................................239
10.2.1 Einwirkungskombinationen EK 1 undEK2..........................................239
10.2.2 Maximale Feldmomente Mr nach Tab. 4-1, Abschnitt 4.4....................239
10.2.3 Maximale Stützmomente MSt nach Tab. 4-1, Abschnitt 4.4...................240
10.2.4 Maximale Querkraft FWi links vom Mittelauflager b............................241
10.2.5 Minimales Moment My an der Stelle des maximalen Feldmoments......241
10.3 Allgemeiner Spannungsnachweis........................................................................242
10.3.1 Obere Flanschecke, Normalspannungen im Feld, EK 1.........................242
10.3.2 Oberer Stegrand, Vergleichsspannungen am Mittelauflager, EK 2.......242
10.3.3 Schienenschweißnaht, durchlaufend, EK 1 und EK 2............................242
10.3.4 Alternativ: Schienenschweißnaht, nicht durchlaufend, gegenüber-
liegende Anordnung, EK 2.....................................................................243
10.3.5 Alternativ: Schienenschweißnaht, nicht durchlaufend, versetzte
Anordnung, EK 1...................................................................................244
10.4 Biegedrillknicknachweis nach DIN 18 800-2, Gl. 30..........................................244
10.5 Beulnachweis des Stegblechs unter der Radlast..................................................245
10.6 Betriebsfestigkeitsuntersuchung..........................................................................248
10.6.1 Untersuchung der Konstruktion auf Kerbfälle und Nachweisstellen.....248
10.6.2 Zusammenstellung der Schnittgrößen und Spannungen........................248
10.6.3 Betriebsfestigkeitsnachweise..................................................................249
10.6.4 Bewertung BFU......................................................................................251
10.7 Gebrauchstauglichkeitsnachweis.......................................................................2522
10.7.1 Vertikale Durchbiegung nach Tab. 9-1, Zeile a)....................................252
10.7.2 Horizontale Durchbiegung nach Tab. 9-2, Zeile b)................................252
10.7.3 Kranbahnabstand nach Tab. 9-2, Zeile e)...............................................252
10.8 Zusammenfassung des Ergebnisse für Kranbahn HEB 300................................253
Teil II: Kranbahnträger nach Eurocode..........................................................................254
11 Lastannahmen nach EC 1-3........................................................................................256
11.1 Einstufungen, Schwingbeiwerte...........................................................................256
11.2 Einwirkungen.......................................................................................................256
11.3 Einwirkungskombinationen (GZT und GZG)......................................................261
11.4 Lasten und Einwirkungskombinationen Erdbeben..............................................263
12 Grenzzustände der Tragfähigkeit und der Gebrauchstauglichkeit nach EC 3-6.. 264
12.1 Grenzzustände und Teilsicherheitsbeiwerte.........................................................264
12.2 Querschnittsnachweise nach EC 3-1-1................................................................265
12.2.1 Querschnittsklassen, Querschnittswerte von Kranbahnträgern..............265
12.2.2 Querschnittsnachweis für Biegemomente..............................................265
12.2.3 Querkrafmachweis nach EC 3-1-1, Kap. 6.2.6.......................................266
12.2.4 Interaktion Biegung My - Querkraft Vz nach EC 3-1-1, Kap. 6.2.8......267
12.3 Lasteinleitungsspannungen..................................................................................268
12.4 Bauteilnachweis: Biegedrillknicken (BDK)........................................................271
12.4.1 Ersatzstabverfahren „Knickender Obergurt ..........................................271
12.4.2 Alternatives Ersatzstabverfahren nach EC 3-6, Anhang A....................273
12.4.3 BDK-Nachweis als Querschnittsnachweis der Schnittgrößen...............273
12.5 Beulnachweise nach EC 3-1-5.............................................................................274
12.5.1 Beulnachweis des Stegblechs unter der Radlast als lokaler Nachweis.. 274
XII
Inhaltsverzeichnis
12.5.2 Flanschinduziertes Stegblechbeulen.......................................................277
12.5.3 Beulnachweis der Druckflansche............................................................278
12.6 Weitere Nachweise im Grenzzustand der Tragfähigkeit......................................278
12.7 Gebrauchstauglichkeitsnachweise nach EC 3-6...................................................278
13 Ermüdungsnachweis nach EC 3-6 und EC 3-1-9......................................................280
13.1 Nachweiskonzept EC 3-1-9..................................................................................280
13.1.1 Grundlagen..............................................................................................280
13.1.2 Zuverlässigkeitskonzept..........................................................................280
13.1.3 Teilsicherheitsbeiwerte...........................................................................281
13.2 Lastannahmen für den Ermüdungsnachweis........................................................281
13.2.1 Beanspruchungsklassen nach EC 1-3.....................................................281
13.2.2 Einwirkungen für den Ermüdungsnachweis nach EC 1-3......................283
13.2.3 Berechnung der schadensäquivalenten Spannungsschwingbreite..........285
13.3 Wöhlerlinien nach EC 3-1-9.................................................................................286
13.4 Kerbfálle nach EC 3-1-9.......................................................................................288
13.5 Ermüdungsnachweisführung nach EC 3-1-9........................................................293
13.5.1 Nachweis für einen einzelnen Kran........................................................293
13.5.2 Nachweis für Kranbahnen mit mehreren Kranbrücken..........................293
13.5.3 Nachweis von Radlasteinleitungsspannungen........................................294
13.6 Ermüdungsnachweise EC - EN - DIN im Vergleich..........................................295
14 Beispielrechnung Kranbahn nach Eurocode.............................................................297
14.1 Aufgabenstellung..................................................................................................297
14.2 Lastannahmen und Einstufungen.........................................................................298
14.3 Schnittgrößen........................................................................................................298
14.4 Querschnittswerte und vollplastische Schnittgrößen...........................................300
14.4.1 Allgemeine Querschnittswerte und Querschnittseinordnung.................300
14.4.2 Querschnittswerte des Obergurts (Oberflansch + 1/5 Steg)...................300
14.4.3 Vollplastische Schnittgrößen..................................................................301
14.5 Querschnittsnachweise.........................................................................................301
14.5.1 Spannungsnachweis obere Flanschecke.................................................301
14.5.2 Alternativ: Querschnittsnachweis...........................................................302
14.5.3 Querkraftnachweis..................................................................................302
14.6 Bauteilnachweis: Biegedrillknicken (BDK).........................................................302
14.6.1 Verfahren nach EC 3-6, Kap. 6.3.2.3 (1) für EK 1.................................302
14.6.2 Verfahren nach EC 3-6, Kap. 6.3.2.3 (1) für EK 5.................................303
14.6.3 BDK-Nachweis als Spannungsnachweis nach Th. II. 0........................304
14.6.4 Alternative: BDK-Nachweis als Querschnittsnachweis.........................304
14.7 Lokale Nachweise................................................................................................305
14.7.1 Lasteinleitungsspannungen.....................................................................305
14.7.2 Vergleichsspannungen an der Stegoberkante am Zwischenauflager......306
14.7.3 Beulnachweise........................................................................................306
14.8 Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit.............................................................308
14.8.1 Vertikale Durchbiegung..........................................................................308
14.8.2 Horizontale Durchbiegung......................................................................308
14.8.3 Stegblechatmen und Untergurtschwingungen........................................309
14.8.4 Elastisches Verhalten..............................................................................309
14.9 Ermüdungsnachweis nach EC 3-1-9....................................................................309
14.9.1 Schwingbeiwerte, Radlasten und Nachweisstellen.................................309
XIII
Inhaltsverzeichnis
14.9.2 Nachweis Bereich Schienenschweißnaht, Oberkante Flansch...............310
14.9.3 Oberflansch im Bereich der angeschweißten Quersteife........................312
14.9.4 Stegansatz im Feld..................................................................................312
14.9.5 Stegansatz am Zwischenauflager...........................................................314
14.10 Vergleich mit Bemessung nach DIN 4132..........................................................315
Teil III: Sonderkapitel......................................................................................................317
15 Kranbahnträger für Hängekrane und Laufkatzen nach DIN 4132........................317
15.1 Lastannahmen......................................................................................................317
15.2 Unterflanschbiegung............................................................................................319
15.3 Berechnungen und Nachweise.............................................................................321
15.3.1 Allgemeiner Spannungsnachweis...........................................................321
15.3.2 Biegedrillknicknachweis........................................................................322
15.3.3 Beulnachweis..........................................................................................324
15.4 Berechnungsbeispiel Katzbahnträger..................................................................324
15.5 Konstruktive Details für Kranbahnträger von Hängekranen und Hängekatzen .. 328
15.5.1 Querschnitte für Kranbahnträger............................................................328
15.5.2 Aufhängung............................................................................................328
15.5.3 Übergang bei Hängekranen....................................................................330
15.5.4 Verstärkung eines freien Unterflanschendes..........................................330
16 Berechnung dünnwandiger Kastenträger..................................................................332
16.1 Berechnung von Kastenträgern nach Schindler...................................................333
16.2 Konstruktion und Berechnung der Querschotte...................................................336
17 Optimierung von Kranbahnträgerquerschnitten für Laufkrane............................340
17.1 Walzprofile als Kranbahnträger-Querschnitte.....................................................340
17.1.1 Auswahl der Profilreihe..........................................................................340
17.1.2 Einflussgrößen auf die Bemessung von Kranbahnträger-Walzprofilen. 342
17.2 I-Schweißprofile...................................................................................................347
17.2.1 Optimierung............................................................................................347
17.2.2 Einfluss der Trägerhöhe auf die minimale Querschnittsfläche..............351
17.2.3 Einige Entwurfsregeln für einfachsymmetrische I-Schweißprofile.......352
17.3 I-Schweißprofil oder Walzprofil?........................................................................355
17.4 Winkelverstärkte Walzprofile..............................................................................357
Anhang A: Kerbfalltabellen nach DIN 4132....................................................................360
Anhang B: BFU-Grenzspannungen nach DIN 4132.......................................................367
Anhang C: Abkürzungsverzeichnis..................................................................................377
Anhang D: Häufig verwendete Formelzeichen................................................................378
Normen und Literatur.........................................................................................................380
Stichwortverzeichnis............................................................................................................391
XIV
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Titel: Kranbahnen
Autor: Seeßelberg, Christoph
Jahr: 2009
Inhaltsverzeichnis
Teil I: Kranbahnträger nach DIN 4132.1
1 Einleitung.1
1.1 Fördertechnik, Krane, Kranbahnen.1
1.2 Besonderheiten von Kranbahnen.3
1.3 Bauarten von Krananlagen.4
1.3.1 Hängekatzen.5
1.3.2 Schwenkkrane.6
1.3.3 Brückenkrane.7
1.3.4 Portalkrane und Halbportalkrane.10
1.3.5 Konsolkrane.12
1.4 Grundlegende Normen für Krane und Kranbahnen.13
1.5 Koordinatensystem.15
2 Einwirkungen auf Krane und Kranbahnen.16
2.1 Massenkräfte aus Antrieb nach DIN 15 018.16
2.1.1 Kranfahrwerksysteme.16
2.1.2 Massenkräfte längs der Fahrtrichtung.17
2.1.3 Massenkräfte quer zur Fahrtrichtung.20
2.2 Kräfte aus Schräglauf.23
2.2.1 Seitenführungssysteme.23
2.2.2 Grundlagen der Berechnung der Schräglaufkräfte.25
2.2.3 Schräglaufkräfte S und Hs,¡j nach DIN 15 018.26
2.2.4 Schräglaufkräfte von zweiachsigen Kranen EFF.31
2.2.5 Überlagerung von Schräglaufkräften und Masselasten.32
2.3 Pufferkräfte.33
2.4 Hubklassen, Schwingbeiwerte und Beanspruchungsgruppen.41
2.4.1 Hubklassen.41
2.4.2 Schwingbeiwerte für den Kranbetrieb.43
2.4.3 Beanspruchungsgruppen (BG).44
2.4.4 Einstufung von Kranen nach F.E.M.-Richtlinie 1.001.45
2.5 Lasten und Lastfalle für Krane nach DIN 15 018.46
2.5.1 Hauptlasten (DIN 15 018, Kap. 4.1).46
2.5.2 Zusatzlasten Krane (DIN 15 018, Kap. 4.2).47
2.5.3 Sonderlasten.47
2.5.4 Lastfalle für Krane nach DIN 15 018, Tab. 7.48
2.6 Einwirkungen auf Kranbahnen und ihre Kombinationen.50
2.6.1 Ständige Einwirkungen Git.50
2.6.2 Veränderliche Einwirkungen Qi¿.50
2.6.3 Außergewöhnliche Einwirkungen FA,k.51
2.6.4 Einwirkungskombinationen (EK) bei Kranbahnen nach DIN 18 800.52
2.6.5 Wie viele Krane sind gleichzeitig zu berücksichtigen?.53
3 Planung von Krananlagen und Konstruktion von Kranbahnträgern_._.55
3.1 Planung von Brückenkrananlagen, Unfallverhütung.55
3.2 Kranschienen.68
3.2.1 Schienenformen.68
IX
Inhaltsverzeichnis
3.2.2 Befestigung der Schiene am Kranbahnträger, Schienenunterlagen.71
3.2.3 Schienenstöße.78
3.2.4 Verschleiß und Schäden an Schienen.82
3.2.5 Zur Auswahl von Kranschiene und Laufrad.82
3.3 Statisches System der Kranbahn.88
3.4 Querschnitte von Kranbahnträgern.89
3.5 Auflager.98
3.6 Kranbahnträgerstöße.103
3.7 Kranbahnstützen.107
3.8 Aussteifung der Kranbahnen und ihrer Stützen.110
3.9 Maßabweichungen nach DIN und Eurocode.111
3.10 Prüfungen von Kran und Kranbahnen.113
3.10.1 Arten von Prüfungen, Prüfpersonal, Dokumentation.113
3.10.2 Einmalige Prüfungen der Krananlage.115
3.10.3 Wiederkehrende Prüfungen der Krananlage.116
3.10.4 Prüfungen von Kranbahnen.117
3.11 Anforderungen an die Fertigung von Kranbahnträgern.118
4 Schnittgrößen von Kranbahnträgern aus Biegetragwirkung.120
4.1 Schnittgrößen und ihre Darstellungsmöglichkeiten.121
4.2 Schnittgrößen am Einfeldträger: Culmannsche Laststellung.121
4.2.1 Herleitung.121
4.2.2 Vorgehensweise bei zwei beliebigen Radlasten.123
4.2.3 Vorgehensweise bei einer Gruppe aus n beliebigen Radlasten.124
4.3 Grenzlinien am Einfeldträger.127
4.4 Maximale Schnittgrößen bei mehrfeldrigen Kranbahnen.130
4.4.1 Maximale Schnittgrößen und Auflagerkräfte von Mehrfeldträgern.130
4.4.2 Einflusslinien von Zweifeldträgern mit gleichen Stützweiten.135
4.5 Auflagerlasten aus dem Kranbahnträger.135
5 Spannungsberechnung und allgemeiner Spannungsnachweis (AS).141
5.1 Spannungen aus globaler Tragwirkung.141
5.1.1 Tragwirkungssplitting.141
5.1.2 Schnittgrößen und Spannungen aus Torsion für I-Profile.143
5.2 Lokale Beanspruchungen infolge örtlicher Radlastpressung.147
5.2.1 Radlastpressung.149
5.2.2 Stegbiegung infolge exzentrischer Radlasteinleitung.150
5.3 Nachweis der Verbindungsmittel bei Krananlagen.153
5.3.1 Schweißverbindungen.153
5.3.2 Schraubenverbindungen im Kranbau.159
5.4 Querschnittswerte.161
5.4.1 Doppeltsymmetrisches I-Profil mit Flachstahlschiene.161
5.4.2 Einfachsymmetrisches I-Profil.162
5.5 Berechnung von Trägern mit Horizontalverband.163
5.6 Allgemeiner Spannungsnachweis für Kranbahnträger.166
6 Biegedrillknicknachweis von Kranbahnträgern.168
6.1 Einführung.168
6.2 BDK-Nachweis als Nachweis des Obergurtes gegen Biegeknicken.170
6.3 Biegedrillknicknachweis nach Ersatzstabverfahren Gl. 30.173
Inhaltsverzeichnis
6.4 Zur Berechnung von Spannungen nach Wölbkrafttorsion Th. II. Ordnung.176
6.4.1 Zur Notwendigkeit der Ber. der Wölbkrafttorsion Th. II. 0.176
6.4.2 Spannungsberechnung mit Stabwerksprogrammen.178
6.5 BDK-Nachweis als Spannungsnachweis nach Th. II. O. elastisch-elastisch.179
6.6 BDK-Nachweis als Querschnittsnachweis elastisch-plastisch.182
6.7 Auswahl des Verfahrens für den BDK-Nachweis.185
7 Beulsicherheitsnachweis von Kranbahnträgern nach DIN 18 800-3.187
7.1 Allgemeines zum Beulen.187
7.2 Beulnachweis des Stegblechs unter der Radlast.189
7.3 Stegbleche mit Längssteifen.194
7.4 Stegbeulen im Auflagerbereich.195
7.5 Software für den Beulnachweis.197
8 Werkstoffermüdung.198
8.1 Einführung.198
8.2 Beschreibung der Beanspruchimg und Versagensvorgang.198
8.3 Wöhlerlinie, Werkstoffkennwerte.201
8.4 Einflussgrößen auf die Ermüdungsfestigkeit eines Bauteils.203
8.4.1 Kerbwirkung.203
8.4.2 Werkstoffeinfluss.205
8.4.3 Mittelspannungseinfluss.206
8.4.4 Größeneinfluss.206
8.4.5 Ermüdungsgerecht konstruieren, fertigen und montieren.206
8.5 Konzepte für den Betriebsfestigkeitsnachweis.207
8.5.1 Spannungskollektiv.208
8.5.2 Lineare Schadensakkumulation nach Palmgren-Miner.209
8.5.3 Schadensäquivalente Spannungsschwingbreite.211
8.5.4 Nennspannungskonzept.212
8.6 Betriebsfestigkeitsuntersuchung nach DIN 4132.213
8.6.1 Nachweiskonzept DIN 4132.213
8.6.2 Beanspruchungsgruppen (BG).213
8.6.3 Lastannahmen für die Betriebsfestigkeitsuntersuchung (BFU).216
8.6.4 Kerbfalle nach DIN 4132.216
8.6.5 Grenzspannungen für Kranbahnträger nach DIN 4132.217
8.6.6 Grenzspannungen bei Kranen nach DIN 15 018.221
8.6.7 Nachweisführung nach DIN 4132.221
8.6.8 Beispiele Betriebsfestigkeitsuntersuchung (BFU).224
9 Gebrauchstauglichkeitsnachweis für Kranbahnen.227
9.1 Grenzwerte.227
9.1.1 Begrenzung vertikaler Verformungen nach EC 3-6.227
9.1.2 Begrenzung horizontaler Verformungen nach EC 3-6.228
9.1.3 Schwingungen von Kranbahnen.231
9.2 Berechnung der Durchbiegungen.232
9.2.1 Berechnung vertikaler Durchbiegungen 4.232
9.2.2 Berechnung der horizontalen Durchbiegung Sy.235
9.3 Abschätzung der Eigenfrequenzen.235
10 Beispielrechnung Kranbahn nach DIN 4132----------------------------------------------239
XI
Inhaltsverzeichnis
10.1 Aufgabenstellung.239
10.2 Schnittgrößen.239
10.2.1 Einwirkungskombinationen EK 1 undEK2.239
10.2.2 Maximale Feldmomente Mr nach Tab. 4-1, Abschnitt 4.4.239
10.2.3 Maximale Stützmomente MSt nach Tab. 4-1, Abschnitt 4.4.240
10.2.4 Maximale Querkraft FWi links vom Mittelauflager b.241
10.2.5 Minimales Moment My an der Stelle des maximalen Feldmoments.241
10.3 Allgemeiner Spannungsnachweis.242
10.3.1 Obere Flanschecke, Normalspannungen im Feld, EK 1.242
10.3.2 Oberer Stegrand, Vergleichsspannungen am Mittelauflager, EK 2.242
10.3.3 Schienenschweißnaht, durchlaufend, EK 1 und EK 2.242
10.3.4 Alternativ: Schienenschweißnaht, nicht durchlaufend, gegenüber-
liegende Anordnung, EK 2.243
10.3.5 Alternativ: Schienenschweißnaht, nicht durchlaufend, versetzte
Anordnung, EK 1.244
10.4 Biegedrillknicknachweis nach DIN 18 800-2, Gl. 30.244
10.5 Beulnachweis des Stegblechs unter der Radlast.245
10.6 Betriebsfestigkeitsuntersuchung.248
10.6.1 Untersuchung der Konstruktion auf Kerbfälle und Nachweisstellen.248
10.6.2 Zusammenstellung der Schnittgrößen und Spannungen.248
10.6.3 Betriebsfestigkeitsnachweise.249
10.6.4 Bewertung BFU.251
10.7 Gebrauchstauglichkeitsnachweis.2522
10.7.1 Vertikale Durchbiegung nach Tab. 9-1, Zeile a).252
10.7.2 Horizontale Durchbiegung nach Tab. 9-2, Zeile b).252
10.7.3 Kranbahnabstand nach Tab. 9-2, Zeile e).252
10.8 Zusammenfassung des Ergebnisse für Kranbahn HEB 300.253
Teil II: Kranbahnträger nach Eurocode.254
11 Lastannahmen nach EC 1-3.256
11.1 Einstufungen, Schwingbeiwerte.256
11.2 Einwirkungen.256
11.3 Einwirkungskombinationen (GZT und GZG).261
11.4 Lasten und Einwirkungskombinationen Erdbeben.263
12 Grenzzustände der Tragfähigkeit und der Gebrauchstauglichkeit nach EC 3-6. 264
12.1 Grenzzustände und Teilsicherheitsbeiwerte.264
12.2 Querschnittsnachweise nach EC 3-1-1.265
12.2.1 Querschnittsklassen, Querschnittswerte von Kranbahnträgern.265
12.2.2 Querschnittsnachweis für Biegemomente.265
12.2.3 Querkrafmachweis nach EC 3-1-1, Kap. 6.2.6.266
12.2.4 Interaktion Biegung My - Querkraft Vz nach EC 3-1-1, Kap. 6.2.8.267
12.3 Lasteinleitungsspannungen.268
12.4 Bauteilnachweis: Biegedrillknicken (BDK).271
12.4.1 Ersatzstabverfahren „Knickender Obergurt".271
12.4.2 Alternatives Ersatzstabverfahren nach EC 3-6, Anhang A.273
12.4.3 BDK-Nachweis als Querschnittsnachweis der Schnittgrößen.273
12.5 Beulnachweise nach EC 3-1-5.274
12.5.1 Beulnachweis des Stegblechs unter der Radlast als lokaler Nachweis. 274
XII
Inhaltsverzeichnis
12.5.2 Flanschinduziertes Stegblechbeulen.277
12.5.3 Beulnachweis der Druckflansche.278
12.6 Weitere Nachweise im Grenzzustand der Tragfähigkeit.278
12.7 Gebrauchstauglichkeitsnachweise nach EC 3-6.278
13 Ermüdungsnachweis nach EC 3-6 und EC 3-1-9.280
13.1 Nachweiskonzept EC 3-1-9.280
13.1.1 Grundlagen.280
13.1.2 Zuverlässigkeitskonzept.280
13.1.3 Teilsicherheitsbeiwerte.281
13.2 Lastannahmen für den Ermüdungsnachweis.281
13.2.1 Beanspruchungsklassen nach EC 1-3.281
13.2.2 Einwirkungen für den Ermüdungsnachweis nach EC 1-3.283
13.2.3 Berechnung der schadensäquivalenten Spannungsschwingbreite.285
13.3 Wöhlerlinien nach EC 3-1-9.286
13.4 Kerbfálle nach EC 3-1-9.288
13.5 Ermüdungsnachweisführung nach EC 3-1-9.293
13.5.1 Nachweis für einen einzelnen Kran.293
13.5.2 Nachweis für Kranbahnen mit mehreren Kranbrücken.293
13.5.3 Nachweis von Radlasteinleitungsspannungen.294
13.6 Ermüdungsnachweise EC - EN - DIN im Vergleich.295
14 Beispielrechnung Kranbahn nach Eurocode.297
14.1 Aufgabenstellung.297
14.2 Lastannahmen und Einstufungen.298
14.3 Schnittgrößen.298
14.4 Querschnittswerte und vollplastische Schnittgrößen.300
14.4.1 Allgemeine Querschnittswerte und Querschnittseinordnung.300
14.4.2 Querschnittswerte des Obergurts (Oberflansch + 1/5 Steg).300
14.4.3 Vollplastische Schnittgrößen.301
14.5 Querschnittsnachweise.301
14.5.1 Spannungsnachweis obere Flanschecke.301
14.5.2 Alternativ: Querschnittsnachweis.302
14.5.3 Querkraftnachweis.302
14.6 Bauteilnachweis: Biegedrillknicken (BDK).302
14.6.1 Verfahren nach EC 3-6, Kap. 6.3.2.3 (1) für EK 1.302
14.6.2 Verfahren nach EC 3-6, Kap. 6.3.2.3 (1) für EK 5.303
14.6.3 BDK-Nachweis als Spannungsnachweis nach Th. II. 0.304
14.6.4 Alternative: BDK-Nachweis als Querschnittsnachweis.304
14.7 Lokale Nachweise.305
14.7.1 Lasteinleitungsspannungen.305
14.7.2 Vergleichsspannungen an der Stegoberkante am Zwischenauflager.306
14.7.3 Beulnachweise.306
14.8 Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit.308
14.8.1 Vertikale Durchbiegung.308
14.8.2 Horizontale Durchbiegung.308
14.8.3 Stegblechatmen und Untergurtschwingungen.309
14.8.4 Elastisches Verhalten.309
14.9 Ermüdungsnachweis nach EC 3-1-9.309
14.9.1 Schwingbeiwerte, Radlasten und Nachweisstellen.309
XIII
Inhaltsverzeichnis
14.9.2 Nachweis Bereich Schienenschweißnaht, Oberkante Flansch.310
14.9.3 Oberflansch im Bereich der angeschweißten Quersteife.312
14.9.4 Stegansatz im Feld.312
14.9.5 Stegansatz am Zwischenauflager.314
14.10 Vergleich mit Bemessung nach DIN 4132.315
Teil III: Sonderkapitel.317
15 Kranbahnträger für Hängekrane und Laufkatzen nach DIN 4132.317
15.1 Lastannahmen.317
15.2 Unterflanschbiegung.319
15.3 Berechnungen und Nachweise.321
15.3.1 Allgemeiner Spannungsnachweis.321
15.3.2 Biegedrillknicknachweis.322
15.3.3 Beulnachweis.324
15.4 Berechnungsbeispiel Katzbahnträger.324
15.5 Konstruktive Details für Kranbahnträger von Hängekranen und Hängekatzen . 328
15.5.1 Querschnitte für Kranbahnträger.328
15.5.2 Aufhängung.328
15.5.3 Übergang bei Hängekranen.330
15.5.4 Verstärkung eines freien Unterflanschendes.330
16 Berechnung dünnwandiger Kastenträger.332
16.1 Berechnung von Kastenträgern nach Schindler.333
16.2 Konstruktion und Berechnung der Querschotte.336
17 Optimierung von Kranbahnträgerquerschnitten für Laufkrane.340
17.1 Walzprofile als Kranbahnträger-Querschnitte.340
17.1.1 Auswahl der Profilreihe.340
17.1.2 Einflussgrößen auf die Bemessung von Kranbahnträger-Walzprofilen. 342
17.2 I-Schweißprofile.347
17.2.1 Optimierung.347
17.2.2 Einfluss der Trägerhöhe auf die minimale Querschnittsfläche.351
17.2.3 Einige Entwurfsregeln für einfachsymmetrische I-Schweißprofile.352
17.3 I-Schweißprofil oder Walzprofil?.355
17.4 Winkelverstärkte Walzprofile.357
Anhang A: Kerbfalltabellen nach DIN 4132.360
Anhang B: BFU-Grenzspannungen nach DIN 4132.367
Anhang C: Abkürzungsverzeichnis.377
Anhang D: Häufig verwendete Formelzeichen.378
Normen und Literatur.380
Stichwortverzeichnis.391
XIV |
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