Allgemeine Kenngrössen Für HIRO-Befestigungsarten Bei 325-329

HIRO LIFT Hillenktter + Ronsieck GmbH Meller Str. 6 33613 Bielefeld Germany

Web.....: www.hiro.de gegrndet E-Mail.: [email protected] 1897 Telefon: +49 (0) 521 - 96552 - 0 Fax..: +49 (0) 521 - 96552 - 40 Geschftsfhrer / Managing Directors Tradition und Fortschritt Dr.-Ing. Wilfried Hein, Dirk Rker Amtsgericht Bielefeld HRB 30119 Ust-IdNr: DE 123998426

Allgemeine Kenngrssen

fr HIRO-Befestigungsarten

bei 320er Plattformen als 800 x 1000 mm

zur Gewhrleistung der qualittvollen Sicherung der Befestigungspunkte

an der Wand oder an Sttzen mit Schraub- und Dbel-

Verankerungen

erstellt von

Dipl.-Ing. Andreas Beckmann

Bielefeld, den 12.08.2010

ALLGEMEINE KENNGRSSEN FR HIRO-BEFESTIGUNGSARTEN BEI 320ER PLATTFORMEN

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Inhaltsverzeichnis

1 VERWENDETE KONSTANTEN UND VARIABLEN ...................................................................... 3

2 FAHRBAHN............................................................................................................................................ 5

2.1 MAXIMALER HORIZONTALER BEFESTIGUNGSABSTAND DER FAHRBAHN ............................................ 6 2.2 MAXIMALER PARALLELER ABSTAND UND ANZAHL DER ANSCHWEIHALTER .................................... 9

3 FAHRBAHNBEFESTIGUNG ............................................................................................................. 14

3.1 WANDBEFESTIGUNG MIT BEFESTIGUNGSSCHRAUBEN ....................................................................... 15 3.2 WANDBEFESTIGUNG DIREKT AN EINER TRAGENDEN WAND MIT STTZEN UND BEFESTIGUNGSWINKEL ................................................................................................................................ 17

3.3 STTZENBEFESTIGUNG ALLGEMEIN ................................................................................................... 18 3.4 STTZENBEFESTIGUNG AUF DEM BODEN, DER TREPPE UND ZUR TREPPENWANGE ........................... 19 3.5 MAXIMALER SEITLICH HORIZONTALER BEFESTIGUNGSABSTAND VON MITTE STTZE ZU MITTE ROHR ............................................................................................................................................................ 20 3.6 KOMBINIERTE BEFESTIGUNG VON STTZEN UND WANDBEFESTIGUNG .......................................... 22 3.7 TELESKOPSTTZEN VON BODEN BIS DECKE .................................................................................... 25 3.8 VERTIKALSTTZEN IM TREPPENAUGE ................................................................................................ 27 3.9 SCHWERT- ODER WINKELSTTZEN VOR DER TREPPENSTUFE (SETZSTUFE) .................................... 30 3.10 VERTIKALSTTZEN SEITLICH HNGEND AN DER TREPPENWANGE .................................................. 32

4 LITERATURVERZEICHNIS ............................................................................................................. 34


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1 Verwendete Konstanten und Variablen a Lngenvariable vom Bolzen und Schweinahtdicke [mm] aBefest Befestigungsabstand [mm] aBolzen Hebelarm vom Bolzen [mm] aFB Fahrbahnabstand [mm] aGges Abstand Schwerpunkt [mm] A Plattformgre und Schweinahtquerschnitt [mm2] ABolzen Abscherquerschnitt vom Bolzen [mm2] AProfil Querschnittsflche im Profil [mm2] AS Spannungsquerschnitt der Schraube [mm2] B u. b Abstand [mm] b Innenabmessung eines Rohres; Lngenvariable vom Bolzen [mm] cB Betriebsfaktor [1] d Schaftdurchmesser [mm] e Randfaserabstand [mm] F1 Schraubenzugkraft und Reaktionszugkraft zur Wand [N] FAX horizontale Lagerkraft A [N] FBX horizontale Lagerkraft B [N] FDyn,max maximale dynamische Kraft [N] FG Gesamtgewichtskraft [N] FG60% Gesamtgewichtskraft bei 60% Lastaufnahme [N] FGges Gesamtgewichtskraft [N] FHor Horizontalkraft [N] FHor,An Horizontalkraft am Anschweihalter [N] FSch Schraubenzugkraft und Reaktionszugkraft zur Wand [N] FV Vertikalkraft [N] FV60% Gesamtvertikalkraft bei 60% Lastaufnahme [N] FV,An Vertikalkraft am Anschweihalter [N] H u. h Abstand [mm] hFB Stichma [mm] IFBX Flchentrgheitsmoment der Fahrbahn in X-Richtung [mm4] IFBY Flchentrgheitsmoment der Fahrbahn in Y-Richtung [mm4] IY Flchentrgheitsmoment in Y-Richtung [mm4] l1,l2,l3 u.l4 Hebelarm [mm] la Hebelarm [mm] lFB parallele Fahrbahnrohrlnge [mm] lmax,Befest maximaler horizontaler Fahrbahnbefestigungsabstand [mm] m Schnittigkeit [1] Mb Biegemoment [Nm] Mbges Gesamtbiegemoment [Nm] MbV vertikales Biegemoment [Nm] MbH horizontales Biegemoment [Nm] n Anzahl der Motoren, Lager, Abscher-Querschnitte, Schrauben, Bolzen [1] Rm Zugfestigkeit [N/mm2] RP0,2 Mindeststreckgrenze [N/mm2] S Kernquerschnittsflche [mm2] SFmin Mindestsicherheitsfaktor [1] s Schwerpunktabstand [mm] tmin kleinste Bauteildicke [mm] Wb Widerstandsmoment [mm3] x

Hebelarm am Schnittpunkt eines freigemachten Systems [mm] Fahrbahnsteigung [] max maximale Fahrbahnsteigung [] b Biegespannung [N/mm2] bD Biegedauerfestigkeit [N/mm2] bF Biegegrenze, Biegegrenzspannung [N/mm2] bgrenz Biegedauerfestigkeit [N/mm2] bSch Biegeschwellfestigkeit [N/mm2] bFBX horizontale Biegespannung in der Fahrbahn [N/mm2]


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bFBY vertikale Biegespannung in der Fahrbahn [N/mm2] bzul zulssige Biegespannung [N/mm2] l Lochleibungsdruck [N/mm2] V Vergleichsspannung [N/mm2] VProfil Vergleichsspannung im Profil [N/mm2] VXProfil horizontale Vergleichsspannung im Profil [N/mm2] VYProfil vertikale Vergleichsspannung im Profil [N/mm2] wzul zulssige Spannung fr Schweinaht oder Bauteil [N/mm2] zul zulssige Spannung [N/mm2] Zzul zulssige Zugspannung [N/mm2] Z Zugspannung [N/mm2] a u. S Abscher- oder Schubspannung [N/mm2] azul / Szul zulssige Abscher- oder Schubspannung [N/mm2] QProfil Querkraftschub im Profil [N/mm2] tgrenz Verdrehdauerfestigkeit [N/mm2] Sicherheit [1] Bruch Sicherheit gegen Bruch [1] Flie Sicherheit gegen Flieen [1]


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2 Fahrbahn

Der konstruktive Aufbau der Fahrbahn ist in Bild 1a-1c dargestellt. Die Fahrbahn besteht aus zwei Fahrbahn-rohren mit einem senkrechten

Stichma von 600 mm, die mit einer Anzahl von senkrechten Fahrbahn-streben, bestehend standardmig aus Vierkantrohr 20x15x2 mm, die vorwiegend bis zu den Stufen gefhrt sind, verbunden werden. Hinter dem Fahrbahnrohr mit 44,5 x 3,2 mm ist parallel zur Fahrbahn in Abstnden ein Anschweihalter als Verbindung zum

C-Profil (Halfeneisen 38 x 17 mm) und den senkrechten Fahrbahnstreben verschweit. Direkt an dem oben und unten verlaufenden C-Profil werden die Sttzen mithilfe von Befestigungslaschen, Fahrbahn-befestigungswinkeln und M12-Maschinenschrauben befestigt (verschraubt). Auch eine Wandbefestigung ist praktikabel

und wird vom C-Profil aus mithilfe von speziellen Wandwinkeln und M12-Dbelverankerungen durchgefhrt. Die Sttzen wiederum werden an ihrem Fuende, bestehend in der Regel aus einer Fuplatte mit Knoten, auf dem Auftritt der Stufe, vor der Setzstufe oder auf dem Fuboden verankert. Sttzen im Treppenauge werden zustzlich an den seitlichen Treppenwangen abgefangen und Teleskopsttzen am Boden und zur Decke befestigt. Eine kombinierte Befestigung, als Alternative, von Sttzen und zur Wand abfangen ist ebenfalls mglich. Von

Bild 1a

Bild 1b Bild 1c


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sicherheitstechnischer Bedeutung fr den Schrgaufzug ist die Tragfhigkeit der Fahrbahn und die Festigkeit der Schweiverbindung zwischen Fahrbahnrohr und C-Profil (Halfeneisen), also an dem Anschweihalter. Die Annahme ist, dass mindestens 7 Anschweihalter je Fahrbahnrohr (s. Kapitel 2.2) in parallelen Abstnden zwischen Fahr-bahnrohr und C-Profil, immer innerhalb des maximalen horizontalen Fahrbahnbefestigungs-abstandes, verschweit werden. Die Vierkantrohre als Fahrbahnverkleidung werden bei einer Standardausfhrung der Fahrbahn als Gelnderersatz in Abstnden hinter das C-Profil geschweit, sodass ein lichter Abstand zwischen den senkrechten Fahrbahnstreben von kleiner als 120 mm nach den Lnderbauordnungen der Bundesrepublik Deutschland und der Europischen Union entsteht. Der entstehende Zwischenraum von der Liftfahrbahn zu den Stufen zum Treppenauge wird dto. mit Vierkantrohren als Zwischenraumverkleidung, unter Beachtung der DIN 18065 (Gebudetreppen) mit den zulssigen Lichtraumprofilen, ausgefllt. Eine Abweichung von der Standardfahrbahn in der Verkleidungsfunktion ist bei jeder Anlage, z. B. bei Wandanlagen und Anlagen wo das Innengelnder aus Denkmalschutzgrnden erhalten bleiben muss, mglich. Aber die Tragfhigkeit der Fahrbahn darf sicherheitstechnisch nicht eingeschrnkt werden. HIRO LIFT behlt sich nderungen bzgl. der Liftfahrbahn nach dem Stand und Regel der Technik vor.

2.1 Maximaler horizontaler Befestigungsabstand der Fahrbahn

Die hchste Beanspruchung in der Fahrbahn tritt auf, wenn das Lastaufnahmemittel zwischen 2 fixen Befestigungspunkten steht. Die geringe dynamische Belastung von FDyn,max = 406,1 N bleibt hier unbercksichtigt. Aus dem maximalen Abstand der Befestigung fr das Fahrbahnrohr (lmax,Befest) ergibt sich die Fahrbahnrohrlnge (lFB) anhand der Fahrbahnsteigung. Entscheidend fr die Berechnung der Tragfhigkeit der Fahrbahn ist die Ermittlung des maximalen vertikalen und horizontalen Biegemomentes, sowie des Biegemomentes aus der Anpresskraft der maximalen Normalkraft und den Auflagerreaktionen fr die gesamte Querkraft. Die Resultate sind im Folgendem nachzulesen. Die durch die Federkraft hervorgerufenen Krfte heben sich am Fahrbahnrohr gegenseitig auf, hier wirken nur die Gewichtskrfte. Mit den berechneten Hauptkrften ergeben sich auf das Fahrbahnprofil (Fahrbahnrohr und das C-Profil) folgende wirkende Momente, die auf Basis und Annahme einer fixen Einspannung, mittels der Befestigungslaschen mit den Fahrbahn-befestigungswinkeln an zwei Sttzen oder an der Wand (statisch unbestimmter Trger mit konstantem Querschnitt), beruhen. Hierbei wird das maximale Biegemoment nur zu einem Achtel bertragen. Es gilt dto. die Annahme, dass durch die kraft- und stoffschlssige


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Verbindung (Anschweihalter wird zwischen Fahrbahnrohr und C-Profil in Abstnden parallel verschweit) eine Homogenitt erreicht wird, die es erlaubt, das Krfte und Momente auf das gesamte Fahrbahnprofil bertragen werden knnen. Verglichen und verwendet wird in diesem Fall die Biegespannung, die einen hheren Maximalwert aufweist fr die weitere Berechnung mit den Festigkeitshypothesen. Zunchst muss geklrt werden aus welchem sprden oder duktilen (zhen) Werkstoff das Fahrbahnprofil, bestehend aus dem Fahrbahnrohr, dem Anschweihalter und dem C-Profil, tatschlich besteht, um die richtige Festigkeitshypothese auszuwhlen. Hierzu wird der

jeweilige Werkstoffkennwert ( GrenzGrenz / ) des Fahrbahnprofils gebildet.

Werkstoff fr das Fahrbahnrohr ist 1.4307 1.4310:

Biegedauerfestigkeit Grenzb, = 312,0 N/mm

Verdrehdauerfestigkeit Grenzt , = 179,4 N/mm

Werkstoffkennwert Grenzt

Grenzb

,

,

= 1,739

Anwendung von Gestaltnderungsenergiehypothese (GEH) Grenz

Grenz

= 1,73 duktiler

Werkstoff mit hinreichender Streckgrenze und mittelmiger plastischer Verformung.

Werkstoff fr den Anschweihalter und das C-Profil ist S235J0:

Biegedauerfestigkeit Grenzb, = 255,0 N/mm

Verdrehdauerfestigkeit Grenzt , = 130,5 N/mm

Werkstoffkennwert Grenzt

Grenzb

,

,

= 1,954

Anwendung von Schubspannungshypothese (SH) Grenz

Grenz

= 2 duktiler Werkstoff mit

ausgeprgter Streckgrenze und groer plastischer Verformung.


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Die fr das Fahrbahnrohr vom Hersteller angegebene zulssige Zugspannung mit einer Sicherheit von 2,5 (gem EN 81-40) dividiert ergibt: Zugfestigkeit (Rm = 578 N/mm)

mzul

R= = 231,2 N/mm ofilVX Pr = 230,9 N/mm ofilVY Pr = 103,4 N/mm

Damit ist bewiesen zul > ofilV Pr fr die Bruchsicherheit.

Wichtiger jedoch ist die Funktionssicherheit bei Dauerfestigkeit gegen Flieen des Werkstoffes im Steigungsvergleich von 0-70, kalkuliert mit der vom Hersteller angegebenen Streckgrenze (RP 0,2 = 230 N/mm) u. mit einem gewhlten Funktionssicherheitswert von 1,5:

2,0Pzul

R= = 153,3 N/mm ofilVX Pr = 152,5 N/mm ofilVY Pr = 68,9 N/mm

Damit ist bewiesen zul > ofilV Pr fr die Funktionssicherheit.

Hieraus ergibt sich folgende steigungsabhngige Tabelle fr den max. horizontalen Abstand der Befestigung fr das Fahrbahnprofil (lmax, Befest) bei Innen- und Aussenanlagen:

Fahrbahnsteigung 0

20

> 20

30

> 30

40

> 40

50

(In)Befestig.-Abstand lmax,Befest 1465 1380 1265 1105 mm (Au)Befestig.-Abstand lmax,Befest 1350 1280 1190 1055 mm

Fahrbahnsteigung > 50

60

> 60

70

(In)Befestig.-Abstand lmax,Befest 895 635 mm (Au)Befestig.-Abstand lmax,Befest 870 625 mm

Fazit:

Nur die berprfung und Berechnung des Fahrbahnprofils (Fahrbahnrohr und C-Profil) ohne Einbeziehung einer senkrechten Fahrbahnverstrebung (Fahrbahnverkleidung) hat gezeigt, dass ein horizontaler Befestigungsabstand fr Innen/Auenanlagen von min. 635/625 mm bei einer Steigung von 60-70 absolut realisierbar ist. Bei kleinerer Steigung wird der Befestigungsabstand grer. Vorausgesetzt ist immer die fixe Einspannung an 2 Befestigungspunkten an Sttzen od. der Wand (statisch unbestimmter Trger mit konstantem Querschnitt).


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2.2 Maximaler paralleler Abstand und Anzahl der Anschweihalter

Die Verbindung zwischen Fahrbahnrohr, C-Profil und senkrechter Fahrbahnstrebe erfolgt ber eine Anzahl Anschweihalter (Bild 2a+2b) je Fahrbahnrohr, die zu beiden Seiten im Fahrbahnprofil verschweit werden. Der Festigkeitsnachweis erfolgt fr die Schweinaht und das Bauteil, den Anschweihalter, da beide die gefhrdeten Bereiche der stoffschlssigen Verbindung sind.

Festigkeitsnachweis an der Schweinaht bei allgemein zusammengesetzter Beanspruchung:

In der folgenden Berechnung wird die Annahme bercksichtigt, dass mindestens 2 Anschweihalter je Fahrbahnrohr in parallelen Abstnden innerhalb 2 fixer Einspannungen

eingeschweit werden. Das Biegemoment ( bM ) an der umlaufenden Schweinaht errechnet sich dann an jedem Fahrbahnrohr mit der halben Gesamtgewichtskraft (FGges/2 = FV = 2354,4 N) und unter Bercksichtigung, dass min. 2 Anschweihalter die Vertikalkraft am Fahrbahnprofil je Fahrbahnrohr zwischen 2 fixen Einspannungen bertragen, so: FV = 2354,4 N; l1 = 22,25 mm; n = 2 Anschweihalter FV,An = FV / n = 1177,2 N

1, lFM AnVb = = 26192,7 Nmm

Das wirksame Flchenmoment 2. Grades fr den Schweinahtquerschnitt ( YI ) vom An-schweihalter zum Fahrbahnrohr ist wie folgt (Bild 2c): B = 33 mm; b = 25 mm; H = 14 mm; h = 6 mm; umlaufende Kehlnaht mit a = 4 mm

12

33 hbHBIY

= = 7096 mm4

Bild 2a

Bild 2b

Bild 2c

Fahrbahnrohr C-Profil

Senkrechte Fahrbahnstrebe

Anschwei-halter


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Die vorhandene Biegespannung ( b ) in der jeweiligen Schweinaht errechnet sich mit dem Randfaserabstand ( 323 +=e ) mm. Die zulssige Spannung fr die Schwei-nahtverbindung und die des Bauteiles fr Zug, Druck, Biegung und Schub gegen Dauerfestigkeit, gem Roloff / Matek nach Tabellenbuch 6-11a fr den Werkstoff Unlegierter Baustahl (S235J0), Kurve F und H im Diagramm, betrgt bei annhernd statischer Festigkeit wzulZzulbzul == = 105 N/mm und Szul = 98 N/mm. Es ist abzusehen, dass

vorwiegend keine wechselnde oder schwellende Belastung auftritt. In der ausgewhlten Kurve F und H im Diagramm fr zulssige Schweispannungen ist bereits eine 1,5 fache Sicherheit

gegen die Dauerschwingfestigkeit in Abhngigkeit vom Grenzspannungsverhltnis maxmin /

bzw. maxmin / bercksichtigt. Da es keine Berechnungsvorschrift fr Schweiteile im

Maschinenbau gibt, wird die nachfolgende Schweinahtberechnung nach der Druckschrift (DS 952 01) der Deutschen Bahn AG und nach Roloff / Matek durchgefhrt.

eIM

Y

bb = = 32 N/mm bzulb


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Da die zulssige Festigkeit grer ist als die vorhandenen Spannungen ergibt sich somit eine

Sicherheit : = =V

zulw

, 2,74 zulwV ,


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Die vorhandene Schubspannung ( ) in der Anschweihalterflche (A) mit der angreifenden Kraft (FV,An = 336,3 N) ergibt:

hbA = = 150 mm

AcF BAnV

S

=, = 2,2 N/mm ezulS R=


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Hieraus ergeben sich dann folgende steigungsabhngige Tabellen fr den max. parallelen Abstand am Fahrbahnrohr zwischen den Anschweihaltern aus dem Werkstoff S235J0,

fr die Innenanlagen:

Fahrbahnsteigung 0

20

> 20

30

> 30

40

> 40

50

> 50

60

> 60

70

Befestigungsabstand horizontal

1465 1380 1265 1105 895 635 mm

Fahrbahnrohrlnge parallel

1559 1593 1651 1719 1790 1857 mm

Anzahl Anschweihalter 7 7 7 7 7 7 1

Abstand Anschweih. parallel

ca.

260 ca.

265 ca.

275 ca.

285 ca.

300

ca.

310

mm

fr die Auenanlagen:

Fahrbahnsteigung 0

20

> 20

30

> 30

40

> 40

50

> 50

60

> 60

70

Befestigungsabstand horizontal

1350 1280 1190 1055 870 625 mm

Fahrbahnrohrlnge parallel

1437 1478 1553 1641 1740 1827 mm

Anzahl Anschweihalter 7 7 7 7 7 7 1

Abstand Anschweih. parallel

ca.

240

ca.

245 ca.

260 ca.

275 ca.

290 ca.

305 mm


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3 Fahrbahnbefestigung

Die Befestigung der Fahrbahn erfolgt entweder direkt an einer tragenden Wand oder mit Sttzen auf oder neben der Treppe (seitlich an der Treppenwange oder im Treppenauge) oder auf dem Boden. Von sicherheitstechnischer Bedeutung ist hierbei die Beanspruchung der Befestigungsschrauben und der Sttzen. Dafr mssen entsprechende Festigkeitsnachweise gefhrt werden. Folgende Standardbefestigungsarten fr Wand- und Sttzenbefestigungen kommen zur Anwendung im Innen- und Auenbereich: 1) Wandbefestigung mit M12-Durchgangsschraube und Hinterlegplatte (100x8x100) 2) Wandbefestigung mit M12-Befestigungsschraube und Maueranker (Platte 120x12x120

mit 4x gespreizten Flacheisen 20x8x150 an der Platte angeschweit) 3) Wandplattenbefestigung mit M12-Befestigungsschraube bei Voll- und Lochsteinwnden 4) Wandbefestigung mit M12-Dbelverankerung nach Stand und Regel der

Befestigungstechnik in eine tragende Wand 5) Wandbefestigung mit M12-Dbelverankerung direkt an einer tragenden Wand mit Sttzen

und Befestigungswinkel 6) Sttzenbefestigung auf und neben der Treppe und auf dem Boden 7) Kombinierte Befestigung von Wand- und Sttzenbefestigung, also eine Kombination mit

Auswahl aus Punkt 1 bis 4 mit Punkt 5 bis 6 HIRO LIFT behlt sich vor weitere Befestigungsarten in Sonderfllen nach dem Stand und Regel der Technik anzuwenden.

Auf Folgendes ist bei der Fahrbahn- und Sttzenbefestigung in jedem Fall zu achten: 1) Die seitlichen Randabstnde der Befestigungsbohrungen mit min. 90-100 mm sind zum

Verankerungsgrund einzuhalten und es ist weiterhin darauf zu achten, dass der Ver-ankerungsgrund aus Vollmaterial besteht und das keine Rohrleitungen im Dbelbereich vorliegen !

2) Auch ein Reien oder Platzen der untergelagerten Fliese oder dergleichen am Befestigungsgrund ist unter allen Umstnden zu vermeiden !

3) Wo kein Betonuntergrund zur Befestigung vorliegt ist im Einzelfall zu entscheiden, ob ein Zugversuch (bauseitige Kostenbernahme) durchzufhren ist um die ntige vorgegebene Zugbelastung einer Schraube oder Dbel zu erreichen !


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3.1 Wandbefestigung mit Befestigungsschrauben

Die Befestigung der Fahrbahn an einer tragenden Wand (Bild 3a-3c) an den jeweiligen Befestigungspunkten erfolgt immer mit Hilfe einer M12-Befestigungsschraube, einer M12-Gewindestange oder einer M12er Dbelverankerung (nach Stand und Regel der Befestigungstechnik), egal um welche Wandbefestigungsart es sich hierbei handelt. Die Festigkeitsklasse der verwendeten Schrauben betrgt mindestens 4.6. Die folgende Berechnung einer quer beanspruchten Schraubverbindung ist fr jede Wandbefestigungsart anwendbar. In der Praxis verteilen sich die Krfte und Momente grundstzlich auf mehrere benachbarte Wandbefestigungspunkte, da ein form-, kraft- und stoffschlssiger Verbund mit der Fahrbahn gegeben ist. So gesehen sind die Wandbefestigungspunkte mit der Fahrbahn als eine Einheit zu betrachten, wo die Krfte und Momente unmittelbar anteilmig bertragen werden.

Der ungnstigste Fall entsteht, wenn ein Wandbefestigungspunkt annhernd 60% Lastaufnahme aufnimmt und die angrenzenden Wandbefestigungspunkte dann den Restanteil der Last bernehmen. Zudem liegt dto. ein ungnstiger Fall vor, wenn nur von einer Schraube der Wandbefestigungspunkte, neben der Horizontalkraft, zustzlich auch die Gewichtskraft anteilmig aufgenommen werden muss (Scher-Lochleibungsverbindung).

Bild 3b Bild 3a Bild 3c

Wandbefestigung mit Durchgangsschrauben

Wandbefestigung mit Maueranker

Wandbefestigung mit Wandplatten


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Die nachfolgenden Berechnungen zielen also grundstzlich darauf ab, dass ein Wandbefestigungspunkt maximal 60% Lastaufnahme aufnimmt und das die benachbarten Wandbefestigungspunkte den Restanteil von je 20% an Last bernehmen.

Festigkeitsnachweis auf Zug in Lngsrichtung:

Die Schraubverbindung (als freigemachtes System) ist nachfolgend in Lngsrichtung fr die maximal zu erwartende Zugkraft ( SchF ) und die Zugspannung ( Z ) in der Schraube berprft (Bild 4) worden.

=FBa 100 bis 123 mm; =Ggesa 479 mm; =FBh 600 mm

Betriebsfaktor =Bc 1,0

Lastfall H (Summe Hauptlasten = stndige Lasten) M12-4.6 Schraube Die Kernquerschnittsflche (S) der Schraube betrgt S = 76,25 mm n = 1 (Anzahl der ntigen Schrauben) FD = Kraft am Druckpunkt = FSch

FG = FGges = FV = 4708,8 N

6,0%60%60 == GVG FFF = 2825,3 N

FSch = 2228,7 N (Wandbefestigung mit Durchgangsschrauben, Maueranker u. bauaufsichtlich zugelassenen Dbel; nur hier aFB= 100 mm)

FSch = 2317,2 N (Wandbefestigung mit Wandplatten; nur hier aFB= 123 mm)

Bild 4


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3.2 Wandbefestigung direkt an einer tragenden Wand mit Sttzen und Befestigungswinkel

Die Befestigung der Fahrbahn an einer tragenden Wand mit Sttzen und Befestigungswinkel (Bild 5a+5b) erfolgt wie unter Kapitel 3.1 mit den gleichen Voraussetzungen, nur mit dem Unterschied, dass kein Abscherungs- und Lochleibungsnachweis ntig wird, da sich alle Krfte und Momente um den Druckpunkt des freigemachten Systems an der Wand und auf der Treppe bzw. auf dem Boden absttzen. Es werden hier also keine zustzlichen Gewichtskrfte durch die Schraubverbindung aufgenommen.


Die Schraubverbindung (als freigemachtes System) ist nachfolgend in Lngsrichtung fr die maximal zu erwartende Zugkraft ( SchF ) und die Zugspannung ( Z ) in der Schraube berprft (Bild 5b) worden.

=FBa 210 mm; =Ggesa 479 mm;

=FBh 600 mm

)1002(1 += FBhl = 800 mm

2l = 51,25 mm


Lastfall H (Summe Hauptlasten = stndige Lasten) M12-4.6 Schraube Die Kernquerschnittsflche (S) der Schraube betrgt S = 76,25 mm n = 1 (Anzahl der erf. Schrauben) FD = Kraft am Druckpunkt = FSch

FG = FGges = FV = 4708,8 N

6,0%60%60 == GVG FFF = 2825,3 N

FSch = 2252,3 N

Bild 5a

Bild 5b


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3.3 Sttzenbefestigung allgemein

Bei den Sttzen handelt es sich um Vertikalsttzen, die sowohl am Boden als auch an oder auf den Treppenstufen befestigt werden. Aus Grnden der Platzersparnis werden Sttzen vorwiegend auch in das Treppenauge, also zwischen 2 Treppenlufen, platziert. Sofern vorhanden und mglich, knnen die Sttzen zustzlich an einer Wand und der Treppenwange abgefangen werden. In der Praxis verteilen sich die Krfte und Momente grundstzlich auf mehrere benachbarte Sttzen, da ein form-, kraft- und stoffschlssiger Verbund mit der Fahrbahn gegeben ist. So gesehen sind die Sttzen mit der Fahrbahn als eine Einheit zu betrachten, wo die Krfte und Momente unmittelbar anteilmig bertragen werden. Der ungnstigste Fall entsteht, wenn eine Sttze annhernd 60% Lastaufnahme aufnimmt und die angrenzenden Sttzen dann den Restanteil der Last bernehmen (Bild 6). Es werden fr den HIRO 320 z. B. Rundrohrsttzen fr den Innenbereich, bestehend aus nahtlos geschweiten Gewinde- und Siederohren mit Abmaen von 60,3 x 3,65 mm und 82,5 x 3,2 mm, eingesetzt. Im Auenbereich werden z. Z. U-Stahl-Sttzen U80 x 45 mm nach DIN EN 1026 eingesetzt. HIRO LIFT behlt sich vor weitere nderungen und Verbesserungen in Sonderfllen nach dem Stand und Regel der Technik anzuwenden. Die Befestigung der Fahrbahn zu den Sttzen erfolgt grundstzlich immer mithilfe einer Befestigungslasche und dem Fahrbahnbefestigungswinkel mit einer M10-Befestigungsschraube an beiden Fahrbahn-rohren. Die Befestigungslasche

wird form- und kraftschlssig um die Rundrohrsttze angefgt und durch Spannung einer 2. M10-Befestigungsschraube fest am Rohr verklemmt. Der sicherheits-

technische Nachweis auf Festig-

keit ist quivalent zu der Berechnung anzusehen, wie bei der Wandbefestigung mit Befesti-gungsschrauben (s. Kapitel 3.1). In diesem Fall wird darauf verzichtet, da beide Verschraubungen mehr als zulssige Kapazitten entwickeln.

Bild 6


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Mgliche verwendete Sttzenbefestigungsarten sind folgende: 1) Endsttzen am Boden, auf der Treppenstufe (Auftritt) und an der Treppenwange befestigt 2) Sttzen im Treppenauge, am Boden und jeweils seitlich zu den Treppenwangen befestigt 3) Teleskopsttzen am Boden und zur Decke befestigt 4) Schwert- oder Winkelsttzen vor der Treppenstufe (Setzstufe) befestigt Die nachfolgenden Berechnungen der einzelnen Sttzentypen zielen also grundstzlich darauf ab, dass eine Sttze maximal 60% Lastaufnahme aufnimmt und das die benachbarten Sttzen den Restanteil von je 20% an Last bernehmen.

3.4 Sttzenbefestigung auf dem Boden, der Treppe und zur Treppenwange

Die Sttzenbefestigung auf dem Boden und auf der Treppe (Bild 7a+7b) erfolgt, wie unter Kapitel 3.1 und 3.2 mit den gleichen Voraussetzungen, und im Besonderen nach dem Berechnungsgang fr Konsolanschlsse nach Steinhardt (Bericht in der Zeitschrift Der Bauingenieur 1952, Heft 7). Im vorliegendem Fall werden die Sttzen zunchst nicht zustzlich zur Wand, sondern nur zum Boden, zur Treppe oder zur Treppenwange abgefangen. Festigkeitsnachweis auf Zug in Lngsrichtung:

Die Schraub- oder Dbelverbindung (als freigemachtes System) ist nachfolgend in Lngsrichtung fr die maximal zu erwartende Zugkraft ( SchF ) und die Zugspannung ( Z ) in der Schraube oder dem Dbel berprft (Bild 7b) worden.

=FBa 200 mm; =Ggesa 479 mm; =1l 70 mm; =2l 200 mm; =3l 80 mm

Betriebsfaktor =Bc 1,0 Lastfall H (Summe Hauptlasten = stndige Lasten) M12-4.8 Schraube Die Kernquerschnittsflche (S) der Schraube betrgt S = 76,25 mm n = 2 (Anzahl der ntigen Schrauben am Profil) FD = Kraft am Druckpunkt

FG = FGges = FV = 4708,8 N

6,0%60%60 == GVG FFF = 2825,3 N(60% Lastaufnahme) FSch = 10675,6 N Eingesetzt werden hier fr die Befestigung der Fuplatten der Sttzen mindestens Befestigungs-schrauben oder Dbel der Festigkeitsklasse 4.8.

Bild 7a

Bild 7b


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3.5 Maximaler seitlich horizontaler Befestigungsabstand von Mitte Sttze zu Mitte Rohr

Festigkeitsnachweis auf Biegung:

Mgliche verwendete Sttzenbefestigungsarten sind nur Endsttzen, die am Boden, auf der Treppenstufe (Auftritt) oder zur Treppenwange befestigt werden und Sttzen mit kombinierter Befestigungsart von Wand- und Sttzenbefestigung. Z. B. Innenanlagen des HIRO 320 wird vorwiegend ein Rundrohrprofil von 60,3 x 3,65 mm und 82,5 x 3,2 mm (DIN EN 10255 und DIN EN 10220) verwendet. Die Zug- und Druckkrfte in der Sttze knnen im Vergleich zu den auftretenden Biegemomenten vernachlssigt werden. Daher wird die Sttze nur auf Biegebeanspruchung berechnet.

Das maximale Biegemoment ( bM ) in der Sttze errechnet sich mit der Gesamtgewichtskraft ( GgesF ), dem Befestigungsabstand ( Befesta ) und dem Schwerpunktabstand ( Ggesa ) der Anlage bis zur Mitte der Sttze.

=FBa 200 mm; =Ggesa 479 mm


FG = FGges = FV = 4708,8 N 6,0%60%60 == GVG FFF = 2825,3 N ( 60% Lastaufnahme)

aGGgesBefestGaGb lFaaFlFM =+== %60%60%60 )( (Biegemoment)

64)( 44 dDIY

=

pi (Flchentrgheitsmoment Rundrohr) 106=YI cm4 (U-Sttze 80x45)

Y

bbb I

ceM = (Biegespannung)

Die Sttzen bestehen aus dem Unlegiertem Baustahl S235-JR nach DIN EN 10025-2 (Werkstoff 1.0038).

Die Biegegrenzspannung betrgt bF = 315 mm

N.

Aktuelle Werte siehe in nachfolgender Tabelle.

Die seitlichen Randabstnde der Befestigungs-bohrungen mit min. 90-100 mm sind zum Ver-ankerungsgrund einzuhalten und es ist weiterhin darauf zu achten, dass der Verankerungsgrund aus Vollmaterial besteht und das keine Rohrleitungen im Dbelbereich vorliegen ! Auch ein Reien oder Platzen der untergelagerten Fliese oder dergleichen am Befestigungsgrund ist unter allen Umstnden zu vermeiden !

Bild 7b


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Es ergibt sich dann folgende Tabelle mit den berechneten Werten (bei 60% Lastaufnahme) fr den seitlich horizontalen Befestigungsabstand (Mitte Sttze bis Mitte Rohr) bei minimaler und maximaler Sicherheit der verwendeten Sttzen im Innen- und Auenbereich:

Disposition - Variable Rundrohrsttze 60,3 x 3,65

Rundrohrsttze 82,5 x 3,2

U-Sttze

U 80 x 45

Auendurchmesser/Abmessung (D/h) 60,3 82,5 80 Innendurchmesser/Abmessung (d/b) 53,0 76,1 45

Gesamtgewichtskraft FG 4708,8 4708,8 4708,8

Gesamtgewichtskraft 60% Last FG60% 2825,3 2825,3 2825,3

Schwerpunktabstand aGges bei 900x1250 479 479 479

min. Befestigungsabstand (Sttze-Rohr) aBefest 120 145 130 max. Befestigungsabstand(Sttze-Rohr) aBefest 166,1 652 1490,7

min. Hebel (Mitte Sttze-Schwerpunkt) la 599 624 609 max. Hebel (Mitte Sttze-Schwerpunkt) la 645,1 1131 1969,7

min. Biegemoment Mb 1692,4 1763 1720,6

max. Biegemoment Mb 1822,6 3195,4 5565

Flchentrgheitsmoment IY 261668,627 627676,752 1060000

Randfaserabstand e 30,15 41,25 40

min. Biegespannung b 195 115,9 64,9

max. Biegespannung b 210 210 210

min. Sicherheit 1,5 1,5 1,5

max. Sicherheit 1,657 2,719 4,851

Fazit:

Die Rundrohrsttzen 60,3 x 3,65 mm sollten bis zu einem einseitigen Befestigungsabstand, von Mitte Fahrbahnrohr bis Mitte Rundrohrsttze, von max. 166 mm eingesetzt werden um bei noch 1,5-facher Sicherheit gegen Bruch und bis 60% Lastaufnahme der Sttze ein sicheres Betreiben der Anlage zu gewhrleisten. Ab 167 mm einseitigem Befestigungsabstand sind die Rundrohrsttzen 82,5 x 3,2 mm bzw. die U-Stahlsttzen in Anwendung zu nehmen. Um grere einseitige Befestigungsabstnde zu erzielen, im Besonderen bei den Rundrohrsttzen 60,3 x 3,65 mm, ist es ratsam einen hherwertigeren Werkstoff zu whlen, und um dadurch auch die Festigkeitswerte zu erhhen. Ansonsten mssen 2-reihige Sttzen gesetzt werden.


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3.6 Kombinierte Befestigung von Sttzen und Wandbefestigung

In einigen Anwendungsfllen wird in der Praxis die Sttze nicht nur zum Boden und zur Treppe, sondern zustzlich zu einer tragenden Wand abgefangen (Bild 8a+8b). Bei diesen Fllen ist die Einspannung wie bei einer Sttze mit Befestigung zum Boden und zur Decke zu betrachten (statisch unbestimmtes System) und die Biegespannung im Querschnitt wird unter gewissen Voraussetzungen kleiner als ohne zustzliche Befestigung

zur Wand. Bei diesen Sttzen handelt es sich um Vertikalsttzen, die somit im unteren und oberen Befestigungspunkt Krfte und Momente anteilsmig aufnehmen, wenn die Krafteinleitung orthogonal zum System erfolgt. Hier erfolgt die Krafteinleitung in Lngsrichtung annhernd im oberen Bereich der Sttze. Die Zug- und Druckkrfte knnen im Vergleich zu den auftretenden Biegemomenten vernachlssigt werden. Daher wird die Sttze nur auf Biegebeanspruchung und unter gleichen Bedingungen, wie in Kapitel 3.4, berechnet.


Die auftretende zustzliche Reaktionszugkraft ( 1F ) zur Wand, im oberen Bereich der Sttze angesetzt, wird aus folgender Bedingung berechnet, und mit Annahme, das die Kraft am Druckpunkt (FD) zu vernachlssigen ist, bei befestigter Sttze am Sttzpunkt (vereinfacht gesehen als System Eingespannter Balken). Die Schraub- oder Dbelverbindung (als freigemachtes System) wird nachfolgend in Lngsrichtung fr die zu erwartende Zugkraft ( SchF ) und die Zugspannung ( Z ) in der Schraube oder dem Dbel berprft (Bild 8b).

=FBa 210 mm; =Ggesa 479 mm =1l 70 mm; =2l 200 mm; =3l 90 mm; =4l 1100 mm (z. B. bei Waagerechtfahrt)

Betriebsfaktor =Bc 1,0 Lastfall H (Summe Hauptlasten = stndige Lasten) M12-4.6 Schraube Die Kernquerschnittsflche (S) der Schraube betrgt S = 76,25 mm n = 2 (Anzahl der ntigen Schrauben am Profil) FD = Kraft am Druckpunkt FG = FGges = FV = 4708,8 N

6,0%60%60 == GVG FFF =2825,3 N (60% Lastaufnahme)

Bild 8a


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F1 = 1538,5 N (fr l4 = 1100 mm) FSch = 1412,5 N (fr l4 = 1100 mm)

F1 = 3077,0 N (fr l4 = 550 mm) FSch = 1412,5 N (fr l4 = 550 mm)

Die seitlichen Randabstnde der Befestigungs-bohrungen mit min. 90-100 mm sind zum Verankerungsgrund einzuhalten und es ist weiterhin darauf zu achten, dass der Ver-ankerungsgrund aus Vollmaterial besteht und das keine Rohrleitungen im Dbelbereich vorliegen ! Auch ein Reien oder Platzen der untergelagerten Fliese oder dergleichen am Befestigungsgrund ist unter allen Umstnden zu vermeiden ! Eingesetzt werden hier fr die Befestigung der Fuplatten der Sttzen und der zustzlichen Wandbefestigung mindestens Befestigungsschrauben oder Dbel der Festigkeitsklasse 4.6.

ScF B

Z

=1 = 20,2

mm

N (fr l4 = 1100 mm) S

cF BSchrZ

= = 18,5 mm

N (fr l4 = 1100 mm)

ScF B

Z

=1 = 40,4

mm

N (fr l4 = 550 mm) S

cF BSchrZ

= = 18,5 mm

N (fr l4 = 550 mm)

Die Mindeststreckgrenze liegt dann bei

2402,0mm

NRR pe == und die Nennzugfestigkeit ist

400

mm

NRm = (nach DIN EN ISO 898-1 und DIN EN 20898).

Somit ergibt sich eine Sicherheit :

Z

pFlie

R

2.0= = 5,95 bis 13 5,24081 EN 4081 EN (gegen Verformung)

Fazit:

Hiermit wurde nachgewiesen, dass die geforderte Sicherheit von min. 2,5 nach DIN EN 81-40 (5.1.7.1) gegen Flieen eingehalten wird. Abschlieend betrachtet liegen die Sicherheiten bei Zugbeanspruchung der Schraub- oder Dbelverbindung mehr als gut im zulssigen Bereich. Auch wenn der Wandbefestigungsabstand von l4=1100 mm halbiert wird ist die Sicherheit der Anlage mit = 5,95 nicht gefhrdet. Die Tendenz der Sicherheit bei grer werdenden Wandbefestigungsabstand als l4>1100 mm wird dann entsprechend noch grer ausfallen als die errechnete Sicherheit mit Faktor 5,95 bis 13.

Bild 8b


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Bei diesem Anwendungsfall ist vereinfacht eine feste Einspannung im unteren und oberen Sttzenbereich (statisch unbestimmtes System) gegeben. Das maximale Biegemoment ( bM ) in der Sttze errechnet sich dann mit der Gesamtgewichtskraft

( GgesF ) und den entsprechenden Abstnden

( 43,,,,, lllaaa aFBBefestGges ) der Anlage bis zur Mitte der verwendeten Rundrohrsttze (Bild 8b) von 60,3 x 3,65 mm oder 82,5 x 3,2 mm (DIN EN 10255 oder DIN EN 10220):

=FBa 210 mm; =Ggesa 479 mm; GgesBefesta aal += ;

=3l 90 mm; =4l 1100 mm;


FG = FGges = FV = 4708,8 N

6,0%60%60 == GVG FFF =2825,3 N ( 60% Lastaufnahme)

)(%604

4%60 GgesBefestGaGb aaFl

llFM +==

Das Gewichtskraftmoment )]([ %60 GgesBefestG aaF + aus der Biegemomentengleichung, bezogen auf den Gesamtschwerpunkt von Lastaufnahmemittel mit Rollstuhl und Liftnutzer, wird vereinfachend angreifend angenommen in Hhe des Wandbefestigungsabstandes (l4=1100 mm). In der Realitt ist der Gesamtschwerpunkt annhernd 150 mm unter dem Abstand (l4) anzusetzen, so bei Waagerechtfahrt ber dem Podest, und wrde somit das Biegemoment eher noch reduzieren. Durch diese Aufstellung der maximalen Biegemomentengleichung stellt sich heraus, und die ebenso als quivalent anzusehen ist wie im Kapitel 3.5, dass sich die gleichen Abhngigkeiten, Formeln, Sicherheiten und Tabellen ergeben, insoweit, wie auch die Variablen u. Konstanten gleich sind. Die aktuellen Werte sind der Tabelle im Kapitel 3.5 / Seite 21 zu entnehmen.

Bild 8b


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3.7 Teleskopsttzen von Boden bis Decke

Bei den Teleskopsttzen handelt es sich dto. um Vertikalsttzen, die sowohl am Boden, als auch an der Decke befestigt sind (statisch unbestimmtes System), und somit im unteren und oberen Befestigungspunkt Krfte je zur Hlfte, und Momente je zum Achtel, aufnehmen, wenn die Krafteinleitung orthogonal zum System eingeleitet wird. Hier erfolgt die Krafteinleitung in Lngsrichtung annhernd zur Hlfte der Teleskopsttzenlnge (Deckenhhe gleich Bodenniveau bis Deckenniveau in der Regel ca. 2500 mm Hhe). Die Zug- und Druckkrfte knnen im Vergleich zu den auftretenden Biegemomenten vernachlssigt werden. Daher wird die Sttze nur auf Biegebeanspruchung berechnet. Es werden in diesen Fllen dto. die Rundrohrprofile (Bild 9a+9b) von 60,3 x 3,65 mm oder 82,5 x 3,2 mm (DIN EN 10255 oder DIN EN 10220) oder die U-Stahl-Sttzen DIN EN 1026 angewandt.

Festigkeitsnachweis auf Abscherung (Schub) in Querrichtung: In diesem Fall wird die Schraub- und Dbelverbindung der Teleskopsttze am Boden und an der Decke nur mit Abscherungskrften, hervorgerufen durch das Gewichtskraftmoment vom Lift mit Rollstuhlbenutzer und Rollstuhl im Gesamtschwerpunkt, beansprucht. Zunchst wird die

Schraubverbindung mit der Querkraft (Lagerkraft AXF oder BXF ) auf Abscherung in Querrichtung zu der Schraube berprft (Bild 9b) .

=FBa 210 mm; =Ggesa 479 mm; =1l 51,25 mm; =2l 2500 mm;

=+=+= 1laaaal GgesFBGgesBefesta 637,75 mm;

Betriebsfaktor Bc = 1,0

GgesF = 4708,8 N

6,0%60 = GgesG FF = 2825,3 N (bei 60% Lastaufnahme)

Die Lagerkraft ( AXF ) errechnet sich folgendermaen:

2

%60

llFFF aGBXAX

== = 720,7 N

n = 2 = Anzahl der ntigen Schrauben am Profil m = 1 = Schnittigkeit

Bild 9a


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S = Kernquerschnittsflche fr M12-4.6 Schraube = 4

2 pid = 76,25 mm

Lastfall H (Summe Hauptlasten = stndige Lasten)

SmncF BAX

a

= = 4,7 mm

N

zula , = 112 mm

N >> a (gegen Bruch)


= =a

zula

,

23,7 5,24081 EN 4081 EN

Hiermit wurde nachgewiesen, dass die geforderte Sicherheit von min. 2,5 nach EN 81-40 (5.1.7.1) mehr als eingehalten wird. Festigkeitsnachweis auf Biegung:

Das maximale Biegemoment ( bM ) in der Sttze errechnet sich mit der Gesamtgewichtskraft ( GgesF ) und den entsprechenden Abstnden ( 21,,,,, lllaaa aBefestFBGges ) der Anlage bis zur Mitte der verwendeten Rundrohrsttze (Bild 9b):

=FBa 210 mm; =Ggesa 479 mm; =1l 51,25 mm; =2l 2500 mm; =FBh 600 mm;

=+=+= 1laaaal GgesFBGgesBefesta 637,75 mm;


FG = FGges = FV = 4708,8 N 6,0%60%60 == GVG FFF = 2825,3 N ( 60% Lastaufnahme)

212

1

%60%60 =

= aGDeckenhhe

Deckenhhe

aGb lFl

llFM = 900,9 Nm

Die Sttzen bestehen aus dem Unlegiertem Baustahl S235-JR nach DIN EN 10025-2 (Werkstoff 1.0038).

Biegegrenzspannung bF = 315 mm

N

Die berechneten Werte und Sicherheiten fr die verwendeten Rundrohr- und U-Stahl-Sttzen sind der Tabelle aus Kapitel 3.5 / Seite 21 zu entnehmen. Hiermit wurde nachgewiesen, dass bei einer Sicherheit von min. 1,5 ein absolut sicheres Betreiben der Anlage bei Biegebeanspruchung der Rundrohr- und U-Stahl-Sttzen gegen Bruch gewhrleistet ist.

Bild 9b


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3.8 Vertikalsttzen im Treppenauge

Vertikalsttzen im Treppenauge sind solcher Typus von Sttzen, die zentrisch zwischen gegenlufigen Treppen oder seitlich neben einem Treppenlauf platziert werden und die am Fuboden des Nullniveaus vom Treppenschrgaufzug (meist Niveau 1.Haltestelle) und immer zustzlich seitlich zu den Treppenwangen (Treppenlufen) fixiert und abgefangen werden. Die Vertikallast wird ausschlielich in den Fuboden des Nullniveaus abgetragen, wobei die Momente nur zu einem vernachlssigen geringen Anteil in die zustzliche Befestigung zu den seitlichen Treppenlufen bernommen werden. Die Biegemomente werden hauptschlich von dem Rohrprofil der verwendeten Sttzen aufgenommen. Der zustzliche Befestigungspunkt seitlich zur Treppenwange beugt der zu erwartenden Durchbiegung des Sttzenrohrprofils vor und entgegen. Hier hat die Schraub- und Dbelverbindung mit dem Befestigungswinkel und der Befestigungslasche nur Zugkrfte aufzunehmen (Bild 10a+10b). Nur im oberen letzten Teil der Vertikalsttze, wo Krfte und Momente frei wie ein eingespannter Balken wirken, verhlt sich

dieser Typus von Sttze, wie eine Endsttze, die am Boden oder der Treppenstufe fixiert ist. Siehe dazu auch Kapitel 3.4. Zudem wird das Treppenhaus mit den jeweiligen vorhandenen Treppenlufen durch die Vertikalsttzen im Treppenauge beraus statisch stabilisiert und die Statik wird eben durch diese Sttzen keinesfalls reduziert. Ein Treppenauge bezeichnet man als den sich ergebenden existierenden Freiraum zwischen zwei oder mehreren Treppenlufen, so gesehen aus Sicht einer Vogelperspektive, der Draufsicht. Untersucht wird hier zunchst, welche zentrische Zugkraft die Schraub- und Dbelverbindung zu bernehmen hat. Als zweites wird das Sttzenrohrprofil aufgrund des Gewichtskraftmomentes auf Biegung betrachtet. Die seitlichen Randabstnde der Befestigungsbohrungen mit min. 90-100 mm sind zum Verankerungsgrund einzuhalten und es ist weiterhin darauf zu achten, dass der Verankerungsgrund aus Vollmaterial besteht und das keine Rohrleitungen im Dbelbereich vorliegen ! Auch ein Reien oder Platzen der untergelagerten Fliese oder dergleichen am Befestigungsgrund ist unter allen Umstnden zu vermeiden !

Bild 10a


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Festigkeitsnachweis auf Zug:

In diesem Fall wird die Schraub- und Dbelverbindung der Vertikalsttze seitlich zur Treppenwange nur mit einer zentrischen Zugkraft, hervorgerufen durch das Gewichtskraftmoment vom Lift mit Rollstuhlbenutzer und Rollstuhl im Gesamtschwerpunkt, beansprucht. Es gilt die Annahme, dass die Vertikalsttze vereinfachend als eingespannter Balken anzusehen ist. Wobei die Schraub- und Dbelverbindung seitlich zur Treppenwange

nur die zentrische Zugkraft ( SchF ) mit der Schraube aufnehmen muss (Bild 10b). Das Aktionsmoment ( 1bM ) und das Reaktions-moment ( 2bM ) hingegen werden haupt-schlich vom Sttzenrohrprofil aufgenommen.

Nach Dubbel 15. Auflage von 1983 / Seite 187

/ Bild 17 werden die Lagerkraft ( AXF ) am Bodenpunkt (Nullniveau) der Sttze und die Querkraft zu null. Die freie unbefestigte Sttzenlnge ist dabei unerheblich. Und die Schraub- und Dbelverbindung am Bodenpunkt bernimmt nur die Fixierung gegen Verrutschen der Sttze. n = 1 (Anzahl der ntigen Schrauben zum seitlichen Abfangen am Sttzenende) FAX = 0 FG = FGges = FV = 4708,8 N

6,0%60 = GgesG FF = 2825,3 N (bei 60% Lastaufnahme) Betriebsfaktor Bc = 1,0

=1l min. 260 mm (Befestigungshhe an der Treppenwange) =2l 1300 bis 1500 mm (freie unbefestigte Sttzenlnge)

=Ggesa 479 mm

=Befesta 120 bis 652 mm (Werte aus Tabelle von Kapitel 3.5)

=+= GgesBefesta aal 599 bis 1131 mm (Werte aus Tabelle von Kapitel 3.5)

Bild 10b


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Die Schraub- oder Dbelverbindung (als freigemachtes System) wird nachfolgend in Lngsrichtung fr die zu erwartende Zugkraft ( SchF ) und die Zugspannung ( Z ) in der Schraube oder dem Dbel berprft (Bild 10b).

1%601%60)( )(0 lFlFlFaaFM SchaGSchGgesBefestGBodenpunktb +=++==

1

%60

llFF aGSch

= = 6509,1 bis 12290,1 N

Die Kernquerschnittsflche (S) der M12-4.6 Schraube oder Dbel betrgt: S =

4

2 pid = 76,25 mm

SncF BSchr

Z

= = 85,4 bis 161,2 mm

N

Eingesetzt werden hier fr die Befestigung der Fuplatten der Sttzen und der zustzlichen Befestigung an der Treppenwange mindestens Befestigungsschrauben oder Dbel der

Festigkeitsklasse 4.6. Die Mindeststreckgrenze liegt dann bei

2402,0mm

NRR pe == und die

Nennzugfestigkeit ist

400mm

NRm = (nach DIN EN ISO 898-1 und DIN EN 20898).


Z

mBruch

R

= = 2,5 bis 4,7 5,24081 EN 4081 EN (gegen Bruch)

Hiermit wurde nachgewiesen, dass die geforderte Sicherheit von min. 2,5 nach DIN EN 81-40 (5.1.7.1) gegen Bruch eingehalten wird. Fazit:

Abschlieend betrachtet liegen die Sicherheiten bei Zugbeanspruchung der Schraub- oder Dbelverbindung im zulssigen Bereich. Der Tendenzwert der Sicherheit bei grer werdender Befestigungshhe, an der Treppenwange mit mehr als (l1>260 mm), wird auch entsprechend grer ausfallen als die errechnete Sicherheit mit Faktor 2,5. Das gilt dto., wenn eine hherwertige Festigkeitsklasse der Schraub- oder Dbelverbindung als 4.6 gewhlt wird. Dadurch nimmt die Sicherheit zu. Und je grer die Befestigungshhe gewhlt wird desto geringer wird die aufzubringende zentrische Zugkraft ausfallen.


Dieser Festigkeitsnachweis auf Biegung wird mit den selben Voraussetzungen und Annahmen gefhrt und ist dto. ein quivalent, wie im Kapitel 3.5 nachzulesen. Die aktuellen Werte sind der Tabelle im Kapitel 3.5 / Seite 21 zu entnehmen.


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3.9 Schwert- oder Winkelsttzen vor der Treppenstufe (Setzstufe)

Schwertsttzen (Winkelsttzen) sind ebenso Vertikalsttzen, die direkt vor die Treppenstufe (Setzstufe) mit einem Flacheisen befestigt werden. Am hufigsten angewendet werden sie von der jeweiligen Treppenstufe an bis abschlieend gefhrt zur Fahrbahnoberkante jenes Treppenlaufes. Denkbar ist aber auch, dass sie im Treppenauge hoch gefhrt werden bis zur Fahrbahnoberkante des letzten Treppenlaufes, wobei diese Sttze entsprechend oft an den seitlichen Treppenwangen zustzlich abgefangen werden (Bild 11a+11b). Die Schwertsttze ist in ihrer Gesamtheit als homogen zu betrachten, da kraft- und stoffschlssig die Verbindung von Rohrprofil zu dem Schwert (Flacheisen) durch eine Verschweiung rundum gestaltet wird. Die Biegemomente werden auch hier, wie bei den Vertikalsttzen im Treppenauge, ausschlielich von dem Rohrprofil der verwendeten Sttzen aufgenommen. Das freigemachte System verhlt sich vereinfachend angenommen, wie ein eingespannter Balken. Die Schraub- oder Dbelverbindung am Schwert (Flacheisen) zur Setzstufe bernimmt nur den Lochleibungsdruck. Die Vertikallast wird zu 100% in die Treppe (den Treppenlauf) bzw. in die Treppenstufe eingeleitet. Es sei denn, dass Schwertsttzen ber mehrere Etagen im Treppenauge zwischen den Treppenlufen hoch gefhrt werden. Dann wird die Vertikallast auf mehrere Treppenlufe abgeleitet. So gesehen sttzt sich die Schwertsttze auf der Treppenstufe oder dem Treppenlauf ab. Im ungnstigsten Fall wird die Schraub- oder Dbelverbindung bei unsachgemer Befestigung an der Treppenstufe mit dem Lochleibungsdruck beansprucht. Dann ist aber auch ein unfreiwilliger Freiraum in der Hhe zwischen dem Flacheisen der Sttze und der Treppenstufe entstanden. Dieser Fall soll hier folgendermaen bercksichtigt werden.

Bild 11a


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Festigkeitsnachweis auf Lochleibung in Querrichtung: Die Schraubverbindung wird nachfolgend in Querrichtung fr den maximal zu erwartenden Lochleibungsdruck ( l ) in der Schraube (Festigkeitsklasse 4.6) berprft. n = 2 (Anzahl der ntigen Schrauben an der Setzstufe) d = 9,853 mm (Kerndurchmesser) tmin =10 mm (kleinste Bauteildicke von der Fahrbahnwandlasche) FG = FGges = FV = 4708,8 N

6,0%60 = GgesG FF = 2825,3 N (bei 60% Lastaufnahme) FSch 1700 N (min. zentrische Zuglast der Schraube oder Dbel an der Setzstufe) Betriebsfaktor =Bc 1,0 Lastfall H (Summe Hauptlasten = stndige Lasten) freie unbefestigte Sttzenlnge = 1300 bis 1500 mm

=Ggesa 479 mm =Befesta 120 bis 652 mm (Werte aus Tabelle von Kapitel 3.5)

Die Randabstnde der Befestigungsbohrungen mit min. 90-100 mm sind zum seitlichen Treppeninnenrand (Treppenuntergrund) einzuhalten und es ist weiterhin darauf zu achten, dass die Setzstufe fr die Dbelverankerung nicht hohl liegt, sondern Vollmaterial bis zum Dbelverankerungsgrund vorliegt ! Auch ein Reien oder Platzen der vorgelagerten Fliese oder dergleichen an der Setzstufe ist unter allen Umstnden zu vermeiden !

min

%60

tdncF BG

l

= = 14,3 mm

N

zull , (Roloff/Matek TB 3-3b) = 280 mm

N >> l


= =l

zull

,

19,6 (gegen Bruch)

5,24081 EN 4081 EN

Hiermit wurde nachgewiesen, dass die geforderte Sicherheit von min. 2,5 nach DIN EN 81-40 (5.1.7.1) mehr als eingehalten wird. Festigkeitsnachweis auf Biegung:

Dieser Festigkeitsnachweis auf Biegung wird mit den selben Voraussetzungen und Annahmen gefhrt und ist dto. ein quivalent, wie im Kapitel 3.5 nachzulesen.

Die aktuellen Werte sind der Tabelle im Kapitel 3.5 / Seite 21 zu entnehmen.

Bild 11b


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3.10 Vertikalsttzen seitlich hngend an der Treppenwange

Vertikalsttzen sind solche Art von Sttzen, die direkt seitlich hngend an der Treppenwange angeordnet werden und gleichen denen die als Schwertsttzen bezeichnet werden. Der Unterschied liegt nur in der rtlichkeit der Befestigung. Am hufigsten angewendet werden sie von der jeweiligen Treppenstufe an bis abschlieend gefhrt zur Fahrbahnoberkante jenes Treppenlaufes. Denkbar ist aber auch, dass sie im Treppenauge hoch gefhrt werden bis zur Fahrbahnoberkante des letzten Treppenlaufes, wobei diese Sttze entsprechend oft an den seitlichen Treppenwangen zustzlich abgefangen werden (Bild 12a+12b). Die hngende Vertikalsttze ist in ihrer Gesamtheit als homogen zu betrachten, da kraft- und stoffschlssig die Verbindung von Rohrprofil zu den 2 Konsolen durch eine Verschweiung rundum gestaltet wird. Die Biegemomente werden auch hier, wie bei den Vertikalsttzen im Treppenauge, ausschlielich von dem Rohrprofil der verwendeten Sttzen aufgenommen. Das freigemachte System verhlt sich vereinfachend angenommen, wie ein eingespannter Balken. Die Schraub- oder Dbelverbindung an der unteren Konsole zur Treppenwange

bernimmt nur die zentrische Zugkraft. Die Vertikallast wird zu 100% in die Treppe (den Treppenlauf) bzw. in die Treppenstufe mit der oberen Konsole eingeleitet. Es sei denn, dass hngende Vertikalsttzen ber mehrere Etagen im Treppenauge zwischen den Treppenlufen hoch gefhrt werden. Dann wird die Vertikallast auf mehrere Treppenlufe

abgeleitet. So gesehen sttzt sich die hngende Vertikalsttze auf der Treppenstufe oder dem Treppenlauf ab. Entfllt allerdings die obere Konsole so wird die Schraub- oder Dbelverbindung an der unteren Konsole zu der zentrischen Zugkraft noch mit der Abscherkraft und dem Lochleibungsdruck beansprucht. Dann ist ein Festigkeitsnachweis fr quer beanspruchte Schrauben oder Dbel zu fhren.

Bild 12a

Bild 12b


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Die Schraub- oder Dbelverbindung (als freigemachtes System) wird nachfolgend in Lngsrichtung fr die maximal zu erwartende Zugkraft ( SchF ) und die Zugspannung ( Z ) in der Schraube oder dem Dbel nach Steinhardt berprft (Bild 12b).

=Ggesa 479 mm; =l 200 mm; =1l 100 mm; =2l 10 bis 40 mm Der Abstand von l2 = 10 mm wird deshalb als Minimum gewhlt um sicher zu stellen, dass das freie Lichtraumprofil zum Treppenauge nicht grer wird als 60 mm nach DIN 18065. Der Befestigungsabstand ( Befesta ) kann von Befesta = (120-150 / 145-175 / 130-160) mm sein, bei den verwendeten Sttzen in den Abmessungen von 60,3x3,65 / 82,5x3,2 / U80x45. Betriebsfaktor =Bc 1,0 freie unbefestigte Sttzenlnge = 1300 bis 1500 mm n = 2 (Anzahl der ntigen Schrauben zum seitlichen Abfangen) FD = Kraft am Druckpunkt FG = FGges = FV = 4708,8 N

6,0%60%60 == GVG FFF =2825,3 N ( 60% Lastaufnahme) Die Schrauben unter dem Druckpunkt (D) haben die Zugkrfte ( SchF ) aufzunehmen, die sich wie ihre Abstnde ( 1l ) von (D) verhalten: nnSch llFF :: 1= Aus der Bedingung 0)( = DruckpunktbM folgt:

12%60)( )( lFlaFM SchGgesGDruckpunktb =+= Nach Einsetzen und Umformen ergibt sich bei einer Anzahl Schrauben od. Dbel (n), der von

SchF beanspruchten Schrauben die grte Zugkraft in einer Schraube:

21

12%60 )(ll

n

laFF GgesGSch

+= = 6907,9 bis 7331,7 N

Die Kernquerschnittsflche (S) der M12-Schraube od. Dbel betrgt S = 4

2 pid = 76,25 mm

ScF BSchr

Z

= = 90,6 bis 96,2 mm

N

Eingesetzt werden hier fr die Befestigung der Fuplatten der Sttzen mindestens Befestigungsschrauben oder Dbel der Festigkeitsklasse 4.6. Die Mindeststreckgrenze liegt

dann bei

2402,0mm

NRR pe == und die Nennzugfestigkeit ist

400mm

NRm = (nach DIN EN ISO 898-1 und DIN EN 20898). Somit ergibt sich eine Sicherheit :

Z

pFlie

R

2.0= = 2,5 bis 2,65 5,24081 EN 4081 EN (gegen Verformung)

Hiermit wurde nachgewiesen, dass die geforderte Sicherheit von min. 2,5 nach DIN EN 81-40 (5.1.7.1) gegen Flieen eingehalten wird. Abschlieend betrachtet liegen die Sicherheiten bei Zugbeanspruchung der Schraub- oder Dbelverbindung im zulssigen Bereich.

Festigkeitsnachweis auf Biegung: Dieser Festigkeitsnachweis auf Biegung wird mit den selben Voraussetzungen und Annahmen gefhrt und ist dto. ein quivalent, wie im Kapitel 3.5 nachzulesen. Die aktuellen Werte sind der Tabelle im Kapitel 3.5 / Seite 21 zu entnehmen.


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4 Literaturverzeichnis

1) Matek Wilhelm, Muhs Dieter, Wittel Herbert, Becker Manfred Roloff / Matek Maschinenelemente: Normung-Berechnung-Gestaltung

Friedrich Viehweg & Sohn Verlagsgesellschaft mbH: Braunschweig / Wiesbaden 1994 13. berarbeitete, korrigierte Auflage 1995 ISBN 3-528-74028-0 2) Beitz Wolfgang, Kttner Karl-Heinz Dubbel: Taschenbuch fr den Maschinenbau Springer-Verlag: Berlin / Heidelberg / New York / Tokyo 1983 15. korrigierte und ergnzte Auflage 1983 ISBN 3-540-12418-7 3) Fischer Ulrich, Gomeringer Roland, Heinzler Max, Kilgus Roland, Nher Friedrich, Oesterle Stefan, Paetzold Heinz, Stephan Andreas Tabellenbuch Metall Verlag Europa Lehrmittel / Nourney, Vollmer GmbH & Co. KG: Haan-Gruiten 2005 43. Auflage 2005 ISBN 978-3-8085-1723-9 4) Assmann Bruno Technische Mechanik: Lehr- und bungsbuch: Band 1-Statik / Band 2-Festigkeitslehre R. Oldenbourg Verlag: Mnchen 1977 4. verbesserte Auflage 1977 ISBN 3-486-25014-0 fr Band 1-Statik / ISBN 3-486-25024-8 fr Band 2-Festigkeitslehre

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Allgemeine Kenngrössen Für HIRO-Befestigungsarten Bei 325-329