Die Interpretationsmöglichkeit, dass nach DIN EN 1993-6, Kap. 9.3.3 (1) diese Exzentrizität nur für die Bemessung des Steges anzusetzen ist, wurde vom Normenauschuss NA 005-08-01 AA - Kranbahnen (SpA zu CEN/TC 250/SC 3) als nicht korrekt bestätigt.
Berücksichtigung des exzentrischen Radlastangriffes im Ermüdungsnachweis
In KRANBAHN wird für den Ermüdungsnachweis der Schweißnähte sowie des Kranbahnträgers bei Verwendung des Nationalen Anhanges von Deutschland und ab einer Schadensklasse von S3 der exzentrische Radlastangriff von 1/4 der Schienenkopfbreite verwendet.
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Bei Kranbahnen mit großen Stützweiten ist nicht selten die Horizontallast aus Schräglauf bemessungsrelevant. In diesem Beitrag sollen die Entstehung dieser Kräfte und die richtige Eingabe in KRANBAHN beschrieben werden. Es wird hierbei auf die praktische Ausführung und den theoretischen Hintergrund eingegangen.
In KRANBAHN wird für den Ermüdungsnachweis der Schweißnähte sowie des Kranbahnträgers bei Verwendung des Nationalen Anhanges von Deutschland und ab einer Schadensklasse von S3 der exzentrische Radlastangriff von 1/4 der Schienenkopfbreite verwendet.
Die Wirkung der Schiene als "statisch mittragend" oder "statisch nicht mittragend" wird in KRANBAHN über die Auswahlmöglichkeiten "Schiene-Flanschverbindung" in den Details festgelegt. Diese Einstellung steuert die Berechnung der Lasteinleitungslänge nach EN 1993-6, Tab. 5.1.
Bei der Umnutzung oder Erweiterung von Hallen wünscht der Bauherr den Betrieb eines zweiten oder dritten Kranes auf einer bestehenden Kranbahn. Da die ursprüngliche Bemessung meist keine weiteren Krane berücksichtigt hat, ist eine häufige Lösung, zwischen den Kranen einen Mindestabstand einzuplanen. Dies erfolgt über eine Steuerung in der Krantechnik.
- Spannungsnachweis für Kranbahn und Schweißnähte
- Ermüdungs- bzw. Betriebsfestigkeitsnachweis für Kranbahn und Schweißnähte
- Verformungsnachweis
- Beulnachweis auch lokal für Radlasteinleitung
- Stabilitätsnachweis für Biegedrillknicken nach Biegetorsionstheorie II. Ordnung (1D-FEM-Element)
Bei der Bemessung nach Eurocode 3 stehen folgende Nationale Anhänge (NA) zur Verfügung:
-
DIN EN 1993-6/NA:2010-12 (Deutschland) -
NBN EN 1993-6/ANB:2011-03 (Belgien) -
SFS EN 1993-6/NA:2010-03 (Finnland) -
NF EN 1993-6/NA:2011-12 (Frankreich) -
UNI EN 1993-6/NA:2011-02 (Italien) -
LST EN 1993-6/NA:2010-12 (Litauen) -
NEN EN 1993-6/NB:2012-05 (Niederlande) -
NS EN 1993-6/NA:2010-01 (Norwegen) -
SS EN 1993-6/NA:2011-04 (Schweden) -
CSN EN 1993-6/NA:2010-03 (Tschechische Republik) -
BS EN 1993-6/NA:2009-11 (Vereinigtes Königreich) -
CYS EN 1993-6/NA:2009-03 (Zypern)
Zusätzlich können benutzerdefinierte Nationale Anhänge mit spezifischen Beiwerten angelegt werden.
Die Ausgabe aller Nachweise erfolgt in thematisch gegliederten Tabellen. Dabei wird stets eine Querschnittsgrafik angezeigt, die die aktuellen Tabellenwerte veranschaulicht. Bei den Bemessungsdetails werden auch alle Zwischenwerte ausgewiesen.
Allgemeiner Spannungsnachweis
Für den Kranbahnträger wird der allgemeine Spannungsnachweis mit Berechnung der vorhandenen Spannungen und einer Gegenüberstellung mit den Grenznormal-, Grenzschub- und Grenzvergleichsspannungen geführt. Für die Schweißnähte wird ebenfalls der allgemeine Spannungsnachweis geführt, der die parallelen und senkrechten Schubspannungen und deren Überlagerung umfasst.
Ermüdungs- bzw. Betriebsfestigkeitsnachweis
Der Ermüdungsnachweis wird für bis zu drei gleichzeitig wirkende Krane auf Grundlage des Nennspannungskonzepts nach EN 1993-1-9 geführt. Beim Betriebsfestigkeitsnachweis nach DIN 4132 wird der Spannungsverlauf der Kranüberfahrten für jeden Spannungspunkt aufgezeichnet und mit der Rain-Flow -Methode ausgewertet.
Beulnachweis
Der Beulnachweis erfolgt unter Berücksichtigung einer örtlichen Radlasteinleitung nach EN 1993-6 oder DIN 18800-3.
Verformungsnachweis
Der Verformungsnachweis wird getrennt für die vertikale und die horizontale Richtung geführt. Dabei werden die vorhandenen bezogenen Verschiebungen mit den zulässigen Werten verglichen. Die zulässigen Verformungsverhältnisse können benutzerdefiniert festgelegt werden.
Biegedrillknicknachweis
Der Nachweis gegen Biegedrillknicken erfolgt nach Biegetorsionstheorie II. Ordnung unter Ansatz von Imperfektionen. Dabei muss der allgemeine Spannungsnachweis erbracht werden, wobei der kritische Lastfaktor nicht kleiner als 1,00 sein darf. KRANBAHN weist daher für alle Lastkombinationen des Spannungsnachweises auch den zugehörigen kritischen Lastfaktor aus.
Auflagerkräfte
Das Programm ermittelt sämtliche Auflagerkräfte aus charakteristischen Lasten inkl. dynamischer Faktoren.
Während der Berechnung werden die Kranlasten in vordefinierten Abständen als Lastfall für die Kranbahn erzeugt. Die Schrittweite, mit der die Krane über die Kranbahn fahren, kann beeinflusst werden.
Für jede Kranstellung werden alle Kombinationen der jeweiligen Grenzzüstande (Tragfähigkeit, Ermüdung, Verformung und Lagerkräfte) berechnet. Darüber hinaus gibt es umfassende Einstellmöglichkeiten für die Steuerung der FEM-Berechnung wie z. B. Länge der finiten Elemente oder Abbruchkriterien.
Die Kranbahnträger-Schnittgrößen werden nach Biegetorsionstheorie II. Ordnung am imperfekten System berechnet.
Die Eingabe von Geometrie, Material, Querschnitten, Einwirkungen und Imperfektionen erfolgt in übersichtlich strukturierten Masken:
Geometrie
- Schnelle und komfortable Systemeingabe
- Definition der Lagerbedingungen anhand verschiedener Lagertypen (Gelenkig, Gelenkig verschieblich, Eingespannt, Benutzerdefiniert, Seitliche Halterung am Ober- oder Untergurt)
- Optionale Vorgabe einer Wölbbehinderung
- Variable Anordnung von starren und verformbaren Auflagersteifen
- Einfügen von Gelenken möglich
Kranbahnprofile
- I-förmige Walzprofile (I, IPE, IPEa, IPEo, IPEv, HE-B, HE-A, HE-AA, HL, HE-M, HE, HD, HP, IPB-S, IPB-SB, W, UB, UC, weitere Reihen nach AISC, ARBED, British Steel, Gost, TU, JIS, YB, GB usw.) kombinierbar mit Profilverstärkung des Obergurts (Winkel oder U-Profil) sowie mit Schiene (SA, SF) oder Lasche mit benutzerdefinierten Abmessungen
- Unsymmetrische I-Profile (Typ IU) ebenfalls kombinierbar mit Profilverstärkung des Obergurts sowie mit Schiene oder Lasche
Einwirkungen
Es lassen sich Einwirkungen aus bis zu drei gleichzeitig betriebenen Kranen erfassen. Im einfachsten Fall wählt man einen benutzerdefinerten Kran aus der Bibliothek. Die Eingaben können aber auch manuell erfolgen:
- Anzahl der Krane und Kranachsen (maximal 20 je Kran), Achsabstände, Lage der Kranpuffer
- Einordnung nach EN 1993-6 in Schadensklasse mit editierbaren dynamischen Beiwerten und nach DIN 4132 in Hubklasse und Beanspruchungsgruppe bzw. -klasse
- Vertikale und horizontale Radlasten aus Eigengewicht, Hublast, Massenkräfte aus Antrieb sowie Lasten aus Schräglauf
- Axiale Belastung in Fahrtrichtung sowie Pufferkräfte mit frei definierbaren Exzentrizitäten
- Ständige und veränderliche Zusatzlasten mit frei definierbaren Exzentrizitäten
Imperfektionen
- Der Imperfektionsansatz erfolgt in Anlehnung an die erste Eigenschwingungsform - wahlweise identisch für alle zu berechnenden Lastkombinationen oder individuell für jede Lastkombination, da sich die Eigenformen je nach Belastung auch ändern können.
- Zur Skalierung der Eigenformen stehen komfortable Werkzeuge zur Verfügung (Ermittlung von Stichmaßen für Vorverdrehung und Vorkrümmung).
An welcher Position befinden sich die ermittelten Auflagerkräfte für den Kranbahnträger? Am unteren Flansch des Kranbahnträgers oder im Schubmittelpunkt des Querschnittes?
Wie kann ich mit Dlubal Software einen Kranbahnträger modellieren und bemessen?
Kann man im Zusatzmodul KRANBAHN auch unterbrochene Schweißnähte bemessen?
Sind die Lasten in der Tabelle der Kranlasten in Maske 1.4 für einen Kran je Achse oder je Rad einzugeben?
Ich möchte mit dem Zusatzmodul KRANBAHN einen Hängekran bemessen. Wo liegen für den Spannungsnachweis am Unterflansch und für den Ermüdungsnachweis die Bemessungspunkte 0, 1 und 2?
Wo kann man die Stahlgüte des Kranbahnträgers verändern? Obwohl ich in RSTAB St 37.2 eingestellt habe, wird in KRANBAHN nur S235 für die Berechnung verwendet.
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