Optimierung gevouteter Rahmen im Stahlhallenbau

Einfeldrahmen in Stahlbauweise finden weite Verbreitung beim Bau von Industrie- und Lagerhallen mit moderater Spannweite. Mit Ausnahme des Dreigelenkrahmens sind die Schnittgrößen in Haupttragrichtung statisch unbestimmt und hängen somit von den Steifigkeiten der Bauteile ab. Bei der Bemessung von Stützen- und Riegelprofilen tritt dieser nichtlineare Effekt in Erscheinung und koppelt sich zudem an die Anordnung von Vouten im Eckbereich des Rahmens. Die Optimierung der Bauteile mit Hilfe einer Evolutionsstrategie offenbart, dass es aus praktischer Sicht einen Spielraum gibt, welcher favorisierte Lösungen mit adäquatem Konstruktionsgewicht enthält. Die Varianten in diesem Spielraum unterscheiden sich durch die Ausprägung der Voute, wobei sich statische und geometrische Randbedingungen bemerkbar machen. Eine Studie bespricht den Einfluss des Rahmenabstands, der Dachneigung und der gelenkigen bzw. eingespannten Lagerung der Stützen auf die optimale Wahl der Vouten.

Optimization of haunched steel hall frames.
Single-span frame structures are widespread to build storage and industrial buildings of moderate span width. Except three-hinged frames the stress resultants in the principal load direction are statically indeterminate and thus, depend onto the stiffness of all structural members of the frame. For the dimensioning of profiles this nonlinear effect appears and couples furthermore to the design of haunches in the corners of the frame. Using an evolution algorithm to optimize the components of the structure reveals some room to find favor solutions with adequate design weight from a practical point of view. Variants differ in forming the haunches within this scope and boundary conditions become noticeable. Studies discuss the influence of frame spacing, roof slope as well as support conditions onto the optimal design auf haunches.