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Dimensionierung IPE Stahlträger für Terrassendach

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  •  hagensurf
12.5. - 15.5.2021
14 Antworten | 5 Autoren 14
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Bin ich auf dem richtigen Weg?

Ich plane hier in Berlin an meiner 9m langen Garage eine 3m zu konstruieren. Eigentlich war geplant alles mit Holz zu bauen, aber das ist derzeit in meiner Region, aufgrund von Rohstoffknappheit, gar nicht lieferbar. Das Dach wird nicht begangen und Schneelasten würde ich mit max. 200 kg/m2 auslegen.

Mein Terrassendach (Flachdach,Neigung längsseits (7,50m) ca. 2,5 %) soll 7,50mx3m groß werden, wobei die lange Seite an der Garage entlang verläuft. Es soll mit OSB 18mm auf 12 Sparren (ca. 3m) 6x16 und Bitumenbahn gedeckt werden. An der Garagenseite sehe ich keinerlei Montageprobleme.

Aber auf der anderen langen Seite, also zur Terrasse, wollen wir nur 2 Ständer stellen. Dort mauern wir derzeit 2 Säulen (je ca. 37cm x 37cm) aus Klinker ca. 2,40m hoch. Diese Säulen stehen von der Garagenwand ca. 3m entfernt. Die Säulen stehen nicht ganz außen, sondern sind ca. 1m eingerückt, sodass eine mittlere Spannweite von 5,50m zu überspannen ist und zu den beiden äußeren Enden ca. 90cm überstehen.

Der urspünglich Plan war, für diese Dachpfette einen 12x28 Holzträger (KVH oder BSH) zu verwenden, an dem (nicht auf) mit Balkenschuhen die bereits oben genannten 12 Stück 3m Sparren (6x16) im Abstand von ca. 65cm befestigt werden.

Da nun allerdings das Holz nicht geliefert werden kann, möchte ich einen Stahl Doppel-T-Träger auf die Säulen legen. Ich habe mir einen IPE 200 (also 200x100) ausgesucht. Der Stahl ist ca. 8,5mm und 5,6mm (Steg) stark.

Was meint ihr, bin ich mit meiner Auslegung hinsichtlich Durchbiegung Tragkraft etc. im sicheren Bereich?

Vielen Dank für Eure Rückmeldung.

  •  Glenfiddich01
  •   Silber-Award
13.5.2021  (#1)
Woher hast du die Schneelast mit 200kg/qm? Geschätzt? 
in Ö gibts eine Karte mit den verschiedenen Schneelastzonen. 
Bei allem anderen kann ich nichts dazu beitragen. Würde aber jemanden befragen der sich mit Statik etwas auskennt und am besten Berechnungen dazu anstellen kann. Es könnte ja auch rauskommen, dass der Stahlträger nur halb so "massiv" sein muss als von dir jetzt ausgewählt.... oder eben doppelt so massiv.... 


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  •  taliesin
  •   Gold-Award
13.5.2021  (#2)
Die Auslegung will ich nicht machen, aber man kann ja mal den BSH-Träger 280x120 mit dem Doppel-T-Träger vergleichen

Zuerst das Widerstandsmoment berechnen:

https://www.online-berechnung.at/widerstandsmoment-traegheitsmoment.html

lotrecht belastet
BSH: 1.57 x 10^6 mm³
Doppel-T: 0.187 x 10^6 mm³

die max. zul. Biegespannung bei einfachem Bausstahl ist 235N/mm², beim BSH ca. 11N/mm² (es gibt da verschiedene Beanspruchungsklassen)

daraus ergeben sich die zulässigen Biegemomente:
BSH = 1.57 x 10^6 mm³  *  11 N/mm² = 17.3 x 10^6 Nmm = 17.3kNm
Stahl = 0.187 x 10^6 mm³ * 235 N/mm² = 43.9 x 10^6 Nmm = 43.9kNm

Der Stahlträger kann also ca. 2.5 fach stärker belastet werden bis die zul. Biegespannung erreicht wird.

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  •  hagensurf
14.5.2021  (#3)
Danke für die nützlichen Hinweise. Ich wohne in einer Schneelastzone 2 = 156,4 kg pro m², also war ich mit meinen geschätzten Schneelasten gar nicht so schlecht.

Bisher lässt sich also feststellen, dass der Doppel-T IPE 200 um das ca. 2.5 fache mehr belastet werden kann, als der 12 x 28 KVH. Nun habe ich heute gerade aus einer Anfrage einen 12x28 KVH angeboten bekommen. Der Händler benötigt eine rasche Zusage.

Kann mir jemand sagen, ob der 12x28 KVH für mein Projekt ausreichend dimensioniert ist?

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  •  taliesin
  •   Gold-Award
14.5.2021  (#4)
Deine Auflasten sind im Vergleich zur Schneelast minimal ... dann rechne ich mal laut:

(3x7.5m² = 22.5m²) * 200kg/m² * 9.81N/kg = 44.2kN (ca. 4.2t), etwa die Hälfte liegt am vorderen Querträger auf --> 23kN

Das ergibt am KVH eine Liniengleichlast von 23kN/7.5m = 3.1kN/m. Sog- und Seitenlasten werden (bei ausreichender Verankerung) von den Säulen aufgenommen.
Bei Festigkeitsklasse C18 (das billigste) hat man ein E-modul von etwa 300N/mm² quer zur Faser.

https://www.schweizer-fn.de/festigkeit/biegung_traeger/frei_aufliegend/aufl2_sl_ganz_rech.php


2021/20210514226546.png

Es ergibt sich ein max. Biegemoment von gut 20kNm, das liegt über dem oben errechneten maximalen Biegemoment für BSH!. Der Träger ist also unterdimensioniert, man möchte auch noch eine Sicherheit von 1.5.

Die errechnete Durchbiegung von 1.5m darf man nicht ganz ernst nehmen, der Träger ist klar überlastet.

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  •  hagensurf
14.5.2021  (#5)
Vielen Dank für die rasche und sehr informative Antwort. Das hätte ich nicht erwartet. Nun habe ich mir aber Bild 1 genauer angeschaut. Die Länge (L) von 750 cm ist die komplette Länge des BSH, also inkl. der seitlichen Überstände von ca. 80 cm. Die zwischen den gemauerten Pfosten zu überbrückende Spanne beträgt ca. 520 cm. Hierzu anbei ein kleine Skizze zum besseren Verständnis. Ist der 12 x 28 BSH noch immer unterdimensionert? Wenn ja, welcher wäre es nicht mehr?


2021/20210514641078.jpg

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  •  Hobbyplaner
  •   Silber-Award
14.5.2021  (#6)
Lt. meiner Berechnung ist ein 12/28 BSH ausreichend.
Wobei ich eine lichte Weite von 5,5m angenommen habe.

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  •  taliesin
  •   Gold-Award
14.5.2021  (#7)
Es ist in erster Linie eine Frage der Holzqualität, die 300N/mm² sind sicher das untere Ende.
Aber gut 5m lichte Weite ist schon eine Ansage bei 3.1kN/m.

zitat..
Hobbyplaner schrieb: Lt. meiner Berechnung ist ein 12/28 BSH ausreichend.

Darfst die Rechnung gerne herzeigen, vielleicht finden wir den Unterschied.

zitat..
hagensurf schrieb: Wenn ja, welcher wäre es nicht mehr?

Eigentlich habe ich dir ja alle Werkzeuge in die Hand gelegt...


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  •  taliesin
  •   Gold-Award
14.5.2021  (#8)

zitat..
hagensurf schrieb: Die Länge (L) von 750 cm ist die komplette Länge des BSH

Ui, da hab ich wirklich einen Fehler gemacht ...

Mit 5.2m dazwischen kommen nur mehr 9kNm maximales Moment raus, dann ist ja alles gut. Sorry da habe ich nicht genau genug geschaut. Die Durchbiegung ist komisch in dem tool, der Wert ist definitiv immer noch zu hoch, aber egal, der Träger passt.

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  •  hagensurf
14.5.2021  (#9)
Das freut mich zu hören. Besten Danke für Eure Einschätzungen.

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  •  Hobbyplaner
  •   Silber-Award
14.5.2021  (#10)

zitat..
taliesin schrieb: Darfst die Rechnung gerne herzeigen, vielleicht finden wir den Unterschied.

Für die Bemessung habe ich (bereits Vorgestern) das Programm meines Arbeitgebers verwendet wo bei jeder Anmeldung ein BVH angeben werden muss.
Eine seltene private Nutzung wird zwar toleriert, aber die Veröffentlichung von Daten oder Ergebnissen daraus ist eindeutig untersagt. 

Die Bemessung selbst habe ich weder abgespeichert noch ausgedruckt. Aber ich glaube, dass die Enddurchbiegung sogar unter 1 cm lag.


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  •  energiesparhaus
  •   Dieses Logo kennzeichnet einen Beitrag des energiesparhaus.at-Teams
14.5.2021  (#11)
@hagensurf : Wenn's passt dann gerne den Thread als gelöst markieren. 

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  •  Hobbyplaner
  •   Silber-Award
14.5.2021  (#12)

zitat..
taliesin schrieb: Die Durchbiegung ist komisch in dem tool, der Wert ist definitiv immer noch zu hoch

Weil hier ein weiterer Fehler vorliegt:

zitat..
taliesin schrieb: Bei Festigkeitsklasse C18 (das billigste) hat man ein E-modul von etwa 300N/mm² quer zur Faser.

Der Wert längs zur Faser ist anzuwenden, das sind 11600N/mm² bei BSH.

Unter Berücksichtigung des Eigengewicht habe ich es mit meinen Werten neu berechnet.
Dabei beträgt die maximale Durchbiegung 13,6 mm und die Auskragung biegt sich am äußeren Ende um 7,36 mm nach oben.

2021/20210514793296.jpg


2021/20210514792586.jpg

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  •  hagensurf
15.5.2021  (#13)
👍

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  •  taliesin
  •   Gold-Award
15.5.2021  (#14)
Dacht' mir schon sowas ... nicht ganz mein Tag gewesen emoji Längs zur Faser, weil ja bei Biegung Druck und Zug in Faserrichtung entstehen.

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