STATISCHE BERECHNUNG VORDACH PREMIUM 1413443 Tragwerksplaner: Ingenieurbüro Dr. Siebert Büro für Bauwesen Gotthelfstraße 24 81677 München München, November 2013 Bearbeiter: Dr.-Ing. Barbara Siebert SCHUTZVERMERK NACH ISO 16016 BEACHTEN. DIE STATISCHE BERECHNUNG GILT NUR MIT ORIGINALSTEMPEL UND ORIGINALUNTERSCHRIFT.
INHALT 1 Vorbemerkung zur statischen Berechnung... 1 1.1 Technische Erläuterungen... 1 1.1.1 Bestand, Lage und Abmessungen... 1 1.1.2 Baurechtliche Aspekte... 1 1.1.3 Resttragfähigkeit.... 1 1.1.4 Tragende Konstruktion... 1 1.1.5 Glasaufbau und Details... 2 1.1.6 Lasten... 3 1.2 Planungsgrundlagen... 3 1.3 Maßgebende Bestimmungen... 3 1.4 Verwendete Programme... 4 1.5 Baustoffe... 4 2 Unterlagen/Pläne... 5 3 Lastannahmen... 7 3.1 Eigenlast... 7 3.2 Verkehrslast... 7 4 Bemessung der Glasscheiben große Scheibe... 8 4.1 Randbedingungen... 8 4.2 Statisches System... 9 4.3 Belastung... 10 4.4 Spannungen... 10 4.5 Durchbiegungen... 12 4.6 Ergebnisse... 12 5 Bemessung der Glasscheiben kleine Scheibe... 13 5.1 Randbedingungen... 13 5.2 Statisches System... 14 5.3 Belastung... 15 5.4 Spannungen... 15 5.5 Durchbiegungen... 17 23
5.6 Ergebnisse... 17 6 Nachweis Schwerter... 18 6.1 Belastung kleines Dach... 18 6.2 Belastung großes Dach... 19 6.3 Nachweis Schwerter... 20 6.3.1 Belastung... 20 7 Statisches System... 20 7.1.1 Spannungen... 21 7.1.2 Durchbiegungen... 22 7.1.3 Verankerung an Wand... 22 8 INHALT... 23 24
1 Vorbemerkung zur statischen Berechnung 1.1 Technische Erläuterungen 1.1.1 Bestand, Lage und Abmessungen Die statische Berechnung behandelt die Bemessung des Vordachsystems Premium Erhältlich ist das Dach in Edelstahl sowie Stahl pulverbeschichtet, 1.1.2 Baurechtliche Aspekte Nicht Gegenstand dieser Berechnung. 1.1.3 Resttragfähigkeit. Die Resttragfähigkeit ist nicht Gegenstand dieser statischen Berechnung, es wird auf den entsprechenden Versuchsbericht verwiesen. 1.1.4 Tragende Konstruktion Die tragende Konstruktion besteht aus Schwertern, auf die die Punkthalter montiert sind. Es wird von einer Festigkeitsklasse von mindestens 240 N/mm² für die Schwerter ausgegagen. Der Anschluss an die Wand (Dübelnachweis etc.) ist nicht Gegenstand dieser statischen Berechnung und ist im Einzelfall gesondert zu führen. 1
1.1.5 Glasaufbau und Details 2
Es kommen Scheiben aus VSG aus 2x6mm TVG mit einer PVB-Folie der Dicke 1,52 mm als Zwischenlage zur Ausführung. Da sich die Berücksichtung des Schubverbundes günstig auf die Ergebnisse auswirken würde, wird er für die gesamte Berechnung nicht berücksichtigt. Durch die Ausbildung der Halter wird ein Kontakt von Stahl und Glas im Bohrungsbereich verhindert. Auch für alle anderen Bereiche ist der Kontakt von Stahl und Glas durch entsprechende Detailausbildung zu verhindern. Das verwendete TVG muss eine allgemeine bauaufsichtliche Zulassung besitzen, die PVB- Zwischenfolie muss eine Dicke von mindestens 1,52 mm aufweisen und den Mindestanforderungen nach den Technischen Regeln für die Verwendung von linienförmig gelagerten Verglasungen - Abschnitt 2.4 erfüllen. Im Falle von Motivglas wird die die untere Seite der oberen Glasscheibe bedruckt/emailliert. D.h. bei Belastung infolge Eigengewicht und Schnee ist im maximal beanspruchten Punkthalter jeweils die obere Seite der Scheibe unter Zug und damit nicht bedruckt. Insofern hat die Verwendung von Motivglas keine Auswirkung auf die statische Berechnung. Es ist auf eine korrekte Lage beim Einbau zu achten. Bei der Ausführung ist auf einen zwängungsfreien Einbau der Scheiben zu achten. 1.1.6 Lasten Die Glasscheiben werden durch Eigengewicht, Wind und Schnee gemäß DIN 1055 belastet. Die Scheiben sind nicht auch nicht zu Reinigungszwecken betretbar. Die Angabe der Verkehrslast in der Statik erfolgt als Bemessungswert der Einwirkungen, d.h. der jeweilige Anteil Wind/Schnee ist beliebig. 1.2 Planungsgrundlagen Übersichten, Detailzeichnungen und Abmessungen sind in Abschnitt 2 dargestellt. 1.3 Maßgebende Bestimmungen [1] DIN 18800 Teil 1: 1990-11: Stahlbauten: Bemessung und Konstruktion. [2] DIN 18800 Teil 2: 1990:11. Stabilitätsfälle, Knicken von Stäben und Stabwerken [3] DIN 1055: 2006: Lastannahmen 3
[4] Technische Regeln für die Verwendung von linienförmig gelagerten Verglasungen: 2006-08 [5] Technische Regeln für die Bemessung und Ausführung von punktförmig gelagerten Verglasungen: 2006-08 [6] Allgemeine bauaufsichtliche Zulassung für Edelstahl Z-30.3-6 [7] DIN 18008-3: Glas im Bauwesen Bemessungs- und Konstruktionsregeln: Teil 3: Punktförmig gelagerte Verglasungen, Entwurfsfassung 1.4 Verwendete Programme SJ Mepla Femap for NX Nastran 1.5 Baustoffe Verwendet wird VSG aus TVG mit folgenden Aufbauten: 6 mm TVG 8 mm TVG 10 mm TVG 1,52 mm PVB-Folie 1,52 mm PVB-Folie 1,52 mm PVB-Folie 6 mm TVG 8 mm TVG 10 mm TVG Als Punkthalter werden Halter mit Tellerdurchmesser 50mm eingesetzt. 4
2 Unterlagen/Pläne Die folgenden Abbildungen zeigen System und Aufbau des untersuchten Vordachsystems. Glasabmessungen 5
Schnitt Abbildung Punkthalter 6
3 Lastannahmen 3.1 Eigenlast Das Eigengewicht der Scheiben wird bei der Berechnung mit SJ-Mepla automatisch berücksichtigt (Dichte: 25 kn/m³) 3.2 Verkehrslast Die Verkehrlast setzt sich zusammen aus Schnee- und Windlasten. Es wird die maximal mögliche Belastung ermittelt. 7
4 Bemessung der Glasscheiben große Scheibe 4.1 Randbedingungen Die Scheiben werden mittels des Bemessungsprogramms SJ-Mepla berechnet. Grenzfälle (z.b: Steifigkeiten der Zwischenlagen) sowie eine Verifizierung des Finite Elementmodelles wurden bereits intern durchgeführt und werden im Rahmen dieser statischen Berechnung nicht mehr genauer erläutert. Eingabedaten 8
4.2 Statisches System Statisches System Detail Punkthalter 9
4.3 Belastung Angesetzte Belastung: 1,35 kn/m² Windsogbelastung ist nicht im Nachweis enthalten. Bei Bei Auftreten von Windsoglasten (größer als Eigengewicht + Drucklasten, z.b: Schnee) ist der Nachweis gesondert zu führen! 4.4 Spannungen 10
Ϭ = 29;95 N/mm² zul Ϭ = 29,2 N/mm² Feld: Ϭ = 7,3 N/mm² < zul Ϭ = 17,5 N/mm² (im Falle von emailliertem Glas) 11
4.5 Durchbiegungen U=4,0mm < 11mm 4.6 Ergebnisse Belastung. 1,35 kn/m², davon Eigengewicht 0,3 kn/m² Aufnehmbare Last (Schnee und oder Wind): 1,05 kn/m² Bemessungswert der veränderlichen Einwirkungen: 1,575 kn/m² Maximal aufnehmbare Last für Glasscheibe: Aufnehmbare Last (Schnee und oder Wind): 1,05 kn/m² Bemessungswert der veränderlichen Einwirkungen: 1,575 kn/m² 12
5 Bemessung der Glasscheiben kleine Scheibe 5.1 Randbedingungen Die Scheiben werden mittels des Bemessungsprogramms SJ-Mepla berechnet. Grenzfälle (z.b: Steifigkeiten der Zwischenlagen) sowie eine Verifizierung des Finite Elementmodelles wurden bereits intern durchgeführt und werden im Rahmen dieser statischen Berechnung nicht mehr genauer erläutert. Eingabedaten 13
5.2 Statisches System Statisches System Detail Punkthalter 14
5.3 Belastung Angesetzte Belastung: 2,30 kn/m² 5.4 Spannungen 15
Ϭ = 29;25 N/mm² zul Ϭ = 29,2 N/mm² Feld: Ϭ = 6,09 N/mm² < zul Ϭ = 17,5 N/mm² (im Falle von emailliertem Glas) 16
5.5 Durchbiegungen U=2,3mm < 7,5mm 5.6 Ergebnisse Belastung. 2,30 kn/m², davon Eigengewicht 0,3 kn/m² Aufnehmbare Last (Schnee und oder Wind): 2,0 kn/m² Bemessungswert der veränderlichen Einwirkungen: 3,0 kn/m² Maximal aufnehmbare Last für Glasscheibe: Aufnehmbare Last (Schnee und oder Wind): 2,0 kn/m² Bemessungswert der veränderlichen Einwirkungen: 3,0 kn/m² 17
6 Nachweis Schwerter 6.1 Belastung kleines Dach Es wird von einer Belastung von 2,0 kn/m² + 0,3 kn/m² = 2,3 kn/m² ausgegangen. Lasteinflussfläche: HINTEN: A = (0,375+0,20) x (0,19+0,12) = 0,178 m² P = 0,178m² x 2,3 kn/m² = 0,409 kn Pd = 2,0 kn/m² x 0,178 x 1,5 + 0,3 kn/m² x 0,178 x 1,35= 0,61 kn Vorne: A = (0,375 + 0,2) x (0,19+0,25) = 0,253 m² P = 0,253m² x 2,3 kn/m² = 0,582 kn Pd = Pd = 2,0 kn/m² x 0,253 x 1,5 + 0,3 kn/m² x 0,253 x 1,35= 0,86 kn 18
6.2 Belastung großes Dach Es wird von einer Belastung von 1,05 kn/m² + 0,3 kn/m² = 1,35 kn/m² ausgegangen. Lasteinflussfläche: HINTEN: A = (0,55+0,20) x (0,19+0,12) = 0,233 m² P = 0,233m² x 1,35 kn/m² = 0,31 kn Pd = 1,05 kn/m² x 0,233 x 1,5 + 0,3 kn/m² x 0,233 x 1,35= 0,46 kn Vorne: A = (0,55 + 0,2) x (0,19+0,25) = 0,33 m² P = 0,33m² x 1,35 kn/m² = 0,445 kn Pd = Pd = 1,05 kn/m² x 0,33 x 1,5 + 0,3 kn/m² x 0,33 x 1,35= 0,65 kn 19
6.3 Nachweis Schwerter 6.3.1 Belastung Maßgebende Belastung aus kleinem Dach: Vorne: Pd= 0,86 kn Hinten: Pd=061 kn Auf der sicheren Seite angesetzt: Vorne: Pd= 1,05 kn Hinten: Pd=0,75 kn Windsogbelastung ist nicht im Nachweis enthalten. Bei Auftreten von Windsoglasten ist der Nachweis gesondert zu führen! 7 Statisches System 20
7.1.1 Spannungen 21
Max Ϭ = 82 N/mm² Ϭ Rd = 240/1,1 = 218,18 N/mm² Nachweis erfüllt! 7.1.2 Durchbiegungen U = 0,6mm Nachweis erfüllt! 7.1.3 Verankerung an Wand Die Verankerung an der Wand ist nicht Gegenstand der statischen Berechnung und ist für jeden Einzelfall gesondert zu führen. 22