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Stahlsäule durch Schneelast in die Pfette gedrückt

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  •  MinusPol
21.3. - 27.3.2021
26 Antworten | 8 Autoren 26
26
Hallo Forum!
Nachdem der Winter zumindest kalendarisch vorbei ist, tauchen nun die ersten gröberen Schäden auf. Einen ziemlichen Schreck hat mir gestern ein Blick auf die Pfette vom Vordach bereitet. Durch den gewaltigen Schneedruck hat es mir nämlich diese Pfette praktisch in die
runde Stützsäule eingedrückt (ca. 2 mm). Wie seht ihr das Problem, der Zimmerer hat gemeint, der Dachstuhl ist auf eine Schneelast von 475kg/m2 ausgelegt. Die Stahlsäule haben wir selbst gemacht, und der Fehler wird wohl sein, daß wir auf die Säule nur oben ihrem Querschnitt entsprechend eine runde Platte draufgeschweisst haben und mittig einen 16mm Dorn der in die Pfette eingebohrt wurde. Hier hätte wahrscheinlich eine quadratische Platte die einige cm größer als die Säule aufgeschweisst gehört. Die Säule hat 14cm Durchmesser. Problem ist, wie bringe ich jetzt da eine Platte drauf, die Säule liegt auf einer Mauerbank auf und kann nicht demontiert werden, außer mit der Flex....?


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  •  Hobbyplaner
  •   Silber-Award
21.3.2021  (#1)
Die Pfette mit einer Kurbelwinde aufwinden, die Stahlsäule am oberen Ende (mit einen Rohrabschneider?) kürzen, neue Auflagerplatte einschweißen.

Vorher überprüfen, ob die Säule ausreichend bemessen wurde. Ansonsten komplett tauschen.

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  •  taliesin
  •   Gold-Award
Do it yourself-Anleitung 21.3.2021  (#2)
Wenn oben ein Dorn in die Pfette geht, musst du, selbst wenn du die Säule entlasten kannst, unten 'ausfädeln'. Wenn da eine 14cm Stahlsäule steht und du deren Knicklast in das Holz einleiten willst, dann muss da geschätzt eine >=8mm Stahlplatte mit mind. der doppelten Säulenfläche oben drauf.

Man kann auch tricksen und unter dem Stahlflansch einige Schrauben ins Holz drehen, das verteilt die Flächenlast auf mehrere Holzschichten.

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  •  BAULEItEr
21.3.2021  (#3)
Wenn das mit dem hochtreiben der Pfette nicht geht, und man auch nicht sauber unter der Pfette durchschneiden kann, dann vielleicht so was nur halt in rund.

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  •  Hobbyplaner
  •   Silber-Award
21.3.2021  (#4)

zitat..
taliesin schrieb: Wenn oben ein Dorn in die Pfette geht, musst du, selbst wenn du die Säule entlasten kannst, unten 'ausfädeln

Ja, stimmt. Aber den Dorn kann man mit einer Säbelsäge abschneiden. Der wird nicht weiter gebraucht.  


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  •  MinusPol
21.3.2021  (#5)

zitat..
taliesin schrieb: Man kann auch tricksen und unter dem Stahlflansch einige Schrauben ins Holz drehen, das verteilt die Flächenlast auf mehrere Holzschichten.

das klingt schon einmal gute, danke. Da könnte man möglicherweise nur durch hochtreiben der Pfette schon so viel Platz bekomen um kreisförmig eine Reihe Schrauben eindrehen was mir vielleicht den Einbau einer Platte erspart.

zitat..
BAULEItEr schrieb: Wenn das mit dem hochtreiben der Pfette nicht geht, und man auch nicht sauber unter der Pfette durchschneiden kann, dann vielleicht so was nur halt in rund.

Problem ist da die Optik, die besagte Pfette liegt ja auf noch zwei solchen Säulen auf, dort war aber die Last nicht so gross.

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  •  Kleinermuk
  •   Gold-Award
21.3.2021  (#6)
Ja, bei einer kreisförmigen  Säule mit 14cm Durchmesser ist  die Auflagefläche nicht sehr groß.  Hinzu kommt noch, dass Fichtenholz ein Weichholz ist.  Lässt sich aber  mit minimalem Aufwand und Kosten beheben. Das Minimum ist eine quadratische Trägerplatte.  Optimal ist eine längliche Trägerplatte.  Damit man diese einschieben kann, ohne zu hoch anheben zu müssen, schneidet man einen Schlitz in die Platte.  Je nach Länge vom Dorn wird man die Säule nicht ausfädeln können.  Und zu hoch würde ich auch nicht mit einer Stockwinde (3t) anheben.  Und wenn einem der Schlitz stört, könnte man diesen wieder einschweißen und danach verschleifen. Man muss dann aber Vorkehrungen treffen, dass das Holz nicht heiß wird
und verbrennt.  Dasselbe gilt auch für die Säule/Farbe.  Und die Trägerplatte wird sich beim Schweißen auch ein wenig verziehen.  Mich würde der Schlitz nicht stören.


2021/20210321158062.jpg


2021/20210321879350.jpg

Gruß

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  •  MinusPol
21.3.2021  (#7)
@Kleinermuk
danke für die schönen Skizzen.
Problem ist halt daß 4mm (besser 8mm) recht dünn ist und die Pfette dann eben um diese 4(8)mm höher liegt, was bei einer Säule noch verkraftbar  wäre, aber im Abstand von 3 m kommt noch einmal so eine  Säule, diese würde dann ohne Schneedruck nur vom Dorn gehalten werden der ca. 5cm ins Holz geht, sonst mehr oder weniger frei beweglich. Möglicherweise könnte ich eine 8mm Platte mit einer 14cm Ausnehmung machen, diese praktisch in zwei Teile (schalen) schneiden, rund um die Säule an die Pfette schrauben und dann mit der Säule verschweissen inkl. der Teilungsschnitte. nächstes Problem: da wird die Pfette zumindest einmal vor sich hinglimmen beginnen, weiß nicht obs viel nützt die Pfette vorher richtig zu nässen.

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  •  Hobbyplaner
  •   Silber-Award
21.3.2021  (#8)

zitat..
MinusPol schrieb: Problem ist halt daß 4mm (besser 8mm) recht dünn ist


Wie stark die Eisenplatte sein muss weiß ich nicht.
Aber nach Rückrechnug auf die Auflagerfläche müssen hier mindestens 80 kN auf die Säule gewirkt haben.

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  •  Kleinermuk
  •   Gold-Award
21.3.2021  (#9)

zitat..
MinusPol schrieb: Problem ist halt daß 4mm (besser 8mm) recht dünn ist

Nach dem Motto "zuviel ist nie zuwenig" kann man auch eine 10mm Stahlplatte einziehen.
Von der mechanischen Beanspruchung reichen da locker 4mm Stärke aus.  Da geht um eine Flächenbelastung und nicht um eine Punktbelastung.  
Mein Lösungsvorschlag kommt halt ohne zu Schweißen aus. Und wenn ich  sicher gehen will,
dass die Säule in 3 Meter Abstand auch noch sicher mitträgt, lege ich eine Platte mit 2mm ein.
Und einen Höhenunterschied von 4mm, sagen wir, bei einer Länge von 6 Metern wird man auch nicht sehen.

Deine Ausführung mit dem Schweißen kann man auch recht schnell umsetzen. 
Beim Verschweißen mit der Säule oben  muss man den Balken um ca. 1.5 cm anheben.
Der Luftspalt reicht dann schon aus, damit dem Holzbalken nichts passiert. Alternativ kann man noch eine Hitzeschutzmatte einlegen.  Und weil ich meistens keine zur Hand habe, kommt ein nasser Fetzen zum Einsatz.  Und in einem Durchschweißen würde ich auch nicht. 
Aber danach heißt es ein wenig schleifen und lackieren.  Und ein Verschweißen einer 8mm starken Stahlplatte mit einem Rohr mit einer Wandstärke von 3-4mm ist auch nicht so einfach.
Welche Wandstärke hat das Stahlrohr? Ich musste einmal eine Edelstahlplatte in 5mm Stärke mit einem Rohr von 2mm Stärke verschweißen.  Wenn man da nicht aufpasst, hat man gleich ein Loch im Rohr.
Und der Vorteil von Stahlplatten ist, dass diese plan sind.  Wie schon erwähnt, ist die Druckfestigkeit von Fichtenholz quer zur Faser mit ca. 0.5N/mm2 nicht sehr hoch. 
Und wie auch schon erwähnt, verzieht sich Stahl beim Schweißen. Wenn deine Stahlplatte,
die mit dem Rohr verschweißt wurde, nicht plan mit dem Rohr verschweißt und gerichtet wurde, dann hast du das Problem, dass der Balken nur am Rand von der Stahlsäule aufliegt. Und diese  Fläche ist natürlich sehr klein.  Ich kenne die Konstruktion nicht,  aber das eine Säule mehr als 50kN (5 Tonnen Masse) abträgt, ist schon eher unüblich.

Für mich schaut das auf dem Bild so aus, als würde der Balken nicht plan auf der Säule aufliegen. Und dadurch wurde dieser eingedrückt, weil dann die Punktbelastung sehr hoch ist.

Könnte nicht das dein  Problem sein?


2021/20210321157491.jpg

Gruß

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  •  taliesin
  •   Gold-Award
21.3.2021  (#10)
Ein handelsübliches 140er Rohr (139.7) hat 3.6mm Wandstärke und kann auf (geschätzt) 2.4m bei Euler Lastfall 2 (keine Einleitung von Drehmomenten) ...


2021/20210321550963.png
lt. https://www.schweizer-fn.de/berechnung/festigkeit/knickung/knickspannung_rech.php

Mit einer Sicherheit von 4.46 für 80kN bist gut dabei. Die Lösung mit eingeschobener Platte finde ich hübsch, aber zu dünn sollte die Platte nicht ausfallen, sonst biegt sie zu stark durch. Ich bleib bei meiner 8er emoji
Bei den erwähnten 0.5N/mm² quer zur Faser sind es bei 80kN 0.15m² Auflagefläche, das ist kaum praktikabel, mit der vorgeschlagenen Flächenschraubung reicht ein 20x30cm² Stück sicher aus.

So ... ausgedoktort.

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  •  Hobbyplaner
  •   Silber-Award
21.3.2021  (#11)

zitat..
MinusPol schrieb: Durch den gewaltigen Schneedruck hat es mir nämlich diese Pfette praktisch in die
runde Stützsäule eingedrückt.....   ......der Dachstuhl ist auf eine Schneelast von 475kg/m2 ausgelegt

Wo wohnt dein Haus? Oder wieviel Schnee hattet ihr?


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  •  MinusPol
21.3.2021  (#12)

zitat..
Kleinermuk schrieb: aber das eine Säule mehr als 50kN (5 Tonnen Masse) abträgt, ist schon eher unüblich.

stimmt, aber dieser Winter war eben unüblich. Diese Säulen haben schon öfters 200 cm Schnee aushalten müssen, aber heuer warens eben ca. 500. Waren ja nahezu sämtliche Dächer in unserer Höhenlage jenseits der berechneten  Schneelasten. Für das kann ich mich eh nicht beklagen, Dachstuhl hat gehalten... nur eben dieser Abdruck in der Pfette

zitat..
Kleinermuk schrieb: Für mich schaut das auf dem Bild so aus, als würde der Balken nicht plan auf der Säule aufliegen.

das täuscht, ist komplett plan

zitat..
Kleinermuk schrieb: reichen da locker 4mm Stärke aus

ja stimmt, aber da man ja nur von unten schweißen kann, ziehts die Platte an den Außenseiten ja nach unten. Passiert zwar auch bei 8mm aber weit nicht so stark, bzw. hätte ich eben vorgehabt, die Platte zuerst an der Pfette festschrauben damit sie nicht nach unten zieht, was wiederrum zu Verbrennungen führen wird.

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  •  taliesin
  •   Gold-Award
21.3.2021  (#13)
Eigentlich bringt das Schweißen nichts, da eine Übertragung von Drehmomenten nicht nötig scheint, sonst wäre der Dorn oder die Pfette seitlich ausgebrochen, es geht nur um die Punklast (Kerbfestigkeit).

Bei 5m Schnee gewinnt das Wort Statik ein völlig anderes 'Gewicht' emoji

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  •  Kleinermuk
  •   Gold-Award
21.3.2021  (#14)

zitat..
taliesin schrieb: Ich bleib bei meiner 8er

So weit sind wir ja eh nicht mehr auseinander. Wie man sieht, habe ich die größere Trägerplatte mit 5mm gezeichnet. 😀.

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  •  Hobbyplaner
  •   Silber-Award
21.3.2021  (#15)

zitat..
Kleinermuk schrieb: Ich kenne die Konstruktion nicht,  aber das eine Säule mehr als 50kN (5 Tonnen Masse) abträgt, ist schon eher unüblich

Nicht unbedingt. Garnicht so selten kommen bei EFH 75kN zusammen.

Ich kenne die Konstruktion hier auch nicht, aber wenn die Säule "nur" 10m² der Dachkonstruktion trägt, sind Eigengewicht und (bemessene) Schneelast schon mehr als 50kN.

zitat..
Kleinermuk schrieb: die Druckfestigkeit von Fichtenholz quer zur Faser mit ca. 0.5N/mm2 nicht sehr hoch. 


Lt. meiner Bemessungsliste sind das 1,9 N/mm².

MMn ist ein statischer Nachweis über die Eignung der Auflager bei dieser Punktbelastung schon zu empfehlen.

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  •  MinusPol
21.3.2021  (#16)

zitat..
taliesin schrieb: Eigentlich bringt das Schweißen nichts

ohne Schweiß-Verbindung Platte + Stütze  würde die Platte ja runterfallen, weil der Säulenquerschnitt ja ausgenommen ist um die Höhe nicht zu verändern

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  •  Kleinermuk
  •   Gold-Award
21.3.2021  (#17)

zitat..
Hobbyplaner schrieb: Lt. meiner Bemessungsliste sind das 1,9 N/mm².

Hast recht.  Hab mich verschaut mit der Zugfestigkeit quer zu Faser.  Aber generell variieren die Angaben, die man im Internet findet, sehr stark.
Das liest man von 5.8N/mm2  bis hin von  0.35  der Druckfestigkeit in Faserrichtung, 
die ca. bei 45-50N/mm2 liegt.  Das wären dann ja ca. 13N/mm2.


2021/20210321861576.jpg

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  •  taliesin
  •   Gold-Award
21.3.2021  (#18)

zitat..
MinusPol schrieb: weil der Säulenquerschnitt ja ausgenommen

Nein, ich war ja Kleinermuks Idee mit der Dornausnehmung gefolgt. Schweißen da am Holz dran geht, aber die paar mm würde ich der Einfachheit halber in Kauf nehmen.

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  •  Hobbyplaner
  •   Silber-Award
21.3.2021  (#19)

zitat..
Kleinermuk schrieb: Das liest man von 5.8N/mm2  bis hin von  0.35  der Druckfestigkeit in Faserrichtung, 

Mit diesen Werten kannst aber nicht viel anfangen, du brauchst die Bemessungswerte. Es macht einen Unterschied ob man ein Mittelauflager oder ein Endauflager ohne Überstand berechnet.

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  •  MinusPol
21.3.2021  (#20)

zitat..
taliesin schrieb: aber die paar mm würde ich der Einfachheit halber in Kauf nehmen.

dann ist bei der nächsten Säule, die ca. 3m weiter steht, die Pfette ja um die Plattenstärke (8mm) höher als OK Säule. Die Pfette (besser gesagt Leimbinder 16/48) biegts nicht, wenn der Schnee weg ist. Könnt jetzt bei der 2. Säule auch so eine Platte dazumachen, dort hat sich aber die Säule nicht ins Holz gedrückt, das hat alles die 1. abgefangen.

edit: neue Idee: ich könnte die Stahlplatte eigentlich ja in die Pfette einlassen, das dürfte bald rausgestemmt sein. Dann paßt die Höhe und ich brauch nicht schweissen.

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  •  Kleinermuk
  •   Gold-Award
22.3.2021  (#21)
Wenn ich da jetzt lese von 500cm Schnee (hoffentlich Pulverschneee und nicht Nassschnee) auf dem Dach, von Pfetten im Querschitt von 160x480mm, die ohne Balkenschuh  auf einer Auflagefläche mit  einem Querschnitt von 153cm2  aufliegen und  Lasten von x-Tonnen abtragen müssen, dann kommt bei mir die Statik an allererste Stelle.  Untergeordnet die Optik.  Das wäre meine sorgenfreie Lösung in 2 Varianten der Ausführung. 

Varinate 1:   Winkeleisen  außen aufschrauben . 
Vorteil: einfach  herzustellen. 
Nachteil: Aus meiner Sicht,  muss das an allen Säulen gemacht werden (was auch empfehlenswert ist).
Varinante 2: Winkeleisen in die Pfette einlassen/einfräsen.  
Vorteil: Es gibt keine Höhenänderung.  Man bräuchte es nur an dieser Säule machen. 
Nachteil:  Aufwendiger herzustellen, da mit Oberfräse die Vertiefung herstellt werden muss.  
Im Säulenbereich muss man es mit dem Stechbeitel  machen.

Und über die Maße braucht man auch nicht viel nachdenken,  da das gängige Maß für ein 80-er Wikeleisen 80x80x8mm ist. 


2021/20210322694090.jpg
Gruß

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