THEMA:

Ich brauche mal echte Hilfe:

Ich habe ein eingeschossiges Gebäude 20 m lang und 10 m breit.
An dem Gebäude (schmale Seite)soll ein Kragdach mit einer Auskragung von 10 m ! entstehen.
D.h das Kragdach ist 10x10 m groß.

Das statische System ist also ein Zweifeldträger l1 = 10 m, l2 = 10 m über dem Massivbau,
mit Kragarm 10 m.

Das Kragdach soll extrem flach sein, daher sind Fachwerkbinder nicht gewünscht.

Bei meiner Vorbemessung habe ich 4 HE-B 450 Träger (Abstand ca. 3.33 m)über das Gebäude gelegt. Die Verformung beträgt etwa 6 cm (nach unten) und wegen Unterwind auch ca. 6 cm nach oben. (Kragarmspitze) l/150 = 6,7 cm

Lastermittlung ist mir klar (Schnee, Unterwind, Lastangriff des Windes etc.)
Der Bauherr würde eine 6 cm Verformung akzeptieren. (wird überhöht eingebaut.)

Oberseitig sollen Trapezbleche l=3,33 m(senkrecht zu den HE-B aufgeschossen werden. (versteckte Befestigung)

Die 4 HE-B werden gekoppelt (zur Aussteifung und Verformungsangleichung, kein Tapezblechauflager)

Meine Fragen:

Kann man das so bauen ?, Wo liegen die Probleme ? (bitte benennen)
Muss ich Schwingungsuntersuchungen machen ? (Wenn ja wie)
Sind die Stahlträger Dauerschwingfest ?
Welche Verformungsdfferenzen verträgt die Trapezblechbefestigung ?
Welche Nachweise sind zu führen ?
Wie groß sind die Koppelprofile zu wählen ? bzw. wonach sollten die bemessen werden ?

Vielen Dank für Eure Hilfe

Hallo Zeemann,
auch wenn ich mich zu den Stahlbauprofis nicht zählen würde, dennoch ein paar Anmerkungen meinerseits.
An deiner Stelle würde ich erst mal versuchen, dem Bauherren zusätzliche 20cm abzuluchsen, betreffend der Trägerhöhe.
Dann würde ich versuchen, statt HEB 450 zu verbauen (ziemlich massig) einen Waben bzw. Lochstegträger (IPE) mit einer Höhe von ca. 600mm zu nehmen, mit Anordnung eines zusätzlichen Feldes bei der Aufteilung von 10m, sprich, 4x 2,5m.

Bei deiner oben aufgeführten Beschreibung des Systems geht nicht eindeutig hervor, wie die Lagerung des Trägers innerhalb der Stahlbetonwände? ist. Gibt es eine Zwischenlagerung über die Länge von 20m, wahrscheinlich ja. Wie sieht es mit der ständigen Belastung aus innerhalb des Gebäudes, ist mit unterschiedlichen Lasten "Abhängungen" zu rechnen?
Das vorliegende System ist - was die Schwingungsuntersuchung angeht - äußerst schwierig, ich glaube sogar, dass es rechnerisch kaum zu erfassen ist. Das Hauptproblem liegt in der Einwirkung von Windlasten (Windböen), und sobald sich die Auskragung in Bewegung setzt, "Massenträgheit" kannst du mit den statischen Schnittgrößen kaum etwas anfangen, diese werden auf jeden Fall größer; schätzungsweise um 20-30%!
Schwingungsuntersuchung hinsichtlich der Ermüdung musst du nicht anstellen.


Eine vernünftige Wahl der Stöße sowie Auflagerung auf Stahlbeton von vornherein, wäre nicht abwegig. Auch würde ich mit dem Stahlbauunternehmen sprechen. Ich glaube kaum, dass die bereit sind, die Haftung dafür zu übernehmen, wenn hinterher die Durchbiegung der einzelnen Träger unterschiedlich ausfallen sollte. Was ich hiermit meine, sind die Herstellungsbedingten Vorverformungen der Walzträger, die sich dann mit rechnerichen Verformungen überlagern.

Evtl. könnte man die oben erwähnte (Durchbiegung an Trägerenden) durch eine Rückverspannung kontrollieren, also längs der Trägerachse vom StB.-Auflager bis hin zum Trägerende, diagonal angeordnete Zugstäbe (Unterflansch-Oberflansch)mit Vorspannung.

Über die Befestigung der Trapezbläche habe ich keinen blassen Schimmer. Auch hier die Erhöhung der statischen Belastung infolge Schwingung mit berücksichtigen.

Hallo Lenz,

erstmal vielen Dank für deine ausführliche Einschätzung.

Die Hauptträger liegen im Gebäude (Länge 20 m) nochmal mittig auf, daher ergibt sich ja das
System 2-Feldträger l1=l2=10 m mit Kragarm 10 m.

Einen weiteren Hauptträger einzubauen, um den Haupt-Trägerabstand auf 2,50 m zu bringen,
werde ich mal prüfen.

Die Träger haben eine Biegespannungsausnutzung von < 70%, damit wäre deine geschätzte Erhöhung durch Schwingungen tragsicherheitsmäßig noch im Rahmen, ich kann da aber noch was drauflegen. Die Vorbemessung habe ich ausschließlich über die Verformung geführt.

Meinst du, man kann die unterschiedliche Verformung der Hauptträger mit den Koppelträgern vereinheitlichen ? Die sind ja im Verhältnis zu den Hauptträgern immer sehr weich.

Ich bin jetzt auch nicht der Stahlbau-Profi gebe aber meine Senf dazu:

- Ich mache solche Konstruktionen wenn möglich mit Abspannung (WENN möglich... seitens Bauherr/Architekt)
- Ohne Abspannung habe ich es mal gesehen mit ca: 8,50m Auskragung mit HEB-550 und ca 8,00m Rückverhängung auf Beton-UK (Abstand weiß ich nicht) ... war aber nicht meine Statik, hatte bei dem Projekt aufgrund Bauakustik zutun

Zu deinen Fragen bzw Überlegungen von mir:

- Träger ist ohne zu rechnen bestimmt dauerschwinggfest, wenn etwas anschauen dann die Anschlüsse
- Schmaler Träger IPE oder so, ist sicher leichter ich würde aber folgendes überprüfen: Bei Kragträger hast du unten den Druck, die Aussteifung durch Blech/Koppelträger aber nehme ich an am Obergurt. Kippen / BDK wäre hier sicher ein Thema. Gabellagerung am freiem Ende realisierbar ???
- HEB wird hier eher nicht notwendig sein, aber über einen HEA könnte man nachdenken wegen BDK wenn man es nicht anders ausgesteift bekommt.
- Was mir noch einfällt: Kannst du den Träger durchziehen oder muss du wegen thermischer Trennung oder so ISO-Körbe einbauen? Wenn ja könnte passieren dass Anschlusshöhe maßgebend wird


[EDIT]
Ich hatte sowas doch schon, allerdings nur halbe Kragweite (waren ca IPE-400 mit e=3,50m) und hier ein Hinweis von mir:

Architekt wollte umbeding gerade Untersicht so dass man auch die Träger sieht, Durchbiegung war rechnerisch locker eingehalten aber:
Man sieht die Durchbiegung, und es macht rein optisch für den Nutzer ein ungutes Gefühl wenn sich das Kragdach-Ende durchbiegt (Auf die 10m sieht das Auge eine Durchbiegung von 5cm locker) ... die Perspektive verschärft das ganze noch.
Im Nachhinein hätten wir damals bei der Pultdachlösung mit leichtem Gefälle bleiben sollen, die Schräge lässt rein optisch die Durchbiegung verschwinden

hallo Cebudom,

Danke für die Hinweise.

Ja die 6 cm wird man auf 10 m Auskragung auch sehen, das gesamte Dach wird aber minimal geneigt, so dass der Kragarm am Ende ca. 50 cm Überhöhung hat. Ob man es dann noch wahrnimmt ?

BDK will ich über eine zentrierende Verbindung der Hauptträger mit kräftigen Nebenträger verhindern. Wird natürlich geprüft.

Ja, die Hauptträger laufen vom Kalten in das Warme, werden aber im Warmen abgekoffert.
Eine thermische Trennung am Übergabg Kalt/Warm ist nicht vorgesehen.

Eine Abhängung/Fachwerk ist leider nicht möglich/gewünscht, der Kragarm muss sehr flach bleiben. 20 cm mehr Bauhöhe bekommt man aber evtl. noch unter.

Mein Problem ist derzeit noch, ob ich einen Schwingungsnachweis führen muss.
Gemäß Eurocode 1-4 unter E4.2 (Divergenz+Flattern)gibt es dazu ja Hinweise, bzw eine Möglichkeit den Nachweis zu führen, dass D+F nicht auftreten kann.

Da werde ich mich noch reinarbeiten müssen, mir ist noch nicht ganz klar welche Torsion dort gemeint ist und mit welchen Massen die Eigenfrequenzen zu ermitteln sind.

zeemann schrieb: Ja die 6 cm wird man auf 10 m Auskragung auch sehen, das gesamte Dach wird aber minimal geneigt, so dass der Kragarm am Ende ca. 50 cm Überhöhung hat. Ob man es dann noch wahrnimmt ?

Glaube ich nicht, ist ein 1/20 also mehr als 5°... Sollte optisch verschwinden.

der Kragarm muss sehr flach bleiben. 20 cm mehr Bauhöhe bekommt man aber evtl. noch unter.

Ja gut wenn das die Vorgabe ist, wirds halt ein HEA oder so

Mein Problem ist derzeit noch, ob ich einen Schwingungsnachweis führen muss.
Gemäß Eurocode 1-4 unter E4.2 (Divergenz+Flattern)gibt es dazu ja Hinweise, bzw eine Möglichkeit den Nachweis zu führen, dass D+F nicht auftreten kann.

Da werde ich mich noch reinarbeiten müssen, mir ist noch nicht ganz klar welche Torsion dort gemeint ist und mit welchen Massen die Eigenfrequenzen zu ermitteln sind.

Eigenfrequenzen immer mit Eigen-Massen (Eigengewichten) .. leicht zu merken
Siehe auch Punkt F.2 vom erwähnten EuroKot 1-1-4.


PS:
Sehe für Flatterschwingungen (Biege+ Torsionsschwingung) hier keinen Grund (rein aus Überlegung heraus, kann mich aber auch irren)
Das Kragdach (vorausgesetzt richtig ausgesteift) kann eigentlich nur Quer zur Anströmrichtung sprich in Durchbiegungsrichtung schwingen.
Damit kommen nur Biegeschwingungen durch aerodynamische Instabilität (Galloping--> Würde ich aber fürs Gesamtdach aufgrund Geometrie ausschließen) und Wirbelerregte Querschwingungen in Frage --> Schau dir mal das Kapitel E.1 im EruoKot an