Stahlträger Statik Punktbelastung

[PurplePony]

Hallo zusammen.

Weil ich aus gegebenem Anlass in meiner privaten Werkstatt öfter Lasten von der Palette auf den Boden setzen muss, möchte ich einen festen Portalkran installieren.
Die Konstuktion soll ein einfaches Portal mit zwei vertikalen Stützen und einem darauf horizontal liegenden HE Träger werden. Auf dem Träger soll dann eine Laufkatze verfahren.
Die maximale Last wird eine Tonne betragen die an jeder Position des horizontalen Trägers aufgenommen und abgesetzt werden soll.

Kann mir jemand sagen welche HE Träger das mindestens sein müssen?
Mein rudimentäres Wissen ist, dass ein HEA Träger leichter und höher sein wird, ein HEB oder HEM schwerer aber niedriger.
Wenn jemand eine Aussage zur hohen/leichten und schweren/niedrigen Variante machen kann, wäre ich sehr dankbar.
Ich würde dann nach Kopffreiheit und Handling beim Einbau entscheiden.
Relevante Maße auf der Buntstiftkizze unten.
Ich stelle die Frage bewusst hier und nicht meinem Statiker.
Danke im voraus

LG
PP

 

[U.Tho]

Portalkran selber bauen??? Wer nimmt das dann ab?

 

[magmog]

Guuden,

warum überhaupt Breitflanschträger? IPE ist auch auf die Katzen abgestimmt.

 

[falco]

Ein HEA 100 reicht, besser ist ein 120er damit sich das nicht windet wie ein Lämmerschwanz.

Ich betone dabei: die meisten Tragwerke versagen nicht aufgrund zu großer Ausnutzung, sondern wegen mangelnder Konstruktion.

 

[civil engineer]

Ich betone dabei: die meisten Tragwerke versagen nicht aufgrund zu großer Ausnutzung, sondern wegen mangelnder Konstruktion.

"Bauwerke verhalten sich nicht so, wie wir sie berechnen, sondern so, wie wir sie konstruieren." Wohl der Lieblingsspruch von Fritz Leonhardt, wenn ich mich nicht täusche. Ach ja, 1 Präsenzexemplar von den Vorlesungen über Massivbau in der Bibliothek, sonst vergriffen, kein Nachdruck, aber die Lieblingsfachliteratur des Stahl- und Spannbetonbauprofessors. Heute kann man alle Teile als pdf in ein paar Minuten downloaden.

 

[Gelöschtes Mitglied 109767]

Hier mal der überschlägige Berechnungsansatz für deine Frage:

Im Bereich Kranbau ist der vorgeschriebene Sicherheitsfaktor 4., d.h. man darf die Streckgrenze des verwendeten Werkstoffs nur zu 25% ausnutzen.
Was du privat Zuhause tust ist deine Entscheidung und deine alleinige Verantwortung. Die gesamte Konstruktion muss zusätzlich ausreichend standfest / gegen Umkippen gesichert sein – Stützen z.B. an der Wand verankern.

Ein Verdrehen (verdrillen / seitliches knicken) des oberen Trägers ist nicht zu befürchten, da die Last am Untergurt des Trägers eingeleitet wird.

Ohne Materialangabe muss man davon ausgehen, dass die zu Träger aus Stahl S235 (früher St-37) bestehen. Es gibt die Träger im Handel auch in der höheren Güte S355 (St-52).

Die Mindest-Streckgrenze von S235 ist 23.500 N/cm2 davon 25% = 5.875 N/cm2 zulässige Spannung bei Sicherheitsfaktor 4
Die Mindest-Streckgrenze von S355 ist 35.500 N/cm2 davon 25% = 8.875 N/cm2 zulässige Spannung bei Sicherheitsfaktor 4

Das Biegemoment in der Mitte des Trägers bei Punktbelastung ist 5000N x 200cm = 1.000.000 N/cm2

Die Spannung im Träger ist: Spannung = Biegemoment / Widerstandsmoment
Umgestellt zur Ermittlung des erforderlichen Widerstandsmomentes Wb:
Erforderliches Wb = Biegemoment / zulässige Spannung

Werkstoff S235: Wb = 1.000.000 Ncm / 5.875 N/cm2
S 235: Wb minimal erforderlich = 170 cm3 (bei Sicherheitsfaktor 4)

Werkstoff S355: Wb = 1.000.000 Ncm / 8.875 N/cm2
S355: Wb minimal erforderlich = 113 cm3 (bei Sicherheitsfaktor 4)

Wenn du privat und auf eigenes Risiko die Sicherheitsfaktoren veränderst, dann ändert sich proportional das o.g. minimal erforderliche Wb

Wb Werte und Gewichte für Stahlträger

IPE 120: Wb= 53 cm3 (10,4 kg/m)
IPE 140: Wb= 77 cm3 (12,9kg/m)
IPE 160: Wb= 109 cm3 (15,8 kg/m)
IPE 180: Wb= 146 cm3 (18,8 kg/m)
IPE 200: Wb= 194 cm3 (22,4 kg/m)

HE-A 100: Wb= 73 cm3 (16,7 kg/m)
HE-A 120: Wb= 106 cm3 (19,9 kg/m)
HE-A 140: Wb= 155 cm3 (24,7 kg /m)
HE-A 160: Wb= 220 cm3 (30,4 kg/m)

HE-B 100: Wb= 90 cm3 (20,4 kg/m)
HE-B 120: Wb= 144 cm3 (26,7 kg/m)
HE-B 140: Wb= 216 cm3 ( 33,7 kg/m)

HE-M 100: Wb = 190 cm3 (41,8 kg/m)

Viel Erfolg
Alois

 

[civil engineer]

Das Biegemoment in der Mitte des Trägers bei Punktbelastung ist 5000N x 200cm = 1.000.000 N/cm2

Irgendwas haut da nicht hin. Biegemoment in Feldmitte bei Einzellast: max M =F*l/4. Also Einheit kNm oder Ncm. Aber Kraft pro Flächeneinheit ist Spannung.

 

[falco]

Ich würde früher ansetzen, aus welcher Norm soll dieser Sicherheitsfaktor 4 resultieren? Weder aus der 18800, noch aus dem EC habe ich so etwas im Gedächtnis. Nun bemesse ich nicht täglich Krane oder Kranbahnen, aber das wäre mir "hoffentlich" geläufig.

 

[Gelöschtes Mitglied 109767]

Irgendwas haut da nicht hin. Biegemoment in Feldmitte bei Einzellast: max M =F*l/4. Also Einheit kNm oder Ncm. Aber Kraft pro Flächeneinheit ist Spannung.

Ja - ist ein Tippfehler muss Ncm heißen. Die Herleitung war ja auch 5000N x 200cm - sollte somit klar sein.
ABER: der N/cm2 gehört jetzt dir - wer Tippfehler findet der darf sie behalten...

Und wenn das das ganzer Problem ist, dann ist's ja gut...

Viele Grüße
Alois

 

[PurplePony]

Hier mal der überschlägige Berechnungsansatz für deine Frage:

Im Bereich Kranbau ist der vorgeschriebene Sicherheitsfaktor 4., d.h. man darf die Streckgrenze des verwendeten Werkstoffs nur zu 25% ausnutzen.
Was du privat Zuhause tust ist deine Entscheidung und deine alleinige Verantwortung. Die gesamte Konstruktion muss zusätzlich ausreichend standfest / gegen Umkippen gesichert sein – Stützen z.B. an der Wand verankern.

Ein Verdrehen (verdrillen / seitliches knicken) des oberen Trägers ist nicht zu befürchten, da die Last am Untergurt des Trägers eingeleitet wird.

Ohne Materialangabe muss man davon ausgehen, dass die zu Träger aus Stahl S235 (früher St-37) bestehen. Es gibt die Träger im Handel auch in der höheren Güte S355 (St-52).

Die Mindest-Streckgrenze von S235 ist 23.500 N/cm2 davon 25% = 5.875 N/cm2 zulässige Spannung bei Sicherheitsfaktor 4
Die Mindest-Streckgrenze von S355 ist 35.500 N/cm2 davon 25% = 8.875 N/cm2 zulässige Spannung bei Sicherheitsfaktor 4

Das Biegemoment in der Mitte des Trägers bei Punktbelastung ist 5000N x 200cm = 1.000.000 N/cm2

Die Spannung im Träger ist: Spannung = Biegemoment / Widerstandsmoment
Umgestellt zur Ermittlung des erforderlichen Widerstandsmomentes Wb:
Erforderliches Wb = Biegemoment / zulässige Spannung

Werkstoff S235: Wb = 1.000.000 Ncm / 5.875 N/cm2
S 235: Wb minimal erforderlich = 170 cm3 (bei Sicherheitsfaktor 4)

Werkstoff S355: Wb = 1.000.000 Ncm / 8.875 N/cm2
S355: Wb minimal erforderlich = 113 cm3 (bei Sicherheitsfaktor 4)

Wenn du privat und auf eigenes Risiko die Sicherheitsfaktoren veränderst, dann ändert sich proportional das o.g. minimal erforderliche Wb

Wb Werte und Gewichte für Stahlträger

IPE 120: Wb= 53 cm3 (10,4 kg/m)
IPE 140: Wb= 77 cm3 (12,9kg/m)
IPE 160: Wb= 109 cm3 (15,8 kg/m)
IPE 180: Wb= 146 cm3 (18,8 kg/m)
IPE 200: Wb= 194 cm3 (22,4 kg/m)

HE-A 100: Wb= 73 cm3 (16,7 kg/m)
HE-A 120: Wb= 106 cm3 (19,9 kg/m)
HE-A 140: Wb= 155 cm3 (24,7 kg /m)
HE-A 160: Wb= 220 cm3 (30,4 kg/m)

HE-B 100: Wb= 90 cm3 (20,4 kg/m)
HE-B 120: Wb= 144 cm3 (26,7 kg/m)
HE-B 140: Wb= 216 cm3 ( 33,7 kg/m)

HE-M 100: Wb = 190 cm3 (41,8 kg/m)

Viel Erfolg
Alois

Vielen Dank, dass du dir so viel Mühe gemacht hast die Frage zu beantworten.
Ich werde mich an dem HEA 160 oder HEB 140 orientieren.
Die paar Euro mehr für KG Stahl tun nicht weh und der Aufwand ist der selbe.
Besser ich habe etwas Luft nach oben als andersrum.

 

[Mitglied 24010 keks]

HEA 160 oder HEB 140 orientieren.

Hast du schon eine Laufkatze? Nicht das die dann nachher nicht passt. Hab mir für meine Werkstatt eine elektrischen Kettenzug mit angetriebener Laufkatze 1,5t gebraucht gekauft. Der geht nicht breiter als 110mm auseinander. Bei mir ist es dann aus dem Grund ein IPE 220 geworden. Hab aber auch ein wenig mehr Spannweite als du und keine 4-fache Sicherheit gerechnet.

Gruß Daniel

 

[PurplePony]

Nö, die Laufkatze kaufe ich entsprechend dem Träger und hänge bei Bedarf einen Flaschenzug dran.

 

[Mitglied 24010 keks]

Die "günstigeren" sind aber alle Recht schmal gebaut... Ich würde mir erst die Laufkatze suchen und dann den Träger anpassen...
Viel Erfolg!
Gruß Daniel

 

[PurplePony]

Na, ich kann ja schlecht die gegebene Breite und (Kopf-) Höhe meiner 1912 gebauten Werkstatt, von der die Abmessungen des Stahlträgers ja abhängig sind, an die Laufkatze anpassen

 

[Gelöschtes Mitglied 109767]

Ich würde früher ansetzen, aus welcher Norm soll dieser Sicherheitsfaktor 4 resultieren? Weder aus der 18800, noch aus dem EC habe ich so etwas im Gedächtnis. Nun bemesse ich nicht täglich Krane oder Kranbahnen, aber das wäre mir "hoffentlich" geläufig.

Das ist ein in der Praxis verwendeter Ansatz der die Randbedingungen / schwächstes Glied im Lastpfad berücksichtigt:

Hebepunkte und Hebezeuge / Hebeketten haben eine Sicherheit von mindestens 4.
Heißt: wenn der Träger auch Sicherheit 4 hat, dann ist alles gut.

Alternative wäre:
Lastkollektiv, Belastungsklassen, dynamische Lasten, Tragfähigkeitsnachweis, Betriebsfestigkeitsnachweis, , Standsicherheitsnachweis, Sonderlasten, großer Schweißnachweis, etc., etc., etc.
Sprich ganz großes Ingenieurskino. Kann man machen - wäre für den vorliegenden Fall aber wohl etwas übertrieben...
Details siehe z.B.:
Microsoft Word - Berechnungsgrundlagen.doc (frilo.eu)

Aber ich lerne gerne dazu wie andere überschlägig rechnen. Durch welche Annahmen / Berechnungen bist du zu deiner Aussage gekommen?

Ein HEA 100 reicht, besser ist ein 120er damit sich das nicht windet wie ein Lämmerschwanz.

Und was mich auch interessiert: durch welche Lastkomponente soll sich eigentlich der Träger "winden wie ein Lämmerschwanz?

Viele Grüße
Alois

 

[falco]

Ich bin ja sonst aus Spaß hier und lasse mich darauf nicht ein, aber da will ich dann doch mal gegenhalten.

Sprich ganz großes Ingenieurskino.

Ein Kollege?
Deine Aufzählung an Fachbegriffen die mit dem vorliegenden Problem bzw. meiner Frage wenig bis nichts zu tun haben beeindruckt mich wenig.

Aber ich lerne gerne dazu wie andere überschlägig rechnen. Durch welche Annahmen / Berechnungen bist du zu deiner Aussage gekommen?

Durch gar keine überschlägige, sondern eine Korrekte im Vorbeigehen. Anwendung des Eurocodes, business as usual. Ich habe das nicht geraten, sondern gerechnet. Richtig.

Und was mich auch interessiert: durch welche Lastkomponente soll sich eigentlich der Träger "winden wie ein Lämmerschwanz?

Durch die zu hohe Durchbiegung eines HEA 100, die ich in einer Laienstatik gerne vernachlässige weil die Auswirkung in diesem Fall zu keinem Problem führt und dem theoretischen Schrägzug und den anzusetzenden Horizontallasten, die gerne vergessen werden. Mein benutzter Ausdruck ist dabei Usus in Fachkreisen.

 

[Gelöschtes Mitglied 109767]

Deine Aufzählung an Fachbegriffen die mit dem vorliegenden Problem bzw. meiner Frage wenig bis nichts zu tun haben beeindruckt mich wenig.

Da hast du was falsch verstanden: ich will dich nicht beeindrucken. Wenn du mit den Begriffen nichts anfangen kannst, dann hast du halt noch nie einen Kran gerechnet / konstruiert. Ist ja auch kein Problem. Wenn du das oben von mir verlinkte Dokument mal liest, dann findest du dort die grundlegenden Begriffe und Hintergründe aus dem Bereich Berechnungen im Kranbau. Und so rechen wir auch Stahl-Tragstrukturen (schwebende Lasten) von denen eine Gefährdung ausgeht weil sich Menschen (verbotenerweise) darunter aufhalten.

Durch die zu hohe Durchbiegung eines HEA 100, die ich in einer Laienstatik gerne vernachlässige weil die Auswirkung in diesem Fall zu keinem Problem führt

Wenn es in deiner Laienstatik kein Problem ist, warum dann überhaupt darüber reden ?
Übrigens: schon mal gesehen wie sehr sich ein Kran-Teleskopkranausleger aus S960-er oder S1100 Stahl durchbiegt? Im Kranbau gibt es keine Regularien oder Vorgaben / Grenzen bezüglich "zu hohe Durchbiegung". Sonst könnte an die hochfesten Werkstoffe ja auch gar nicht auslasten...
Nachdem du aber offensichtlich sowas noch nicht gesehen hast kannst du hier mal schauen:
Immer leichtere Kräne müssen immer größere Lasten bewegen - ingenieur.de

Mein benutzter Ausdruck ist dabei Usus in Fachkreisen.

Ok - dein Fachbegriff ist ja "Lämmerschwanz". Damit bist du sicher in einer anderen Branche tätig als ich . Mit Tieren habe ich weniger zu tun...

In meiner Empfehlung / Berechnung ist der Träger nicht das schwächste Glied in der Kette - mit so einem Ansatz kann ich in meinem Beruf gut und lange leben.
Dein Ansatz (Träger schwächer als Hebezeug) führt dazu, dass im Extremfall der Träger zuerst versagt - das ist bei einfachen Systemen (Stahlträger mit Flaschenzug) ohne weitere Sicherheitseinrichtungen aus meiner Sicht nicht die erste Wahl. Ist unnötiges Risiko und gibt immer wieder Tote - muss wegen ein paar kg Stahl nicht sein.

So - dem TE wurde offensichtlich geholfen, auf den Rest habe ich keine Lust mehr.

Viele Grüße
Alois

 

[Mitglied 24010 keks]

Hab ich den Thread falsch verstanden? Hier geht's um einen Träger wo hin und wieder Mal etwas angehoben werden soll und auch bloß eine Tonne mit einem bloß 4m gespannten Träger... Übertreibt ihr es nicht vielleicht ein wenig mit eurem Kompetenzgebalze?
Ich hab meinen "Kranträger" statisch gerechnet, keine x-Fache Sicherheit berücksichtigt und die Dynamik vernachlässigt... Der begrenzende Faktor ist doch eh die angestrebte max. Durchbiegung, zumindest wenn man von normalem Stahl spricht. (Und wenn man das wie ich als Bauingenieur betrachtet) Wie das bei hochlegierten Stählen ist... Keine Ahnung aber hier auch völlig irrelevant.
Und was soll ich sagen... Die Berechnung scheint ganz gut zu stimmen mein Träger biegt sich ziemlich genau 4cm bei einer t Belastung... Ganz genauso wie berechnet.
Und wenn @PurplePony mit einem Flaschenzug arbeitet... Dann hat man ja auch immer noch ein wenig Gefühl und merkt wenn's eng wird.

Gruß Daniel

 

[Daniboy]

....mein Träger biegt sich ziemlich genau 4cm bei einer t Belastung...

Hallo Daniel, welche Trägerlänge hast du denn?

 

[ölfisch]

Übertreibt ihr es nicht vielleicht ein wenig mit eurem Kompetenzgebalze?

Die Kinder möchte ich sehen....

 

[falco]

Hab ich den Thread falsch verstanden?

Mir scheint dass ich die meisten Threads falsch verstehe.
Konkrete Frage, konkrete Antwort. Korrekt gerechnet. Scheinbar reicht das aber nicht
Und das im heiligen Profi Forum...

@Alos
Ich denke wir sind durch, deine Antworten sind nicht nur absolut fachlich falsch, sondern auch noch anmaßend und herablassend. Du machst das ganz offensichtlich nicht beruflich, warum so vehement versuchen sich zu profilieren? Versteh ich nicht, aber sei es drum.

 

[PurplePony]

, deine Antworten sind nicht nur absolut fachlich falsch,

Für mich als Fragenden ist so eine Aussage verunsichernd,zumal du nicht schreibst was an der Rechnung nicht passt. Da du mir aber einen HEA120 empfohlen hast, denke ich nicht dass ich durch größere Dimensionierung ein Problem bekommen könnte?

 

[falco]

Nein, durch die größere Dimensionierung bekommst du kein Problem. Aber Sie bleibt unnötig.

 

[schrauber-at-work]

Moin,
@PurplePony : Bis auf den einen Einheienfehler passt Die Rechnung schon.
Aaber: 4-Fache Sicherheit ist in dem Fall Gürtel, Hosenträger, Handschuhe und Condom ....Trotzdem Schwanger.
Habe nen 800 Kg Kettenzug der in einer 80-er C-Schiene (Rollgeformt aus 4mm Spaltband) läuft auf 2800 mm Spannweite.
Klar funktioniert da auch ein IPE 240, ist aber völlig Sinnfrei und völlig "over"engineert.

Unser @Alos meint es ja gut, trotzdem fern ab der Realität.
Bei seiner Statikbetrachtung würde kein STS, RTG, RMG....betrieben werden, trotzdem Stapeln diese täglich Zig Container um ohne dass Sie "zusammenbrechen".

Beim Weltgrößten Kranbauer (ZPMC) wäre er Arbeitslos, diese Materialmengen verbaut keiner der ernsthaft Konkurrenzfähig Krane baut (auch Liebherr, Künz, Konecranes..) nicht.


Gruß SAW

 

[VolkerDK]

Moin Moin an alle!
Also, die Sicherheitsfaktoren 4 (in manchen Bereichen 7) gelten meines Wissens nach fuer alle Hebewerkzeuge wie Schlingen, Ketten, Shackle usw.
So ist es in der Industrie in der ich arbeite. Nicht aber fuer die Kranstruktur. (Edit: Wie soll das gehen? Ein 80 Tonnen Kran bei 25m Ausladung mit 320 Tonnen Bruchlast gerechnet? Das waere aber ein Oschi dann.)
Was die "Berechnungen" angeht.
Sobald man den Traeger an beiden Seiten festschweisst oder schraubt, ist es ohnehin mit handelsueblichem Dreisatz vorbei.
Stichwort Loslager, FEM etc.
Alles was man bekommt ist irgendein Daumenrichtwert. Und "Stahlbau" wie zum Beispiel Hallenbau ist ja kein Kranbau.

Beidseitig aufliegender "Portalkran" (Traverse) ist ja vollkommen unkritisch. 1 Tonne kannst an ein kraeftiges Eichenkantholz ranhaengen. Nicht unter schwebende Lasten treten und nur immer so hoch wie noetig heben sind auch gute Tips

MFG
Volker