Stauchung und Dehnung von Stahlprofilträgern

Technik Mechanik & Konstruktion
#1

Mich würde interessieren wie sich Stahlprofilträger bei Temperaturänderungen und bei Druckänderungen verhalten.

Die Temperaturänderung erfolgt durch Sonnenbestrahlung bzw. jahreszeitlichen Temperaturschwankungen im Freien.
Der Druck wird durch ein Gewicht verursacht.

Ich benötige nicht genau die Formel und es ist auch bei unterschiedlichen Profilen sicherlich nicht das Gleiche, aber es interessiert mich vor allem ob ich die Dehnung/Stauchung durch die Temperatur gegenüber der Dehnung/Stauchung durch das Gewicht vernachlässigen kann oder nicht, bzw in welchem ungefähren Verhältnis sie zueinander stehen.

Der Träger wird als Stütze verwendet!

Konkretes Beispiel: HEB 200 und ein Gewicht von 50 Tonnen

#2

Die Temperaturänderung erfolgt durch Sonnenbestrahlung bzw.
jahreszeitlichen Temperaturschwankungen im Freien.

Ganz Pauschal: Im Winter wird die Stütze kürzer im Sommer länger.

Der Druck wird durch ein Gewicht verursacht.

Gewicht verkürzt die Stütze, wobei man 2 Arten der Verkürzung unterscheiden muss: Ist das Gewicht unterhalb einer bestimmten Grenze verhält sich der Stahl elastisch, d.h. nimmt man das Gewicht wieder runter nimmt die Stütze die ursprüngliche Länge wieder an.
Ist das Gewicht oberhalb einer bestimmten Grenze ist ein Teil der Verformung nicht wieder rückgängig zu machen. (Testen sie das mal mit einer Büroklammer aus, etwas biegen->Verhalten wie eine Feder, etwas mehr->die Klammer bleibt verbogen)

Ich benötige nicht genau die Formel und es ist auch bei
unterschiedlichen Profilen sicherlich nicht das Gleiche, aber
es interessiert mich vor allem ob ich die Dehnung/Stauchung
durch die Temperatur gegenüber der Dehnung/Stauchung durch das
Gewicht vernachlässigen kann oder nicht, bzw in welchem
ungefähren Verhältnis sie zueinander stehen.

Das hängt vom Profilquerschnitt, der Länge, den Material, der Belastung und der restlichen Konstruktion ab.

Kann sich die Stütze frei ausdehnen wird die Stütze im Sommer nur länger, im Winter kürzer. Wenn die restliche Konstruktion die Verformungen tolerieren kann (z.B. duch ein ensprechend ausgebildetes Lager) können sie die auswirkung der Temperatur vernachlässigen.
Kann sie es nicht (und das ist der kritische und i.d.R. der häufigere Fall) ist die verhinderte Dehnung eine zusätzliche Belastung für die Stütze (bzw. auch auf das umgebende System, das diese Belastungen ja ebenfalls aufnehmen muss). Das kann Auswirkung auf die Tragreserven der Stütze bzw. der restlichen Konstruktion haben. Für diesen Fall müssen sie eine Statische Berechnung durchführen lassen.

#3

Ein HEB 200 hat eine Querschnittsfläche von 7810 mm2 mit einer Druckbelastung von 50 Tonnen verkürtzt sich ein 2000mm langer Pfosten um 0.61mm. Ein 3000mm langer Pfosten verkürtzt sich um 0.91mm die Spannung beträgt 61N/mm2
Der 2000mm Pfosten dehnt sich bei einer Zuname der Temperatur von 50°C um 1.2mm
Der 3000mm Pfosten dehnt sich bei einer Zuname der Temperatur von 50°C um 1.8mm

#4

Ich kann nicht genau sagen, ob ich Dein Problem verstanden habe, nur soviel:
Für die Längenausdehung gibt es feste Formeln, die in jedem Tabellenbuch des Maschinenbaus stehen. Dieses könnte man mit dem Daten aus des Spannungs-Dehnungsdiagramm für Stahl vergleichen (steht auch in jedem Tabellenbuch). Evtl. könnten sich sehr dünnwandige Profile noch anders verhalten, hier ist aber der Einfluss des Querschnitts glaube ich nicht so groß.
Gruß Friesenduffy

#5

Ein HEB 200 hat eine Querschnittsfläche von 7810 mm2 mit einer
Druckbelastung von 50 Tonnen verkürtzt sich ein 2000mm langer
Pfosten um 0.61mm. Ein 3000mm langer Pfosten verkürtzt sich um
0.91mm die Spannung beträgt 61N/mm2
Der 2000mm Pfosten dehnt sich bei einer Zuname der Temperatur
von 50°C um 1.2mm
Der 3000mm Pfosten dehnt sich bei einer Zuname der Temperatur
von 50°C um 1.8mm

Vielen Dank. Diese Antwort hat mir sehr weitergeholfen!

#6

Hallo und guten Tag, tut mir leid, dass das etwas länger gedauert hat, ich habe inzwischen einiges an Unterlagen durchforstet, aber das ist dann doch eine Frage, die man einem Statiker/Konstrukteur/Architekten stellen sollte. Ich bin, was das angeht, mehr der Mann fürs „Grobe“, z. Bsp. wie man eine Rohrleitung verlegt, ein Gerüst baut, eine Karosserie neu schweißt u.s.w., also sich auf Intuition und Näherungslösungen verläßt. Sprich, diese 50 Tonnen sind denn doch eine Nummer zu groß für mich.

#7

da kann ich nicht weiterhelfen