Wie entwirft man Stahlkonstruktionen?
Stahlkonstruktionen sind heute ein sehr häufig verwendetes Element im Bauwesen. Sie zeichnen sich durch ihre Haltbarkeit, Härte, hohe Zugfestigkeit, lange Lebensdauer und Widerstandsfähigkeit gegen eine Vielzahl von äußeren Einflüssen sowie dynamische Belastungen aus. Teile aus Stahl können sowohl im Innen- als auch im Außenbereich verwendet werden, da das Material gegen niedrige und hohe Temperaturen sowie gegen Feuchtigkeit und Wasser, die für Korrosion verantwortlich sind, beständig ist. Ein weiterer Vorteil von Stahl ist, dass die einzelnen Komponenten zu einer dauerhaften Struktur zusammengeschweißt werden können.
Wofür werden Stahlkonstruktionen verwendet?
Stahlkonstruktionen werden am häufigsten im Industriebau verwendet. Sie werden für den Bau von Stahlhallen, Lagerhäusern und Tanks für die Lagerung verschiedener Stoffe oder Schüttgüter verwendet. Die höchsten Gebäude der Welt könnten ohne Stahlrahmen nicht gebaut werden. Stahlkonstruktionen werden auch als Stützen für Kollektoren in Solarkraftwerken verwendet. Zunehmend werden diese Strukturen auch zum Rückgrat von Einfamilienhäusern.
Welche Faktoren werden bei der Konstruktion von Stahlkonstruktionen berücksichtigt?
Beim Entwurf einer Stahlkonstruktion müssen mehrere sehr wichtige Faktoren berücksichtigt werden. Es ist wichtig, die Geometrie zu bestimmen, d.h. die genaue Spannweite des Rahmens, die Höhe der Stützen, den Abstand zwischen den Rahmen und den Neigungswinkel. Als Nächstes müssen geeignete Annahmen über den Standort des betreffenden Gebäudes und die Lasten, denen die Struktur standhalten muss, getroffen werden. Dabei werden die Schnee- und Windzone berücksichtigt sowie das Gewicht der Dacheindeckung und das Gewicht der Installationen, die vom Dach abgehängt werden, bestimmt.
Moderne Stahlkonstruktionen, die in der Bauindustrie verwendet werden, werden meist mit spezieller Computersoftware für Bauherren entworfen. Diese unterstützt den Entwurfsprozess für solche Konstruktionen. Der Einsatz solcher Tools ermöglicht es, mögliche Entwurfs- und Berechnungsfehler zu eliminieren, so dass die resultierenden Strukturen stabil, dauerhaft und sicher sind.
Entwurf von Stahlkonstruktionen, Schritt für Schritt:
- Geometrische Modellvorbereitung.
- Auf der Grundlage des geometrischen Modells wird ein analytisches Modell erstellt.
- Führen Sie eine lineare, nichtlineare und Knickanalyse der Struktur durch.
- Ermittlung der Schnittgrößen, anhand derer die Dimensionierung und Optimierung der Struktur vorbereitet wird.
- Führen Sie eine statische Analyse durch, um die in der Struktur wirkenden inneren Kräfte zu bestimmen.
- Führen Sie eine Analyse der spezifischen Klimabelastungen in der Region durch.
- Führen Sie präzise Berechnungen durch, um die optimalen Querschnitte von Sparren, Stützen, Profilen und anderen Teilen für die Struktur zu bestimmen.
- Bemessung von parametrischen Verbindungen auf der Grundlage der Geometrie bestimmter Knoten und der beteiligten Kräfte.
- Erstellung eines 3D-Modells, an dem die Schwerkraftanalyse der Stahlkonstruktion durchgeführt wird.
- Sorgfältige Prüfung, ob die entworfene Struktur konsistent und stabil ist und ob es keine Ungenauigkeiten gibt.
- Berechnung der Schnittgrößen und Überprüfung gemäß den geltenden Normen.
