|
|
Seite überarbeitet Dezember 2023 |
|
Kontakt |
|
|
|
Programmübersicht |
|
|
|
Bestelltext |
|
|
|
Infos auf dieser Seite |
... als pdf |
|
|
|
|
Rechenlaufsteuerung .............. |
|
|
|
Ergebnisübersicht .................. |
|
|
|
Stegsteifen ........................... |
|
|
|
Profile / Verstärkungen ........... |
|
|
|
allgemeine Erläuterungen ....... |
|
|
|
Schubfeld ............................. |
|
|
|
Anschlussparameter ............... |
|
|
|
Komponentenmethode ........... |
|
|
|
thermische Trennschicht ......... |
|
|
|
Schnittgrößen ........................ |
|
|
|
Teilschnittgrößen .................... |
|
|
|
Rotationssteifigkeit ................. |
|
|
|
... Import Träger / Stütze ..... |
|
|
|
Nachweise ............................. |
|
|
|
Rotationskapazität .................. |
|
|
|
... Import Trägerstoß ............ |
|
|
|
Schweißnähte ........................ |
|
|
|
nationale EC-Anhänge ............ |
|
|
|
|
|
|
|
|
im Register 1 befinden
sich die Angaben zur Rechenlaufsteuerung sowie zu den Baustoffen. |
|
|
Allgemeines |
|
|
Das Programm 4H-EC3BT stellt eine Vielzahl
einstellbarer Parameter zur Verfügung, um beliebige Träger-Stützen-Verbindungen
oder Trägerstöße abbilden zu können. |
Um den Eingabeaufwand für Standard-Verbindungen gering zu halten,
besteht die Möglichkeit, die Anzahl an Einstellvariationen zu reduzieren. |
Bei Deaktivierung des Buttons Erweiterte Einstellungen werden
einige Parameter auf sinnvolle Werte gesetzt. |
|
|
|
Zudem können Eingabedaten über die Copy-Paste-Funktion
von einem Bauteil in ein anderes
exportiert bzw. gesichert werden. |
Dazu ist der
aktuelle Datenzustand im abgebenden Bauteil über den Button Daten exportieren in
die
Zwischenablage zu kopieren und anschließend über den Button Daten
importieren in das aktuell geöffnete
Bauteil aus der Zwischenablage zu übernehmen. |
Diese Funktionalität ermöglicht
es außerdem, die Eingabedaten aus dem Programm 4H-EC3BT,
biegesteifer Trägeranschluss, in die Programme 4H-EC3RE Rahmenecken, 4H-EC3TT, Stoß mit thermischer
Trennschicht,
4H-EC3LS, Laschenstoß etc.
zu übertragen. Die Daten können i.A. zurücktransportiert werden. |
|
|
Materialsicherheitsbeiwerte |
|
|
Im Programm 4H-EC3BT werden für
den Nachweis von Träger-Stützenanschlüssen
und Trägerstößen
nach EC 3-1-8 folgende
Materialsicherheitsbeiwerte herangezogen |
|
|
|
Die Werte können entweder den entsprechenden
Normen (s. Nationaler Anhang)
entnommen oder
vom Anwender vorgegeben werden. |
Bei reduzierter Eingabe werden die genormten Materialsicherheitsbeiwerte
für Anschlüsse übernommen. |
|
|
Stahlsorte |
|
|
Jedem Verbindungselement kann ein eigenes Material zugeordnet werden. |
Der Übersichtlichkeit halber kann an
dieser Stelle eine einheitliche Stahlgüte für
die Verbindungsbleche (Stütze,
Träger, Stirnblech oder Flanschwinkel, Stegbleche
oder Stegsteifen, Futterbleche) gewählt werden. |
|
|
|
Da die Beschreibung der Stahlparameter für
Verbindungen nach EC3 programmübergreifend identisch
ist, wird auf die allgemeine
Beschreibung der Stahlsorten verwiesen. |
Bei reduzierter Eingabe kann nur eine einheitliche
Stahlsorte für alle Verbindungsbleche gewählt werden. |
|
|
Schrauben |
|
|
Um eine Stirnblech- oder Flanschwinkelverbindung nachzuweisen,
sind Schraubengröße, Festigkeitsklasse sowie ggf. Futterblechdicken
anzugeben. |
Bei beidseitiger Verbindung wird
jeder Anschlussseite eine eigene Schraubengröße/-festigkeit
zugeordnet. |
Der Übersichtlichkeit halber
kann an dieser Stelle eine einheitliche Schraubengröße/-festigkeit
gewählt
werden. Anschlussspezifische Parameter werden an entsprechender Stelle
festgelegt. |
|
Eine große Schlüsselweite setzt neben größeren
Schraubenabmessungen bei Schrauben der Festigkeitsklassen
8.8 oder 10.9 voraus, dass es sich um vorgespannte Schrauben (HV) handelt. |
|
|
|
Da die Beschreibung der Schraubenparameter für
Verbindungen nach EC3 programmübergreifend identisch ist,
wird auf die allgemeine Beschreibung der Schrauben verwiesen. |
Bei reduzierter Eingabe kann nur
eine einheitliche Schraubensorte gewählt werden. |
|
|
Anschlusstyp |
|
|
Es werden zwei Anschlusskonfigurationen unterschieden |
|
|
|
Der Anschluss eines Trägers
an eine durchlaufende Stütze kann rechts, links oder beidseitig
erfolgen.
Bei beidseitigen Anschlüssen können sich die Trägerprofile
sowie die Verbindungsarten unterscheiden. |
|
Ein Trägerstoß kann nur mit zwei identischen Profilen ausgeführt
werden. |
Diese Einstellung wird bei der Parameterauswahl auf
den nachfolgenden Registerblättern berücksichtigt. |
|
|
Komponentenmethode |
|
|
Bei der Komponentenmethode wird das komplexe Tragschema einer biegesteifen Verbindung
in einfacher zu berechnende Grundkomponenten (s. EC 3-1-8,
Tab. 6.1) zerlegt. |
Je nach Anschlussgeometrie kommen teilweise
unterschiedliche Grundkomponenten (Gk) zum Tragen. |
Im Programm werden nur diejenigen Gkn aufgeführt,
die für die Bemessung eines biegesteifen Trägeranschlusses
maßgebend werden können. |
Der Anwender kann wählen, ob er eine
komplette Berechnung wünscht oder nur ausgewählte
Grundkomponenten nachgewiesen haben möchte. |
|
|
|
Bei reduzierter Eingabe können
keine benutzerspezifischen Grundkomponenten ausgewählt werden. |
|
|
Nachweise |
|
|
Das Programm 4H-EC3BT weist die Tragfähigkeit
einer Verbindung über die Komponentenmethode nach. |
Dabei werden je Anschlussgeometrie (s. Register
3, 4) nur die relevanten Tragfähigkeiten ermittelt und optional
Nachweise geführt. |
Es gilt |
|
die Tragfähigkeit nach der Komponentenmethode
wird nicht für geschweißte Trägerstöße
ermittelt, da die Tragfähigkeit des Stoßes
nur von den Schweißnähten abhängt |
|
|
bei Stirnblechanschlüssen mit dominierender
Normalkraftbeanspruchung führt die MN-Interaktion
i.A. zu wirtschaftlicheren Ergebnissen |
|
|
die Abscher-/Lochleibungstragfähigkeit
aus Querkraftbeanspruchung ist nur für geschraubte
Verbindungen relevant. |
Auf der sicheren Seite
liegend kann die Querkrafttragfähigkeit mit einem vereinfachten
Verfahren ermittelt werden. |
|
|
zusätzlich oder alternativ zu den
Nachweisen mit der Komponentenmethode nach EC 3-1-8,
6.2.2 und 6.2.7,
können
die berechneten Grundkomponenten auch mit Teilschnittgrößen nachgewiesen
werden |
|
|
ist eine Voute angeordnet, kann neben dem
Anschluss der Voute an die Stütze optional der Anschluss
der
Voute an den Träger berücksichtigt werden |
|
|
Schweißnähte werden bei geschweißten Verbindungen und Stirnblechverbindungen
über den
Linienquerschnitt nachgewiesen. |
Es kann zwischen dem richtungsbezogenen
und dem vereinfachten Verfahren unterschieden werden. |
|
|
das Schweißverfahren geht in die Nachweise
der Schweißnähte und der Stegsteifen ein |
|
|
Stegsteifen (Rippen) können optional
nachgewiesen werden |
|
|
der elastische Schubfeldnachweis
ist zu führen, wenn Gk 1 nicht zulässig ist |
|
|
die Querschnittstragfähigkeiten
der Profile sowie der Stegsteifen (Rippen) können mit
dem 'Elastisch-Plastischen' und 'Elastisch-Elastischen'
Verfahren berechnet
werden |
|
|
|
|
|
Bei Bedarf kann die Rotationssteifigkeit einer
Träger-Stützen-Verbindung für die berechneten Grundkomponenten ermittelt werden. |
Dabei ist es nicht relevant, ob die komplette
Berechnung aktiviert ist oder benutzerdefinierte Grundkomponenten ausgewählt sind. |
Optional kann ein Querschnittsnachweis des Trägers und/oder der Stütze für die eingegebenen Schnittgrößenkombinationen
in der Anschlussebene durchgeführt werden. |
Bei reduzierter Eingabe werden
alle Nachweise für
die eingegebenen Schnittgrößen (einschl. Querkraft)
geführt (Ausnahme: geschweißter Trägerstoß,
s.o.),
dabei jedoch nicht
die Methode mit Teilschnittgrößen angewandt. |
Der Voute-Träger-Anschluss wird ebenfalls nicht
betrachtet. |
|
|
|
|
Verschiedenes |
|
|
Zur Berechnung von Gleichgewichtssystemen
und händischer Eingabe der Schnittgrößen empfiehlt es sich,
bei einer einseitigen Träger-Stützenverbindung die Schnittgrößen
einer Anschlussseite vom Programm berechnen zu lassen. Bei
Aktivierung
dieser Option
werden die Schnittgrößen des oberen Stützenanschnitts berechnet. |
Das Programm 4H-EC3BT bietet
die Möglichkeit, die zur visuellen Kontrolle vorhandenen
Bildschirmgraphiken entweder innerhalb des jeweiligen Eingabefensters
anzuordnen oder in einem separaten Fenster anzuzeigen, um die
Eingaberegister optimal für die Dateneingabe auszunutzen. |
|
|
|
Der Anschluss wird zur visuellen Kontrolle bei der Eingabe
am Bildschirm dargestellt; Schweißnähte, Schrauben, Profile
und Abstände sind maßstabsgetreu visualisiert. |
Ebenso sind die wesentlichen Parameter
der Abmessungen bezeichnet. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
im Register 2 befinden
sich die Angaben zum Stützen-Profil und zu den Trägerprofilen. |
|
|
Profile |
|
|
Die Parameter der Anschlussprofile können entweder
über den pcae-eigenen Profilmanager in das Programm importiert werden oder als typisiertes
Stahlprofil parametrisiert eingegeben werden. |
|
|
|
Um ein Profil aus dem Angebot des Profilmanagers zu
wählen, ist der grün unterlegte Pfeil zu betätigen. |
Das externe Programm wird aufgerufen und ein Profil
kann aktiviert werden. Bei Verlassen des Profilmanagers
werden die
benötigten Daten übernommen und der Profilname protokolliert. |
|
|
|
Zur Definition eines parametrisierten Profils wird
zunächst
seine Klasse über eine Listbox festgelegt, anhand derer bestimmt
wird, welche weiteren Parameter freigelegt werden. |
Das Programm kann Träger-Stützen-Anschlüsse
oder Trägerstöße mit Doppel-T-Profilen berechnen,
die als I, H-,
DIL-, S-, W-Profile pcae-intern bekannt sind. |
Andere Profilklassen sind in der Listbox farblich gekennzeichnet,
können protokolliert und gezeichnet, jedoch als Verbindungselement
nicht verwendet werden. |
Winkelprofile, die bei Träger-Stützen-Anschlüssen
mit Flanschwinkeln einzugeben sind, werden unter Vorgabe des 'L-Profils'
entweder aus der Profildatei entnommen oder als typisiertes Profil
über die vorgegebenen Parameter definiert. |
Bei gewalzten Profilen werden die Ausrundungsradien
zwischen Flansch und Steg geometrisch berücksichtigt,
während geschweißte Blechprofile mit Schweißnähten
zusammengefügt sind. |
Es kann zwischen Kehlnähten und
durchgeschweißten Stumpfnähten unterschieden werden. |
|
|
|
Diese Schweißnähte werden nicht nachgewiesen. |
|
Gewalzte Doppel-T-Profile haben einen
einheitlichen Ausrundungswinkel (ro = ru). |
|
L-Profile können unterschiedlich dicke
und lange Schenkel aufweisen. |
|
Bei reduzierter Eingabe (s. Register
1) sind die
Profil-
abmessungen symmetrisch, d.h. es gilt z.B. bei Doppel-T-
Profilen
bfu =
bfo,
tfu =
tfo bzw. bei Winkeln t2 = t1. |
Geschweißte Doppel-T-Profile weisen einheitliche
Schweißnähte auf (au = ao). |
|
|
|
|
|
|
|
Verstärkungen |
|
|
Stützenprofile können zur Verstärkung
des Stegs mit Stegblechen und/oder Stegsteifen ausgeführt
werden. |
Ebenso können bei gevouteten Anschlüssen am Übergang
von Träger zur Voute Stegsteifen das
Trägerprofil verstärken. |
Außerdem bietet
die Anordnung von Dreieckrippen zwischen Träger- und Stützenflansch
sowie von Zwischensteifen
im Stützenprofil im Bereich des jeweiligen
Trägers eine weitere Möglichkeit zur Verstärkung der
Verbindung. |
|
|
|
|
Stegbleche können ein- oder beidseitig angeordnet
werden, wobei sie die gleiche Stahlgüte wie das Profil aufweisen
(EC 3-1-8, 6.2.6.1 (8)) sollten. Weiterhin sollten ihre Abmessungen
folgende Bedingungen erfüllen |
|
die Breite bs sollte
mindestens so groß sein, dass die Schweißnähte
as um das zusätzliche Stegblech an die Eckausrundung
heranreichen (EC 3-1-8, 6.2.6.1 (9)), jedoch kleiner
als
40·ε·ts sein (EC 3-1-8,
6.2.6.1 (13)).
Sie wird vom Programm berechnet und in der Druckliste
protokolliert. |
|
|
die Länge ls sollte so groß
sein, dass sich das zusätzliche Stegblech über
die effektive Breite des Steges unter
der Querzugbeanspruchung
und der Querdruckbeanspruchung hinaus erstreckt (EC 3-1-8,
6.2.6.1 (10)) |
|
|
die Dicke ts des zusätzlichen
Stegblechs sollte mindestens der Stützenstegdicke
entsprechen
(EC 3-1-8, 6.2.6.1 (11)) |
|
|
|
Ist eine der Bedingungen nicht eingehalten, erfolgt
der Abbruch des Programms mit entsprechender Fehlermeldung! |
Wird jedoch die Kontrolle der Abmessungen
unterdrückt, wird nur die Fehlermeldung ausgegeben, die
Berechnung
aber fortgesetzt. |
Ein Nachweis der Schweißnähte um das
Stegblech herum erfolgt nicht. |
|
Es besteht die Möglichkeit, die Abmessungen eines
Blechs vom Programm sinnvoll belegen zu lassen, d.h. |
|
die Stegblechbreite bs wird entsprechend der Steghöhe des Profils
(ohne Ausrundung bzw.
Schweißnahtschenkel) gesetzt |
|
|
bei ls = 0 wird die Stegblechlänge
gleich der Gesamthöhe des angeschlossenen Profils
gesetzt. Falls zusätzlich
Stegsteifen angeordnet sind, wird die Stegblechlänge
in die Steifen eingepasst. |
|
|
bei ts = 0 entspricht die Stegblechdicke
der Stegdicke des Profils |
|
|
|
Bei reduzierter Eingabe werden die Abmessungen
der Stegbleche vom Programm gesetzt. |
|
|
|
Stegsteifen (Rippen) werden beidseitig an Flansch und
Steg der Stütze angeschweißt. Die Länge der Stegsteifen
muss aus konstruktiven Gründen den folgenden Anforderungen
genügen |
|
die maximale Länge der Stegsteifen
kann die Steghöhe (einschl. Ausrundungen) nicht überschreiten |
|
|
ist die Länge kleiner als die zweifache
Aussparungslänge, wird sie zu Null gesetzt |
|
|
eine Länge von Null wird als maximale
Länge (s.o.) interpretiert |
|
|
ist die Länge kleiner als die maximale
Länge, wird sie auf eine Länge von Steghöhe
reduziert um die
Aussparung begrenzt |
|
|
|
Die Stegsteifen können
nachgewiesen werden. |
|
Es besteht die Möglichkeit, die Abmessungen der
Steifen vom Programm sinnvoll belegen zu lassen, d.h. |
|
bei bst = 0 wird die Breite
einer Stegsteife entsprechend des Abstands vom Rand des
Profilflanschs
zum Steg gesetzt |
|
|
bei lst = 0 wird die Länge
der Steifen gleich der Steghöhe des Profils gesetzt |
|
|
bei cst = 0 entspricht die Aussparung
an den Steifen dem 1.5-fachen Ausrundungsradius bzw.
der 1.5-fachen Schenkellänge der Schweißnaht des geschweißten
Profils |
|
|
|
Bei reduzierter Eingabe werden die Abmessungen
der Stegsteifen vom Programm gesetzt. |
|
|
|
Bei gevouteten Verbindungen können zur Druckverstärkung
des Trägerstegs am Anschluss Voute/Träger
Stegsteifen
angeordnet werden. |
Die Parameterbeschreibung entspricht
derjenigen der Stützensteifen (s.o.), lediglich die Eingabe einer
Steifenlänge
ist
unterbunden, da Drucksteifen nur als zwischenliegende, d.h. von Flansch
zu Flansch
durchgehende Stegsteifen wirksam sind. |
|
|
|
Die Dreieckrippen werden in der Achse
des Stützen- bzw. Trägerstegs zwischen Träger- und
Stützenflansch
geschweißt
und dienen dazu, die Drucktragfähigkeit des Trägerflanschs
zu erhöhen. |
|
|
|
Zwischensteifen können die Tragfähigkeit
des Stützenflanschs erhöhen, sind jedoch für die Bemessung
des Stegfelds selber belanglos. Daher dürfen sie als kurze Steifen
ausgebildet werden. |
|
|
|
|
|
|
|
|
Register 3 und 4 enthalten Angaben zu den Parametern je Anschlussseite. |
Der rechte Anschluss wird in Register 3, der linke in Register 4 beschrieben. |
Die Beschreibung eines Trägerstoßes erfolgt in Register 3. |
Farbig unterlegte Parameter gelten für rechts- und linksseitige
Anschlüsse gleichermaßen. |
|
|
|
Anschlusskonfigurationen |
|
|
Folgende Anschlusskonfigurationen werden
angeboten |
|
geschweißter Träger-Stützen-Anschluss |
|
geschweißter Trägerstoß (voll
durchgeschweißt) |
|
geschraubter Träger-Stützen-Anschluss |
|
|
Anschluss über ein Stirnblech |
|
... über Flanschwinkel |
|
|
geschraubter Trägerstoß, Anschluss
über zwei Stirnbleche |
|
|
|
geschweißter Träger-Stützen-Anschluss |
|
|
|
|
Befindet sich der Anschluss im Endbereich
der Stütze, ist der Abstand der Trägeroberkante zum freien
Rand
der Stütze anzugeben. Ist der Wert Null, bleibt ein freier
Stützenrand unberücksichtigt. |
Es ist zu beachten, dass die Berechnungsmethoden
davon ausgehen, dass ein Träger an eine durchlaufende Stütze
angeschlossen wird. Wird mit e'1 > 0 ein Stützenende
vorgegeben, sind weitere Untersuchungen (z.B. Schubbeulen des Stützenstegs)
erforderlich. |
Bei reduzierter Eingabe ist die Stütze
durchlaufend. |
|
Die wirksamen Nahtdicken der Schweißnähte
am oberen und unteren Flansch sowie am Steg beziehen sich
auf
eine einzelne Naht. Es werden i.A. voll ausgeführte
Kehlnähte verwendet, die ober- und unterhalb der
Flansche
(jedoch nicht umlaufend) sowie rechts und links
vom Steg angeordnet sind. |
Die Ausrundungen zwischen Steg und Flanschen
sind ausgespart. |
Schweißnähte werden i.A.
sowohl für Zug- als auch für Druckbeanspruchung nachgewiesen.
Bei Drucknähten
kann ein Teil der Druckspannung über Kontakt abgetragen werden. |
Programmintern werden eine Reihe von Checks bzgl. der
Schweißnaht und der zu verbindenden Bleche
durchgeführt. Diese Überprüfung
kann unterdrückt werden. |
|
Der Träger kann geneigt und mittels
einer Voute im Anschlussbereich verstärkt sein (s.u.). |
|
|
|
|
geschweißter Trägerstoß |
|
|
|
|
|
Der Trägerstoß kann entweder mit Stumpfnähten
oder durch Anordnung eines Zwischenblechs mit Kehlnähten ausgeführt
werden. |
Stumpfnähte können voll durchgeschweißt
oder nicht durchgeschweißt (entweder als Doppel-Y-Naht
oder
einseitig als HY-Naht) ausgeführt werden. |
Bei einer nicht durchgeschweißten
Stumpfnaht sind die Schweißnahtdicken (s. geschweißter
Träger-Stützen-Anschluss) anzugeben. |
Erfolgt die Verbindung mittels eines
Zwischenblechs, sind Blechdicke und die Überstandshöhen für die grafische
Darstellung vorzugeben. Das Zwischenblech wird nicht nachgewiesen. |
|
Der Träger kann geneigt und/oder mittels
einer Voute im Kontaktbereich verstärkt sein (s.u.). |
|
|
|
|
geschraubter Träger-Stützen-Anschluss über ein Stirnblech |
|
|
|
|
|
Stirnblech |
|
|
Dicke und Breite des Blechs sind anzugeben,
wobei die Stirnblechbreite größer als die Flanschbreite
des
Trägers sein muss. |
Ist keine einheitliche Stahlsorte vereinbart (s. Register 1) wird an dieser Stelle diejenige für das Stirnblech festgelegt. |
Des Weiteren muss die Lage des Trägers
auf dem Stirnblech über die Überstandshöhen
oberhalb und unterhalb
der Trägerflansche definiert werden. Das Stirnblech kann bündig
mit dem Träger abschließen (Überstandshöhe = 0). |
Die Stirnblechlänge setzt sich zusammen
aus der gesamten Trägerhöhe (ggf. einschl. Trägerneigung
und Voute)
zzgl. der Überstandshöhen und wird im Eigenschaftsblatt
angezeigt. |
|
Schweißnähte |
|
|
Zur Beschreibung der Schweißnahtparameter
s. geschweißter Träger-Stützen-Anschluss. |
|
Schrauben |
|
|
Ist kein einheitlicher Schraubentyp
vereinbart (s. Register 1) wird an dieser Stelle derjenige für
den
Stirnblechanschluss festgelegt. |
Darüber hinausgehend befinden
sich hier die Parameter, die nur diesen (rechten oder linken) Anschluss
betreffen. |
|
|
|
Vorgespannte Schrauben können den Anschluss gleitfest
verbinden. Dazu ist die Gleitfestigkeitsklasse der zu verbindenden
Bleche festzulegen |
Klasse A: Reibungszahl μ = 0.5, Kl. B: μ = 0.4, Kl.
C: μ = 0.3, Kl. D: μ = 0.2 |
|
Weiterhin ist es für die Abschertragfähigkeit
der Schraube von Belang, ob das Gewinde oder der Schaft in
der Scherfuge liegt. |
Futterbleche dienen der Verstärkung des Stützenflanschs
und werden i.A. zwischen Flansch und Schraubenmutter angeordnet.
Bei Trägerstößen wird kein Futterblech berücksichtigt. |
Ist keine einheitliche Stahlsorte
vereinbart (s. Register 1) wird an dieser Stelle diejenige für
die
Futterbleche festgelegt. |
|
Schraubenreihen |
|
|
Es kann eine beliebig große Anzahl an Schraubenreihen
eingegeben werden, wobei die Norm nur zwei Schrauben
je Reihe zulässt. |
Zur Anordnung der Schrauben auf dem Stirnblech sind
der Schraubenabstand zum seitlichen Rand des Stirnblechs sowie der
Abstand
der ersten Reihe zum oberen Rand des Stirnblechs anzugeben. Weiterhin
sind bei mehr als einer Schraubenreihe die Abstände
untereinander festzulegen. |
Ist der Abstand der ersten Schraubenreihe zum oberen
Rand des Stirnblechs kleiner als die Überstandshöhe des
Stirnblechs oberhalb des Trägers, wird diese Reihe im Überstand
angeordnet. |
Entsprechendes gilt für die Schraubenreihe im Überstand
unterhalb des Trägers. |
Es kann nur eine Schraubenreihe, die im Überstand
unter Zugbelastung steht, berechnet werden. |
Befindet sich der Stirnblechanschluss im Endbereich
der Stütze, ist der Abstand der ersten Schraubenreihe zum
freien
Rand der Stütze anzugeben. Ist der Wert Null, bleibt ein freier
Stützenrand unberücksichtigt; andernfalls
muss er größer
als der Abstand der ersten Schraubenreihe zum oberen Rand des Stirnblechs
sein. |
Es ist zu beachten, dass die Berechnungsmethoden
davon ausgehen, dass ein Träger an eine durchlaufende
Stütze angeschlossen wird. Wird mit e'1 > 0 ein
Stützenende
vorgegeben, sind weitere Untersuchungen (z.B. Schubbeulen des Stützenstegs)
erforderlich. |
Bei reduzierter Eingabe ist die Stütze durchlaufend. |
|
Die Schrauben sind auf Zug/Biegung und Schub
nachzuweisen. Dabei darf festgelegt werden, welche Schrauben
die
Belastung senkrecht zur Anschlussebene (Zug/Biegung) und welche
Schrauben die Belastung parallel
zur Anschlussebene (Schub) aufnehmen. Idealerweise übernehmen die
Zugschrauben die Biegung,
die Schrauben
auf der Druckseite den Schub. Bei großer Belastung
müssen jedoch Schrauben
beide Belastungsformen über
eine Interaktionsbeziehung tragen. |
|
|
|
Da sowohl positive als auch negative Biegemomente auftreten
können, sind die Anzahlen an Schrauben bei Schnittgrößenkombinationen
mit positiven Momenten (Zug oben), negativen Momenten (Zug unten)
sowie zur Untersuchung der Abscher-Lochleibungstragfähigkeit
bei Schubbelastung festzulegen. |
Die Schrauben sind jeweils einzeln als auch als Schraubengruppe
zu untersuchen. |
Daher besteht alternativ die Möglichkeit,
alle Schrauben einzeln zu betrachten. |
Für die Untersuchung der Schraubengruppen
können ebenfalls die Gruppen entweder vom Anwender bestimmt
oder automatisch gebildet werden. Die angegebenen Schraubenreihen
für Zug oben/unten werden als
Schraubengruppe behandelt. |
Bei automatischer
Gruppenbildung werden zwei Verfahren unterschieden, wobei die Unterschiede
besonders
bei einer großen Anzahl an Schraubenreihen deutlich werden.
Bei Berücksichtigung der maßgebenden Gruppe
wird von der Zugseite beginnend
die Gruppe mit der größten Tragfähigkeit gesucht, bei Berücksichtigung
aller
Gruppen werden auch Gruppen gebildet, deren erste Reihe nicht
am Zugrand liegt. |
Auf der sicheren Seite liegend können
auch nur Schrauben, die auf der elastischen Zugspannungsseite
liegen, verwendet werden. |
|
Optional können die Schraubenabstände nach
EC 3-1-8, Tab.3.3, überprüft und dokumentiert werden. |
Diese Kontrolle kann auf die seitlichen
Abstände des Äquivalenten T-Stummels ausgedehnt werden. |
Bei der Berechnung der Stirnplattenverbindung mit der
Komponentenmethode ist für die endgültige Bildung des Tragmoments
die maximale Tragkraft der Schrauben zu kontrollieren. Optional kann
diese Kontrolle unterbunden werden, indem die Schraubentragfähigkeit
auf 95%
beschränkt wird. |
Die Schweißnähte, die zur Bildung
des Äquivalenten
T-Stummels (zusammengesetzter Querschnitt) vorhanden
sind, können
traglastrelevant sein. Der Nachweis kann unterdrückt werden. |
Die Tragfähigkeit
des Äquivalenten T-Stummels kann optional mit dem alternativen Verfahren
berechnet werden. |
Die Anordnung einer Schraubenreihe
im Überstand ohne korrespondierende Reihe zwischen den Trägerflanschen
bedingt eine reduzierte Tragfähigkeit des Äquivalenten Stummels (L-Stummel).
Diese Berechnung kann unterdrückt werden. |
Der Anschluss kann optional auf Blockversagen
der Schrauben mit dem Stirnblech untersucht werden. |
Optional kann die Tragfähigkeit des
Stirnblechs bzgl. Schub in die Anschlusstragfähigkeit integriert
werden. |
Bei reduzierter Eingabe wird ein
Teil der o.a. Einstellungen von pcae sinnvoll vorgenommen. |
|
Stützenstegfeld |
|
|
Die Berechnung von stützenspezifischen
Grundkomponenten basiert auf der Annahme des Übertragungsparameters
βj,
der die Interaktion zwischen dem rechten und linken Anschluss beschreibt.
Auch bei einseitigen Anschlüssen
wird der Eingabewert berücksichtigt. |
Ist der Wert Null, wird der Übertragungsparameter
vom Programm bestimmt. |
|
Der Träger kann geneigt und/oder mittels einer
Voute im Anschlussbereich verstärkt sein (s.u.). |
|
|
|
|
geschraubter Trägerstoß mit Stirnblech |
|
|
|
Da die Berechnung eines Trägerstoßes
bis auf die Anteile, die die Stütze betreffen, nahezu identisch
ist mit der Berechnung eines Träger-Stützen-Anschlusses,
reduziert sich die Eingabe der Anschlussparameter des Träger-Stützen-Anschlusses
um den Wert, der die Stütze betrifft, nämlich den Abstand der ersten Schraubenreihe vom
freien Rand der Stütze. |
Zur Beschreibung der weiteren Parameter
s. geschraubter Träger-Stützen-Anschluss über ein Stirnblech. |
|
|
|
Außerdem besteht die Möglichkeit,
zwei oder vier Schrauben je Reihe anzuordnen. Die Erweiterung auf
vier Schrauben je Schraubenreihe wurde zunächst
nur mit einer typisierten IH2- oder
IH4-Verbindung umgesetzt, später jedoch auf allgemeine Schraubenbilder
erweitert (s. Basisverbindungen).
Hierfür sind die Berechnungsvorschrift für Grundkomponente
5 (Stirnblech mit Biegung) sowie der Abstand zwischen Außen-
und Innenschraube festzulegen. |
Die Anordnung der Schrauben wird
über eine Symbolliste je Reihe festgelegt, wobei entweder alle vier
Schrauben oder nur die zwei Außen- bzw. die zwei Innenschrauben
vorhanden sein können. |
|
Die Schraubentypen
werden ausschließlich 'einheitlich' (s. Register
1) definiert. |
|
Thermische
Trennschicht |
|
|
Um Kältebrücken zu vermeiden,
kann eine thermische
Trennschicht zwischen den Stirnplatten angeordnet werden. |
|
|
|
Für den Nachweis der Tragfähigkeit
sowohl der thermischen Trennschicht als auch des Anschlusses sind
folgende
Werte
zu belegen. |
|
|
|
Die Dicke der Trennschicht sollte
die Stirnplattendicke bzw. 20 mm nicht überschreiten. |
Die Trennschicht befindet sich im
Bereich des Trägers und schließt in Breiten- und Höhenrichtung sämtliche
Schrauben mit ausreichendem Überstand ein. |
Die Abmessungen sind so zu wählen, dass die Trennschicht
aufgrund der möglichen Stauchungsauswölbung
nicht über
die Stirnplatten hinausragt. |
Bei nicht gleitfester Verbindung
kann an dieser Stelle eine Vorspannkraft je Schraube vorgegeben werden,
bei gleitfester Verbindung wird die Vorspannkraft mit den Schraubenparametern
abgefragt. |
Die Parameter
werden im Rahmen der Beschreibung des Trennschichtnachweises näher erläutert. |
|
|
|
|
geschraubter Träger-Stützen-Anschluss über Flanschwinkel |
|
|
|
|
|
Die Flanschwinkel werden mit Winkelschenkel 1 am Ober-
und Untergurt des Trägers angeschraubt und über Winkelschenkel 2
mit dem Stützenflansch verbunden. |
Zur Wahl der Winkelprofile s. Profile. |
Die Länge der Flanschwinkel sowie der Spalt, der
sich ggf. zwischen Stütze und Träger ergibt, sind vorzugeben. |
Eine Spaltbreite größer als die Dicke des
Winkelschenkels 2 (Schenkel am Stützenflansch) führt zu einem
Programmabbruch. |
|
Der Träger kann weder geneigt noch
mittels einer Voute im Kontaktbereich verstärkt sein. |
|
Schraubenreihen |
|
|
Es kann nur eine Schraubenreihe im Schenkel
am Stützenflansch berücksichtigt werden, wohingegen
sich am Trägerflansch beliebig viele Schraubenreihen
befinden können (EC 3-1-8, 6.2.6.6(3)). |
Zur Anordnung der Schrauben auf dem Winkelprofil
ist der Schraubenabstand zum seitlichen Rand
des Profils anzugeben. |
|
Reihe am Stützenflansch (Winkelschenkel
2) |
Außerdem ist die Angabe des
Abstands der Schraubenreihe am Stützenflansch
zum freien Rand des Winkelschenkels 2 erforderlich. |
Befindet sich der Anschluss mit Flanschwinkeln
im Endbereich der Stütze, ist der Abstand der
Schraubenreihe
am Stützenflansch zum freien Rand der Stütze
anzugeben. Ist der Wert Null, bleibt ein freier
Stützenrand unberücksichtigt, andernfalls
muss er größer als der Abstand der Schraubenreihe
zum freien Rand des Winkelschenkels 2 sein. |
Die Schrauben am Stützenflansch
werden auf Zug/Biegung und Abscheren/Lochleibung
bemessen. |
|
|
Reihen am Trägerflansch (Winkelschenkel
1) |
Eine beliebige Anzahl an Schraubenreihen
im Winkelschenkel 1 am Trägerflansch kann vorgegeben
werden. |
Der Abstand der letzten Reihe zum
freien Rand des Winkelschenkels 1 sowie die (gleichmäßigen)
Abstände der weiteren Schraubenreihen müssen
definiert werden. |
Die Schrauben am Trägerflansch
werden nur auf Abscheren/Lochleibung bemessen. |
|
|
Zur Beschreibung der weiteren Parameter
s. geschraubter Träger-Stützen-Anschluss über ein Stirnblech. |
|
|
|
|
Besonderheiten bei Trägerneigung und Vouten |
|
|
|
|
|
Der Träger kann beliebig (bis maximal 85°) geneigt
sein; zudem kann eine Voute zur Verstärkung des Trägers
im Anschlussbereich angeordnet werden. |
Die Neigungswinkel αb und αv beziehen sich
auf die Senkrechte zur Stütze (i.A. die horizontale Achse). |
Die Voute wird als T-Träger ausgeführt, dessen Neigungswinkel größer als
die Trägerneigung sein muss. |
Des Weiteren dürfen
nach EC 3-1-8, 6.2.6.7(2), |
|
die Flanschdicke der Voute nicht kleiner
als die Trägerflanschdicke |
|
die Flanschbreite der Voute nicht kleiner als
die Trägerflanschbreite |
|
die Stegdicke der Voute nicht kleiner als die
Trägerstegdicke |
|
die Voutenneigung nicht größer als
45° sein |
|
|
Bei geschweißten Vouten wird
die Tragfähigkeit der Schweißnähte
zwischen Voutenflansch und -steg
nicht nachgewiesen. |
|
Zur Verstärkung des Trägerprofils
an der Kontaktstelle von Voute und Trägerflansch
können Stegsteifen (Rippen) angeordnet werden (s. Verstärkungen). |
|
|
|
Die Profilkennwerte in der Anschluss- (Nachweis-)ebene
werden über Winkelfunktionen angepasst. |
Weiterhin wird bei Verwendung einer Voute
der untere Trägerflansch ignoriert. |
Es wird programmintern mit einem Trägerprofil
gerechnet, dessen Querschnittswerte wie folgt ermittelt
werden |
|
|
|
Sämtliche weiteren Querschnittswerte
beziehen sich auf diese Größen. |
Das interne Profil übernimmt die Herstellungsmaße (gewalzt:
Ausrundungsradius, geschweißt: Schweißnahtdicke)
des Trägerprofils. |
Bei geschweißtem Trägerprofil wird die Tragfähigkeit
der Schweißnähte nicht nachgewiesen. |
Ebenso wird bei geschweißtem Trägerprofil der
untere Profilflansch nicht dargestellt (s.u.). |
|
|
|
|
Druckausgabe |
|
|
|
Die Druckausgabe kann durch die Ausdrucksteuerung beeinflusst werden. |
|
Eingabeparameter |
|
|
Im Statikdokument wird zunächst eine
maßstäbliche Darstellung der eingegebenen Verbindung
angelegt. |
Die wesentlichen Abmessungen werden vermaßt.
Ggf. werden Detailausschnitte hinzugefügt. |
Ist der Maßstab vom Anwender vorgegeben,
wird er in der Grafik protokolliert (s. beispielhaft einen
Anschluss
mit Flanschwinkeln). |
|
|
|
Anschließend werden die Eingabeparameter
ausgegeben. |
Optional können zusätzliche Informationen
(z.B. die hinterlegten Rechenkennwerte der Profile, Stahlgüten,
Verbindungsmittel etc.) hinzugefügt werden. |
Die zu bemessenden Schnittgrößen
werden mit Hinweis auf den Eingabetyp (s. Schnittgrößen)
lastfallweise ausgegeben. Nach Bedarf werden nun die der
Bemessung zu Grunde liegenden Materialsicherheitsbeiwerte
angefügt. |
Es folgt ein Datencheck zur Kontrolle
der Eingabedaten. Bei Bedarf werden hier die Schraubenabstände überprüft. |
|
Für jeden Lastfall wird bei einer
beidseitigen Verbindung die Berechnung je Seite durchgeführt.
Die Ergebnisse werden im Endergebnis tabellarisch
zusammengefasst. |
|
lastfallweise Berechnung |
|
|
Da sich bei gegenläufigen Momenten
das auf der Modellierung basierende System ändert, wird jeder
Lastfall separat untersucht. Intern wird bei negativen Momenten
das
System an der Horizontalachse gespiegelt, so dass sich die Zugseite
immer 'oben' befindet. |
Außerdem wird stets vorausgesetzt,
dass der Träger an der rechten Stützenseite befestigt ist. Im Falle
eines linken Anschlusses wird das System daher an der Vertikalachse
gespiegelt. |
Zunächst werden die Bemessungsgrößen aus der Lastfallkombination entwickelt. |
Optional kann ein Querschnittsnachweis für die Anschlussprofile (Träger, Stütze)
folgen. |
Danach werden die anschlussspezifischen Grundkomponenten ausgewertet
und die Gesamttragfähigkeit
berechnet. |
Da die Ausgabe der Rechenwege und die sich
daraus ergebenden Ergebnisse während des Berechnungsablaufs
erfolgt, sind diese auch auf das ggf. gespiegelte System
bezogen. Ein Hinweis erfolgt bei Ausgabe der Bemessungsgrößen
zu Anfang der entsprechenden Lastfallberechnung. |
Sind Schweißnähte im Anschluss
vorgesehen, werden die Schweißnähte als eigenes Tragsystem
(Linienquerschnitt) modelliert und deren Tragfähigkeit
nachgewiesen. |
Im Nachlauf kann die Rotationssteifigkeit,
d.h. der Widerstand des Anschlusses gegen Verdrehen, sowie
die Verdrehung der Verbindung unter der gegebenen Belastung
berechnet werden. |
|
Ergebnis |
|
|
Nach erfolgter Berechnung wird das
Endergebnis - die maximale Ausnutzung der Verbindung sowie die minimale
Rotationssteifigkeit (die minimalen Rotationssteifigkeiten
je Anschlussseite) - aus allen Schnittgrößenkombinationen
protokolliert. |
Zusätzlich werden bei
einer beidseitigen Verbindung lastfallweise die Ausnutzung sowie
die Rotationssteifigkeiten je Anschlussseite tabellarisch angegeben. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
das fünfte
Register beinhaltet die Masken zur Eingabe der Schnittgrößenkombinationen. |
|
|
|
|
|
|
Das Programm 4H-EC3BT bietet verschiedene
Möglichkeiten zur Eingabe der Schnittgrößen
an |
|
werden die Schnittgrößen
aus einem Tragwerks-Programm übernommen, sind häufig
nur die Schnittgrößen im Schnittpunkt der
Systemachsen von Träger und Stütze oder
im Verbindungspunkt von Trägerstößen
(s. Grafik Knoten j) verfügbar. |
Wird der Anschluss durch Vouten verstärkt,
können die Trägerschnittgrößen wahlweise auf die gevoutete oder ungevoutete
Trägerachse bezogen werden. |
Hier wird die Vorzeichendefinition der Statik vorausgesetzt. |
|
|
|
Schnittgrößen im Anschnitt der
Verbindung: Da der Anschluss eines Trägers an eine
Stütze oder ein Trägerstoß bemessen
werden sollen, werden die Schnittgrößen
direkt im Anschnitt (s. Grafik Schnitt A-A)
bezogen auf die Systemachse erwartet. |
Die Vorzeichendefinition kann entweder
derjenigen der Statik oder derjenigen des
EC 3-1-8 entsprechen. |
|
|
|
des Weiteren können die Schnittgrößen
senkrecht zur Anschlussebene (s. Grafik Schnitt
A-A), im Anschnitt also horizontal und senkrecht
wirkend, eingegeben werden (Darstellung s. unter Teilschnittgrößen) |
|
|
|
|
|
In Abhängigkeit des Anschlusstyps
(Träger-Stütze oder
Trägerstoß) werden die Masken für die Eingabe der
Schnittgrößenkombinationen
aktiviert. |
Bei Träger-Stützen-Anschlüssen
werden Schnittgrößen
in allen Bemessungsschnitten (einseitiger Anschluss: Träger, Stütze
unten, Stütze oben; beidseitiger Anschluss: Träger rechts, Träger
links, Stütze unten, Stütze oben) erwartet. |
Bei einem Trägerstoß werden
nur die Schnittgrößen im Kontaktschnitt angezeigt. |
|
Mit 'Anschnitt' wird die Stelle bezeichnet,
an der der Träger mit den Anschlussmitteln (Stirnblech, Flanschwinkel)
an der Stütze befestigt ist (s. Grafik Schnitt A-A). |
Analog handelt es sich bei dem Stützenanschnitt
um die Stelle, an der der Verbindungsbereich in den eigentlichen
Stützenbereich übergeht, hier die Lage der Stegsteifen bzw. die Höhe
des untersten und obersten Trägerflanschs
(s. Grafik Punkte
1 und 2). |
|
Bei Vouten kann zusätzlich der Anschluss
der Voute an den Träger (s. Grafik Schnitt
B-B) bemessen werden. |
Die Schnittgrößen werden aus
den eingegebenen Größen unter der Annahme berechnet,
dass im Voutenbereich
keine äußeren Kräfte angreifen. |
|
Zur Identifikation kann jeder Schnittgröße
eine Bezeichnung (Kurzbeschreibung) zugeordnet werden,
die im Ausdruck aufgeführt wird. |
Die Schnittgrößen werden in die
intern verwendeten Bemessungsgrößen transformiert. |
|
Übernahme der Schnittgrößen
aus einem Tragwerks-Programm - Vorzeichen der Querkraft |
|
|
Träger:
bei negativem Schnittufer ist das Vorzeichen der Querkraft
zu invertieren. |
Dies gilt z.B. bei Trägern, die im Tragwerks-Programm
von links nach rechts beschrieben wurden (gestrichelte
Linie unterhalb der Systemlinie) und der Anschluss an die Stütze
sich rechts befindet. |
|
|
Stütze:
bei positivem Schnittufer ist das Vorzeichen der Querkraft
zu invertieren. |
Dies gilt z.B. bei Stützen, die von oben nach unten beschrieben
wurden (gestrichelte Linie links der Systemlinie). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Die statische Berechnung eines Bauteils beinhaltet
i.A. die Modellbildung mit anschließender Berechnung
des Tragsystems sowie nachfolgender Einzelnachweise
von Detailpunkten. |
Bei der Beschreibung eines Details sind die zugehörenden
Schnittgrößen aus den Berechnungsergebnissen des Tragsystems zu extrahieren
und
dem Detailnachweis zuzuführen. |
In der 4H-Programmorganisation gibt es hierzu verschiedene Vorgehensweisen |
|
zum einen können Tragwerks- und Detailprogramm
fest miteinander verbunden sein, d.h. die Schnittgrößenüber-
gabe
erfolgt intern. Es sind i.A. keine weiteren Eingaben
(z.B. Geometrie) notwendig, aber auch möglich (z.B.
weitere Belastungen), die Programme bilden eine Einheit. |
Dies ist z.B. bei dem 4H-Programm Stütze
mit Fundament der Fall. |
|
|
zum anderen können Detailprogramme Schnittgrößen von in Tragwerksprogrammen speziell festgelegten Exportpunkten über ein zwischengeschaltetes Export/Import-Tool einlesen. |
|
|
|
Das folgende Beispiel einer
Rahmenecke (Sonderform des Träger-Stützenanschlusses
mit nicht-durchlaufender
Stütze) erläutert
diesen 4H-Schnittgrößen-Export/Import. |
|
Zunächst sind im exportierenden 4H-Programm
(4H-FRAP und 4H-NISI) die Stellen zu kennzeichnen,
deren Schnittgrößen beim nächsten Rechenlauf exportiert, d.h.
für den Import bereitgestellt, werden sollen. |
Um 4H-EC3BT sinnvoll einzusetzen zu können,
sollte bereits bei der Modellbildung im Stabwerksprogramm darauf geachtet werden, dass die Profile nur über
die starken Achsen abtragen. |
|
In diesem Beispiel sollen die Schnittgrößen
für eine Rahmenecke übergeben werden. |
Dazu ist
je ein Kontrollpunkt am Riegelanschnitt
(vereinf. bei hStütze/2)
und am Stützenanschnitt
(vereinf. bei hTräger/2)
zu setzen. |
|
Ausführliche Informationen zum Export entnehmen
Sie
bitte dem DTE®-Schnittgrößenexport. |
|
|
|
|
Für eine einseitige Träger-Stützenverbindungen
mit durchlaufender Stütze sind mindestens drei Schnitte
(Träger, Stütze (unten), Stütze (oben)) festzulegen. |
|
Nach einer Neuberechnung des Rahmens stehen die Exportschnittgrößen
dem aufnehmenden 4H-Programm
(z.B. 4H-EC3BT, 4H-EC3RE, 4H-EC3IH, 4H-EC3IM) zum Import zur Verfügung. |
|
|
dazu wird zunächst im
Register zur Eingabe der Bemessungsgrößen
festgelegt, ob die Schnittgrößen
im
Schnittpunkt der Systemachsen (Knoten) oder im
Anschnitt der Verbindung eingelesen werden. |
Das exportierende Programm liefert die Schnittgrößen
stets im Statik-Koordinatensystem. |
|
|
|
|
|
Bei Träger-Stützenverbindungen erfolgt der Nachweis
im Anschnitt Träger/Stütze
bzw. Stirnblech/Stütze. |
Daher werden die Schnittgrößen, die im Schnittpunkt
der Systemachsen gegeben sind, programmintern in Anschnittschnittgrößen umgerechnet. |
|
|
aus dem aufnehmenden 4H-Programm
wird nun über den Import-Button das
Fenster zur
DTE®-Bauteilauswahl aufgerufen |
|
|
|
Zunächst erscheint ein Infofenster, das den Anwender
auf die wesentlichen Punkte hinweist. |
Es besteht die Möglichkeit,
den Import an dieser Stelle abzubrechen, um ggf. das exportierende
Programm
entsprechend vorzubereiten. |
|
Nach Bestätigen des Infofensters wird die DTE®-Bauteilauswahl aktiviert. |
|
|
|
|
In der Bauteilauswahl werden alle berechneten
Bauteile nach Verzeichnissen sortiert dargestellt, wobei diejenigen,
die Schnittgrößen
exportiert haben, dunkel gekennzeichnet sind. |
|
|
|
Das gewünschte Bauteil kann nun markiert und über
den bestätigen-Button ausgewählt
werden. Alternativ kann
durch Doppelklicken des Bauteils direkt in die DTE®-Schnittgrößenauswahl verzweigt
werden. |
|
In der Identifizierungsphase der
Schnittgrößenauswahl werden alle verfügbaren Schnitte des ausgewählten Bauteils
angezeigt, wobei diejenigen Schnitte deaktiviert sind, deren Material nicht kompatibel mit dem Detailprogramm ist. |
|
|
|
Nun werden die Schnitte den einzelnen
Abteilungen in der Schnittgrößentabelle
(hier Träger, Stütze) zugeordnet. |
Dazu wird der entsprechende Eintrag (hier Schnitt
1) angewählt und der zugehörigen Zeile in der dann folgenden
Tabelle zugewiesen (hier Träger (rechts)). |
Ist eine
Abteilung festgelegt, werden die in Frage kommenden
möglichen Alternativen für die noch nicht festgelegte Abteilung
mit einem Pfeil gekennzeichnet. |
|
sind nicht ausreichend Schnitte
vorhanden, kann die DTE®-Schnittgrößenauswahl nur über den
abbrechen-Button verlassen werden,
ein Import ist dann nicht möglich. |
|
|
|
Zur visuellen Kontrolle werden in einem nebenstehenden
Fenster die definierten Schnitte angezeigt. |
|
|
erst wenn sämtliche Schnitte zugeordnet
sind, ist die Identifizierungsphase abgeschlossen und
die Schnittgrößenauswahl folgt. |
|
|
|
|
|
|
Es werden die verfügbaren
Schnittgrößenkombinationen der gewählten Schnitte
angeboten, die über das
'+'-Zeichen am linken Rand aufgeklappt werden
können. |
|
|
|
Die Kombinationen können beliebig zusammengestellt
werden. |
|
über den nebenstehend dargestellten Button kann die Anzahl an Schnittgrößenkombinationen
durch Abwahl doppelter Zeilen häufig stark reduziert werden |
|
|
|
Wenn eine Reihe von Anschlüssen gleichartig ausgeführt werden soll, können in einem Rutsch weitere Schnitt-
größen anderer Schnitte aktiviert und so bis zu 10.000 Kombinationen übertragen werden. |
|
|
wird das Import-Modul über den bestätigen-Button verlassen, werden
die Schnittgrößen übernommen und für
das importierende Programm aufbereitet |
|
|
|
|
pcae gewährleistet
durch geeignete Transformationen,
dass die
Schnittgrößen
sowohl im KOS des importierenden Programms vorliegen,
als auch - bei mehrschnittigen
Verbindungen
- einander
zugehörig
sind, d.h. dass Träger- und Stützenschnittgrößen
aus derselben Faktorisierungsvorschrift entstanden sind. |
|
|
|
|
In einem Infofenster werden die eigene Auswahl
fett und die aus der Faktorisierungsvorschrift
berechneten Schnittgrößen eines anderen Schnitts in normaler
Schriftdicke dargestellt. |
|
|
|
Auch an dieser Stelle besteht wieder
die Möglichkeit, doppelt vorkommende Zeilen
zu ignorieren. |
|
Das aufnehmende Programm erweitert
nun die Schnittgrößen-
tabelle um die ausgewählten Lastkombinationen. |
|
|
|
|
|
|
Bei der Übernahme erfolgen Plausibilitätschecks
und ggf. Meldungen. |
|
|
Eine Aktualisierung der importierten Schnittgrößenkombinationen, z.B. aufgrund einer Neuberechnung
des exportierenden Tragwerks, erfolgt nicht! |
|
|
|
|
Besonderheiten bei Verbindungen
mit durchlaufender Stütze |
|
Einseitige Träger-Stützenverbindungen
mit durchlaufender Stütze benötigen Schnittgrößeninformationen
in drei Schnitten:
am Träger und an der Stütze unterhalb und oberhalb
des Verbindungsknotens. |
Beidseitige Träger-Stützenverbindungen
mit durchlaufender Stütze benötigen Schnittgrößeninformationen
in vier Schnitten:
an den Trägern rechts und links sowie an der Stütze
unterhalb und oberhalb des Verbindungsknotens. |
|
|
Das Programm 4H-EC3BT berechnet nur Träger-Stützenverbindungen
mit durchlaufender Stütze. |
|
|
|
|
Besonderheiten bei Rahmenecken |
|
Bei liegenden Rahmenecken (Variante 2) können
zusätzlich zu den Schnitten am Träger
und an der Stütze (s. Beschreibung oben) die Schnittgrößen
an einem Kragarm importiert werden. |
|
Um die Schnittgrößen des dritten
Schnitts zu importieren, ist der entsprechende Button
zu aktivieren. |
|
|
|
|
|
Das Programm 4H-EC3RE
berechnet nur Träger-Stützenverbindungen mit nicht-durchlaufender Stütze. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Die statische Berechnung eines Bauteils beinhaltet
i.A. die Modellbildung mit anschließender Berechnung
des Tragsystems sowie nachfolgender Einzelnachweise
von Detailpunkten. |
Bei der Beschreibung eines Details sind die zugehörenden
Schnittgrößen aus den Berechnungsergebnissen des Tragsystems zu extrahieren
und
dem Detailnachweis zuzuführen. |
|
In der 4H-Programmorganisation gibt es hierzu verschiedene
Vorgehensweisen |
|
zum einen können Tragwerks- und Detailprogramm
fest miteinander verbunden sein, d.h. die Schnittgrößenüber-
gabe
erfolgt intern. Es sind i.A. keine weiteren Eingaben
(z.B. Geometrie) notwendig, aber auch möglich (z.B.
weitere Belastungen), die Programme bilden eine Einheit. |
Dies ist z.B. bei dem 4H-Programm Stütze
mit Fundament der Fall. |
|
|
zum anderen können Detailprogramme Schnittgrößen von in Tragwerksprogrammen speziell festgelegten Exportpunkten über ein zwischengeschaltetes Export/Import-Tool einlesen |
Das folgende Beispiel eines einfachen Rahmens erläutert diesen 4H-Schnittgrößen-Export/Import. |
|
|
|
Zunächst sind im exportierenden 4H-Programm
(z.B.
4H-FRAP) die Stellen zu kennzeichnen, deren Schnitt-größen beim nächsten Rechenlauf exportiert, d.h.
für
den Import bereitgestellt, werden sollen. |
|
In diesem Beispiel sollen die Schnittgrößen
für eine Querschnittsbemessung übergeben werden. |
Dazu
ist an der entsprechenden Stelle ein Kontroll-
punkt zu setzen. |
|
Ausführliche Informationen zum Export entnehmen
Sie
bitte dem DTE®-Schnittgrößenexport. |
Nach einer Neuberechnung des Rahmens stehen die Exportschnittgrößen
dem aufnehmenden 4H-Programm (z.B. 4H-BETON, 4H-EC3SA, 4H-EC3IH)
zum Import
zur Verfügung. |
|
|
|
|
|
|
aus dem aufnehmenden 4H-Programm
wird nun über den Import-Button das
Fenster zur
DTE®-Bauteilauswahl aufgerufen.
Hier werden alle berechneten Bauteile dargestellt, wobei diejenigen,
die Schnittgrößen
exportiert haben, dunkel gekennzeichnet sind. |
|
|
Das gewünschte Bauteil kann nun markiert und über
den bestätigen-Button ausgewählt
werden. Alternativ kann
durch Doppelklicken des Bauteils direkt in die DTE®-Schnittgrößenauswahl verzweigt
werden. |
|
|
|
In der Schnittgrößenauswahl werden die verfügbaren
Schnittgrößenkombinationen aller im übergebenden
Programm gekennzeichneten Schnitte angeboten. Dabei sind diejenigen Schnitte
deaktiviert, deren Material nicht kompatibel
mit dem Detailprogramm ist. |
Es wird nun der Schnitt angeklickt und damit geöffnet, dessen Schnittgrößen
eingelesen werden sollen. |
|
|
|
In 4H-EC3SA
ist der komplette verfügbare Schnittgrößensatz importierbar, was durch gelbe Hinterlegung der
Spalten angezeigt wird. |
Die Schnittgrößenkombinationen können beliebig zusammengestellt
werden; pcae empfiehlt jedoch, nur diejenigen
auszuwählen, die als
Bemessungsgrößen für den zu führenden Detailnachweis
relevant sind. |
|
|
ein nützliches Hilfsmittel
bietet dabei der dargestellte Button, mit dem die Anzahl zu übertragender Lastkombinationen durch Eliminierung doppelter Zeilen stark reduziert werden kann. |
|
|
|
Wird nun die DTE®-Schnittgrößenauswahl bestätigt,
bestückt das Importprogramm die Schnittgrößentabelle,
wobei ggf. vorhandene Kombinationen erhalten bleiben. |
|
|
|
Wenn eine Reihe von Anschlüssen gleichartig ausgeführt werden soll, können in einem Rutsch weitere Schnitt-
größen anderer Schnitte aktiviert und so bis zu 10.000 Kombinationen übertragen werden. |
|
|
Die Kompatibilität der Querschnitts- und Nachweisparameter
zwischen exportierendem und importierendem Programm ist zu gewährleisten. |
|
|
|
Eine Aktualisierung der importierten Schnittgrößenkombinationen, z.B. aufgrund einer Neuberechnung
des exportierenden Tragwerks, erfolgt nicht! |
|
|
|
|
|
|
|
|
das fünfte Register
gibt einen sofortigen Überblick über die
ermittelten Ergebnisse |
|
|
|
|
Zur sofortigen Kontrolle und des besseren
Überblicks halber werden die Ergebnisse in diesem
Register lastfallweise übersichtlich zusammengestellt. |
Eine Box zeigt an, ob ein Lastfall die Tragfähigkeit
des Anschlusses überschritten hat (rot ausgekreuzt)
oder wie viel Reserve noch vorhanden ist (grüner
Balken). |
Zur besseren Fehleranalyse oder zur Einschätzung der
Tragkomponenten werden die Einzelberechnungsergebnisse
ebenfalls protokolliert. |
Die Rotationssteifigkeit und Verdrehung
sind ebenfalls dargestellt. |
Eine Meldung zeigt an, wenn ein Fehler aufgetreten
oder die Tragfähigkeit überschritten ist. |
Werden mehr als fünf Lastkombinationen
berechnet, wird die Darstellung der Ergebnisse reduziert. |
Die maximale Ausnutzung (= Gesamt)
wird zusätzlich am oberen Fensterrand protokolliert. |
|
|
|
|
|
In der nachfolgenden Grafik sind die Parameterbezeichnungen
aufgeführt, auf die im Programm Bezug genommen wird, wenn ein
(vertikaler) Träger-Stützenanschluss berechnet werden soll. Bei einem Trägerstoß gelten
die Parameterbezeichnungen ebenso (ohne bfc, e'1,
e'2). |
|
|
|
Beim Flanschwinkelanschluss befindet sich nur
eine Schraubenreihe am Stützenflansch. Es können hingegen
beliebig viele Schraubenreihen am Trägerflansch angeordnet werden,
deren Abstände jedoch konstant sind. |
|
|
|
Grundlage zur Bemessung diverser Schraubenverbindungen
ist das Modell eines äquivalenten T-Stummels. |
Die Bezeichnung der Abstände ist in der folgenden Skizze
beschrieben. |
|
|
|
|
|
|
|
Nach EC 3-1-8, 5.1.4, sind die Anschlüsse
bei elastisch-plastischer Tragwerksberechnung i.d.R. sowohl
nach ihrer Steifigkeit (5.2.2) als auch nach der Tragfähigkeit
(5.2.3) zu klassifizieren. |
Dazu müssen für Anschlüsse
mit Doppel-T-Profilen die Momententragfähigkeit (6.2.7
und 6.2.8), die Rotationssteifigkeit (6.3.1) und die Rotationskapazität
(6.4) berechnet werden. |
Die Zusammenhänge zwischen Momententragfähigkeit,
Rotationssteifigkeit und Rotationskapazität sind
in EC 3-1-8, Bild 6.1, dargestellt. |
|
|
Im Programm 4H-EC3BT erfolgt keine
Klassifizierung nach der Steifigkeit, da das Grenzkriterium
bauwerksspezifisch zu ermitteln ist (Bild 5.4). |
In Analogie dazu wird ebenso die Klassifizierung
nach der Tragfähigkeit (Bild 5.5) nicht durchgeführt. |
|
Nach EC 3-1-8, 5.3, werden für eine wirklichkeitsnahe
Berechnung des Anschlussverhaltens das Stützenstegfeld
und die einzelnen Anschlüsse unter Berücksichtigung der Schnittgrößen
der Bauteile am Anschnitt des Stützenstegfeldes getrennt modelliert. |
Der mögliche Einfluss des Stützenstegfeldes
wird durch den Übertragungsparameter β berücksichtigt. |
Bei einseitigen Träger-Stützenanschlüssen gilt stets |
|
Nach EC 3-1-8, 6.1.1, wird ein Anschluss
mit Doppel-T-Querschnitten als eine Zusammenstellung von
Grundkomponenten (Gk) angesehen. |
Folgende Grundkomponenten (vgl. Tab. 6.1)
werden verwendet |
|
|
Gk 1 - Stützenstegfeld
mit Schubbeanspruchung |
|
Gk 2 - Stützensteg mit Querdruckbeanspruchung |
|
Gk 3 - Stützensteg mit Querzugbeanspruchung |
|
Gk 4 - Stützenflansch mit Biegung |
|
Gk 5 - Stirnblech mit Biegebeanspruchung |
|
Gk 6 - Flanschwinkel mit Biegebeanspruchung |
|
Gk 7 - Trägerflansch und -steg
mit Druckbeanspruchung |
|
Gk 8 - Trägersteg mit Zugbeanspruchung |
|
Gk 10 - Schrauben mit Zugbeanspruchung |
|
Gk 11 - Schrauben mit Abscherbeanspruchung |
|
Gk 12 - Schrauben mit Lochleibungsbeanspruchung |
|
Gk 19 - Schweißnähte |
|
Gk 20 - Gevouteter Träger mit
Druck |
|
|
|
|
Die Verformbarkeit eines Anschlusses kann
durch eine Rotationsfeder modelliert werden, welche die
verbundenen Bauteile im Kreuzungspunkt der Schwerpunktlinien verbindet (6.2.1.2). |
Bei beidseitigen Anschlüssen ergeben sich zwei Rotationsfedern. |
Die Kenngrößen dieser Feder können
in Form einer Momenten-Rotations-Charakteristik (s.o.) dargestellt werden,
die die drei wesentlichen Kenngrößen |
|
Momententragfähigkeit |
|
Rotationssteifigkeit |
|
Rotationskapazität |
|
liefert. |
Da die Rotationssteifigkeit nach EC 3-1-8,
6.3.1(4), ermittelt wird, dürfen einfache lineare
Abschätzungen zur Anwendung kommen (5.1.1(4)). Die
Rotationskapazität kann numerisch nicht bestimmt
werden. |
Weiterführende Erläuterungen zur
Ermittlung der |
|
|
|
|
|
|
Die Komponentenmethode ermöglicht die Berechnung
beliebiger Anschlüsse von Doppel-T-Profilen für Tragwerksberechnungen
(EC 3-1-8, 6.1.1). |
Die Voraussetzungen für das Verfahren sowie die
zur Anwendung kommenden Grundkomponenten sind im
Kapitel Allgemeines beschrieben. |
Im Programm 4H-EC3BT werden Träger-Stützenanschlüsse
oder Trägerstöße berechnet. |
Im EC 3-1-8, 5.3, ist geregelt, dass
beidseitige Träger-Stützenanschlüsse vereinfachend je Seite betrachtet
werden dürfen. Dementsprechend wird die Verbindung je Lastfall zweimal
(rechter Anschluss, linker Anschluss) berechnet.
Es ergeben sich
Tragfähigkeiten und Rotationssteifigkeiten je Seite. Im Folgenden
wird der Rechenweg eines
rechten Anschlusses dargelegt. |
Nach EC3-1-8 wird die Biegetragfähigkeit des
Anschlusses aus den Tragfähigkeiten der einzelnen Grundkomponenten
ermittelt und der einwirkenden Bemessungsgröße
gegenübergestellt. |
Alternativ können aus der einwirkenden Belastung
die einzelnen Traganteile für jede Grundkomponente extrahiert
und den Tragfähigkeiten der einzelnen Grundkomponenten
gegenübergestellt werden. |
Im Folgenden wird die Vorgehensweise zur Bemessung
von geschraubten Stirnblech- und Flanschwinkel-Verbindungen
sowie
von geschweißten Verbindungen mit
der Komponentenmethode nach EC3-1-8, 6.2.7, erläutert. Die alternative
Methode wird hier nicht näher behandelt. |
Die alternative Methode zur Berechnung der Grundkomponenten mit Teilschnittgrößen
wird nicht behandelt. |
|
|
geschraubte Stirnblechverbindung |
|
|
|
Die Biege- und Zugtragfähigkeit des Anschlusses auf Seite der |
|
Stütze wird
mit den Grundkomponenten 1 bis
4 |
|
des Trägers mit den Grundkomponenten
7, 8 und ggf. 20 |
|
des Stirnblechs mit Grundkomponente
5 |
|
ermittelt. |
|
Die Tragfähigkeit
der Schrauben wird mit Gk 11 für Abscheren, Gk 12
für Lochleibung und ggf. Gk 10 für Zug ermittelt. |
|
Die Tragfähigkeit der Schweißnähte zwischen
Träger und Stirnblech wird über den Linienquerschnitt mit einbezogen. |
|
|
|
|
|
|
Biege- und Zugtragfähigkeit
mit der Komponentenmethode |
|
|
|
Nach EC 3-1-8, 6.2.7.2,
wird die Biegetragfähigkeit von
Träger-Stützenanschlüssen
oder Trägerstößen mit
geschraubten Stirnblechverbindungen
bestimmt mit |
|
|
|
Im Überstand darf
sich nur eine Schraubenreihe befinden. |
Der Druckpunkt einer Stirnplattenverbindung
sollte im Zentrum des Spannungsblocks
infolge der Druckkräfte liegen
(EC 3-1-8, 6.2.7.1(9)), vereinfachend
in der Achse der Mittelebene des Trägerdruckflanschs
(EC 3-1-8, 6.2.7.2(2)). |
Die Nummerierung der Schraubenreihen
geht von der Schraubenreihe aus, die
am weitesten vom Druckpunkt entfernt
liegt (EC 3-1-8, 6.2.7.2(1)). |
Die wirksame Tragfähigkeit
einer Schraubenreihe r sollte als Minimum
der Tragfähigkeiten einer einzelnen
Schraubenreihe der Gkn 3, 4, 5, 8 bestimmt
werden, wobei ggf. noch Reduktionen
aus den Gkn 1, 2, 7
vorzunehmen sind. |
Anschließend ist
die Tragfähigkeit der Schraubenreihe
als Teil einer Gruppe von Schraubenreihen
der Gkn 3, 4, 5, 8 zu untersuchen; s.
hierzu EC 3-1-8, 6.2.7.2(6-8). |
Bei Trägerstößen
werden die Grundkomponenten, die die
Stütze betreffen, außer Betracht
gelassen
(EC 3-1-8, 6.2.7.2(10). |
Um ein mögliches
Schraubenversagen auszuschließen,
ist die Forderung nach EC 3-1-8, 6.2.7.2(9),
einzuhalten: |
|
Wird die wirksame
Tragfähigkeit einer zuerst
berechneten Schraubenreihe x größer
als 1.9·Ft,Rd,
ist die wirksame Tragfähigkeit
aller
weiteren Schraubenreihen r zu reduzieren,
um folgender Bedingung zu genügen |
|
|
|
|
Im Programm 4H-EC3BT
werden zunächst die minimalen Tragfähigkeiten
aus den maßgebenden
Grundkomponenten ermittelt (Beispielrechnung). |
|
|
Nun erfolgen reihenweise
die Abminderungen für Schraubenreihen als
Teil einer Schraubengruppe. |
Da die Schraubengruppen einer Stütze
und eines Stirnblechs verschiedene Mitglieder haben
können, erfolgt die Ausgabe in separaten Blöcken. |
|
Mit diesen Tragfähigkeiten
der einzelnen Schraubenreihen wird die Tragfähigkeit
des Anschlusses bei reiner Zugbelastung bestimmt. |
|
Es folgen reihenweise
die Abminderungen für einzelne Schraubenreihen
der Druck-/Schub-Komponenten. |
|
Für die jeweils
kleinste Tragkraft je Reihe wird überprüft,
ob die Annahme einer plastischen Schraubenkraft-
verteilung
gerechtfertigt ist. Wird in einer Reihe die Grenztragfähigkeit von
95% der Zugtragfähigkeit einer
Schraube überschritten,
müssen die Tragfähigkeiten der nachfolgenden
Schraubenreihen linearisiert werden. |
|
Das Ergebnis wird schlussendlich protokolliert. |
|
|
|
Jede der Grundkomponenten,
die die Tragfähigkeit einer Schraubenreihe
herabgesetzt hat (gekennzeichnet durch
ein >-Zeichen), wird als mögliche Versagensquelle
des Anschlusses protokolliert. |
|
|
Die Druck-Komponenten
liefern die Tragfähigkeit bei reiner Druckbeanspruchung. |
|
Die Biegetragfähigkeit
ergibt sich damit zu |
|
und die Ausnutzung zu |
|
wobei das einwirkende
Moment auf den Druckpunkt in der Anschlussebene
(bei Stirnblechverbindungen die Kontaktebene zwischen
Stirnblech und Stütze
bzw. bei Stößen zwischen den Stirnblechen)
bezogen ist. |
|
Ist die einwirkende Normalkraft
größer als 5% der plastischen
Normalkrafttragfähigkeit |
|
wird nach EC 3-1-8, 6.2.7.1(3), die
konservative Näherung verwendet. |
|
|
|
wobei sich nun das einwirkende
Moment auf den Schwerpunkt (reines Moment ohne Normalkraft) bezieht. |
|
|
Die entsprechenden
Normalkrafttragfähigkeiten ergeben sich zu |
|
|
Abscher-/Lochleibungstragfähigkeit mit der Komponentenmethode |
|
|
|
Auch hier werden zunächst
die minimalen Tragfähigkeiten aus
den maßgebenden Grundkomponenten
ermittelt. |
|
Nach EC 3-1-8, Tab. 3.4, reduziert
sich
die Tragfähigkeit
bei gleichzeitiger Wirkung von Querkraft und Zugnormalkraft
bei voller Ausnutzung der Biegetragfähigkeit
zu |
|
sodass sich die endgültigen
Tragfähigkeiten je Schraubenreihe
ergeben zu |
|
Die Abscher-Lochleibungstragfähigkeit
ergibt sich damit zu |
|
und die Ausnutzung zu |
|
|
|
Schubtragfähigkeit |
|
|
Sowohl Stirnblech als auch Stützensteg sind für den Schub aus Querkraftbeanspruchung
zu untersuchen. |
Die Tragfähigkeit
des Stirnblechs ergibt sich als Minimum der plastischen
Tragfähigkeit des Blechs und der Tragfähigkeit der Stegnähte. |
|
Die Tragfähigkeit
des Stützenstegfelds ist bereits in der Biegetragfähigkeit
berücksichtigt. Für einen expliziten
Nachweis der Schubtragfähigkeit
wird sie hier noch einmal aufgeführt |
|
|
|
MNV-Interaktion (nur Stirnblechanschluss) |
|
|
|
Die Komponentenmethode
nach EC 3-1-8, 6.2.7, wurde für reine Biegeprobleme
konzipiert. Eine Normalkraft-
beanspruchung kann
hierbei nur wirtschaftlich berücksichtigt werden,
wenn die Normalkraft untergeordnet,
d.h. kleiner als 5% der plastischen Beanspruchbarkeit ist.
Bei höherer Normalkraftbeanspruchung wird eine
konservative Näherung verwendet. |
Eine Möglichkeit,
auch normalkraftbehaftete Anschlüsse zu bemessen,
besteht darin, die Komponenten über Teilschnittgrößen
auszuwerten (alternative Methode). Leider kann
bei dieser Methode die Traglastreduktion
auf
Grund der Gruppenbildung von Schrauben nicht hinreichend genau erfasst werden. |
Daher wurde ein Verfahren implementiert, das
über Optimierungsmethoden einen Gleichgewichtszustand
zwischen der eingegebenen Belastung und den resultierenden
Kräften in den
Schraubenreihen (Zug) und
den Flanschen (Druck)
ermittelt. Diese Methode ist von der Art der
Belastung (Biegung, Zug, Druck) unabhängig. |
|
In Anlehnung an das Ringbuch Typisierte
Anschlüsse im Stahlhochbau, Ergänzungsband 2018 wird das Optimierungsverfahren nach F.
Cerfontaine (in Jaspart/Weynand: Design of Joints in
Steel and Composite
Structures) zur Ermittlung der Ausnutzung verwendet. |
Hierbei werden die Tragfähigkeiten
der Grundkomponenten für jede Schraubenreihe
einzeln sowie für Schrauben-gruppen und der
Querkraft als Randbedingungen für das lineare
Optimierungsproblem aufgefasst. Iterativ wird
eine Lösung für
den höchsten Laststeigerungsfaktor
unter Momenten-, Normalkraft- und Querkraftbeanspruchung
ermittelt. Der Laststeigerungsfaktor entspricht
dem Kehrwert der Ausnutzung. |
|
Für das o.a. Beispiel ergibt sich |
|
|
|
|
|
|
Verbindung mit Flanschwinkeln |
|
|
|
Die Biege-
und Zugtragfähigkeit
des Anschlusses wird ermittelt
auf Seite der |
|
Stütze
mit den Grundkomponenten
1 bis 4 |
|
Flanschwinkel mit
Grundkomponente 6 |
|
|
Bei der Tragfähigkeit
der Schrauben wirken für die Abscher-Lochleibungstragfähigkeit
die Grundkomponenten 11 und 12,
für
die Zugtragfähigkeit die Grundkomponente
10. |
|
|
|
|
|
Biege- und
Zugtragfähigkeit mit der Komponentenmethode |
|
|
|
Nach EC 3-1-8, 6.2.7.1(6),
wird die Biegetragfähigkeit eines
geschraubten Anschlusses mit Flanschwinkeln
bestimmt mit |
|
Im Winkelschenkel, der
an der Stütze anliegt, darf sich
nur eine Schraubenreihe befinden. |
Der Druckpunkt einer Verbindung
mit Flanschwinkeln sollte im Zentrum
des Spannungsblocks infolge der Druckkräfte
liegen (EC 3-1-8, 6.2.7.1(9)), vereinfachend
in der Achse der Mittelebene des am
Trägerdruckflansch anliegenden
Winkelschenkels (EC 3-1-8, Bild 6.15b). |
Analog zur Stirnblech-Verbindung
wird zunächst die minimale Tragfähigkeit
der Zug-Schraubenreihe am Stützenflansch
aus den Gkn 3, 4, 6 ermittelt (Beispielrechnung). |
|
Anschließend erfolgen
die Abminderungen |
|
um zur wirksamen Tragfähigkeit
zu gelangen. |
|
Damit wird die Biegetragfähigkeit
der Flanschwinkel-Verbindung ermittelt
zu |
|
und die Tragfähigkeit
bei reiner Zug- bzw. Druckbeanspruchung |
|
Zur Berechnung der Normalkrafttragfähigkeit
und der Ausnutzungen s. Stirnblech-Verbindung. |
|
Abscher-/Lochleibungstragfähigkeit mit der Komponentenmethode |
|
|
|
Es wird unterschieden
zwischen den Winkelschenkeln am Stützenflansch
und denjenigen am Trägerflansch. |
Am Stützenflansch
befindet sich Schraubenreihe 1, am Trägerflansch
die weiteren Schraubenreihen 2 bis ns. |
Zunächst werden die
minimalen Tragfähigkeiten aus den
maßgebenden Grundkomponenten ermittelt. |
|
Nach EC 3-1-8, Tab. 3.4,
reduziert sich die Tragfähigkeit
bei gleichzeitiger Wirkung von Querkraft
und Zugnormalkraft, was jedoch nur Schraubenreihe
1 am Stützenflansch betrifft. |
|
Die wirksamen Tragfähigkeiten
je Schraubenreihe ergeben sich zu |
|
und damit die wirksame
Abscher-Lochleibungstragfähigkeit
zu |
|
Zur Berechnung der Ausnutzung
der Flanschwinkel-Verbindung am Stützenflansch
s. Stirnblech-Verbindung,
die Ausnutzung am Trägerflansch
wird ermittelt mit |
|
|
|
|
|
geschweißte Verbindung |
|
|
Die Biege- und Zugtragfähigkeit
des Anschlusses wird ermittelt auf Seite der |
|
Stütze
wird mit den
Grundkomponenten
1 bis 4 |
|
|
Trägers
mit Grundkomponente
7 (bei Vouten
alternativ mit
Grundkomponente
20) |
|
|
|
Die Tragfähigkeit
der Schweißnähte zwischen
Träger und Stütze wird über
den Linienquer-
schnitt mit einbezogen. |
|
|
|
|
|
|
Biege- und
Zugtragfähigkeit mit der Komponentenmethode |
|
|
|
Nach EC 3-1-8, 6.2.7.1(4)
wird die Biegetragfähigkeit eines
geschweißten Anschlusses bestimmt
mit |
|
Der Druckpunkt einer geschweißten
Verbindung sollte im Zentrum des Spannungsblocks
infolge der Druckkräfte liegen (EC 3-1-8,
6.2.7.1(9)), vereinfachend in der Achse der Mittelebene
des Druckflansches (EC 3-1-8, Bild 6.15a). |
Bei Trägerstößen
werden die Grundkomponenten, die die
Stütze betreffen, außer Betracht
gelassen
(analog EC 3-1-8, 6.2.7.2(10). |
Die Zugtragfähigkeit
ergibt sich aus den Gkn 3 und 4 (Gk
4 nur bei nicht ausgesteiften Stützenflanschen)
für den Zugflansch zu |
|
Abminderungen aufgrund der Druck-/Schubtragfähigkeit der Profile |
|
führen zur wirksamen
Tragfähigkeit |
|
mit der die Biegetragfähigkeit
des Anschlusses zu |
|
ermittelt wird. Die Tragfähigkeiten
infolge reiner Normalkraftbeanspruchung werden
analog der
Stirnblech-Verbindung berechnet. |
|
Bei geschweißten
Trägerstößen ist die
Tragfähigkeit der Verbindung nur
durch die Tragfähigkeit der
Schweißnähte gegeben. |
|
|
|
|
Besonderheiten bei Vouten |
|
|
|
Beträgt die Höhe
des Trägers einschließlich
Voute mehr als 600 mm, ist nach EC 3-1-8,
6.2.6.7(1), i.d.R. der Beitrag des Trägerstegs
zur Tragfähigkeit bei Druckbeanspruchung
auf 20% zu begrenzen. |
Programmintern wird die
Stegdicke zur Berechnung von Grundkomponente
7 (Tragfähigkeit des Voutendruckflansches)
auf 20% begrenzt. |
Die Biegetragfähigkeit
des Trägerquerschnitts wird unter
Vernachlässigung des zwischenliegenden
Flansches berechnet. |
Nach EC 3-1-8, 6.2.6.7(2),
gelten für Träger mit Vouten
folgende Voraussetzungen |
|
|
die Stahlgüte
der Voute sollte mindestens
der Stahlgüte des Trägers
entsprechen (programmintern
gewährleistet) |
|
|
die Flanschabmessungen
und die Stegdicke der Voute
sollten nicht kleiner sein
als die des Trägers |
|
|
der Winkel
zwischen Voutenflansch und
Trägerflansch sollte
nicht größer
sein als 45° |
|
|
die Länge
ss der steifen
Auflagerung darf mit der
Schnittlänge des Voutenflansches
parallel zum Trägerflansch
angesetzt werden |
|
|
|
Am Anschluss Voute-Stütze ist
die Tragfähigkeit von Voutenflansch und -steg
mit Druck (Gk 7) maßgebend, am Anschluss
Voute-Träger
muss nach EC 3-1-8, 6.2.6.7(3), die Tragfähigkeit
des Trägerstegs mit Querdruck (Gk 2) nachgewiesen
werden. Beide Grundkomponenten werden in der
speziellen Vouten-Grundkomponente 20 zusammengefasst. |
|
|
Besonderheiten bei überwiegend normalkraftbeanspruchten Verbindungen (nicht bei MNV-Interaktion) |
|
|
Bei überwiegend normalkraftbeanspruchten Verbindungen
ist der Trägerdruckflansch nicht mehr gedrückt bzw. der Zugflansch nicht mehr gezogen, d.h.
die Annahme, dass der Druckpunkt in der Mitte des Trägerflanschs liegt, ist
nicht mehr akzeptabel (Zug-/Druckverbindungen). |
Auch gilt die Komponentenmethode
nach EC 3-1-8, 6.2.7, nur für biegebeanspruchte Verbindungen mit unbedeutender
Normalkraft (N ≤ 5% Npl). |
|
Jedoch darf nach EC 3-1-8, 6.2.7.1(3),
eine Näherung verwendet werden, bei der Biege-
und Normalkraftbeanspruchung voneinander unabhängig ausgewertet
werden. Die Einzeltragfähigkeiten
werden anschließend addiert. |
Daher wird für das einwirkende Biegemoment eine Biegetragfähigkeit
berechnet, die sich auf den unteren Trägerflansch (bzw. bei
Flanschwinkelverbindungen auf den am unteren Trägerflansch anliegenden
Winkelschenkel) bezieht, und für die einwirkende Normalkraft eine
Normalkrafttragfähigkeit in der Systemachse (senkrecht zur Anschlussebene) ermittelt. |
Bei geschraubten Anschlüssen
mit einer Schraubenreihe im unteren Überstand (auf der Druckseite)
wird diese letzte Reihe bei Ermittlung der Zugtragfähigkeit
im Unterschied zur Biegetragfähigkeit berücksichtigt. |
|
Die alternative
Methode zur Berechnung der 'Grundkomponenten mit Teilschnittgrößen'
liefert i.A. günstigere Ergebnisse und wird im Standardfall für
überwiegend normalkraftbeanspruchte Lastkombinationen verwendet. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Transformation der Schnittgrößen |
|
|
|
Sind die Schnittgrößen
bei gevouteten Trägern auf die Systemachse des Trägers
bezogen, werden zunächst die Schnittgrößen
in der Systemachse berechnet |
|
Die Transformation der Schnittgrößen
aus dem linken Anschluss in das Rechenmodell erfolgt anschließend
mit |
|
Sind die Schnittgrößen im Knotenpunkt der
Schwerachsen gegeben (KOS Statik), werden sie zunächst
in die Anschluss-Schnittgrößen (KOS EC 3-1-8)
bezogen auf die Schwerachse des Trägers transformiert. |
|
Die Schnittgrößenkombination lässt sich auch direkt
(Schnittgrößen
im Anschnitt der Verbindung, s. Register 4) eingeben. |
|
Das Biegemoment am Anschnitt Voute-Träger wird
nach der o.a. Formel berechnet, Normalkraft und Querkraft sind über
die Voutenlänge konstant. |
Die zur Transformation notwendigen Winkelinformationen
sind mit |
|
gegeben. |
Die Abstände zur Bildung der Momente werden berechnet
zu |
|
. |
|
|
Anschließend werden aus den Schnittgrößen
im Anschluss die Schnittgrößen senkrecht zur Anschlussebene
ermittelt. |
|
Auch diese Schnittgrößenkombination lässt sich direkt (Schnittgrößen
senkrecht zur Anschlussebene, s. Register 4) eingeben. |
|
Soll die Biege- und/oder Abschertragfähigkeit
mit den Grundkomponenten mit Teilschnittgrößen (alternative Methode,
s. Register 1)
nachgewiesen werden oder sind spezielle Nachweise z.B. der Stegsteifen
zu führen, sind die Teilschnittgrößen
in den Flanschen und Stegen zu ermitteln. |
Die Teilschnittgrößen im Träger ergeben
sich zu |
|
Die Teilschnittgrößen im Stützenstegfeld
ergeben sich zu |
|
wobei bei geschraubten Verbindungen der
innere Hebelarm z dem äquivalenten Hebelarm zeq entspricht. |
Zur Berechnung von zeq s. Rotationssteifigkeit. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Folgende Nachweise können geführt
werden |
|
Nachweis der Anschlusstragfähigkeit mit der Komponentenmethode |
|
... Anschlusstragfähigkeit mit Teilschnittgrößen
(alternative Methode) |
|
... Schweißnähte am Träger (Nachweis über
den Linienquerschnitt) |
|
... Stegsteifen (Rippen) |
|
... Querschnittstragfähigkeit |
|
elastischer Schubfeldnachweis |
|
|
Die Ausnutzungen aus den durchgeführten
Nachweisen werden extremiert und anschließend sowohl
lastfallweise als auch im Gesamtergebnis ausgegeben. |
|
Querschnittsnachweis |
|
|
|
Der Tragsicherheitsnachweis der offenen,
dünnwandigen Querschnitte kann nach den Nachweisverfahren |
|
Elastisch-Elastisch (EC 3-1-1, 6.2.1(5)) |
|
Elastisch-Plastisch (E-P) (EC 3-1-1, 6.2.1(6)) |
|
geführt werden. |
|
Beim Nachweisverfahren Elastisch-Elastisch werden die Schnittgrößen (Beanspruchungen)
auf Grundlage der Elastizitätstheorie bestimmt. Der
Spannungsnachweis erfolgt mit dem Fließkriterium
aus EC 3-1-1, 6.2.1(5), Gl. 6.1. |
|
Beim Nachweisverfahren Elastisch-Plastisch werden die Schnittgrößen (Beanspruchungen)
ebenfalls auf
Grundlage der Elastizitätstheorie bestimmt.
Anschließend wird mit Hilfe des Teilschnittgrößenverfahrens
(TSV)
mit Umlagerung (s. Kindmann, R., Frickel, J.: Elastische
und plastische Querschnittstragfähigkeit, Grundlagen,
Methoden, Berechnungsverfahren, Beispiele, Verlag Ernst
& Sohn, Berlin 2002) überprüft, ob die Schnittgrößen
vom Querschnitt unter Ausnutzung der plastischen Reserven
aufgenommen werden können (plastische Querschnittstragfähigkeit). |
Dieses Berechnungsverfahren ist allgemeingültiger
als die in EC 3 angegebenen Interaktionen für spezielle
Schnittgrößenkombinationen. |
|
Die Grenzwerte grenz(c/t) werden je nach
Nachweisverfahren aus EC 3-1-1, 5.5.2, Tab.5.2, ermittelt.
Dies entspricht der Überprüfung der erforderlichen
Klassifizierung des Querschnitts. |
Ist das Nachweisverfahren Elastisch-Plastisch gewählt und lässt die Klassifizierung keinen
plastischen Nachweis zu, wird eine Fehlermeldung ausgegeben;
dann sollte der elastische Nachweis geführt werden. |
|
Nachweis der Anschlusstragfähigkeit mit der Komponentenmethode |
|
|
|
Es können die |
|
Biegetragfähigkeit |
|
Zugtragfähigkeit |
|
ggf. die kombinierte Biege-/Zugtragfähigkeit |
|
Abscher-/Lochleibungstragfähigkeit |
|
der Verbindung ausgewertet werden. |
|
Nach EC 3-1-8, 6.2.7.1(1), gilt für
den Bemessungswert des einwirkenden Moments |
|
Überschreitet jedoch die einwirkende
Normalkraft in dem angeschlossenen Bauteil 5% der plastischen
Beanspruchbarkeit, wird nach EC 3-1-8, 6.2.7.1(3), die
folgende Näherung benutzt, wobei sich die
Momente auf den Druckpunkt und
die Normalkräfte auf die Systemachse beziehen. |
|
Die Abscher-/Lochleibungstragfähigkeit
ergibt sich zu |
|
Alternativ kann ein Optimierungsverfahren (MNV-Interaktion)
zur Ermittlung der Gesamtausnutzung verwendet werden |
|
|
Nachweis der Anschlusstragfähigkeit mit Teilschnittgrößen |
|
|
|
Zusätzlich oder alternativ zu der Ermittlung
der Tragfähigkeit mit der Komponentenmethode können
die Grundkomponenten auch separat mit den Teilschnittgrößen nachgewiesen werden. |
Zu weiterführenden Informationen führt
die Beschreibung der einzelnen Grundkomponenten. |
|
|
|
|
|
I.A. werden die Verbindungselemente (Träger und
Stirnblech, Träger und Stütze) mit Kehlnähten verbunden,
deren Schweißnaht konzentriert in der Wurzellinie angenommen
wird. |
Die Wurzellinien der Einzelnähte bilden den Linienquerschnitt
(s. G. Wagenknecht: Stahlbau-Praxis nach Eurocode 3, Band 2) zur Aufnahme
bzw. Weiterleitung der Schnittgrößen. |
|
Beispielhaft sind nebenstehend die Einzelnähte,
die den Linienquerschnitt bilden, für den einachsig
belasteten Doppel-T-Querschnitt dargestellt. |
Die Nummerierung in rot kennzeichnet die
Naht,
die Zahlenangaben in blau bezeichnen die maßgebenden
Nachweispunkte auf der jeweiligen Naht. |
Stumpfnähte (Trägerstoß)
werden an den Flanschen nur einseitig (außen) angeordnet,
Nähte 2, 6, 5, 8 entfallen. |
|
Es ist zu unterscheiden zwischen den Schwerpunkten
des Querschnitts und des Linienquerschnitts. |
|
|
|
|
Da die Einzelnähte beliebig lang und dick sein
können, kann der Schwerpunkt
des Linienquerschnitts mehr oder weniger stark vom Querschnittsschwerpunkt abweichen. |
|
Bezogen auf den Schwerpunkt des Linienquerschnitts
werden die Querschnittsfläche ΣAw, ggf. die Querschnitts-
fläche in z-Richtung Aw,z, die
gesamte Nahtlänge Σlw, das Trägheitsmoment Iw,y und der Differenzabstand zum Querschnittsschwerpunkt Δzw ermittelt. |
|
Über eine Interaktionsbeziehung (s. Theorie, mehrteilige Querschnitte) können
den Einzelnähten
Schnittgrößen zugeordnet werden, die im Schwerpunkt der
Naht wirken. |
Die lokalen Normalkräfte und
Biegemomente werden
über diese Beziehung ermittelt. |
|
Die Querkraftaufteilung
erfolgt nach der konventionellen Methode, d.h. die Stegnähte übernehmen
Vz. |
|
Damit werden die Spannungen in den maßgebenden
Nachweispunkten berechnet. |
|
|
|
|
Sowohl Druck- als auch Zugnähte werden entweder
nach dem richtungsabhängigen |
|
oder dem vereinfachten Verfahren nachgewiesen. |
|
Da die Beschreibung der Schweißnahtnachweise
nach EC 3 programmübergreifend identisch ist, wird auf die
allgemeine Beschreibung des Schweißnahtnachweises verwiesen. |
|
Nachweis der Umlenkkräfte bei geneigten Trägerflanschen |
|
Das Linienmodell zur Bemessung
der Schweißnähte
geht davon aus, dass die einwirkenden Kräfte senkrecht
zur Anschlussebene wirken. |
Bei Vouten oder geneigten Trägern
entspricht das allerdings nur der Horizontalkomponente
der Flanschkraft, die Vertikalkomponente (Abtriebskraft)
wird nicht berücksichtigt. |
Daher sind die Schweißnähte
an geneigten Vouten- oder Trägerflanschen für
die (gesamte) Flanschnormalkraft Nb zu bemessen. |
Beim richtungsbezogenen Verfahren ist
die Flanschneigung
zu beachten! |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Stegsteifen können zur Verstärkung sowohl
des Profilstegs als auch des Druckflanschs eingesetzt werden. |
Sie
werden beidseitig
des Stegs entweder an einen (zweiseitiger Anschluss) oder beide (dreiseitiger
Anschluss) Flansche angeschweißt. |
Sind die Stegsteifenals zwischenliegende
Steifen (dreiseitiger Anschluss, Rippen) ausgeführt, begrenzen
sie
außerdem das Schub- und Beulfeld im Profilsteg und können
dadurch die Tragfähigkeit der Verbindung wesentlich erhöhen. |
|
Voraussetzung zur Wirksamkeit der Rippen ist, dass
sie selbst nicht beulgefährdet sind. |
Je nach Nachweisverfahren
wird die Querschnittsklasse der
Bleche über das c/t-Verhältnis bestimmt. |
Ist die zulässige Q-Klasse 2 (Elastisch-Plastisch)
oder 3 (Elastisch-Elastisch) überschritten, wird die Verbindung
als unausgesteift betrachtet. |
|
Für den Nachweis gelten folgende
Annahmen |
|
|
die aus dem Flansch in die Steifen einzuleitende
Kraft verteilt sich gleichmäßig über
die Breite 2·bR+ tw |
|
|
bei Walzprofilen wird der im Bereich von
Steg und Ausrundungen (2·r + tw)
wirkende Teil der Kraft unmittelbar
in den Steg eingeleitet. |
Bei geschweißten Profilen wird die
gesamte Kraft über die Rippen gelenkt. |
|
|
|
Die Querschnitte der Bleche und die Schweißnähte werden
jeweils am Steg und am Flansch nachgewiesen. |
|
zweiseitiger Anschluss |
|
Bei zweiseitigem Anschluss (Teilrippe)
wird eine dreiecksförmige Spannungsverteilung im
Blech angenommen, der Hebelarm ergibt
sich zu eH =
lR - l1/3. |
Bei dreiseitigem Rippenanschluss
(Vollrippe) ist der Hebelarm eH = lR. |
Die Bemessungslast auf dem Flansch Fc,Ed wird
in die Bemessungs-
größen F und
H transformiert. |
|
|
|
|
|
Die Querschnittsnachweise erfolgen für folgende
Bemessungsgrößen |
|
|
|
Die Schweißnähte können entweder nach
dem vereinfachten oder dem richtungsbezogenen Verfahren
nachgewiesen
werden. |
Dazu werden die Bemessungsgrößen je nach
Verfahren berechnet mit |
|
|
|
Da die Beschreibung der Schweißnahtnachweise nach
EC3 programmübergreifend identisch ist, wird auf die
allgemeine Beschreibung des Schweißnahtnachweises verwiesen. |
|
dreiseitiger Anschluss |
|
Bei dreiseitigem Rippenanschluss (Vollrippe)
ergibt sich der Hebelarm
zu eH =
lR. |
Die Bemessungslast auf dem Flansch Fc,Ed wird
in die Bemessungs-
größen F und
H (s.o.) transformiert. |
Querschnitts- und Schweißnahtnachweise folgen ebenfalls
der o.a. Vorgehensweise. |
|
|
|
Bemessungsgrößen für Stegsteifen |
|
Die Stützensteifen werden in Höhe der Trägerflansche
angeordnet, die Trägersteifen befinden sich am
Voutenanfang
(Übergang
der Voute zum Träger). |
Die aufzunehmenden Druckkräfte auf
die Stützensteifen Fc,Ed = NR,c bzw. Trägersteifen
Fc,Ed = NR,b
werden
berechnet mit |
|
|
|
wobei bei geschraubten Verbindungen der
innere Hebelarm z dem äquivalenten Hebelarm zeq entspricht. |
Zur Berechnung von zeq s. Rotationssteifigkeit. |
|
|
|
|
|
Schubfelder sind Stegbereiche mit Schubbeanspruchung,
die im Stützenstegfeld z.B. entstehen, wenn bei einer beidseitigen Verbindung
eine Trägerseite höher ist als die andere und dementsprechend die Schubspannung
auf einer Seite stark von der anderen abweicht. |
|
Das Schubfeld muss allseitig von Steifen bzw. Flanschen
umschlossen sein, die jedoch - ebenso wie das Schubfeld
selbst - nicht beulgefährdet sein dürfen. |
Der vereinfachte Beulnachweis ist erbracht,
wenn
sich der
zu untersuchende Querschnittsteil noch in Klasse 3 (Elastisch-
Elastisch)
bzw. Klasse 2 (Elastisch-Plastisch)
befindet. |
Der Nachweis des Schubfelds erfolgt grundsätzlich
mit dem Nachweisverfahren Elastisch-Elastisch. |
In dem Berechnungsmodell des idealen Schubfelds übernehmen
die Steifen/Flansche die Normalspannungen und das Schubfeld die Schubspannungen. |
|
Schubfeld in der Stütze |
|
|
|
|
Wird das Schubfeld durch Diagonalsteifen
ausgesteift, ist kein Schubfeldnachweis erforderlich. |
|
Die im Schubfeld wirkenden Schnittgrößen werden
aus den Anschnittgrößen berechnet
(s. Schnittgrößen). |
|
|
|
Bei beidseitigen Verbindungen wird vereinfachend angenommen,
dass die Stützensteifen das Schubfeld im Bereich der Trägerflansche
von der einen zur anderen Seite begrenzen, so dass sich die Neigungswinkel αb und αt ergeben. |
|
Es ergeben sich die Knotenkräfte am Schubfeld
und in den Randsteifen sowie die Schubfeldkräfte |
|
|
|
aus denen die Schubspannungen
berechnet und am Anschnitt der Steifen (Längen hi)
nachgewiesen werden. |
|
Bei geschraubten Verbindungen wird die Zugbelastung über
die Schrauben und nicht über den Trägerflansch in
das
Schubfeld eingetragen. |
Daher gilt hier lr = ll = zeq (zur
Berechnung von zeq s. Rotationssteifigkeit). |
Diese Annahme wird bei beidseitigen Verbindungen nicht verfolgt,
hier gilt lr = zb,r und ll = zb,l. |
|
|
|
|
|
|
Durchstoßen Träger die Gebäudehülle (z.B. die Tragkonstruktion
von Balkonen, außen liegende Stützen), kommt
es i.A. aufgrund der
hohen Temperaturleitfähigkeit des Stahls zu Kältebrücken zwischen
Außen- und Innenbauteil. |
Diese K. können vermieden oder zumindest reduziert werden,
indem im Bereich der Dämmung ein Stirnblechstoß
mit thermischer
Trennschicht (z.B. Elastomerlager) angeordnet wird. |
Der Nachweis der thermischen Trennschicht wird in Zusammenarbeit mit Calenberg
Ingenieure GmbH geführt. |
|
|
|
Die statischen Nachweise sind sowohl für die Trennschicht
selbst als auch für den gesamten Anschluss mit Trennschicht
zu führen.
Der Nachweis der Trennschicht folgt L. Nasdala;
der
Nachweis der Anschlusstragfähigkeit sowie die Berechnung der
Rotationssteifigkeit werden nach Y. Ciupack geführt. |
|
Beispielberechnung |
|
Die Vorgehensweise wird an Hand der folgenden Anschlussgeometrie
erläutert |
|
|
Träger IPE 300 (hb = 300 mm,
tfb = 10.7 mm, bb = 150 mm), Stirnblech
tp = 20 mm, bp = 150 mm, lp =
340 mm |
|
|
Trennschicht te = 10 mm, üe = 10 mm |
|
|
2 Reihen mit je 2 Schrauben M 20, Festigkeitsklasse
10.9 (HV), vorgespannt mit Fp,C = 80 kN |
|
|
Abstand der Schrauben von der Systemachse zr1 = -105 mm, zr2 = 105
mm |
|
|
|
Trennschichtlänge und -breite müssen um
einen allseitigen Randabstand geringer sein als die Stirnblechabmessungen;
sie werden vom Programm berechnet mit he = lp -
2·üe =
320 mm, be =
bp - 2·üe = 130 mm. |
Der Materialsicherheit
beträgt γMe =
1.0. |
|
I.A. wird die Anschlusstragfähigkeit -
auch bei vorgespannten Verbindungen - ohne Berücksichtigung
der Vorspannkräfte
ermittelt. |
Da die Trennschicht jedoch sehr druckempfindlich ist,
können die Vorspannkräfte beim Nachweis
der Trennschicht nicht vernachlässigt werden. |
|
|
Nachweis der Trennschicht |
|
|
|
Der Nachweis der Trennschicht erfolgt für charakteristische
Schnittgrößen, die im Programm vereinfacht
mittels Division
der Bemessungsgrößen durch 1.4 ermittelt werden. |
Zunächst werden aus der gegebenen Belastung die
linearen Randspannungen der Trennschicht σo und σu ermittelt. Daraus ergibt sich der Spannungsnulldurchgang bei
z0. |
|
|
|
Gibt es über den Querschnitt einen Bereich mit
σ > 0 (Zugbereich), ist die vorhandene Schraubenkraft
zu ermitteln. |
Die Sch. wird über Integration der Zugspannungen
berechnet |
|
|
Die effektive Länge der Trennschicht ist
der Bereich, in dem eine konstante mittlere Druckspannung angenommen
werden kann. |
|
|
|
Die Anzahl der Schrauben
im effektiven Druckbereich (d.h. innerhalb der Fläche
hm·bm) wird bei der Berechnung
der zulässigen mittleren Druckspannung der Trennschicht
berücksichtigt. Die Bemessung erfolgt mit Hilfe des Formfaktors. |
|
|
Nachweis der Schrauben auf Biegung |
|
|
|
Bei Querkraftbeanspruchung bietet die Trennschicht
zwischen den Stirnplatten nur wenig Widerstand gegen Biegung. |
Daher sind die Schrauben mit dem Gewinde in der
Scherfuge auf Abscheren und Biegung nachzuweisen. |
Die Querkraft wird nur von den Druckschrauben
übertragen. |
|
Der Nachweis erfolgt analog zum Nachweis einer Bolzenverbindung nach
EC 3-1-8, 3.13, wobei im Unterschied
zum Bolzen das Gewinde
in der Scherfuge liegt, und daher die Querschnittswerte aus
dem Spannungsquerschnitt
der Schrauben gebildet werden. |
|
|
|
|
Tragfähigkeit eines Stirnblechstoßes
mit thermischer Trennschicht |
|
|
|
Unter der Annahme, dass die Druckkraft vom Trägerflansch
über das Stirnblech (Ausbreitungsmaß 1:1.25)
in die Trennschicht
(Ausbreitungsmaß 1:1) eingeleitet wird, wird die effektive
Breite in der Mitte der Trennschicht berechnet.
Die Überstände des Stirnblechs und der Trennschicht vom Trägerflansch
sind dabei zu berücksichtigen. |
|
|
|
Zur Ermittlung der Tragfähigkeit ist die effektive
Fläche mit der zulässigen Bemessungsfestigkeit
(fe = σm,zul / γMe) zu multiplizieren. |
|
Die Tragfähigkeit der Trennschicht geht nun analog
anderer Druck-Komponenten (z.B. GK 2, s. Komponentenmethode)
in die Ermittlung der Biegetragfähigkeit ein. |
|
|
Rotationssteifigkeit eines Stirnblechstoßes
mit thermischer Trennschicht |
|
|
|
Ein wesentlicher Rechenparameter ist der E-Modul der
Trennschicht, der sowohl von der Größe und Dicke als auch
von der Druckbelastung der Trennschicht abhängig ist. |
|
|
Da sich der E-Modul der Trennschicht
sowohl druck- als auch formatabhängig nichtlinear
verhält,
ist dessen Bestimmung ggf.
unzuverlässig. Daher wird die Rotationssteifigkeit
für
Trägerstöße
mit Trennschicht nicht berechnet! |
|
|
|
|
|
|
|
|
Nach EC 3-1-8, 6.3.1, ist die Rotationssteifigkeit
eines Anschlusses i.d.R. anhand der Verformbarkeiten der
einzelnen Grundkomponenten zu berechnen. Die Gkn sind
über ihre Steifigkeitskoeffizienten gekennzeichnet,
die in EC 3-1-8, Tab. 6.11, angegeben sind. |
Die Ermittlung der Rotationssteifigkeit wird für
das Knotenmoment durchgeführt; ggf. wird es aus den gegebenen
Schnittgrößen berechnet. |
Die zu berücksichtigenden Grundkomponenten
sind in EC 3-1-8, Tab. 6.9, für geschweißte
Verbindungen und geschraubte Flanschwinkelverbindungen
und in EC 3-1-8, Tab. 6.10, für geschraubte Stirnblechverbindungen
angegeben. |
|
Im Programm 4H-EC3BT werden folgende
Steifigkeitskoeffizienten zur Ermittlung der Rotationssteifigkeit
einseitig belasteter Verbindungen herangezogen. |
|
geschweißte Verbindungen
- k1, k2, k3 |
|
|
Flanschwinkelverbindungen -
k1, k2, k3,
k4, k6, k10,
k11, k12 |
|
|
Träger-Stützenanschluss
mit Stirnblech bei einer Schraubenreihe mit
Zugbelastung - k1, k2,
k3, k4, k5,
k10 |
|
|
Träger-Stützenanschluss
mit Stirnblech bei mehreren Schraubenreihen
mit Zugbelastung - k1, k2,
keq |
|
|
Trägerstoß mit Stirnblech
bei einer Schraubenreihe mit Zugbelastung
- k5, k10 |
|
|
Trägerstoß mit Stirnblech
bei mehreren Schraubenreihen mit Zugbelastung
- keq |
|
|
|
Der äquivalente Steifigkeitskoeffizient
keq ergibt sich nach EC 3-1-8, 6.3.3, zu |
|
Die beteiligten Steifigkeitskoeffizienten
sind |
|
bei einem Träger-Stützenanschluss
mit Stirnblech - k3, k4,
k5, k10 |
|
|
bei einem Trägerstoß
mit Stirnblech - k5, k10 |
|
|
|
Wenn die Normalkraft im angeschlossenen
Träger nicht mehr als 5% der plastischen Beanspruchbarkeit
des Querschnitts beträgt, wird die Rotationssteifigkeit
nach EC 3-1-8, 6.3.1(4), genügend genau ermittelt mit |
|
Das lastabhängige Steifigkeitsverhältnis berechnet
sich nach EC 3-1-8, 6.3.1(6) |
|
Der Beiwert ψ hat nach EC 3-1-8, Tab.6.8,
für geschweißte Verbindungen und geschraubte
Stirnblechverbindungen den Wert 2.7 und für geschraubte
Flanschwinkelverbindungen den Wert 3.1. |
Über die Momenten-Rotations-Charakteristik
lässt sich für ein gegebenes Moment die Verdrehung
des Anschlusses bestimmen über |
|
Beispielhaft ist im Folgenden als Druckdokument
die Berechnung der Rotationssteifigkeit eines unausgesteiften
Träger-Stützenanschlusses mit Stirnblech und
zwei Schraubenreihen unter Zugbelastung dargestellt (Beispielrechng.). |
|
|
|
|
|
|
Nach EC 3-1-8, 6.4.1(1), müssen die
Anschlüsse bei starr-plastischer Berechnung an den
Stellen, an denen plastische Gelenke entstehen können,
über ausreichende Rotationskapazität verfügen. |
Bei einem Träger-Stützenanschluss,
dessen Biegetragfähigkeit durch die Schubtragfähigkeit
des Stützenstegfeldes bestimmt wird, kann davon ausgegangen
werden, dass genügend Rotationskapazität vorhanden
ist, wenn gilt |
|
Bei Stirnblech- oder Flanschwinkelverbindungen
kann davon ausgegangen werden, dass genügend Rotationskapazität
vorhanden ist, wenn |
|
die Biegetragfähigkeit
des Anschlusses bestimmt wird durch die Tragfähigkeit
des Stützenflansches oder von Stirnblech/Flanschwinkel |
|
|
die Dicke des Stützenflanschs,
Stirnblechs oder Flanschwinkels folgende Bedingung
erfüllt |
|
|
|
Bei einem geschraubten Anschluss, dessen
Biegetragfähigkeit durch die Abschertragfähigkeit
der Schrauben bestimmt wird, darf nicht davon ausgegangen
werden, dass genügend Rotationskapazität vorhanden
ist. |
|
Bei einem geschweißten Träger-Stützenanschluss,
bei dem der Stützensteg nur in der Druckzone ausgesteift
ist
und die Biegetragfähigkeit nicht durch die Schubtragfähigkeit
des Stützenstegfeldes bestimmt wird, kann die Rotationskapazität
bestimmt werden mit |
|
Bei einem nicht ausgesteiften Träger-Stützenanschluss
kann eine Rotationskapazität angenommen
werden von mindestens |
|
|
|
|
|
|
Die Eurocode-Normen gelten nur in Verbindung
mit ihren nationalen Anhängen in dem jeweiligen
Land, in dem das Bauwerk erstellt werden soll. |
Für ausgewählte Parameter können
abweichend von den Eurocode-Empfehlungen (im Eurocode-Dokument
mit 'ANMERKUNG' gekennzeichnet)
landeseigene Werte bzw. Vorgehensweisen angegeben werden. |
In pcae-Programmen können
die veränderbaren Parameter in einem separaten Eigenschaftsblatt
eingesehen und ggf. modifiziert werden. |
|
|
Dieses Eigenschaftsblatt dient dazu, dem
nach Eurocode zu bemessenden Bauteil ein nationales Anwendungsdokument
(NA) zuzuordnen. |
NAe enthalten die Parameter der nationalen
Anhänge der verschiedenen Eurocodes (EC 0, EC 1,
EC 2 ...) und ermöglichen den pcae-Programmen
das Führen normengerechter Nachweise, obwohl sie
von Land zu Land unterschiedlich gehandhabt werden. |
Die EC-Standardparameter (Empfehlungen ohne
nationalen Bezug) wie auch die Parameter des deutschen
nationalen Anhangs (NA-DE) sind grundsätzlich Teil
der pcae-Software. |
Darüber hinaus stellt pcae ein Werkzeug zur Verfügung, mit dem weitere NAe aus
Kopien der bestehenden NAe erstellt werden können.
Dieses Werkzeug, das über ein eigenes Hilfedokument
verfügt, wird normalerweise aus der Schublade des
DTE®-Schreibtisches heraus aufgerufen.
Einen direkten Zugang zu diesem Werkzeug liefert die kleine
Schaltfläche hinter dem Schraubenziehersymbol. |
|
|
|
|
zur Hauptseite 4H-EC3BT,
Biegesteife Trägeranschlüsse |
|
|
|