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Spannungsüberlagerungen
Bei der Belastung eines Trägers
kommt es durchaus vor, daß viele unterschiedliche Lasten an ihm angreifen.
Diese unterschiedlichen Lastangriffe sind für die verschiedensten
Schnittgrößen verantwortlich. Es ist nicht ohne weiteres möglich,
sofort den Schnittgrößen die entsprechenden Beanspruchungen
zuzuordnen. So können beispielsweise Torsionsmomente bei einem Trägerquerschnitt
Normalspannungen hervorrufen (Wölbnormalspannungen) und bei einem
anderen nicht. Deshalb sind zunächst alle den Schnittgrößen
bedingten Beanspruchungen separat zu ermitteln und in die Spannungsarten
zu klassifizieren. Danach kann nach folgendem Satz: "Spannungen die von
ihrer Art und Richtung gleich sind dürfen grundlegend vektoriell addiert
werden." die Normalspannungen und Tangentialspannungen einer bestimmten
Stelle eines Trägers ermittelt und anschließend nachgewiesen
werden.
Hinweis: Für Spannungsnachweise
sind im allgemeinen noch Hauptspannungen bzw. Vergleichsspannungen zu berechnen.
Siehe hierzu Abschnitt: 4.6.8 Haupt- und Vergleichsspannungen / Spannungshypothesen.
Ein kleines Beispiel soll
die Spannungsüberlagerungsproblematik etwas näher erläutern:
Wird beispielsweise ein horizontal liegender Stahlträger mit DT-Querschnitt
horizontal senkrecht mit einer Einzellast aus Wind und vertikal senkrecht
mit einer Einzellast infolge einer Trägerauflagerung, welche zudem
ausmittig angreift, belastet, so entsteht im Träger eine Doppelbiegung
mit einem Torsionsmoment. Die beanspruchenden Schnittgrößen
wären somit: My, Qz, Mz, Qy und Mt. Man berechnet nun die Spannungen
an einer kritischen Stelle infolge der einzelnen Schnittgrößen
separat und ordnet sie nach Normalspannungen und Tangentialspannungen.
Eine kritische Stelle für die Beanspruchung könnte die untere
Flanschaußenkante in Trägermitte sein. Hier sind folgende Spannungen
vorhanden: sx inf. My, sx inf. Mz, sx inf. Mw und txy = tyx inf. MT ; alle
anderen Spannungen sind an dieser Stelle Null. Man überlagert nun
alle Normalspannungen mit gleicher Richtung und alle Tangentialspannungen
mit gleicher Richtung. Ergebnis: sgesamt = sx(My) + sx(Mz) + sx(Mw) und
tgesamt = txy(MT).
Eine genauere Vorstellung
der Spannungsüberlagerung wird mit Hilfe des [Applet
1] verdeutlicht.
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