Bauteile aus kaltgeformtem Stahl
tatsächliche Verteilung der Beanspruchung
vereinfachte äquivalente Beanspruchung
beff b beff σreal
L
σreal
L
B 4.2
bindet lokales Beulen im Steg oder im Flansch eines Stahlleichtbauelements. Sie verzögern zu vernachlässigbar geringen Kosten den Beginn des lokalen Beulens und steigern so die Tragfähigkeit des Profils. Profiltypen
Typische, relativ einfache kaltgeformte Profile, die vielfältig eingesetzt werden, sind C- und Z-Profile (Abb. B 4.4). Die Lippen verstärken die Flansche gegen vorzeitiges Knicken respektive Beulen ungefähr auf die gleiche Weise wie die oben erwähnten Sicken und Versätze. Aufgrund seiner Bedeutung im Stahlleichtbau ist das lippenverstärkte C-Profil in der Regel in vielen verschiedenen Versionen ab Lager erhältlich. Weiterentwicklungen des ursprünglichen C-Profils und der Z-Profile sind in Form von Pfetten und Riegeln Gegenstand einer Massenfertigung für einen spezialisierten Markt. Die großen Produktionsmengen rechtfertigen die teureren Werkzeuge, die erforderlich sind, um die für die Optimierung der Auslegung notwendigen zusätzlichen Lippen und Sicken einzuwalzen. C-Profile mit einfacher Lippe bilden häufig die Wandstützen bzw. die -pfosten einer Leichtbauwand. Eine neuerliche Entwicklung ist das Einbringen von kurzen, versetzten Schlitzen in den Steg während des Walzprozesses, um das thermische Verhalten des Profils zu verbessern und Wärmebrücken in diesem Bereich der Wand zu reduzieren.
σeff
B 4.3
Als besondere Form des lippenverstärkten C-Profils besitzen Kassettenprofile einen breiten, versteiften Untergurt und versteifte Stege, die mit ein- oder auskragenden Lippen versehen sind. Kombiniert mit einem Verkleidungsprofil können sie eine zweischalige Wand- oder Dachkonstruktion bilden (siehe Lastabtragende Konstruktionen aus Kassettenprofilen, S. 96f.). Profile für Dach- und Wandverkleidungen sowie für Deckenkonstruktionen haben sich von ursprünglich einfachen Trapezformen zu immer komplexeren Querschnitten weiterentwickelt. Tragschalenprofile für Dächer mit großen Spannweiten werden meist sowohl an den Flanschen als auch am Steg durch entsprechende Profilierung gegen Ausbeulen versteift (Abb. B 4.5 a). Quer verlaufende Prägungen des breiten Obergurts bewirken zusätzliche Versteifungen (Abb. B 4.5 b). Hochregalsysteme und andere Systeme für die Paletten- und Massenlagerung sind ein weiterer Bereich, in dem kaltgeformte Profile in großem Umfang zum Einsatz kommen. Neben der Funktion als Regale, sind sie meist direkter Bestandteil des Tragwerks. Die typische Regalstütze hat einen sehr spezifischen Querschnitt mit speziell angeordneten Löchern, die mithilfe von Klemmverbindungen den fast beliebigen Anschluss von Querträgern und Traversen aus kaltgeformten Profilen ermöglichen. Wie bei all diesen Beispielen wird die Stütze auch hier zusammen mit den Löchern in einem einzigen, kontinuierlichen Walz- bzw. Arbeits-
vorgang geformt und auf Länge geschnitten. Wie sich herausgestellt hat, können kaltgeformte Profile häufig dann optimale Leistung entwickeln, wenn sie mit anderen Materialien oder Komponenten interagieren.
Pfetten und Riegel Pfetten und Riegel stellen die häufigste Einsatzart kaltgeformter Profile dar; in vielen Ländern sind warmgewalzte Pfetten praktisch unbekannt. Demzufolge haben heutige Pfettenkonstruktionen ein relativ hohes Niveau erreicht und sind überaus wettbewerbsfähig. Die folgenden Beschreibungen für Pfetten gelten auch für Riegel. Pfetten sind in der Regel lineare Lastabtragungselemente von Dachkonstruktionen, wohingegen Riegel meist in Wandaufbauten auftreten. Pfetten werden als Linienauflager für beliebige Verkleidungen genutzt, wobei sie deren flächige Lasten in eine punktförminge Lastabtragung überführen. Dabei sichert die Verkleidung die Pfette sowohl gegen das Kippen als auch gegen das Biegedrillknicken. Für eine wirtschaftliche Pfettenkonstruktion ist es daher erforderlich, die Vorteile der Interaktion zwischen der Pfette und der zu unterstützenden Verkleidung oder anderen zu stützenden Bauteilen auszunutzen. Hierbei ist die Vielzahl verschiedener Verkleidungssysteme zu berücksichtigen, die alle ein unterschiedliches Maß
a
B 4.4
b
B 4.5
B 4.6
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