Table Of ContentPeter Osterrieder
Stefan Richter
Kranbahntrager
aus Walzprofilen
Aus dem Programm _____________ ______
Bauwesen
Stahlbau
von Ch. Petersen
Statik und Stabilitat der Baukonstruktionen
von Ch. Petersen
Dynamik der Baukonstruktionen
von Ch. Petersen
Formeln und Tabellen Stahlbau
von E. Piechatzek und E.-M. Kaufmann
Einfiihrung in den Eurocode 3
von E. Piechatzek
Kranbahntriger aus Walzprofilen
von P. Osterrieder und S. Richter
Taschenbuch der Wasserversorgung
von J. Mutschmann und F. Stimmelmayr
VOB Gesamtkommentar
von W. Winkler und P. J. Frohlich
Hochbaukosten - Flachen - Rauminhalte
von W. Winkler und P. J. Frohlich
Praxiswissen Bausanierung
von M. Stahr (Hrsg.)
vieweg ________________- ---"
Peter Osterrieder
Stefan Richter
Kranbahntriger
aus Walzprofilen
Nachweise und Bemessungsdiagramme
2., iiberarbeitete Auflage
~
vleweg
Die Deutsche Bibliothek - CIP-Einheitsaufnahme
Ein Titeldatensatz fiir diese Publikation ist bei
Der Deutschen Bibliothek erhiiltlich
1. Auflage Oktober 1999
2., iiberarbeitete Auflage Oktober 2002
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© Priedr. Vieweg & Sohn Verlagsgesellschaft mbH, Braunschweig/Wiesbaden, 2002
Softcover reprint of the hardcover 2nd edition 2002
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ISBN -13:978-3-322-80321-4 e-ISBN -13:978-3-322-80320-7
DO I: 10.1007/978-3-322-80320-7
v
vorwort
Kranbahntdiger in geschlossenen Hallen werden bei leichtem und mittelschwerem Betrieb meist
als gewalzte I-Profile aus S 235 (St 37) mit Flachstahlschiene und ohne Horizontalverband aus
geftihrt. Vertikale Radlasten und Seitenlasten von Briickenlaufkranen verursachen in den Kran
bahntragem zweiachsige Biegung und Torsion. Bei der im Rahmen des Stabilitatsnachweises ge
forderten Untersuchung des Gleichgewichts am verformten Trager nehmen die Spannungen aus
Seitenbiegung und Torsion im Sinne der Theorie ll. Ordnung uberproportional zu. Der Nachweis
der Tragsicherheit (Biegedrillknicknachweis) unter dieser Beanspruchung wird in der Regel fUr
die Bemessung von gewalzten Kranbahntragem maBgebend. Der Nachweis der Betriebsfestig
keit ist bei dieser Bauweise meist von untergeordneter Bedeutung.
Die zuverlassige Berechnung der Tragsicherheit und ihre wirtschaftliche Ausnutzung bei der
Kranbahntragerbemessung erfordert einen hohen Planungsaufwand, welcher fUr die ansonsten
kostengiinstigen Walztrager mit nieht unerheblichen Kosten verbunden ist. Zur Aufwandsredu
zierung wurde daher ein einfaches Bemessungs-und Nachweisverfahren unter Verwendung von
Diagrammen erarbeitet. Die Bemessungsdiagramme liefem sowohl Aussagen zur Tragfahigkeit
als auch zur Gebrauchstauglichkeit.
Fur den schnellen Gebrauch wird die Anwendung der Diagramme zur Losung einer praxis
relevanten, exemplarischen Aufgabe in Abschnitt 1 dargestellt. Die Abschnitte 2 und 3 enthalten
die wesentliehen Informationen und Hinweise zur Ermittlung der in den Diagrammen beriick
siehtigten Einwirkungs-und WiderstandsgroBen. Weitere Einwirkungen und Einwirkungskom
binationen sowie die Beulsicherheit der Stegbleche werden in Abschnitt 4 untersucht. Detaillierte
Betrachtungen zu den Berechnungsgrundlagen sind Gegenstand des Abschnittes 5.
Die vorliegende Arbeit entstand in Fortfiihrung eines durch die Stiftung Industrieforschung
finanzierten, in der Zeit von Januar 1989 bis Dezember 1990 am Institut fUr Stahlbau der Univer
sitat Stuttgart unter der Leitung von Professor Dr.-Ing. J. Oxfort durchgefiihrten Forschungspro
jektes. Das Projekt wurde bearbeitet durch Herm Dr.-Ing. H.-W. Haller und begleitet von dem
Arbeitsausschuss TB des Deutschen Stahlbau-Verbandes. Gepriift wurde das Forschungsvorha
ben von einem Gutachtergremium der Forschungsvereinigung der Arbeitsgemeinschaft der Eisen
und Metall verarbeitenden Industrie e.V. (AVIF), das sich aus Vertretem der Stahl anwendenden
Industrie und der Wissenschaft zusammensetzt.
Die Weiterfiihrung des Forschungsprojektes und die Aufbereitung der Bemessungsdiagram
me in der vorliegenden Form erfolgte im Rahmen eigenfinanzierter Forschung am Lehrstuhl
Statik und Dynamik der Brandenburgischen Technischen Universitat Cottbus.
Cottbus, Juli 1999 Peter Osterrieder, Stefan Richter
VI
Vorwort zur zweiten Auflage
Der Ausverkauf der 1. Auflage des Buches bereits nach kurzer Zeit ergab die M6glichkeit,
im Rahmen einer 2. Auflage erganzende Nachweise mit den zugehOrigen Untersuchungen in
die Bemessungshilfen einzuarbeiten. Die Diagramme beinhalten nun auch den Vergleichsspan
nungsnachweis fUr den Stegansatz des Tdigers (Abschnitt 4.3). Dieser begrenzt die Tragfahigkeit
bei Durchlauftdigern mit sehr kurzen Spannweiten und geringen Horizontallasten. Die Betriebs
festigkeit von Tragerquerschnitt und SchweiBniihten wird im Rahmen umfangreicher nume
rischer Betrachtungen in den Abschnitten 4.5 und 4.6 untersucht. Die Auswertung fuhrt zu
einer einfachen Bemessungsgleichung fUr die SchweiBniihte zwischen Schiene und Tragerober
gurt. Zur sicheren und einfachen Bemessung untersrutzender Bauteile werden im Abschnitt 4.7
Gleichungen fUr minimale und maximale vertikale und horizontale Lagerkriifte abgeleitet.
Die Autoren bedanken sich bei zahlreichen Lesern der 1. Auflage fur die wertvollen Hinweise
und Anregungen.
Cottbus, August 2002 Peter Osterrieder, Stefan Richter
VII
Inhaltsverzeichnis
Vorwort V
Inhaltsverzeichnis VO
Verzeichnis der Diagramme IX
Formelzeichen X
1 Ubersicht 1
1.1 Anwendungsbereich 1
1.2 ErHiuterungsbeispiel 2
2 Bemessungsgrundlagen 7
2.1 Regelungen der Stahlbau-Grundnormen DIN 18 800 Teil 1 und Teil 2 7
2.2 Einwirknngen nach DIN 4132 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
2.2.1 Vertikale Verkehrslasten von Kranlaufradem und Eigengewicht 8
2.2.2 Kranseitenlasten infolge Schraglaufs des Briickenkranes 8
2.3 Vorverformungen....................... 10
2.4 WiderstandsgroBen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
2.5 MaBgebende Grundkombination und Teilsicherheitsbeiwerte 11
3 Hinweise zur Anwendung 13
3.1 Bemessungsparameter ........ 13
3.2 Nachweis der Tragsicherheit : . . . . 14
3.3 Nachweis der Gebrauchstauglichkeit . 15
3.3.1 Horizontale Verformungen . 15
3.3.2 Vertikale Verformungen 15
3.4 Ablaufschema............ 18
4 Weitere Nachweise 19
4.1 Beanspruchungen aus Anfahren oder Bremsen des Briickenkrans . 19
4.1.1 Seitenlasten HM. . . . . . . . 19
4.1.2 Lasten in Tragerliingsrichtung . . . . 21
4.2 Weitere Grundkombinationen. . . . . . . . . 21
4.2.1 Alleinige Wirkung der Vertikallasten 21
4.2.2 PlanmiiBiges Zusammenwirken vertikaler und horizontaler Radlasten 23
4.3 Vergleichsspannungsnachweis fUr den Tragerquerschnitt am Stegansatz 26
4.4 Stegbeulen.......................... 28
4.4.1 Vorbemerkungen.................. 28
4.4.2 MaBgebende Grundkombination und Laststellung . 29
4.4.3 EinflUsse der Systemparameter. . . . . . . . . . . 29
4.4.4 Nachweis der Beulsicherheit nach DIN 18800 Teil 3 31
4.5 Betriebsfestigkeitsnachweis fUr den Tragerquerschnitt. . . . 34
4.5.1 Grundlagen, Annahmen ............... 34
4.5.2 Nachweis fUr den Querschnitt im Auflagerbereich (Querschottanschluss) 34
vm Inhaltsverzeichnis
4.6 SchweiBnahte zwischen Schiene und Obergurt. . . . . . . . . . . . . . . . . 40
4.6.1 Bemessung der SchienenschweiBnahte. . . . . . . . . . . . . . . . . 40
4.6.2 Vergleichswert der SchweiBnahtspannungen fur den Tragsicherheits-
nachweis . . . . . . . . . . 40
4.6.3 Betriebsfestigkeitsnachweis 41
4.7 Auftagerkrafte............ 44
5 Grundlagen der Berechnung 47
5.1 Vorbemerkungen . . . . . . . . . . . . 47
5.2 Querschnittswerte ........... . 48
5.2.1 Nicht mittragende Kranschiene. 48
5.2.2 Mittragende Kranschiene . . . 48
5.2.3 GroBere Schienenquerschnitte 50
5.3 MaBgebende Laststellung . 52
5.3.1 Einfeldtdiger .. 52
5.3.2 Durchlauftrager. 52
5.4 Numerische Berechnung 53
A Bemessungsdiagramme bei nicht mittragender Schiene 55
B Bemessungsdiagramme bei mittragender Schiene 177
Schrifttum 299
IX
Verzeichnis der Diagramme
A Bemessungsdiagramme bei nicht mittragender Scbiene 55
REA Einfeldtrliger, A = 0,2727 . 56
REA Einfeldtrliger, A= 0,2500 . 62
REA Einfeldtrliger, A = 0,2308 . 68
REA Einfeldtrliger, A = 0,2143 .. 74
=
REA Einfeldtrliger, A 0,1571 . 80
REB Einfeldtrliger, A = 0,2727 . 86
REB Einfeldtrliger, A = 0,2500 . 92
HEB Einfeldtrliger, A = 0,2308 . 98
REB Einfeldtrager, A = 0,2143 . . . 104
REB Einfeldtrager, A = 0,1571 . . . 110
REA Durchlauftrager, A = 0,2727 · 116
REA Durchlauftrager, A= 0,2500 · 122
REA Durchlauftrager, A = 0,2308 · 128
HEA Durchlauftrager, A = 0,2143 134
REA Durchlauftrager, A = 0,1571 · 140
REB Durchlauftrager, A = 0,2727 · 146
REB Durchlauftrager, A = 0,2500 · 152
REB Durchlauftrager, A = 0,2308 · 158
=
REB Durchlauftrager, A 0,2143 · 164
=
HEB Durchlauftrager, A 0,1571 · 170
B Bemessungsdiagramme bei mittragender Scbiene 177
REA Einfeldtrliger, A = 0,2727 . · 178
REA Einfeldtrager, A = 0,2500 . · 184
=
REA Einfeldtrager, A 0,2308 . · 190
REA Einfeldtrliger, A= 0,2143 . · 196
REA Einfeldtrager, A= 0,1571 . .202
HEB Einfeldtrager, A= 0,2727 . .208
REB Einfeldtrager, A = 0,2500 . .214
REB Einfeldtrager, A= 0,2308 . .220
REB Einfeldtrager, A= 0,2143 . .226
REB Einfeldtrager, A= 0,1571 . .232
REA Durchlauftrager, A = 0,2727 .238
REA Durchlauftrager, A = 0,2500 .244
HEA Durchlauftrager, A= 0,2308 .250
REA Durchlauftrager, A= 0,2143 .256
REA Durchlauftrager, A= 0,1571 .262
HEB Durchlauftrager, A= 0,2727 .268
REB Durchlauftrager, A= 0,2500 .274
REB Durchlauftrager, A= 0,2308 .280
REB Durchlauftrager, A= 0,2143 .286
HEB Durchlauftrager, A= 0,1571 .292
x
Formelzeichen
Stiitzweite des Kranbahntragers
a Abstand der beiden Kranrader mit maxR sowie minR
=
Verhiiltnis Radstand zu Tragerstiitzweite; <X a/I
<p Schwingbeiwert in Abhiingigkeit von der Hubklasse des Krans
f Kraftschlussbeiwert fUr die Seitenkraft beim Kranschraglauf
~ ErhOhungsfaktornach DIN 4132
~ = 1,1 fUr f < 0,3 ~ = 1,0 fUr f = 0,3
'YM Teilsicherheitsbeiwert der Widerstiinde (Beanspruchbarkeit)
Teilsicherheitsbeiwert der Einwirkungen (Lasten)
Kombinationsbeiwert der Einwirkungen (Lasten)
maxR groBte Kranradlast bei Krankatze mit Hublast in nachstmoglicher Stellung zum
betrachteten Trager, ohne Schwingbeiwert
minR kleinste Kranradlast bei Krankatze mit Hublast in entfemtester Stellung yom
betrachteten Kranbahntrager
RS,d 'YM-facher Bemessungswert der Radlast
= =
RS,d 'YM . RS,d 'YM ·'YF ·",·<p·maxR
charakteristische Grenztragfiihigkeit des Kranbahntragers bei Beanspruchung durch
vertikale Radlasten, Schraglauf und Eigengewicht
Ausnutzungsgrad der Tragfahigkeit, Ergebnis des Tragsicherheitsnachweises
RSd
T1=-'
RR,k
S Seitenkraft am Spurkranz bei Kranschraglauf
Hs seitliche Gegenkriifte in den Radaufstandsftachen bei der Korrektur des
Kranschraglaufes
HS,l am in Fahrtrichtung vorderen Rad mit minR
HS,2 am in Fahrtrichtung vorderen Rad mit maxR
S - HS,l = -HS,2 Gesamtseitenkraft am vorderen Rad mit minR
Verhiiltnis des 'YM-fachen Bemessungswertes der horizontalen Seitenlast zu RS,d
A = 'YM· 'YF . 'II. f . ~ . maxR = f . ~
RS,d <p
v Horizontalverschiebung quer zur Tragerachse unter den charakteristischen
Einwirkungen (Gebrauchslasten), GroBtwert an Schienenoberkante
w GroBtwert der Vertikalverschiebung unter den charakteristischen Einwirkungen
(Gebrauchslasten)
