Read 18179811_toc.pdf text version

Prof. Dr.-Ing. Christoph Seeßelberg

Kranbahnen

Bemessung und konstruktive Gestaltung

Mit CD-ROM

2., aktualisierte Auflage

/Bauwerk

Inhaltsverzeichnis

Teil I: Kranbahnträger nach DIN 4132 1 Einleitung 1.1 Fördertechnik, Krane, Kranbahnen 1.2 Besonderheiten von Kranbahnen 1.3 Bauarten von Krananlagen 1.3.1 Hängekatzen 1.3.2 Schwenkkrane 1.3.3 Brückenkrane 1.3.4 Portalkrane und Halbportalkrane 1.3.5 Konsolkrane 1.4 Grundlegende Normen für Krane und Kranbahnen 1.5 Koordinatensystem Einwirkungen auf Krane und Kranbahnen 2.1 Massenkräfte aus Antrieb nach DIN 15 018 2.1.1 Kranfahrwerksysteme 2.1.2 Massenkräfte längs der Fahrtrichtung 2.1.3 Massenkräfte quer zur Fahrtrichtung 2.2 Kräfte aus Schräglauf 2.2.1 Seitenführungssysteme 2.2.2 Grundlagen der Berechnung der Schräglaufkräfte 2.2.3 Schräglaufkräfte 5 und//s,ij nach DIN 15 018 2.2.4 Schräglaufkräfte von zweiachsigen Kranen EFF 2.2.5 Überlagerung von Schräglaufkräften und Masselasten 2.3 Pufferkräfte 2.4 Hubklassen, Schwingbeiwerte und Beanspruchungsgruppen 2.4.1 Hubklassen 2.4.2 Schwingbeiwerte für den Kranbetrieb 2.4.3 Beanspruchungsgruppen (BG) 2.4.4 Einstufung von Kranen nach F.E.M.-Richtlinie 1.001 2.5 Lasten und Lastfälle für Krane nach DIN 15 018 2.5.1 Hauptlasten (DIN 15 018, Kap. 4.1) 2.5.2 Zusatzlasten Krane (DIN 15 018, Kap. 4.2) 2.5.3 Sonderlasten 2.5.4 Lastfälle für Krane nach DIN 15 018, Tab. 7 2.6 Einwirkungen auf Kranbahnen und ihre Kombinationen 2.6.1 Ständige Einwirkungen Gk , 2.6.2 Veränderliche Einwirkungen gi,k 2.6.3 Außergewöhnliche Einwirkungen FA,IC 2.6.4 Einwirkungskombinationen (EK) bei Kranbahnen nach DIN 18 800 2.6.5 Wie viele Krane sind gleichzeitig zu berücksichtigen? Planung von Krananlagen und Konstruktion von Kranbahnträgern 3.1 Planung von Brückenkrananlagen, Unfallverhütung 3.2 Kranschienen 3.2.1 Schienenformen 1 1 1 3 4 5 6 7 10 12 13 14 15 15 15 16 19 22 22 24 25 30 31 32 40 40 42 43 44 45 45 46 46 47 49 49 49 50 51 52 54 54 67 67

2

3

IX

Inhaltsverzeichnis 3.2.2 Befestigung der Schiene am Kranbahnträger, Schienenunterlagen 3.2.3 Schienenstöße 3.2.4 Verschleiß und Schäden an Schienen 3.2.5 Zur Auswahl von Kranschiene und Laufrad 3.3 Statisches System der Kranbahn 3.4 Querschnitte von Kranbahnträgern 3.5 Auflager 3.6 Kranbahnträgerstöße 3.7 Kranbahnstützen 3.8 Aussteifung der Kranbahnen und ihrer Stützen 3.9 Toleranzen nach DIN und Eurocode 3.10 Prüfungen von Krananlagen Schnittgrößen von Kranbahnträgern aus Biegetragwirkung 4.1 Schnittgrößen und ihre Darstellungsmöglichkeiten 4.2 Schnittgrößen am Einfeldträger: Culmannsche Laststellung 4.2.1 Herleitung 4.2.2 Vorgehensweise bei zwei beliebigen Radlasten 4.2.3 Vorgehensweise bei einer Gruppe aus n beliebigen Radlasten 4.3 Grenzlinien am Einfeldträger 4.4 Maximale Schnittgrößen bei mehrfeldrigen Kranbahnen 4.4.1 Maximale Schnittgrößen und Auflagerkräfte von Mehrfeldträgern nach Rose 4.4.2 Einflusslinien von Zweifeldträgern mit gleichen Stützweiten 4.5 Auflagerlasten aus dem Kranbahnträger Spannungsberechnung und allgemeiner Spannungsnachweis (AS) 5.1 Spannungen aus globaler Tragwirkung 5.1.1 Tragwirkungssplitting 5.1.2 Schnittgrößen und Spannungen aus Torsion für I-Profile 5.2 Lokale Beanspruchungen infolge örtlicher Radlastpressung 5.2.1 Radlastpressung 5.2.2 Stegbiegung infolge exzentrischer Radlasteinleitung 5.3 Nachweis der Verbindungsmittel bei Krananlagen 5.3.1 Schweißverbindungen 5.3.2 Schraubenverbindungen im Kranbau 5.4 Querschnittswerte 5.4.1 Doppeltsymmetrisches I-Profil mit Flachstahlschiene 5.4.2 Einfachsymmetrisches I-Profil 5.5 Berechnung von Trägern mit Horizontalverband 5.6 Allgemeiner Spannungsnachweis für Kranbahnträger Biegedrillknicknachweis von Kranbahnträgern 6.1 Einführung 6.2 BDK-Nachweis als Nachweis des Obergurtes gegen Biegeknicken 6.3 Biegedrillknicknachweis nach Ersatzstabverfahren Gl. 30 6.4 Zur Berechnung von Spannungen nach Wölbkrafttorsion Th. II. Ordnung 6.4.1 Zur Notwendigkeit der Berücksichtigung der Wölbkrafttorsion Th. II. 0 6.4.2 Spannungsberechnung mit Stabwerksprogrammen 70 74 77 78 83 84 92 95 99 102 103 104 109 110 110 110 112 113 116 119 119 123 124 130 130 130 132 136 138 139 142 142 148 150 150 151 152 154 156 156 158 161 164 164 166

X

Inhaltsverzeichnis 6.5 6.6 6.7 7 BDK-Nachweis als Spannungsnachweis nach Th.II.O. elastisch-elastisch BDK-Nachweis als Spannungsnachweis elastisch-plastisch Auswahl des Verfahrens für den BDK-Nachweis 167 170 173 175 175 177 182 183 185 185 185 188 190 190 192 193 193 193 194 195 196 198 199 200 200 200 203 203 204 208 208 211 214 214 214 215 217 219 219 222 222 226 226 226 226 227

Beulsicherheitsnachweis von Kranbahnträgern nach DIN 18 800-3 7.1 Allgemeines zum Beulen 7.2 Beulnachweis des Stegblechs unter der Radlast 7.3 Stegbleche mit Längssteifen 7.4 Stegbeulen im Auflagerbereich Werkstoffermüdung 8.1 Einführung 8.2 Beschreibung der Beanspruchung und Versagens Vorgang 8.3 Wöhlerlinie, Werkstoffkennwerte 8.4 Einflussgrößen auf die Ermüdungsfestigkeit eines Bauteils 8.4.1 Kerbwirkung 8.4.2 Werkstoffeinfluss 8.4.3 Mittelspannungseinfluss 8.4.4 Größeneinfluss 8.4.5 Ermüdungsgerecht konstruieren, fertigen und montieren 8.5 Konzepte für den Betriebsfestigkeitsnachweis 8.5.1 Spannungskollektiv 8.5.2 Lineare Schadensakkumulation nach Palmgren-Miner 8.5.3 Schadensäquivalente Spannungsschwingbreite 8.5.4 Nennspannungskonzept 8.6 Betriebsfestigkeitsuntersuchung nach DIN 4132 8.6.1 Nachweiskonzept DIN 4132 8.6.2 Beanspruchungsgruppen (BG) 8.6.3 Lastannahmen für die Betriebsfestigkeitsuntersuchung (BFU) 8.6.4 Kerbfälle nach DIN 4132 8.6.5 Grenzspannungen für Kranbahnträger nach DIN 4132 8.6.6 Grenzspannungen bei Kranen nach DIN 15 018 8.6.7 Nachweisführung nach DIN 4132 8.6.8 Beispiele Betriebsfestigkeitsuntersuchung (BFU) Gebrauchstauglichkeitsnachweis für Kranbahnen 9.1 Grenzwerte 9.1.1 Begrenzung vertikaler Verformungen nach EC 3-6 9.1.2 Begrenzung horizontaler Verformungen nach EC 3-6 9.1.3 Schwingungen von Kranbahnen 9.2 Berechnung der Durchbiegungen 9.2.1 Berechnung vertikaler Durchbiegungen < % 9.2.2 Berechnung der horizontalen Durchbiegung dy 9.3 Abschätzung der Eigenfrequenzen

8

9

10 Beispielrechnung Kranbahn nach DIN 4132 10.1 Aufgabenstellung 10.2 Schnittgrößen 10.2.1 Maximale Feldmomente MF nach Tab. 4-1, Abschnitt 4.4 10.2.2 Maximale Stützmomente Afst nach Tab. 4-1, Abschnitt 4.4

XI

Inhaltsverzeichnis 10.2.3 Maximale Querkraft V\,.\\ links vom Mittelauflager b 10.2.4 Minimales Moment My an der Stelle des maximalen Feldmoments Allgemeiner Spannungsnachweis Biegedrillknicknachweis nach DIN 18800-2, Gl. 30 Beulnachweis des Stegblechs unter der Radlast Betriebsfestigkeitsuntersuchung 10.6.1 Untersuchung der Konstruktion auf Kerbfalle und Nachweisstellen 10.6.2 Zusammenstellung der Schnittgrößen und Spannungen 10.6.3 Betriebsfestigkeitsnachweise 10.6.4 Bewertung Gebrauchstauglichkeitsnachweis 10.7.1 Vertikale Durchbiegung 10.7.2 Horizontale Durchbiegung 228 228 229 230 231 234 234 234 235 236 237 237 237 238 240 240 240 244

10.3 10.4 10.5 10.6

10.7

Teil II: Kranbahnträger nach Eurocode 11 Lastannahmen nach EC 1-3 bzw. DIN 1055-10 11.1 Einstufungen, Schwingbeiwerte 11.2 Einwirkungen 11.3 Einwirkungskombinationen

12 Grenzzustände der Tragfähigkeit und der Gebrauchstauglichkeit nach EC 3-6.. 247 12.1 Grenzzustände und Teilsicherheitsbeiwerte 247 12.2 Querschnittsnachweise nach EC 3-1-1 247 12.2.1 Querschnittsklassen, Querschnittswerte von Kranbahnträgern 247 12.2.2 Querschnittsnachweis für Biegemomente 248 12.2.3 Querkraftnachweis nach EC 3-1-1, Kap. 6.2.6 249 12.2.4 Interaktion Biegung My - Querkraft Vz nach EC 3-1-1, Kap. 6.2.8 250 12.3 Lasteinleitungsspannungen 251 12.4 Bauteilnachweis: Biegedrillknicken (BDK) 254 12.4.1 Ersatzstabverfahren ,,Knickender Obergurt" 254 12.4.2 Alternatives Ersatzstabverfahren nach EC 3-6, Anhang A 256 12.4.3 BDK-Nachweis mit einer Tragwerksberechnung unter Berücksichtigung der Einflüsse aus Th.II.O 256 12.5 Beulnachweise nach EC 3-1-5 257 12.5.1 Beulnachweis des Stegblechs unter der Radlast als lokaler Nachweis .. 257 12.5.2 Flanschinduziertes Stegblechbeulen 260 12.5.3 Beulnachweis der Druckflansche 261 12.6 Weitere Nachweise im Grenzzustand der Tragfähigkeit 261 12.7 Gebrauchstauglichkeitsnachweise nach EC 3-6 261 13 Ermüdungsnachweis nach EC 3-6 und EC 3-1-9 13.1 Nachweiskonzept EC 3-1-9 13.1.1 Grundlagen 13.1.2 Zuverlässigkeitskonzept 13.1.3 Teilsicherheitsbeiwerte 13.2 Lastannahmen für den Ermüdungsnachweis 13.2.1 Beanspruchungsklassen nach DIN 1055-10 13.2.2 Einwirkungen für den Ermüdungsnachweis nach DIN 1055-10 13.2.3 Berechnung der schadensäquivalenten Spannungsschwingbreite 263 263 263 263 264 264 264 266 268

XII

Inhaltsverzeichnis 13.3 Wöhlerlinien nach EC 3-1-9 13.4 Kerbfälle nach EC 3-1-9 13.5 Ermüdungsnachweisfuhrung nach EC 3-1-9 13.5.1 Nachweis für einen einzelnen Kran 13.5.2 Nachweis für Kranbahnen mit mehreren Kranbrücken 13.5.3 Nachweis von Radlasteinleitungsspannungen 14 Beispielrechnung Kranbahn nach Eurocode 14.1 Aufgabenstellung 14.2 Lastannahmen und Einstufungen 14.3 Schnittgrößen 14.4 Querschnittswerte und vollplastische Schnittgrößen 14.4.1 Allgemeine Querschnittswerte und Querschnittseinordnung 14.4.2 Querschnittswerte des Obergurts (Oberflansch + 1/5 Steg) 14.4.3 Vollplastische Schnittgrößen 14.5 Querschnittsnachweise 14.5.1 Spannungsnachweis obere Flanschecke 14.5.2 Alternativ: Querschnittsnachweis 14.5.3 Querkraftnachweis 14.6 Bauteilnachweis: Biegedrillknicken (BDK) 14.6.1 Verfahren nach EC 3-6, Kap. 6.3.2.3 (1) für EK 1 14.6.2 Verfahren nach EC 3-6, Kap. 6.3.2.3 (1) für EK 5 14.6.3 BDK-Nachweis als Spannungsnachweis nach Th.II.0 14.6.4 Alternative: BDK-Nachweis als Querschnittsnachweis 14.7 Lokale Nachweise 14.7.1 Lasteinleitungsspannungen 14.7.2 Vergleichsspannungen an der Stegoberkante am Zwischenauflager 14.7.3 Beulnachweise 14.8 Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit 14.8.1 Vertikale Durchbiegung 14.8.2 Horizontale Durchbiegung 14.8.3 Stegblechatmen und Untergurtschwingungen 14.9 Ermüdungsnachweis nach EC 3-1-9 14.9.1 Schwingbeiwerte, Radlasten und Nachweisstellen 14.9.2 Nachweis Bereich Schienenschweißnaht, Oberkante Flansch 14.9.3 Oberflansch im Bereich der angeschweißten Quersteife an der Zwischenstütze 14.9.4 Stegansatz im Feld 14.9.5 Stegansatz am Zwischenauflager 14.10 Vergleich mit Bemessung nach DIN 4132 Teil III: Sonderkapitel 15 Kranbahnträger für Hängekrane und Laufkatzen nach DIN 4132 15.1 Lastannahmen 15.2 Unterflanschbiegung 15.3 Berechnungen und Nachweise 15.3.1 Allgemeiner Spannungsnachweis 15.3.2 Biegedrillknicknachweis 15.3.3 Beulnachweis 269 272 274 274 274 275 277 277 278 278 280 280 280 281 281 281 282 282 283 283 284 284 284 285 285 286 286 288 288 289 289 289 289 290 292 292 294 295 297 297 297 299 301 301 302 304

XIII

Inhaltsverzeichnis 15.4 Berechnungsbeispiel Katzbahnträger 15.5 Konstruktive Details für Kranbahnträger von Hängekranen und Hängekatzen 15.5.1 Querschnitte für Kranbahnträger 15.5.2 Aufhängung 15.5.3 Übergang bei Hängekranen 15.5.4 Verstärkungeines freien Unterflanschendes 16 Berechnung dünnwandiger Kastenträger 16.1 Berechnung von Kastenträgern nach Schindler 16.2 Konstruktion und Berechnung der Querschotte 17 Optimierung von Kranbahnträgerquerschnitten für Laufkrane 17.1 Walzprofile als Kranbahnträger-Querschnitte 17.1.1 Auswahl der Profilreihe 17.1.2 Einflussgrößen auf die Bemessung von Kranbahnträger-Walzprofilen 17.2 I-Schweißprofile 17.2.1 Optimierung 17.2.2 Einfluss der Trägerhöhe auf die minimale Querschnittsfläche 17.2.3 Einige Entwurfsregeln für einfachsymmetrische I-Schweißprofile 17.3 I-Schweißprofil oder Walzprofil? 17.4 Winkelverstärkte Walzprofile Anhang A: Kerbfalltabellen nach DIN 4132 Anhang B: BFU-Grenzspannungen nach DIN 4132 Anhang C: Abkürzungsverzeichnis Anhang D: Häufig verwendete Formelzeichen Normen und Literatur Stichwortverzeichnis 304 .. 307 307 308 310 310 311 312 315 319 319 319 .321 326 326 330 331 334 336 339 346 356 357 359 368

XIV

Information

7 pages

Report File (DMCA)

Our content is added by our users. We aim to remove reported files within 1 working day. Please use this link to notify us:

Report this file as copyright or inappropriate

26804