HOME
Grünbauer BV
Stark in Stahl!
Zurück zur     
Übersicht

Optimierung der Wabenträger nach betriebswirtschaftlichen Kriterien

Genau nach Maß, wir stehen Ihnen zu Diensten!

Heute lassen sich Wabenträger präzise nach Maßgabe der erwarteten Belastung zurechtschneiden. Durch die richtige Wahl des Schnittmusters und die Höhenzunahme H/h können wir die Träger exakt gemäß den gültigen technischen Forderungen maßfertigen (in Abhängigkeit von der Situation kommen hierbei Faktoren wie beispielsweise Biegefestigkeit; Durchbiegung; Scherzugfestigkeit im Hinblick auf Querkraft beziehungsweise Knicken oder Ausbeulen des Grundkörpers zum Tragen). Die Überdimensionierung des Trägers ist nicht länger erforderlich, somit läßt sich Geld (oder Bauhöhe) einsparen!

Aus einer Berechnung für einen Wabenträger in einer gegebenen Situation folgen gewisse Forderungen im Hinblick auf (unter anderem) das Trägheitsmoment um die X-Achse (I-x) und das Mindest-Widerstandsmoment (W-x-min) am unteren beziehungsweise oberen Rand, über der Wabe genommen. Wabenträger werden insbesondere als schlanke Träger mit großer Überspannung und gleichmäßig verteilter Belastung verwendet. Hierbei ist die zulässige Durchbiegung im Regelfall maßgeblich. Natürlich ist dabei sicherzustellen, daß keine unzulässigen konzentrierten Scherspannungen infolge von Querkräften auftreten, insbesondere bei den Auflagerungspunkten.

Wie optimiert man ein normales warmgewalztes Profil?

Angenommen, unsere Berechnung ergibt, daß das benötigte Trägheitsmoment I-x 75.000 cm^4 beträgt. Wir könnten einen HEA-500 verwenden, mit einem I-x von 86.975 cm^4. Das entsprechende Gewicht beträgt 158 kg/m. Das Trägheitsmoment ist dabei aber stark überdimensioniert. Das nächst kleinere Modell - HEA-450 - besitzt ein I-x von 63.722 cm^4; dies ist somit unzureichend. Als Alternative kommt eventuell ein HEB-450 in Frage. Der I-x-Wert entspricht mit 79.887 cm^4 sehr gut dem geforderten Wert. Der Träger wiegt jedoch 174,4 kg/m; dies ist viel ungünstiger als beim HEA-500. Der HE-M kommt für diesen Zweck überhaupt nicht in Frage.

Nun können wir natürlich einmal schauen, ob sich ein IPE nicht besser für unsere Zwecke eignet. Wir nehmen dann einen IPE-600. Zwar ist das entsprechende Trägheitsmoment noch viel stärker überdimensioniert – um immerhin 92.080 cm^4 – andererseits ist dieser Träger viel leichter; er wiegt nur 124,8 kg/m. Leider paßt ein IPE-550 (mit einem I-x von 67.120 cm^4) gerade nicht. Dieser hätte nur 107,5 kg/m gewogen. Aber da ist nichts zu machen: zu leicht ist zu leicht! Gäbe es nun einen IPE-565-Träger oder dergleichen, dann wären wir damit viel weiter gekommen. Ein solcher Träger ist jedoch nicht verfügbar und daran läßt sich nichts ändern. Somit ist eine "Optimierung" in diesem Fall unmöglich.

Gibt es dann keine andere Lösung? Müssen wir die Überdimensionierung infolge des sehr begrenzten Angebots an Walzprofilen ohne weiteres akzeptieren? Nein! Denn wir können einen Wabenträger nehmen und diesen auf das gewünschte Maß zuschneiden.

Wie optimiert man einen Wabenträger?

Ein weiteres Rechenbeispiel. Angenommen, wir benötigen einen I-x von 40.000 cm^4. Bei einem normalen gewalzten IPE-500 wäre ein I-x von 48.200 cm^4 hinreichend, mit einem Gewicht von 92,4 kg/m. Erst einmal betrachten wir als Alternative einen Wabenträger mit Peiner-Schnittführung; das ist die bis heute gebräuchliche Form. In diesem Fall müßten wir einen IPE-400/600-Wabenträger nehmen, mit einem I-x von 53.704 cm^4 (über der Wabe gemessen). Das Gewicht beträgt 67,6 kg/m. Ein Peiner-Wabenträger IPE-360/480 erreicht einen I-x von 37.780 cm^4 und das ist leider zu wenig. Schade, denn unser Peiner-Träger IPE-400/600 ist stark überdimensioniert und – was auch nicht gerade vorteilhaft ist – sehr hoch! Er ist immerhin 100 mm höher als die (schwerere) Alternative IPE-500. Der Vorteil des geringeren Gewichts (67,6 kg/m anstelle von 92,4 kg/m) kompensiert die höhere Bauhöhe natürlich nicht.

Aber warum sind wir gezwungen, speziell einen Peiner-Wabenträger zu verwenden? Nur weil dies traditionell so gehandhabt wird? Das ist Unsinn! Wir können viel besser einen Wabenträger mit einer geringeren Höhenzunahme hinzuziehen. Auf das Gewicht hat das keinen Einfluß, dieses bleibt auch weiterhin 67,6 kg/m. Eine Höhenzunahme von beispielsweise 1,33 wäre hinreichend. Der auf diese Weise entstandene Wabenträger ist der IPE-400/530 mit einem I-x von 42.652 cm^4. Die Bodenhöhe ist damit nur ein klein wenig höher als bei einem IPE-500, der Wabenträger ist schließlich nur 30 mm höher als der gewalzte Träger.

Darüber hinaus gibt es noch einen zweiten guten Grund für die Verwendung eines IPE-400/530 anstelle eines IPE-400/600. In diesem Zusammenhang betrachten wir einmal die Querkraftberechnung. Bei Wabenträgern, die einen Steg voller Öffnungen besitzen, ist immer auch die Querkraft zu berücksichtigen. Diese Träger erscheinen dabei häufig stellenweise (an den Auflagepunkten) zu schwach und müssen dann an diesen Stellen verstärkt werden, beispielsweise indem man eine Wabe dichtschweißt. Das kostet allerdings Geld. Das Einsetzen eines Blechs in eine Wabe entspricht der gleichen Schweißlänge wie das Schweißen von sechs Zähnen. Unserer Erfahrung nach müssen bei Wabenträgern mit der Peiner-Schnittführung relativ oft Versteifungen angebracht werden.

Welche Auswirkungen hat nun die Verwendung eines etwas weniger erhöhten Wabenträgers? Um diese Frage beurteilen zu können, müssen wir den W-x-min des unteren beziehungsweise oberen Randes bei der Wabe betrachten. Dieser Wert ist maßgeblich. Nun, bei einem IPE-400/600 (Peiner-Modell) entspricht der W-x-min 24 cm^3 und beim IPE-400/530 beträgt dieser Wert 43 cm^3. In diesem Fall kann man sich die teure Verstärkung des Wabenträgers sparen und das ist - angesichts der Schweißkosten – ausgesprochen vorteilhaft.

Damit ist das Verfahren zur Optimierung eines Wabenträgers deutlich geworden. Wir müssen versuchen, eine minimale Höhenzunahme zu erzielen. Würden wir einen IPE-400/515 - Wabenträger spezifizieren, dann wiegt dieser immer noch 67,6 kg/m; der I-x-Wert entspricht mit 40.190 cm^4 genau der Forderung von 40.000 cm^4 und der dazugehörige W-x-min ist 48 cm^3, also zweimal so groß wie der W-x-min des IPE-400/600 Peiner-Wabenträgers! Hinzu kommt, daß der Wabenträger nicht mehr als 15 mm höher ist als der gewalzte IPE ....

Praktische Probleme?

Alle Tabellenwerke für Wabenträger enthalten ausschließlich Informationen über die Peiner-Form. Damit kann somit die beschriebene Optimierung – aus Mangel an Daten - nicht ausgeführt werden.

Aber nein!

Grünbauer verfügt nämlich über verbesserte Computerprogramme, mit denen sich alle möglichen unterschiedlichen Schnittmuster schnell und einfach berechnen lassen.

Wo sind diese Daten zu finden?

Wir bieten auf dieser Website Tabellen für alle gebräuchlichen IPE, HE-A, HE-B und HE-M -Wabenträger mit acht Schritten in der Höhenzunahme. Diese Tabellen finden Sie hier. Anhand unserer Tabellen kommt man dem tatsächlich optimalen Wabenträger sehr nahe.

Sollten Sie jedoch das Gelbe vom Ei vorziehen, dann ist auch das möglich. Wenden Sie sich in diesem Fall bitte an Grünbauer – dann können wir gemeinsam die günstigste Geometrie und Dimensionierung ausarbeiten. Ein einfaches Email reicht schon dazu ....

©  Johann Grünbauer  Tel (+31) (0)20 6990300  E-mail info@grunbauer.nl TOP