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ST10 - Geschraubte Rahmenecken Stahl 1

Geschraubte Rahmenecken Stahl ST10

Handbuch für Anwender von Frilo-Statikprogrammen

© Friedrich + Lochner GmbH 2009

Frilo im Internet

www.frilo.de

E-Mail: [email protected]

ST10 Handbuch, Revision 1/2009

2 Frilo - Statik und Tragwerksplanung

Frilo-Programm: ST10 - Geschraubte Rahmenecken Stahl

Dieses Handbuch informiert über die Grundlagen zum Programm ST10. Allgemeine Bedienungshinweise zu den Frilo-Programmen sind im Dokument "Bedienungsgrundlagen.pdf" zusammengefasst.

Inhaltsverzeichnis

Anwendungsmöglichkeiten................................................................................................. 4

Berechnungsgrundlagen..................................................................................................... 8

Komponentenmethode, Grundlagen..................................................................................... 8

DSTV/DASt, Grundlagen .................................................................................................... 29

Schineis, T-Eck und Knieeck ohne Zuglasche, Grundlagen............................................... 31

Schineis, Knieeck mit Zuglasche, Grundlagen ................................................................... 34

Schnittgrößen, Grundlagen ................................................................................................. 35

Schubfeld, Grundlagen ....................................................................................................... 37

Nachweise der Biegespannung im Stützenflansch ............................................................. 38

Nachweis der Aussteifung im Druckbereich, Grundlagen................................................... 39

Nachweis der lokalen Krafteinleitung, Grundlagen ............................................................. 39 Krafteinleitung ohne Rippen.............................................................................................. 39

Krafteinleitung mit Rippen ................................................................................................. 40

Kraftverteilung an den Rippen .................................................................................... 40

Nachweis der Schweißnähte an den Rippen.............................................................. 41

Zusätzliche Erläuterungen, Grundlagen.............................................................................. 42 Rippendicke ...................................................................................................................... 42

Kehlnähte-Grenzwerte ...................................................................................................... 42

Grenzschweißnahtspannung ............................................................................................ 42

Systemeingabe ................................................................................................................... 43

Material................................................................................................................................ 43

Einwirkung........................................................................................................................... 44

Schnittkraftliste.................................................................................................................... 45

Schnittkrafttabelle................................................................................................................ 46

Profilauswahl ....................................................................................................................... 47 F+L Profildatei ................................................................................................................... 47

Querschnitt über Abmessungen ....................................................................................... 47

Geometrie ........................................................................................................................... 48 Geometrie T-Eck............................................................................................................... 48

Geometrie - K-Eck ............................................................................................................ 49

Stirnplatte und Aussteifungen ........................................................................................... 50

Rippen................................................................................................................................. 51

Schubfeld ............................................................................................................................ 52

Futterplatten ........................................................................................................................ 52


Schraubenauswahl.............................................................................................................. 53

Schraubenbild Stirnplatte .................................................................................................... 53

Zuglasche............................................................................................................................ 54

Kopfplatte ............................................................................................................................ 55

Berechnungsoptionen ......................................................................................................... 56

Ausgabe............................................................................................................................... 58

Einstellungen zum Programm........................................................................................... 59

Direktübergabe an Frilo-Programme................................................................................... 59

Programmspezifische Symbole ........................................................................................ 60

Schrifttum............................................................................................................................ 60

Weitere Infos und Beschreibungen finden Sie in den relevanten Dokumentationen:

Bedienungsgrundlagen.pdf

Menüpunkte.pdf

Ausgabe und Drucken.pdf

Import und Export.pdf

Projekte und Positionen - Datenverwaltung.pdf

FL-Manager


Anwendungsmöglichkeiten

ST10 ist ein Programm zur Berechnung von geschraubten biegesteifen Rahmenknoten in Stahltragwerken nach DIN 18800.

System

Es können typische Varianten von einseitigen Träger-Stützenanschlüssen als T-Eck oder Knie-Eck aus Doppel- T Profilen nachgewiesen werden:

- T-Eck mit ein- oder beidseitiger Voute (Eckverstärkung) und geneigtem Träger

- Knie-Eck mit einseitiger Voute (Eckverstärkung) und geneigtem Träger

- Knie-Eck zusätzlich mit geschraubter Zuglasche

Die Tragfähigkeit des Schubfeldes kann durch Anordnung von Diagonalsteifen oder einer einseitigen Stegblechverstärkung erhöht werden. In der Stütze, und bei Eckverstärkungen auch im Riegel, lassen sich Stegrippen anbringen.

Je nach gewähltem System können verschiedene Berechnungsmodelle angewendet werden:

1. Komponentenmethode nach dem in DIN ENV 1993-1-1:1992 / A2; 1998 aufgeführten Verfahren (entspricht dem AnnexJ, EC3); die Beanspruchbarkeit der Verbindung wird unter Annahme einer plastischen Verteilung der Schraubenkräfte bestimmt; Ermittlung der Rotationssteifigkeit der Verbindung.

2. Verfahren nach Schineis für T-Eck und Knieeck ohne Zuglasche; vereinfachte Berechnung geschraubter Rahmenecken, nach „Der Bauingenieur" Heft 12/1969 (Jg. 44), die Berechnung erfolgt nach dem Verfahren elastisch-elastisch unter der Annahme, dass die Stirnplatte bei der Verformung eben bleibt (gilt als Näherungsverfahren).

3. Verfahren nach DSTV/DASt ( Erläuterungen zum Stahlbauringbuch 1984 ); die Übertragung der Biegemomente erfolgt hauptsächlich durch die Flansche, plastische Umlagerungen werden nur lokal im Anschluss zugrunde gelegt.

4. Verfahren nach Schineis für Knieeck mit Zuglasche, Übertragung negativer Biegemomente durch die Zuglasche, die Stirnplatte am Riegel nimmt dabei lediglich Querkräfte auf.

Voraussetzungen zu den Berechnungsverfahren

Alle Verfahren setzen vorwiegend ruhende Belastung voraus.

Den Nachweisen der Schweißnähte sind die zulässigen Grenzschweißnahtspannungen von S235 bzw. S355 zugrunde gelegt. Für andere Stähle muss der Faktor αW zur Ermittlung der Grenzschweißnahtspannung vom Benutzer vorgegeben werden.


Spezifische Einschränkungen:

1. Komponentenmethode

- Normalkraft im angeschlossenen Träger nicht größer als 10% dessen plastischer Grenzkraft Npl,Rd

- die Momenten-Rotationscharakteristik der Verbindung liegt den Annahmen bei der Schnittkraftermittlung zugrunde (ggf. iteratives Verfahren verwenden)

- Stahlgüten S235, S275, S355 sowie S460, das Material muss ausreichende Duktilität besitzen

- Bauteile mit ausreichend dicken Stegen (Schubbeulen nicht relevant, d.h. d/t ≤ 69ε )

- Schrauben können vorgespannt oder nicht-vorgespannt sein, im Verfahren werden immer nicht-vorgespannte Schrauben angenommen

- Schraubenbild: vertikal zwei Schraubenreihen, die sich innerhalb des Trägerquerschnittes, einschließlich der Aussteifungen mit Gurt (Vouten) befinden und jeweils höchstens eine Schraubenreihe oberhalb bzw. unterhalb der äußeren Gurte

- Aussteifungen als Eckblech ohne Gurt werden nicht berücksichtigt

- Steifen durchgehend, Breite und Dicke entsprechen mindestens den Flanschen der angeschlossenen Bauteile

- Schweißnähte sind nur begrenzt duktil und sollten daher für die Momententragfähigkeit so dimensioniert werden, dass sie nicht bemessungsrelevant sind, d.h. eine andere Komponente zuerst versagt, bzw. das Fließen im Material der angeschlossenen Bauteile ausreichend früh vor dem Schweißnahtversagen erfolgt

2. Schineis, T-Eck und K-Eck ohne Zuglasche

- Flansche und Stirnplatte besitzen ausreichend hohe Steifigkeiten (im Verfahren wird vom ebenbleiben der Stirnplatte ausgegangen)

- an einer Trägerseite muss Zug, an der gegenüberliegenden Druck vorliegen, alternativ: ausschließlich Querkraftübertragung

- die Schrauben sind nicht vorgespannt

- für das vereinfachte Verfahren: definierter Druckpunkt als Rippe in der Stütze

- Schraubenbild: es werden alle Schrauben berücksichtigt, die sich innerhalb des Trägerquerschnittes, einschließlich der Aussteifungen mit oder ohne Gurt befinden, außerhalb angeordnete Schrauben werden vernachlässigt

3. DSTV/DASt Stahlbauringbuch 1984

- die Übertragung der Biegemomente erfolgt hauptsächlich durch die Flansche, d.h. Bedingung ISteg / IGesamt ≤ 0.15 ist eingehalten

- an einer Trägerseite muss Zug, an der gegenüberliegenden Druck vorliegen

- Material S235

- Schrauben der Festigkeitsklasse 10.9, vorgespannt

- Schraubenbild: vertikal zwei oder vier Schraubenreihen, horizontal zwei Schraubenreihen um den äußeren gezogenen Gurt, oder eine Schraubenreihe unterhalb dieses Gurtes, zur Querkraftübertragung werden alle Schrauben innerhalb der gegenüberliegenden Anschlusshälfte herangezogen

- durchgehende Gurte des Trägers bei Eckaussteifungen mit Gurt werden vernachlässigt

4. Schineis, Knieeck mit Zuglasche

- Zug an der Anschlussseite mit der Zuglasche

- Schraubenbild Stirnplatte: es werden alle Schrauben berücksichtigt, die sich innerhalb des Trägerquerschnittes, einschließlich der Aussteifung mit oder ohne Gurt befinden


Beispiele Schraubenbilder für negatives Moment ( Zug oben ):

DSTV/DASt

Schineis


Komponentenverfahren

Belastung (Einwirkung)

Es werden die Bemessungswerte der Schnittgrößen N , My und Vz eingegeben. Die Schnittgrößen müssen sich aus überwiegend ruhender Belastung ergeben.

Wechselnde Momente sind möglich.

Die Eingabe mehrerer Einwirkungskombinationen kann tabellarisch erfolgen.

Berechnung

Das Programm führt die erforderlichen Nachweise zu Tragsicherheit, Schrauben- und Schweißverbindungen.

Ausgabe

Die Ergebnisse können entsprechend eines frei wählbaren Ausgabeprofils in übersichtlicher Kurz- oder Langform dokumentiert werden.

Optional ist die grafische Darstellung des Systems in 3D oder 2D und die Ausgabe eines Zusatztextes möglich.


Berechnungsgrundlagen

Komponentenmethode, Grundlagen

Die Berechnung erfolgt nach dem im DIN ENV 1993-1-1:1992 / A2; 1998 beschriebenen Verfahren ( vgl. auch EC3, Annex J ).

Mit dieser Methode wird unter Annahme der plastischen Verteilung der Schraubenkräfte die Beanspruchbarkeit der Verbindung bestimmt. Die Biegebeanspruchbarkeit der Komponenten Stirnplatte und Stützengurt ergibt sich dabei aus idealisierenden, äquivalenten T-Stummel-Modellen, deren Versagensmechanismus durch Fließlinienmodelle beschrieben ist.

Grundsätzlich erfolgt eine Zerlegung der Verbindung in einzelne Komponenten mit den zugehörigen Grenzzuständen der Beanspruchbarkeit, die das Programm nach DIN 18800 ermittelt. Aus der Verteilung der Anschlusskräfte auf die Komponenten und deren Gleichgewicht beim Zusammenschluss ergibt sich die Beanspruchbarkeit der gesamten Verbindung.

Mit der Komponentenmethode ist es möglich, neben der Momententragfähigkeit auch das Verformungsverhalten des Anschlusses zu ermitteln. Damit können nachgiebige Verbindungen berücksichtigt werden. Mittels Feder gehen deren Anschlusssteifigkeiten in die Systemberechnung ein und führen so über eine iterative Berechnung zu einer Gesamtoptimierung der Konstruktion.

Durch Abstimmung der einzelnen Komponenten lässt sich die Anschlusscharakteristik leicht an gegebene Randbedingungen anpassen ( z.B. Konstruktion einer gerade noch als starr klassifizierten Verbindung, um eine Schnittkraftermittlung unabhängig von der Anschlusssteifigkeit durchzuführen).

Komponenten in der Verbindung

allgemein :

1 - FvWp Stützensteg auf Schub ( J 3.5.1 in [ 8])

2 - FcWc Stützensteg auf Druck ( J 3.5.2 in [ 8])

3 - FcFb Trägerflansch und -steg auf Druck ( J 3.5.7 in [ 8])

4 - FcWb Trägersteg auf Druck bei Vouten ( Kap. 4 in [ 9])

5 - FcFv Voutengurt auf Druck ( Kap. 4 in [ 9])

und jeweils in den T-Stummeln :

6 - FtWc Stützensteg auf Zug ( J 3.5.3 in [ 8])

7 - FtFc Stützenflansch auf Biegung ( J 3.5.4 in [ 8])

8 - FtEp Stirnplatte auf Biegung ( J 3.5.5 in [ 8])

9 - FtWb Trägersteg auf Zug ( J 3.5.8 in [ 8])


Grenzmoment der Verbindung

Das plastische Grenzmoment ergibt sich aus der Summe der Grenzkräfte jeder einzelnen Schraubenreihe i mit deren Abstand zum Druckpunkt hi :

Rd i Rdi

Ma h Fti= ⋅

i Nummer der Schraubenreihe

hi Abstand Schraubenreihe i zum Druckpunkt

FtiRd wirksame Grenzzugkraft Schraubenreihe i aus der Zusammensetzung aller Komponenten

Als Druckpunkt wird die Mitte des äußersten gedrückten Flansches im Träger, einschließlich der Voute angenommen.


Die wirksame Grenzzugkraft einer Schraubenreihe ergibt sich dabei aus einem schrittweisen Berechnungsverfahren. Angefangen wird mit der vom Druckpunkt weitest entfernten Schraubenreihe und der Bestimmung des Gleichgewichtes aller Komponenten unter Berücksichtigung dieser Reihe. In den nächsten Schritten wird jeweils eine weitere Schraubenreihe ( die in Richtung Druckpunkt nachfolgende ) hinzugenommen und die Grenzkraft aus dem Zusammenspiel dieser Schraubengruppe unter Berücksichtigung des Gleichgewichtes aller Komponenten erneut berechnet. Näher zum Druckpunkt liegende Schraubenreihen als die gerade hinzugenommene, bleiben im jeweiligen Berechnungsschritt unberücksichtigt.

Welche Schraubenreihe als im Zugbereich liegende herangezogen wird, kann mit dem Faktor f aus den Optionen zum Berechnungsverfahren gesteuert werden. Vorgabewert ist 0,5 und bedeutet, dass sich der Zugbereich auf die halbe Anschlusshöhe erstreckt. Schrauben außerhalb dieses Bereiches werden dann nur zur Querkraftübertragung herangezogen.

Das FtiRd eines Berechnungsschrittes zur Schraubenreihe i ergibt sich aus der minimalen Grenzzugkraft der folgenden Bedingungen:

1. FtRd der einzelnen Schraubenreihe ( also als T-Stummel mit nur einer Schraubenreihe) durch Minimum aus

FtWc Stützensteg auf Zug

FtFc Stützenflansch auf Biegung

FtEp Stirnplatte auf Biegung

FtWb Trägersteg auf Zug

2. Abminderung des FtRd aus 1. so dass die Summe aller betrachteten Schraubenreihen einschließlich der Reihe i höchstens dem Minimum aus

FvWp Stützensteg auf Schub

FcWc Stützensteg auf Druck

FcFb Trägerflansch und -steg auf Druck, nur ohne Voute

FcWb Trägersteg auf Druck, nur bei Vouten,

FcFv Gurt auf Druck, nur bei Vouten

entspricht

3. ist die Schraubenreihe i Teil eines mehrreihigen T-Stummels im Stützengurt, muss FtRd aus 2. ggf. so abgemindert werden, dass für alle Gruppen von Schrauben im T-Stummel bis und einschließlich der Reihe i die Grenzkraft dieser Schraubengruppe als T-Stummel betrachtet nicht überschritten wird, Bedingung:

FtWc Stützensteg auf Zug dieser Gruppe

FtFc Stützenflansch auf Biegung dieser Gruppe

FtEp Stirnplatte auf Biegung der entsprechenden Gruppe plattenseitig

FtWb Trägersteg auf Zug der entsprechenden Gruppe plattenseitig

4. ist die Schraubenreihe i Teil eines mehrreihigen T-Stummels in der Stirnplatte, muss FtRd aus 3. ggf. durch Gruppierung der Schraubenreihen im T-Stummel analog Schritt 3 abgemindert werden, Bedingung:

FtWc Stützensteg auf Zug der entsprechenden Gruppe stützenseitig

FtFc Stützenflansch auf Biegung der entsprechenden Gruppe stützenseitig

FtEp Stirnplatte auf Biegung dieser Gruppe

FtWb Trägersteg auf Zug dieser Gruppe


5. ist FtRd einer vorher berechneten Schraubenreihe j ( also j < i ) größer als Rd1,9 Bt⋅ ,

so wird FtRd der Schraubenreihe i durch Rd Rd j iFti Ftj h /h≤ ⋅ begrenzt, mit

hj Abstand Schraubenreihe j zum Druckpunkt

hi Abstand Schraubenreihe i zum Druckpunkt

BtRd Minimum aus Durchstanztragfähigkeit BpRd und Grenzzugkraft FtRd der Schraube aus der Schraubenstatik

Hinweis zu den Komponenten: die Streckgrenze fy kann nach DIN 18800 A1 für Komponenten, die durch Fließen und nicht durch Instabilität versagen, um 10% erhöht werden.

Berechnung elastisch- elastisch

Erfolgt die Tragwerksberechnung nach dem Verfahren elastisch - elastisch, kann das Grenzmoment der Verbindung aus dem plastischen MaRd abgeleitet werden:

Rd,elastisch Rd,plastisch2Ma Ma3=

Modell der T-Stummel

Die einzelnen Komponenten zur Übertragung der Zugkräfte im Anschluss

FtWc Stützensteg auf Zug

FtFc Stützenflansch auf Biegung

FtEp Stirnplatte auf Biegung

FtWb Trägersteg auf Zug

werden durch idealisierende, äquivalente T-Stummel unter Zugbeanspruchung modelliert, deren Versagensmechanismus durch Fließlinienmodelle beschrieben ist.

Bsp.: T-Stummel in nicht ausgesteifter Stütze


Bsp. T-Stummel in ausgesteifter Stütze Teil 1

Bsp. T-Stummel in ausgesteifter Stütze Teil 2

Ein T-Stummel besteht aus zugbeanspruchtem Steg und biegebeanspruchtem Gurt. In den Schraubenachsen wirkt Zug, der sich an den Außenrändern abstützt, die als starre Lager idealisiert werden.

Im nicht ausgesteiften Bereich besteht der T-Stummel i.A. aus der Gruppe aller zugbeanspruchten Schrauben. Befindet sich z.B. eine Steife im Zugbereich der Stütze, so unterteilt sich dieser in zwei unabhängig wirkende T-Stummel. Eine Besonderheit stellt die Schraubenreihe im nicht ausgesteiften Überstand der Stirnplatte dar. Hier wird ein T-Stummel angenommen, dessen zugbeanspruchter Steg nicht dem Trägersteg, sondern dem Gurt des Trägers entspricht. Er wird also um 90° gedreht angenommen.


Im T-Stummelmodell werden drei Versagensarten unterschieden:

Versagensart 1 : vollständiges Fließen der Gurte

RdRd

4 Mpl1Ft1

m

⋅=

mit 2Rd f dMpl1 0,25 leff,1 t 1,1 fy= ⋅ ⋅ ⋅ ⋅

und leff1 : wirksame Länge des T-Stummels für Versagensart 1

tf : Dicke Stummelflansch

durch Verwendung von Futterplatten kann die Grenzzugkraft Ft1Rd erhöht werden :

Rd RdRd

4 Mpl1 2 MbpFt1

m

⋅ + ⋅=

mit 2Rd bp dMbp 0,25 leff,1 t 1,1 fy= ⋅ ⋅ ⋅ ⋅


tbp : Dicke Futterplatte

Die Futterplatte soll dabei die gesamte Breite des Stummelflansches überdecken und mindestens der gesamten wirksamen Länge für die betroffenen Schraubenreihen im T-Stummel entsprechen, mit einem Mindestüberstand von 2*d über die Endschrauben ( d Nenndurchmesser der Schrauben ).

Versagensart 2 : Schraubenversagen und Fließen der Gurte

Rd RdRd

2 Mpl2 n BtFt2

m n

⋅ + ⋅=

+

mit 2Rd f dMpl2 0,25 leff,2 t 1,1 fy= ⋅ ⋅ ⋅ ⋅


tf : Dicke Stummelflansch


BtRd : Minimum aus Durchstanztragfähigkeit BpRd und Grenzzugkraft FtRd der Schraube aus der Schraubenstatik

Σ BtRd : Summe BtRd aller Schrauben im T-Stummel

Versagensart 3 : Schraubenversagen

Rd RdFt3 Bt=

mit Σ BtRd : siehe Versagensart 2

Abmessungen im T-Stummel :

n = e,min und n ≤ 1,25*m

Alternative Methode zur Berechnung Versagensart 1 nach J 3.2.4 in [ 8]

Durch genauere Erfassung des Fließlinienverlaufs im Lastverteilungsbereich der Schraubenköpfe kann die Tragfähigkeit der Versagensart 1 erhöht werden. Ein erweitertes Modell setzt die Schraubenkräfte unter der Unterlegscheibe und dem Schraubenkopf bzw. der Schraubenmutter gleichmäßig auf den Gurt verteilt statt konzentriert in der Schraubenachse an.


( )( )

RdRd

8 n 2 ew Mpl1Ft1

2 m n ew m n

⋅ − ⋅ ⋅=

⋅ ⋅ − ⋅ +

mit ew = dw / 4

dw Durchmesser Unterlegscheibe bzw. Breite Schraubenkopf/-mutter, für Schrauben mit FK 4.6 und 5.6 nimmt das Programm wegen der fehlenden Unterlegscheibe die Breite des Schraubenkopfes an ( Eckmaß)

bei Verwendung von Futterplatten bestimmt sich die Grenzzugkraft Ft1Rd aus :

( )( )

Rd RdRd

8 n 2 ew Mpl1 4 n MbpFt1

2 m n ew m n

⋅ − ⋅ ⋅ + ⋅ ⋅=

⋅ ⋅ − ⋅ +

Wirksame Längen l eff der T-Stummel

Die wirksamen Längen im Ersatzmodell der T-Stummel entsprechen den Längen der Fließlinien zur jeweiligen Versagensart und können von den geometrischen Längen der Verbindung abweichen. Die Fließlinienlänge einer Schraube bestimmt sich durch deren Lage: randnah, neben einer Aussteifung, am Anfang/Ende einer Gruppe bzw. im inneren einer Gruppe.

Es wird zwischen kreisförmigen und nicht kreisförmigen Mustern der Fließlinien unterschieden.

leff der Versagensart 2 entspricht den nicht kreisförmigen, leff der Versagensart 1 entspricht der kleineren Länge aus kreisförmigen und nicht kreisförmigen Mustern. Effektive Längen von T-Stummeln mit mehreren Schraubenreihen setzen sich aus der Summe der Längen jeder Einzelreihe bezüglich deren Lage zusammen.


Beispiel-Fließmuster an nicht ausgesteifter Stütze:


Wirksame Längen l eff:

Einzeln Gruppe Schrauben- reihen kreisförmig

leff,cp nicht kreisförmig

leff,nc kreisförmig

leff,cp nicht kreisförmig

leff,nc

am Rand

1

2 mmin

m 2 e

⋅ π ⋅ π ⋅ + ⋅

1

4 m 1,25 emin

2 m 0,626 e e

⋅ + ⋅ ⋅ + ⋅ +

1

m pmin

2 e p

π ⋅ + ⋅ +

1

2 m 0,625 e 0,5 pmin

e 0,5 p

⋅ + ⋅ + ⋅ + ⋅

im Inneren 2 m⋅ π ⋅ 4 m 1,25 e⋅ + ⋅ 2 p⋅ p

neben einer Steife 2 m⋅ π ⋅ mα ⋅ m pπ ⋅ + ( )0,5 p m 2 m 0,625 e⋅ + α ⋅ − ⋅ + ⋅

im nicht ausgesteiften Überstand

x

x

x

2 m

m wmin

m 2 e

⋅ π ⋅ π ⋅ + π ⋅ + ⋅

x x

x x

p

x x

4 m 1,25 e

e 2 m 0,625 emin

0,5 b

0,5 w 2 m 0,625e

⋅ + ⋅ ⋅ ⋅ + ⋅ ⋅

⋅ + ⋅ +

- -


Der Hilfswert α für T-Stummel im Bereich von Aussteifungen ergibt sich nach Bild J 27 in [8] mit den folgenden λ-Werten:

1m

m eλ =

+ und 2

2m

m eλ =

+

Komponente Stützensteg auf Schub

Die Tragfähigkeit für Schubbeanspruchung im nicht ausgesteiften Stützensteg ergibt sich aus:

vc ydwp,Rd

0,9 A 1,1 fV

3

⋅ ⋅ ⋅=

Avc : schubwirksame Fläche der Stütze

für Walzprofile ( )VC gesamt gurt gurt steg AusrundungA A 2 A t s 2 r= − ⋅ + ⋅ + ⋅

für geschweißte Profile ( )VC gurt gesamt gurt,oben gurt,untenA t h t t= ⋅ − −

wp,Rd wp,RdF V /= β

β Übertragungsparameter für Anschlussmoment (Schubeinfluss Stützenstegfeld) nach Tab. J 4 in [ 8]

für einseitig ausgeführte Anschlüsse ist β näherungsweise 1, der Parameter kann in den Berechnungsoptionen für andere Konfigurationen angepasst werden

Stegblechverstärkung

Eine Möglichkeit, die Schubtragfähigkeit zu erhöhen, ist die Anordnung eines einseitigen Stegbleches der Dicke ts in der Stütze. Die Breite bs sollte bis an die Eckausrundungen reichen und die Länge ls so groß sein, dass die effektiven Breiten des Steges unter Druck und Zug überdeckt sind.

Die erforderlichen Abmessungen werden vom Programm vorgeschlagen. In der Eingabe kann gewählt werden, ob die Stegblechverstärkung nur bei Schnittkraftkombinationen mit Zug an der Riegeloberseite oder nur bei Zug an der Riegelunterseite bzw. immer für Wechselmomente vorgesehen wird, entsprechend passen sich die erf. Längen automatisch an.

Das Stegblech sollte rundherum mit einer Kehlnaht von w sa t / 2≥ angeschweißt werden.


Avc erhöht sich um: s s Stützenstegb min t ;s ⋅

Die Stegblechverstärkung erhöht auch die Tragfähigkeit der Komponenten Stützensteg auf Zug und Stützensteg auf Druck.

Das Programm prüft das Stegblech auf geeignetes Zusammenwirken mit dem Stützensteg und gibt erforderlichenfalls die Kennwerte für Lochschweißungen oder Schrauben aus.

Wenn s sb 40 t> ⋅ ε ⋅ , mit y235 / fε = , so gilt :

1 2 smax(e ,e ,p) 40 t≤ ⋅ ε ⋅ sowie o sd t≥

Sind jeweils im äußeren Druck- und Zugbereich der Stegblechverstärkung Rippen angeordnet, kann Vwp,Rd im Stützenfeld um Vwp,Rd,add erhöht werden.

pl,fc,Rdwp,Rd,add

s

4 MV

d

⋅= und pl,fc,Rd pl,st,Rd

wp,Rd,adds

2 M 2 MV

d

⋅ + ⋅≤

mit

ds : Abstand Mittellinien der Rippen

Mpl,fc,Rd : plastisches Grenzmoment eines Stützenflanschs

Mpl,st,Rd : plastisches Grenzmoment einer Rippe

Diagonalsteife

Eine weitere Möglichkeit, die Schubtragfähigkeit im Stützensteg zu verbessern, bietet das Programm durch die Anordnung einer Diagonalsteife von links oben nach rechts unten, d.h. für die übliche Beanspruchung der Verbindung durch Druck unten und Zug oben.

Die aufnehmbare Grenzkraft FcRd_diagonale der Diagonalsteife ergibt sich aus:

- der Spannung in der Diagonalsteife

- dem Knicknachweis der Diagonalsteife

- dem Beulnachweis der freien Ränder der Diagonalsteife

Die Komponente wird dann durch den größeren Wert aus FcRd_diagonale und FwpRd bestimmt.


Komponente Stützensteg auf Druck

Die Tragfähigkeit für nicht ausgesteiften Stützensteg auf Druck ergibt sich aus:

c,wc,Rd wc eff,c,wc wc ydF k b t 1,1 f= ⋅ ω ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ und c,wc,Rd wc eff,c,wc wc ydF k b t f≤ ρ ⋅ ⋅ ω ⋅ ⋅ ⋅

beff,c,wc : mitwirkende Breite Stützensteg auf Druck

ρ : Abminderungsfaktor für Plattenbeulen

ω : Abminderungsfaktor zur Berücksichtigung von Schub im Steg

kwc : Abminderungsfaktor zur Berücksichtigung der Normalspannung im Steg

twc : Dicke Stützensteg, bei vorhandener Stegblechverstärkung erhöht sich der Wert zu 1,5 twc.

( )eff,c,wc Riegelgurt w,gurt Stützengurt pb t 2 2 a 5 t s s= + ⋅ ⋅ + ⋅ + +

s : Ausrundung bei gewalzter Stütze,

wc2 a⋅ bei geschweißter Stütze

sp : 45° Ausbreitung durch die Stirnplatte, mindestens tStirnplatte und bei ausreichendem Überstand bis zu 2 tStirnplatte.

1,0ρ = für p 0,673λ ≤

( ) 2p p0,22 /ρ = λ − λ für p 0,673λ >

λp : Plattenschlankheit

eff,c,wc wc yp 2

wc

b d f0,932

E t

⋅ ⋅λ =

⋅

dwc : Höhe Steg ohne Ausrundung bzw. Schweißnaht

für einen Übertragungsparameter β = 1 ergibt sich

( )2

eff,c,wc wc vc

1

1 1,3 b t / Aω =

+ ⋅ ⋅

Avc : schubwirksame Fläche der Stütze wie in Komponente Stützensteg auf Schub

andere Übertragungsparameter ergeben ein ω entsprechend Tabelle J 5 in [8]

kwc = 1 im Allgemeinen, bzw.

wc ed yk 1,25 0,5 / f= − ⋅ σ wenn die Normalspannung σed in der Stütze 0,5 fy

überschreitet

σed ist die Normalspannung im Stützensteg aus y y,oben y,rechtsM M M= − und

oben z,rechtsN N V= − im Schnittpunkt der Systemachsen

Hinweis: das rahmenknickähnliche Beulen im nicht ausgesteiften Stützensteg auf Druck sollte konstruktiv verhindert werden.


Stegsteifen

Die Tragfähigkeit der Komponente kann durch Rippen im Druckbereich des Stützenstegs verbessert werden. Sind entsprechende Rippen abgeordnet ergibt sich eine aufnehmbare Grenzkraft FcRd_Rippe aus dem Spannungsnachweis in der Rippe.

Die Komponente wird dann durch den größeren Wert aus FcRd_Rippe und Fc,wc,Rd bestimmt.

Hinweis: Im System Knieeck mit Zuglasche und positiver Momentenbeanspruchung, also Druck oben, wird die Zuglasche vernachlässigt. Eine Aussteifung des Druckbereiches ergibt sich durch die Kopfplatte der Stütze. Ist keine Kopfplatte vorhanden, rechnet das Programm den Stegbereich als nicht ausgesteift.

Komponente Trägerflansch und -steg auf Druck

Die Tragfähigkeit für Trägerflansch und -steg auf Druck ergibt sich mit ausreichender Genauigkeit aus:

( )c,fb,Rd c,Rd Anschluss TrägergurtF M / h t= −

hAnschluss : Höhe vom Anschluss im Anschnitt Stirnplatte (einschließlich Aussteifung)

Mc,Rd : Grenzmoment des Trägers unter Interaktion mit Querkraft

In Abhängigkeit der Schlankheit von Steg und Gurten wird der Trägerquerschnitt durch Querschnittsklassen analog Tab. 5.3.1 in [10] beschrieben. Besitzt der Trägerquerschnitt Aussteifungen mit Gurt, wird er vereinfachend durch die äußeren Gurte und der gesamten Steghöhe beschrieben.

c,Rd pl ydM W f= ⋅ für Querschnittsklasse 1 und 2

c,Rd el ydM W f= ⋅ für Querschnittsklasse 3

c,Rd eff ydM W f= ⋅ für Querschnittsklasse 4

Weff : Widerstandsmoment des Querschnitts mit den wirksamen Querschnittsteilen unter Druck

Komponente Trägersteg auf Druck ( nur bei Vouten )

Im Anschluss gevouteter Träger wird statt der Komponente Trägersteg auf Druck die Komponente Trägersteg auf Druck am Voutenansatz, also der Stelle der Kraftumlenkung, untersucht. Deren Tragfähigkeit ergibt sich aus:

eff,c,wbl Riegelsteg wb ydc,wb,Rd

b t k 1,1 fF

tan

⋅ ⋅ ⋅ ⋅=

β und eff,c,wbl Riegelsteg wb yd

c,wb,Rd

b t k fF

tan

ρ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅≤

β

beff,c,wbl : mitwirkende Breite Riegelsteg auf Druck, analog beff,c,wc bei Stützensteg auf Druck zu bestimmen

kwb : Abminderungsfaktor zur Berücksichtigung der Normalspannung im Steg

tRiegelsteg : Dicke Riegelsteg

tan β : Neigungswinkel der Voute

ρ : Abminderungsfaktor für Plattenbeulen, analog zu ρ bei Stützensteg auf Druck

Stegsteifen

Die Tragfähigkeit der Komponente kann durch Rippen im Bereich des Trägerstegs verbessert werden. Sind entsprechende Rippen abgeordnet ergibt sich eine aufnehmbare Grenzkraft FcRd_Rippe aus dem Spannungsnachweis in der Rippe.

Die Komponente wird dann durch den größeren Wert aus FcRd_Rippe und Fc,wb,Rd bestimmt.


Komponente Gurt auf Druck ( nur bei Vouten )

Im Anschluss gevouteter Träger wird statt der Komponente Trägerflansch auf Druck die Komponente Gurt auf Druck am Anschluss Vouten untersucht. Deren Tragfähigkeit ergibt sich aus:

c,fv,Rd v fv ydF b t f cos= ⋅ ⋅ ⋅ β

tfv : Dicke vom Voutengurt

cos β : Neigung Voute

bv : min (bfv , biv)

bfv : Breite Voutengurt

iv fvy

235b 42 t

f= ⋅ ⋅ in N/mm2

Komponente Stützensteg auf Zug

Die Tragfähigkeit für nicht ausgesteiften Stützensteg auf Druck ergibt sich aus:

t,wc,Rd eff,t,wc wc ydF b t 1,1 f= ω ⋅ ⋅ ⋅ ⋅

beff,t,wc : mitwirkende Breite Stützensteg entspricht der wirksamen Länge des äquivalenten T-Stummel im Gurt ( siehe Modell der T-Stummel )

ω : Abminderungsfaktor zur Berücksichtigung von Schub im Steg, entspricht dem Abminderungsfaktor ω aus der Komponente Stützensteg auf Druck unter Ansatz von beff,t,wc

twc : Dicke Stützensteg, bei vorhandener Stegblechverstärkung erhöht sich der Wert zu 1,5 twc wenn Schweißnahtdicken aw ≥ tsteg verwendet werden oder zu 1,4 twc bzw. 1,3 twc bei Schweißnahtdicken w sa t / 2≥ je nach

verwendeter Stahlgüte

Komponente Stützenflansch auf Biegung

Die Tragfähigkeit Ft,fc,Rd vom Stützenflansch auf Biegung ergibt sich aus der Tragfähigkeit Ft,Rd im Modell des äquivalenten T-Stummels ( siehe Modell der T-Stummel ).

Komponente Stirnplatte auf Biegung

Die Tragfähigkeit Ft,ep,Rd der Stirnplatte auf Biegung ergibt sich aus der Tragfähigkeit Ft,Rd im Modell des äquivalenten T-Stummels ( siehe Modell der T-Stummel ).

Komponente Trägersteg auf Zug

Die Zugtragfähigkeit im Trägersteg ergibt sich aus:

t,wb,Rd eff,t,wb wb ydF b t 1,1 f= ⋅ ⋅ ⋅

beff,t,wb : mitwirkende Breite Trägersteg, entspricht der wirksamen Länge des äquivalenten T-Stummel in der Stirnplatte (siehe Modell der T-Stummel)

twb : Dicke Trägersteg

Nachweis der Schweißnähte

Schweißnähte sind nur begrenzt duktil und sollten daher so dimensioniert werden, dass sie nicht bemessungsrelevant sind, d.h. eine der anderen Komponenten zuerst versagt.

In den Optionen zur Berechnung kann festgelegt werden, ob die Schweißnähte im Anschluss Riegel – Stirnplatte volltragfähig bemessen werden sollen, d.h. der Nachweis mit dem Grenzmoment MaRd und der Grenzquerkraft VRd vom Anschluss erfolgt.


Soll das Verformungsverhalten der Verbindung bis zur vollen Rotationskapazität ausgenutzt werden, müssen die Schweißnähte das 1,4-fache MaRd für unverschiebliche und das 1,7-fache MaRd für verschiebliche Rahmen übertragen können. Diese Bedingung wird vom Programm nicht geprüft und muss ggf. bei der Eingabe berücksichtigt werden.

Der Schweißnahtnachweis im Anschluss Stirnplatte erfolgt entsprechend eingestellter Option entweder über die statischen Werte des Gesamtschweißnahtbildes als Nachweis der Vergleichsspannung oder über die Teilschnittgrößen am jeweiligen Gurt und am Steg.

Nachweis über die Teilschnittgrößen:

Der Steg übernimmt die gesamte Querkraft im Anschluss und wird im Bereich der effektiven T-Stummel-Länge mit dessen Zugkräften beansprucht. Das Programm führt an dieser Stelle einen Vergleichsspannungsnachweis.

Der Druckgurt im Anschluss wird mit der ermittelten Druckkraft aus der Berechnung des Grenzmomentes der Verbindung geführt.

Alle anderen Gurte werden nur konstruktiv nachgewiesen. Als erforderliche Schweißnahtdicke wird dabei die im Nachweis des Druckgurtes ermittelte Dicke angenommen. Sollen die Schweißnähte volltragfähig ausgebildet werden, setzt das Programm eine Mindestdicke für beide Kehlnähte zusammen aus der 1,1 -fachen Dicke des angeschlossenen Gurtes voraus.

Nachweis der Querkrafttragfähigkeit

Die Querkraft wird je nach eingestellter Berechnungsoption allein über die Schraubenreihen im Druckbereich (dieser wird durch den Faktor f bestimmt) oder zusätzlich auch über die zugbeanspruchten Schraubenreihen abgetragen.

Schrauben im Druckbereich müssen innerhalb des Anschlussquerschnittes bzw. im Bereich einer Eckaussteifung liegen.

Die Berechnung erfolgt nach DIN 18800 Teil 1 Abschnitt 8.2.1.

a,Rd a ub,dV A f= ⋅ α ⋅ Grenzabscherkraft

bei Interaktion mit Zug Ft und Abscheren Va ergibt sich nach [ 9]:

aus a t

a,Rd t,Rd

V F1,0

V 1,4 F

+ ≤ ⋅

die reduzierte Grenzabscherkraft ( )a,Interaktion,Rd a,Rd0,4V V 1,4= ⋅

l,Rd sch l y,dV t d f= ⋅ ⋅ α ⋅ Grenzlochleibungskraft

A : maßgebender Abscherquerschnitt

αa : Abscherfaktor

fubd : Bemessungswert Schraubenzugfestigkeit

Ft : Zugkraft einer Schraube

FtRd : Grenzzugkraft

dsch : Schraubenschaftdurchmesser

t : Blechdicke

αl : Lochleibungsfaktor


Wird die Schubtragfähigkeit des angeschlossenen Trägers VwbRd durch die Grenzquerkraft im Anschluss VaRd überschritten, gibt das Programm eine Warnung aus, bricht aber nicht mit der Berechnung ab.

Soll die Schubtragfähigkeit vom Träger in die Berechnung einfließen, kann die entsprechende Option angewählt werden. Es erfolgt dann eine Begrenzung auf 50% der Riegelschubtragfähigkeit VwbRd.

Einfluss des Faktors f für die Höhe des Zugbereiches:

Näher zur Druckzone liegende Schrauben können bei der Berechnung der Momententragfähigkeit vernachlässigt werden. Sie wirken dann mit ihrer vollen Grenzabscherkraft, so dass sich ggf. eine höhere Querkrafttragfähigkeit der Verbindung ergibt. Die Unterbewertung der Momententragfähigkeit ist im Allgemeinen gering und wird für Verbindungen, in denen mindestens 50% der Schrauben auf Zug wirken und sich die vernachlässigten Schrauben im Bereich des 0,4 –fachen Abstandes der äußersten gezogenen Schraube zum Druckpunkt befinden, mit 15% abgeschätzt.

Rotationssteifigkeit

Mit der Anfangssteifigkeit Sj,ini kann beurteilt werden, ob die Verbindung als starr, verformbar oder gelenkig charakterisiert werden kann.

Die Verbindung gilt als starr, wenn Sj,ini größer als die Grenzkurve 1ist. In diesem Fall hat die Verformung im Anschluss keinen Einfluss auf die Tragwerksberechnung.

Die Grenzkurven 1 und 2 werden durch die Steifigkeit des angeschlossenen Riegels bezogen auf dessen Länge ermittelt.


Abhängig von der möglichen Anschlussverdrehung ergeben sich Klassifikationen für seitlich unausgesteifte, d.h. verschiebliche und seitlich ausgesteifte Rahmen.

Anschlüsse in verschieblichen Rahmen

gelenkig j,ini b bS 0,5 E I /L≤ ⋅ ⋅

verformbar b b j,ini b b0,5 E I /L S 25 E I /L⋅ ⋅ < < ⋅ ⋅

starr j,ini b bS 25 E I /L≥ ⋅ ⋅

Anschlüsse in unverschieblichen Rahmen

gelenkig j,ini b bS 0,5 E I /L≤ ⋅ ⋅

verformbar b b j,ini b b0,5 E I /L S 8 E I /L⋅ ⋅ < < ⋅ ⋅

starr j,ini b bS 8 E I /L≥ ⋅ ⋅

E : E-Modul

Ib : Trägheitsmoment eines Trägers

Lb : Systemlänge eines Trägers

Seitlich unverschiebliche Rahmen müssen dabei das Kriterium b cK /K 0,1≥ für jedes

Stockwerk erfüllen.

Kb : Mittelwert aus allen Ib / Lb aller Träger eines Geschosses

Kc : Mittelwert aus allen Ic / Lc aller Stützen eines Geschosses

mit

Ic : Trägheitsmoment einer Stütze

Lc : Geschosshöhe einer Stütze

Die Momenten- Rotationskurve der Verbindung ergibt sich entsprechend der Komponentenmethode als Zusammensetzung der einzelnen Kraft- Verformungskurven jeder im Anschluss beteiligten Komponente.

Beispiel einer nicht ausgesteiften Verbindung mit zwei Schraubenreihen

Die Wegfedern jeder einzelnen Komponente i werden durch deren Steifigkeitskoeffizienten ki beschrieben.


Die Rotationssteifigkeit Sj ergibt sich aus :

2

j

ii

E zS

1k

⋅=μ ⋅

z : Hebelarm,

bei nur einer Schraubenreihe im Zugbereich als Abstand dieser Reihe zum Druckpunkt im Anschluss

bei mehreren Schraubenreihen im Zugbereich als äquivalenter Hebelarm zeq

μ : Steifigkeitsverhältnis

ki : Steifigkeitskoeffizient einer Komponente

äquivalenter Hebelarm für alle Schraubenreihen im Zugbereich :

2eff,r r

req

eff,r rr

k h

zk h

⋅=

⋅

für alle Schraubenreihen r im Zugbereich

keff,r : effektiver Steifigkeitskoeffizient der Schraubenreihe r

hr : Abstand der Schraubenreihe r vom Druckpunkt im Anschluss

Steifigkeitsverhältnis μ

1μ = wenn jSd jRd2M M3≤ ⋅

und zur Berücksichtigung der nichtlinearen Verhaltens in der Anschlusscharakteristik

( )j,Sd j,Rd1,5 M /Mψ

μ = ⋅ wenn jRd jSd jRd2 M M M3 ⋅ < ≤

mit ψ = 2,7 für geschraubte Verbindungen

Anfangssteifigkeit Sj,ini

j,ini jS S= mit dem Steifigkeitsverhältnis μ = 1

vereinfachte bi-lineare Momenten- Rotationscharakteristik

Die Rotationssteifigkeit Sj darf zur linear-elastischen und elastisch-plastischen Berechnung aus einem vereinfachten Modell der Anschlusscharakteristik entnommen werden:

jn j,iniS S /= η mit η = 2 für geschraubte Stirnplatten


Die Steifigkeitskoeffizienten der einzelnen Komponenten

k1 Stützenstegfeld auf Schub

vc1

eq

0,38 Ak

z

⋅=

β ⋅

zeq Hebelarm

Avc schubwirksame Fläche der Stütze, siehe entsprechende Komponente

β Übertragungsparameter für Komponentenmethode nach J.2.3.3 (Schubeinfluss Stützenstegfeld) nach Tab.4 AnnexJ für Anschlussart

Ist das Stützenstegfeld durch eine Diagonalsteife verstärkt, wird der Steifigkeitskoeffizient k1 als unendlich groß angenommen.

k2 Stützensteg auf Druck

eff,c,wc wc2

c

0,7 b tk

d

⋅ ⋅=

beff,c,wc mitwirkende Breite Stützensteg auf Druck

twc Dicke Stützensteg, bei vorhandener Stegblechverstärkung erhöht sich der Wert zu 1,5 twc.

dc lichte Höhe Stützensteg

Ist der Stützensteg im Druckpunkt mit Rippen verstärkt, wird der Steifigkeitskoeffizient k2 als unendlich groß angenommen.

k3 Stützensteg auf Zug

eff,t,wc wc3

c

0,7 b tk

d

⋅ ⋅=

beff,t,wc kleinste wirksame Länge der äquivalenten T-Stummel für die beteiligten Schrauben im Zugbereich

twc Dicke Stützensteg, bei vorhandener Stegblechverstärkung erhöht sich der Wert, siehe entsprechende Komponente

dc lichte Höhe Stützensteg

k4 Stützenflansch auf Biegung (für eine Schraubenreihe) 3

eff fc4 3

0,85 l tk

m

⋅ ⋅=

leff kleinste wirksame Länge für diese Schraubenreihe im äquivalenten T-Stummel

tfc Dicke Stützenflansch

m Abstand Schraube zum Steg, siehe Modell der T-Stummel

k5 Stirnplatte auf Biegung

3eff p

5 3

0,85 l tk

m

⋅ ⋅=

leff kleinste wirksame Länge für diese Schraubenreihe im äquivalenten T-Stummel

tp Dicke Stirnplatte

m Abstand Schraube zum Steg, siehe Modell der T-Stummel, im überstehenden Teil der Stirnplatte m = mx


k10 Schrauben auf Zug

s10

b

1,6 Ak

L

⋅=

As Spannungsquerschnitt der Schraube

Lb Dehnlänge der Schraube, entspricht der Klemmlänge zzgl. halber Kopf und Mutternhöhe

keff Effektiver Steifigkeitskoeffizient einer Schraubenreihe

die Steifigkeitskoeffizienten k3, k4, k5 und k10 einer Schraubenreihe r lassen sich zusammenfassen:

eff,r

3 4 5 10

1k

1 1 1 1k k k k

=+ + +

aus diesen ermittelt sich der äquivalente Steifigkeitskoeffizient aller zugbeanspruchten Schraubenreihen r:

eff,r rr

eqeq

k h

kz

⋅=

zeq äquivalenter Hebelarm für alle Schraubenreihen im Zugbereich, siehe Ausführungen zur Rotationssteifigkeit

hr Abstand der Schraubenreihe r vom Druckpunkt im Anschluss

Klassifizierung nach der Tragfähigkeit

Die Verbindung kann in Abhängigkeit der Momentenwiderstände aus den angeschlossenen Bauteilen als volltragfähig, gelenkig oder teiltragfähig klassifiziert werden.

Eine Verbindung am Stützenkopf (Knieeck) gilt als volltragfähig, wenn

jRd b,pl,Rd c,pl,RdM min M ;M ≥ erfüllt ist.

Bei einer volltragfähigen Verbindung zwischen zwei Stockwerken (T-Eck) muss

jRd b,pl,Rd c,pl,RdM min M ;2 M ≥ ⋅ eingehalten sein.

Mb,pl,Rd plastisches Grenzmoment im Träger

Mc,pl,Rd plastisches Grenzmoment der Stütze

Als gelenkig gilt die Verbindung, wenn deren Momentenwiderstand Mj,Rd kleiner oder gleich ¼ des Momentenwiderstands für Volltragfähigkeit ist.

Alle anderen Verbindungen werden als teiltragfähig angesehen.

Hinweis: zur linear-elastischen Berechnung ist eine Klassifizierung der Verbindung nach ihrer Steifigkeit ausreichend

zur elastisch-plastischen Berechnung ist eine Klassifizierung nach Steifigkeit und auch nach Tragfähigkeit erforderlich

Weitere Nachweise

- Nachweis der Lasteinleitung in den Stützen-/ Riegelsteg (Rippe)


DSTV/DASt, Grundlagen

Grundlage für die Rahmenecke "T-Eck DSTV/DASt" sind die vom Deutschen Stahlbau-Verband in Zusammenarbeit mit dem Deutschen Ausschuss für Stahlbau typisierten Anschlüsse im

DSTV/DASt Stahlbauringbuch 1984 (siehe [ 2] )

- Das Material für Riegel, Stütze und Stirnplatte ist immer S235.

- verwendet werden hochfeste vorgespannte Schrauben der Festigkeitsklasse 10.9.

- die Übertragung der Biegemomente erfolgt hauptsächlich durch die Flansche, d.h. Bedingung ISteg / IGesamt ≤ 0.15 ist eingehalten

Die Belastung im Riegel besteht allgemein aus Biegemoment Myd, Normalkraft Nd und Querkraft Vzd. Für das Biegemoment sind auch Umkehrmomente zulässig.

Je nach Anschlusskonfiguration entsteht ein auf der Zugseite bündiger oder überstehender Stirnplattentyp, d.h. mit horizontal zwei oder vier wirksamen Schraubenreihen um den äußersten gezogenen Gurt.

Zur Querkraftübertragung werden alle Schrauben innerhalb der gegenüberliegenden Anschlusshälfte herangezogen.

Vertikal können jeweils zwei oder vier Schraubenreihen berücksichtigt werden.

Hinweis: bei vorhandenen Eckaussteifungen mit Gurt wird der (innere) durchgehende Trägergurt vernachlässigt.

Nachweis der Zugkraft ZT im oberen Riegelflansch (Tragfähigkeit des Stirnplattenanschlusses)

Berechnet wird die Zugkraft ZT im äußeren gezogenen Riegelflansch. Diese darf die plastische Zugkraft ZT,pl

nicht überschreiten. Für den Gesamtquerschnitt bedeutet das, dass der Querschnitt nicht plastiziert sein darf, also noch im elastischen Bereich sein muss.

Für den Nachweis der Tragfähigkeit des Stirnplattenanschlusses wird die Kraft ZT der zulässigen Kraft ZT,zul gegenübergestellt. Je nach Versagensmechanismus werden mehrere zulässige Kräfte ZT,zul berechnet.


Bei überstehender Stirnplatte

Index Versagensmechanismus

1 Schubversagen in der Stirnplatte

2 Fließgelenkkette in der Stirnplatte (Platte ist in den Schnitten I-I und II-II durchplastiziert)

3 Schraubenversagen und Fließgelenk in der Stirnplatte (Schnitt I-I)

4 Schraubenversagen und Fließgelenk in der Stirnplatte (Schnitt II-II)

Bei bündiger Stirnplatte

Index Versagensmechanismus

1 Schubversagen in der Stirnplatte

2 Schraubenversagen und Stirnplatte im Schnitt III-III plastiziert

3 Stirnplatte im Schnitt I-I und III-III plastiziert

4 Schraubenversagen und Stirnplatte im Schnitt II-II plastiziert

5 Schraubenversagen und Zugflansch im Schnitt I-I plastiziert

6 Stirnplatte im Schnitt I-I und Zugflansch im Schnitt I-I plastiziert

Der Auslastungsgrad Eta ergibt sich aus der kleinsten der zulässigen Zugkräfte.

IIIIIIII

Stirnplatte

Stützenflansch

Riegelflansch IIIIIII

Stirnplatte

Stützenflansch

Riegelflansch

II

Weitere Nachweise

- Die Querkraft wird allein über die unteren Schraubenreihen übertragen. Für diese Schrauben erfolgt ein Abscher- und ein Lochleibungsnachweis.

- Nachweis der Gebrauchstauglichkeit gemäß Stahlbauringbuch

- Nachweis der Schweißnaht am Riegelflansch, Belastung aus Biegung und Normalkraft

- Nachweis der Schweißnaht am Riegelsteg, Belastung aus Querkraft

- Nachweis der Biegespannung im Stützenflansch (Fließlinienmodell)

- Nachweis der Lasteinleitung in den Stützensteg (Rippe)

- Nachweis des Schubfeldes


Schineis, T-Eck und Knieeck ohne Zuglasche, Grundlagen

Grundlage: M. Schineis: Vereinfachte Berechnung geschraubter Rahmenecken, in „Der Bauingenieur" Heft 12/1969 (Jg. 44)

Bei der Berechnung wird von der Annahme ausgegangen, dass die Stirnplatte bei der Verformung eben bleibt. Rein praktisch ist es unmöglich, die inneren Kräfte genau zu erfassen, da hier Scheiben-, Platten- und Stabteile zusammenwirken. Die Rechnung ist also in jedem Fall nur als Näherungsverfahren anzusehen!

Vorraussetzungen der Anwendbarkeit des Verfahrens nach Schineis:

- Flansche und Stirnplatte besitzen ausreichend hohe Steifigkeiten!

- Die Schrauben sind nicht vorgespannt!

- im vereinfachten Verfahren ist ein definierter Druckpunkt als Rippe in der Stütze vorhanden

- im genauen Verfahren müssen die Schrauben über die Anschlusshöhe gleichmäßig verteilet sein

Die Belastung im Riegel besteht allgemein aus Biegemoment Myd, Normalkraft Nd und Querkraft Vzd. Die Verhältnisse müssen jedoch derart sein, dass an einer Trägerseite Zugspannungen und an der gegenüberliegenden Seite Druckspannungen auftreten. Das Biegemoment kann auch als Umkehrmoment eingegeben werden. Alternativ ist es möglich, einen reinen Querkraftstoß zu berechnen.

Die Stirnplatte kann bündig oder überstehend ausgeführt werden. Zur Erhöhung der Tragfähigkeit kann die Rahmenecke durch zusätzliche Aussteifungen an der Riegelober- und der Riegelunterseite verstärkt werden. Diese Aussteifungen sind beliebig kombinierbar.

Zur Berechnung werden alle Schrauben herangezogen, die sich innerhalb des Trägerquerschnittes, einschließlich der Aussteifungen mit oder ohne Gurt befinden, Schrauben außerhalb entfallen im Nachweis.


Beispiele T-Eck:

Beispiele K-Eck:

Berechnungsmethode Schineis

Für die Berechnung der Schraubenzugkräfte steht ein "vereinfachtes" und ein "genaueres Verfahren" zur Verfügung.

Welches der beiden Verfahren die geringere Auslastung liefert, ist abhängig von Geometrie und Belastung.

Das vereinfachte Verfahren wurde ursprünglich für die Handrechnung konzipiert. Dabei wird die Höhe der Druckzone nicht berechnet, sondern es wird davon ausgegangen, dass die Druckkraft über den äußeren Riegelflansch bzw. den Flansch der Aussteifung übertragen wird. Diese Annahme ist nur dann berechtigt, wenn in der Stütze an der entsprechenden Stelle eine Rippe vorhanden ist, um die Druckkraft aufzunehmen. Der Fehler, der durch diese Vereinfachung gemacht wird, wird kompensiert, indem die Schraubenzugkräfte der Schrauben in der unteren Hälfte des Anschlusses nicht in Rechnung gestellt werden.

Beim genauen Verfahren wird die Höhe des Druckbereichs zwischen Stirnplatte und Stütze berechnet. Die Größe der Druckzone kann der Textausgabe des Programms entnommen werden. Die Zugkräfte werden für alle Schrauben in der Zugzone berechnet. Das Rechnungsverfahren von Schineis sieht jedoch auch hierbei eine Vereinfachung vor, die voraussetzt, dass die Schrauben gleichmäßig über die Querschnittshöhe verteilt sind.

Diese Voraussetzung wird vom Programm als erfüllt angesehen, wenn

- der Schwerpunkt des Schraubenbildes nicht mehr als 10% von der Mitte des Querschnittes abweicht;

- der maximale Schraubenabstand e bei n Schraubenreihen nicht größer als 2 n-tels Bereiche der Stirnplatte ist;

- das Verhältnis maximaler zu minimaler Schraubenabstand die Anzahl der Schraubenreihen nicht übersteigt.

Für die maximal belastete Schraube wird die Zugkraft nachgewiesen.

Die vom Anschluss aufnehmbare Querkraft ergibt sich aus den zulässigen Querkräften der Schrauben.


Die Querkraftbeanspruchung in Rahmenecken ist von untergeordneter Bedeutung. Die aufgrund des Momentes vorhandenen Schrauben können die Querkraft über Lochleibung und Abscherkräfte abtragen. Die Verwendung von gleitfesten Verbindungen ist nicht erforderlich, und wird im Programm auch nicht berücksichtigt.

Vorraussetzung für die Anwendbarkeit des Verfahrens nach Schineis ist,

- dass Flansche und Stirnplatte ausreichend hohe Steifigkeiten besitzen

- und dass die Schrauben nicht vorgespannt sind

Nachweise Schineis

Folgende Nachweise werden für das T-Eck und K-Eck ohne Zuglasche nach Schineis geführt:

- Nachweis der Schraubenzugkräfte und der aufnehmbaren Querkraft nach vereinfachtem oder genauem Verfahren

- Nachweis der Zugspannung im Riegelsteg

- Nachweis der Biegespannung in der Stirnplatte

- Nachweis der Biegespannung im Stützenflansch (Fließlinienmodell)

- Nachweis der Schweißnaht am Riegelflansch, Belastung aus Biegung und Normalkraft.

- Nachweis der Schweißnaht am Riegelsteg, Belastung aus Querkraft.

- Nachweis der Aussteifung im Druckbereich


- Nachweis der Umlenkkräfte in den Riegelsteg bei Aussteifung (Rippe)



Schineis, Knieeck mit Zuglasche, Grundlagen

Grundlage: M. Schineis: Vereinfachte Berechnung geschraubter Rahmenecken, in „Der Bauingenieur" Heft 12/1969 (Jg. 44)

Bei der Berechnung wird von der Annahme ausgegangen, dass die Stirnplatte bei der Verformung eben bleibt. Rein praktisch ist es unmöglich, die inneren Kräfte genau zu erfassen, da hier Scheiben-, Platten- und Stabteile zusammenwirken. Die Rechnung ist also in jedem Fall nur als Näherungsverfahren anzusehen!

Die Belastung im Riegel besteht allgemein aus Biegemoment Myd, Normalkraft Nd und Querkraft Vzd. Die Verhältnisse müssen jedoch derart sein, dass an der Riegeloberkante Zugspannungen und an der Riegelunterkante Druckspannungen auftreten. Das Biegemoment muss negativ sein. Für Umkehrmomente kommen die Komponentenmethode bzw. das Verfahren nach Schineis, wie im oberen Teil beschrieben, zur Anwendung.

Zur Erhöhung der Tragfähigkeit kann die Rahmenecke durch zusätzliche Aussteifungen an der Riegelunterseite verstärkt werden.

Bündige Stirnplatte Überstehende Stirnplatte Eckaussteifung Eckaussteifung mit Gurt Abgeknickter Gurt

Eine Neigung des Riegels ist möglich.

Die Zuglasche kann mit dem Riegel verschweißt oder mit Schrauben verbunden sein. Die Verbindung zwischen Stütze und Zuglasche kann geschweißt oder mit einer zusätzlichen Stirnplatte verschraubt sein.

bb

hh

geschweißt geschraubt


Nachweise K-Eck Zuglasche

Die Zugkraft an der Riegeloberseite wird allein durch die Zuglasche übertragen. Die Schrauben werden nicht für die Aufnahme des Moments bzw. der Normalkraft herangezogen. Nachgewiesen werden neben der Zuglasche selbst auch die Verbindungen mit dem Riegel und der Stirnplatte.

Ein vereinfachtes Verfahren entsprechend der Berechnung des T-Ecks nach Schineis steht beim K-Eck z.Zt. nicht zur Auswahl.

Die vom Anschluss aufnehmbare Querkraft ergibt sich aus den zulässigen Querkräften aller Schrauben.

Die Querkraftbeanspruchung in Rahmenecken ist von untergeordneter Bedeutung. Die aufgrund des Momentes vorhandenen Schrauben können die Querkraft über Lochleibung und Abscherkräfte abtragen. Die Verwendung von gleitfesten Verbindungen ist nicht erforderlich, und wird im Programm auch nicht berücksichtigt.

Weitere Nachweise:

- Nachweis der Schweißnaht am Riegelflansch, Belastung aus Biegung und Normalkraft

- Nachweis der Schweißnaht am Riegelsteg, Belastung aus Querkraft

- Nachweis der Aussteifung im Druckbereich


- Nachweis der Umlenkkräfte in den Riegelsteg bei Aussteifungen (Rippe)


Schnittgrößen, Grundlagen

Die Schnittgrößen werden als Bemessungswerte, also F - fach eingegeben.

Prinzipiell kann die Eckverbindung mit den Schnittgrößen, die sich im Knoten (Schnittpunkt) der Systemlinien von Riegel und Stütze ergeben, näherungsweise nachgewiesen werden. Das Programm rechnet jedoch die dem jeweiligen Bezugspunkt zugeordneten Schnittgrößen in die zum Nachweis erforderlichen Anschnittgrößen automatisch um.

Sie können sich je nach Voraussetzung auf die folgenden Punkte beziehen:

A: Schnitt der Systemlinie Stütze mit der Systemlinie Riegel – ohne Voute

B: Anschnitt Riegel an der Stütze mit der Systemlinie Riegel – ohne Voute

C: Schnitt der Systemlinie Stütze mit der Systemlinie Riegel – einschließlich Voute

D: Anschnitt Riegel an der Stütze mit der Systemlinie Riegel – einschließlich Voute

Systemlinie Riegel einschließlich Voute bedeutet hierbei die Winkelhalbierende der Voutenkontur.


Die Schnittgrößen beziehen sich dabei immer auf die Neigung des Riegels (wenn im Punkt A oder B eingegeben) bzw. auf die Neigung der Systemlinie einschließlich Voute (bei Eingabe im Punkt C oder D).

In der Variante „Riegel über Stütze" können sich die Schnittgrößen optional auf die Stütze oder den Riegel beziehen.

Schnittgrößen die sich in der Variante T-Eck auf die Stütze oben beziehen, können wahlweise im Punkt A oder E eingegeben werden. Punkt E stellt den Schnittpunkt der Systemlinie Stütze mit dem Anschnitt des Schubfeldes oben dar.

Zur Umrechnung der lokalen Ausrichtung der Schnittgrößen auf die horizontale bzw. vertikale Richtung wird folgende Transformation durchgeführt:

Mya =My

V V Nza z= ⋅ − ⋅cos( ) sin( )α α

N N Va z= ⋅ + ⋅cos( ) sin( )α α

Die Umrechnung der Bezugspunkte untereinander sei durch folgende Transformation beispielhaft gezeigt:

M M V lyB yA zA= + ⋅

V = VzB zA

N = NB A

Ggf. kann hier noch die Transformation bzgl. der Neigung erforderlich sein (z.B. Punkt C nach A).


Schubfeld, Grundlagen

Folgende Ausführung des Schubfelds sind möglich:

- unverstärktes Schubfeld

- verstärktes Schubfeld (einseitige Stegblechverstärkung)

- Schubfeld mit Diagonalsteife, von links oben nach rechts unten

unverstärktes Schubfeld

Es werden folgende Nachweise geführt:

- Nachweis der Spannungen im Schubfeld

- Beulnachweis

verstärktes Schubfeld


- Nachweis der Spannungen

- Beulnachweis des Schubfeldes

- Beulnachweis der Verstärkung

- Nachweis der Schweißnaht der Verstärkung

Schubfeld mit Diagonalsteife

Das Schubfeld selbst wird für die Rechnung nicht angesetzt. Die Kraft in der Diagonalsteife wird über ein Fachwerkmodell berechnet.


- Nachweis der Spannungen in der Diagonalsteife

- Knicknachweis der Diagonalsteife

- Beulnachweis der freien Ränder der Diagonalsteife

Das Komponentenmodell beinhaltet in sich die Nachweise für ein verstärktes bzw. unverstärktes Schubfeld. Nur bei Ausführung mit Diagonalsteifen wird für diese ein gesonderter Nachweis geführt.


Nachweise der Biegespannung im Stützenflansch

Für das Versagen des Stützenflansches wird ein Fließlinienmodell angesetzt. Dabei können verschiedene Versagens-Modi auftreten. Welcher Modus maßgebend ist, kann der Textausgabe entnommen werden.

Mode 1 Mode 2 Mode 3

Mode 4 Mode 5 Mode 6

Mode 7 Mode 8

Die Modi 7 und 8 treten bei Aussteifungen ohne Gurt auf.


Nachweis der Aussteifung im Druckbereich, Grundlagen

Folgende Nachweise werden für die Aussteifungen im Druckbereich (untere Aussteifung) geführt:

Eckaussteifung (mit Blech, ohne Gurt)

- Spannungsnachweis

- Beulnachweis. Für die Randfaser wird knickstabähnliches Verhalten unterstellt.

Eckaussteifung mit Gurt

- Spannungsnachweis

- Nachweis des Gurtes als Knickstab.

Eckaussteifung mit abgeknicktem Gurt

- Spannungsnachweis

- Nachweis des Gurtes als Knickstab.

Nachweis der lokalen Krafteinleitung, Grundlagen

Für die lokale Krafteinleitung gibt es drei verschiedene Möglichkeiten:

- Krafteinleitung ohne Rippe

- Krafteinleitung mit Rippe

Krafteinleitung ohne Rippen

Der Nachweis der Krafteinleitung ohne Rippen in die Stütze erfolgt entsprechend DIN 18800 ( Ausgabe 11/1990 ) T.1, Element 744.

Die Spannungen x und z beziehen sich auf das lokale Koordinatensystem, wobei x in Richtung der Stabachse weist und z senkrecht dazu steht.

Die Grenzkraft FR,d wird unter Berücksichtigung einer eventuell vorhandenen

Normalspannung x ermittelt.

Es gilt nach Gleichung (29) für x und z mit unterschiedlichen Vorzeichen und

|x| > 0,5 fy,k :

R,d y,k x y,kM

1F s l f (1,25 0,5 | | f )= ⋅ ⋅ ⋅ − ⋅ σ

γ

und für alle anderen Fälle die Gleichung (30):

R,d y,kM

1F s l f= ⋅ ⋅ ⋅

γ

Dabei sind:

h Höhe des Stützenprofils

s Stegdicke der Stütze

l mittragende Länge

x Normalspannung in der Stütze am maßgebenden Schnitt (Stegausrundungsbeginn im Stützenprofil auf der Seite des Riegelanschlusses )

Der Beulsicherheitsnachweis für den Steg wird vom Programm automatisch geführt (erforderlich für Stegschlankheiten h/s > 60).


Sind die Voraussetzungen für rippenlose Krafteinleitung nicht erfüllt, oder reicht die Tragfähigkeit der rippenlosen Krafteinleitung nicht aus, besteht die Möglichkeit, Rippen anzuordnen.

Krafteinleitung mit Rippen

Bemessung und Konstruktion erfolgt nach Kahlmeyer, Stahlbau nach DIN 18800(11.9), Abschnitt 8, S.308.

Rippen können je nach Rahmenecke sowohl in der Stütze als auch im Riegel angeordnet werden.

Beim dreiseitigen Rippenanschluss sind alle drei Seiten der Rippe durch Schweißnähte mit dem Profil verbunden, d.h. die Rippenhöhe hr ist maximal die Profilhöhe abzüglich der Flanschdicken. Diese Ausführung ist geeignet bei hohen und dünnen Stegen, um Beulen des Steges auszuschalten.

Beim zweiseitigen Rippenanschluss ist die Rippenhöhe geringer als im o.g. Fall, die Krafteinleitung erfolgt daher nur durch die Schweißnähte am Steg und am Flansch der belasteten Profilseite.

Kraftverteilung an den Rippen

Für die Einleitung der Kräfte in die Rippen werden folgende Annahmen getroffen:

- gleichmäßige Verteilung der einzuleitenden Kraft F auf die Länge ( 2 b R + s );

- im Bereich ( 2 c R + s ) wird die Gleichlast F / ( 2 b R + s ) unmittelbar übernommen.

b R - Rippenbreite c R - Aussparung der Rippe am Steg/Flansch s - Stegdicke

- Auf jede Aussteifungsrippe entfällt die lotrechte Kraft

F1 = F (b R - c R ) / ( 2 b R + s ) ,

die am belasteten Flansch im Bereich ( bR - c ) gleichmäßig verteilt und im Abstand

e1 = ( bR + cR ) / 2 vom Steg angreift.

Das dadurch hervorgerufene Moment M = F1 e1 wird durch die entgegengesetzt wirkende Kraft F2 aufgehoben.

Bei der Berechnung von F2 werden zwei Fälle unterschieden:

Zweiseitiger Rippenanschluss

- die Rippe ist nicht über die gesamte Steghöhe durchgeführt

- dreieckige Pressungsverteilung im Bereich (h R - c ) mit Hebelarm

e2 = ( 2 h R + c R ) / 3

Aus F1 e1 = F2 e2

folgt F2 = F1 e1 / e2

Dreiseitiger Rippenanschluss

- die Rippe ist über die gesamte Steghöhe durchgeführt

- die Kraft F2 greift oben und unten an der Rippe im Abstand h R an

e2 = h R

F2 = F1 e1 / e2

Siehe Kapitel Rippendicke


Nachweis der Schweißnähte an den Rippen Aus den Kräften F1 und F2 ( Kraftverteilung Rippen ) ergeben sich die Beanspruchungen der Schweißnähte. Alle Schweißnähte werden als Doppelkehlnaht ausgebildet mit der Dicke aw

und der Länge lw je Seite .

Die konstruktive Schweißnahtdicke wird überprüft.

Zweiseitiger Rippenanschluss

Naht am belasteten Flansch ( Index 1 )

Schweißnahtlänge: lw,1 = b R - c R

- Normalspannung senkrecht in Nahtrichtung infolge F1

ws,1 = F1/ ( 2 lw,1 aw )

- Schubspannung parallel in Nachtrichtung infolge F2

wp,1 = F2/ ( 2 lw,1 aw )

- Vergleichspannungsnachweis

2 2wV,1 ws,1 wp,1σ = σ + τ

Naht am Steg ( Index 2 )

Schweißnahtlänge: lw,2 = h R - c R

- Normalspannung senkrecht in Nahtrichtung infolge F2

Die Kraft F2 greift im Schwerpunkt des Normalspannungsdreiecks und damit:

ws,2 = 2 F2 / ( 2 lw,2 aw )

- Schubspannung parallel in Nahtrichtung infolge F1:

1wp,2

w,2 w

F

2 l aτ =

⋅ ⋅

- Vergleichspannungsnachweis

2 2wV,2 ws,2 wp,2σ = σ + τ

Dreiseitiger Rippenanschluss

Naht am belasteten Flansch ( Index 1 ) siehe Fall 1

Naht am Steg ( Index 2 )

Es wirken nur Schubspannungen infolge F1

lw,2 = h R - 2 c R

wp,2 = F1/ ( 2 lw,2 aw )

Naht am unbelasteten Flansch ( Index 3 )

Es wirken nur Schubspannungen infolge F2

lw,3 = b R - c R

wp,3 = F2/ ( 2 lw,3 aw )

siehe auch Kapitel Grenzschweißnahtspannung


Zusätzliche Erläuterungen, Grundlagen

Rippendicke

Konstruktiv sollte die Rippendicke den Abmessungen von Steg und Flansch des Profils angepasst werden.

Die Mindestdicke ergibt sich aus der Beanspruchung des Rippenquerschnitts am belasteten Flansch (Naht Index 1):

R R R RQuerschnittsfläche : A t (b c )= ⋅ −

2 21 2

vR

F 3 FVergleichsspannung :

A

+ ⋅σ =

rechnerisch erforderliche Rippendicke:

2 21 2

RR R

F 3 Ferf t

zul (b c )

+ ⋅<=

σ ⋅ −

F1, F2 - siehe: Kraftverteilung an den Rippen

bR - Rippenbreite

cR - Aussparung der Rippe am Steg/Flansch

Kehlnähte-Grenzwerte

Die Nahtdicke aw sollte folgende Grenzwerte nicht über- bzw. unterschreiten:

2 mm <= aw <= 0,7 min t

und

wa max t 0,5>= −

Diese Grenzwerte werden vom Programm überprüft.

Die Länge der Schweißnaht l w darf rechnerisch nur berücksichtigt werden, wenn

l w >= 6 aw bzw. l w mindestens 30 mm beträgt.

t = Dicke des anzuschließenden Querschnittteils

bei t > 30 aw >= 5mm

Grenzschweißnahtspannung

Die Grenzschweißnahtspannung w , Rd wird nach DIN 18800 Teil 1 Abschnitt 8.4.1.3, Element 829 ermittelt.

Nachweisführung:

vorh. w / w ,Rd <= 1

w , Rd = w fyk / M

Rd = Grenzschweißnahtspannung

w = Faktor nach DIN 18800 Teil 1, Tab.21, Spalte 4

fyk = charakteristischer Wert der Streckgrenze für Grundwerkstoff nach DIN 18800 Teil 1, Tab.1 für Erzeugnisdicken bis 40 mm

M = 1,1 nach DIN 18800 Teil 1, (720)


Systemeingabe

Wählen Sie zunächst die entsprechende Variante zwischen T-Eck oder K-Eck in der Hauptauswahl bzw. unter dem Menüpunkt Bearbeiten aus.

Hinweis: Bei einem späteren Wechsel der Variante überträgt das Programm zwar alle zutreffenden Eingaben, es können jedoch teilweise Eingabewerte verloren gehen, wie die obere Eckaussteifung beim Wechsel von T- nach K-Eck.

Im Systemeingabedialog geben Sie nun die Geometrie des Rahmenknotens sowie dessen Material und Schnittgrößen an. Wollen Sie mehrere Schnittkraftkombinationen vergleichend rechnen, können Sie diese in der Schnittkraftliste vom Programm verwalten lassen. Die Schnittkräfte werden über den Dialog Einwirkung >> allgemein in die Schnittkraftliste eingetragen.

Die Schnittkraftliste erreichen Sie über den Button oder das

Symbol .

Material

Auswahl der Baustahlsorte aus der Liste bzw. freie Eingabe des Materials.

Zum Ausklappen der Liste auf klicken oder die erforderlichen Werte selbst eingeben .

M Der Teilsicherheitsbeiwert der Widerstandsseite M ist mit 1.1 vorbelegt, kann aber z.B. auch auf 1.0 gesetzt werden, wenn M bereits in den Schnittkräften enthalten ist.

W Der Faktor W für die zulässige Grenzschweißnahtspannung nach DIN 18800 T.1 ist für S235 mit 0.95 und für S355 mit 0.8 festgelegt. Für abweichende Stähle muss er vom Benutzer vorgegeben werden.

Freie Eingabe

Wählen Sie in der Liste der Stahlsorten den Eintrag „freie

Eingabe" und klicken Sie dann auf den Button .

Geben Sie eine Bezeichnung für das Material ein sowie die charakteristischen Werte für das E-Modul und die charakteristische Streckgrenze fyk


Einwirkung

Hier werden die Bemessungswerte der Einwirkungen (Index d) im Anschluss eingegeben.

Nd Normalkraft in Richtung der definierten Systemlinie (abhängig vom Bezugspunkt), als Zug positiv

Vzd Querkraft senkrecht zur definierten Systemlinie (abhängig vom Bezugspunkt)

Myd Moment um y, positiv, wenn infolge M im Profil unten Zug auftritt

T-Eck Zur Berücksichtigung der Schnittkräfte im Schubfeld, müssen auch die Schnittkräfte in der Stütze eingegeben werden.

Je nach Voraussetzung können Sie die Schnittgrößen verschiedenen Bezugspunkten im Rahmenknoten zuordnen.

Bezugspunkte

T-Eck Schnittkräfte in der Stütze oben werden im Punkt A oder E angesetzt, Schnittkräfte im Riegel wirken in einem der Punkte A bis D.

K-Eck Schnittkräfte am Rahmeneck wirken in einem der Punkte A bis D.

Dabei bedeuten die Punkte:

A Schnittpunkt der Systemlinie Stütze mit der Systemlinie Riegel - ohne Voute

B Schnittpunkt vom Anschnitt Riegel an der Stütze mit der Systemlinie Riegel – ohne Voute

C Schnittpunkt der Systemlinie Stütze mit der Systemlinie Riegel - einschließlich Voute

D Schnittpunkt vom Anschnitt Riegel an der Stütze mit der Systemlinie Riegel - einschließlich Voute

E Schnittpunkt der Systemlinie Stütze mit dem Anschnitt des Schubfeldes oben


Hinweis: "Systemlinie Riegel einschließlich Voute" bedeutet hier Winkelhalbierende der Votenkontur.

Nd Normalkraft in Richtung der definierten Systemlinie (abhängig vom Bezugspunkt), als Zug positiv

Vzd Querkraft senkrecht zur definierten Systemlinie (abhängig vom Bezugspunkt)

Myd Moment um y

β Übertragungsparameter für Komponentenmethode nach J.2.3.3 (Schubeinfluss Stützenstegfeld) nach Tab.4 AnnexJ für Anschlussart

Vorzeichenregelung

In der Grafik des Dialogs ist die positive Richtung der Schnittkräfte dargestellt.

Schnittkraftliste

Im unteren Dialogbereich wird die augenblickliche Anzahl der gegebenen Schnittkraftkombinationen in Klammern angezeigt.

Klicken Sie den Button „hinzufügen", wenn Sie die eingegebenen Schnittkräfte direkt in diese Liste einfügen möchten.

Wollen Sie die Schnittkraftliste verwalten (berechnen, Maximalwert suchen, löschen) können Sie mittels des Buttons „einsehen" direkt zu deren Ansicht wechseln.

Schnittkraftliste

Mittels der Schnittkraftliste können Sie beliebig viele Schnittkraftkombinationen für das gegebene System tabellarisch verwalten.

Klicken Sie auf das Symbol Schnittkraftliste oder auf den Button „einsehen" im Dialog „Einwirkung allgemein" um in die Anzeige der Liste zu wechseln.

Sortieren

Durch Anklicken der Titel (Spaltenüberschriften) können Sie jede Spalte auf- bzw. absteigend sortieren.

Darstellung einschränken

Mittels der Optionen unterhalb der Tabelle können Sie die darzustellenden Zeilen filtern.

Sie haben die Möglichkeit zur Darstellung

- aller Schnittkraftkombinationen

- aller Schnittkraftkombinationen, deren Auslastungsgrad mehr als 100% beträgt

- aller Schnittkraftkombinationen, die eine maximale Auslastung zwischen den von Ihnen gewählten Grenzen (in Prozent angegeben) haben. Maximale Auslastung bedeutet hier der maximale Beanspruchungsgrad aus allen geführten Nachweisen. Geben Sie im Feld für Obergrenze 0,0 ein, um alle Schnitte mit einer Auslastung größer der eingegebenen Untergrenze darzustellen.

Löschen

Durch Anklicken des Buttons „Löschen" werden markierte Schnittkraftkombinationen gelöscht.

Mittels „Hochstelltaste" (Shift-Taste) bzw. von „Strg" können mehrere Zeilen gleichzeitig markiert werden.


Ausgabe

Klicken Sie auf den Button „Ausgabe", um die Ergebnisse aller markierten Schnittkraftkombinationen am Bildschirm anzuzeigen. Auch hierzu können Sie die Mehrfachauswahl zum Gruppieren der auszugebenden Schnitte verwenden.

Ohne weitere Auswahl wird die Schnittkraftkombination der aktiven Zeile (Fokus) ausgegeben: nicht zu verwechseln mit der Schnittkraftkombination aus der Systemeingabe!

Im Ausgabedokument erscheint zusätzlich eine Zeile mit der Nummer der Schnittkraftkombination(-en).

Bearbeiten

Klicken Sie auf den Button „Bearbeiten", um in den Dialog der Schnittkrafttabelle zu wechseln. Dort können neue Schnittkraftkombinationen hinzugefügt bzw. die vorhandenen Schnittgrößen bearbeitet (verändert) werden.

Berechnung

Klicken Sie auf den Button „Berechnen", um für alle Schnitte eine Neuberechnung auszulösen.

Zum System

Doppelklicken Sie auf eine Schnittkraftkombination in der Tabelle oder auf den Button „zum System", um diese gewählten Schnittgrößen in den Eingabedialog zu übernehmen.

Schnittkrafttabelle

In diesem Dialog können Sie die gegebenen Schnittkraftkombinationen tabellarisch bearbeiten und weitere hinzufügen.

Die zur Verfügung stehenden Spalten (Schnittkräfte) hängen vom gewählten System ab.

Erläuterungen zu den Eingaben entnehmen Sie bitte dem Dialog „Einwirkung allgemein" zur Variante T-Eck bzw. K-Eck.

Hinweis: Einige Eingabefelder sind mit Auswahllisten unterlegt. Zum Ausklappen der

Liste klicken Sie auf .


Profilauswahl

Nach Klick auf einen der Profilbuttons in der Geometrieeingabe erhalten Sie das Fenster der Profilauswahl

Die Abb. zeigt einen Ausschnitt der Profilauswahl

Zur Auswahl stehen alle Doppel- T -Profile.

Die Profile für den Riegel bzw. die Stütze können entweder aus der F+L Profildatei oder über Abmessungen eingegeben werden.

Im linken Fensterbereich können Sie die entsprechende Auswahl treffen:

1 F+L Profildatei

3 Abmessungen Stahl

Die verborgene Baumstruktur z.B. bei der F+L Profildatei wird durch einen Klick auf das "+"-Kästchen oder durch die 1-Taste geöffnet.

Im rechten Fensterbereich wird entweder das gewünschte Profil ausgewählt oder die Abmessungen eingegeben.

Mit dem OK Button wird die Eingabe bestätigt und die Profilauswahl verlassen.

F+L Profildatei

Die Profildatei enthält die Doppel-T Profile nach DIN und eine Reihe von Doppel-T Sonderprofilen der Firma ARBED.

Kurzzeichen Bezeichnung Norm

I Schmale I-Träger DIN 1025, Teil 1

IPE Mittelbreite I-Träger DIN 1025, Teil 5 (EN 19-57)

HE-A = IPBl Breite I-Träger, leicht DIN 1025, Teil 3

HE-B = IPB Breite I-Träger, große Höhe

DIN 1025, Teil 2

HE-M = IPBv Breite I-Träger, verstärkt

Arbed Sonderprofile der Fa. Arbed

Querschnitt über Abmessungen

Bei der Eingabe des Doppel - T - Profils über Abmessungen werden die hier im Bild gezeigten Werte abgefragt. Dei Querschnittswerte vom Programm berechneten Querschnittswerte werden in der unteren Fensterhälfte angezeigt.


Geometrie

Geometrie T-Eck

Riegelneigung Winkel zwischen der Systemlinie Riegelprofil und der Horizontalen in Grad.

Stirnplatte / Aussteifung oben / Aussteifung unten

Aufruf des Dialoges zur Definition der Stirnplatte am Anschnitt Riegel sowie der Vouten bzw. Eckaussteifungen. siehe Kapitel Stirnplatte und Aussteifungen.

Vouten sind mit abgeknicktem Gurt oder zusätzlich mit im Riegel durchgehenden Gurt im Sinne einer Eckaussteifung möglich. Am Gurtende können zur Aufnahme der Umlenkkräfte zusätzlich Rippen im Riegel eingegeben werden

Rippen oben Stützenaussteifung durch Rippen an den oberen Riegelflanschen siehe Kapitel Rippen.

Rippen unten Stützenaussteifung durch Rippen an den unteren Riegelflanschen siehe Kapitel Rippen.

Schubfeld Versteifung des Schubfeldes siehe Kapitel Schubfeld.

Futterplatten Verstärkung des Stützenflansches siehe Kapitel Futterplatten.

Schraubengeometrie Schraubenauswahl und Eingabe vom Schraubenbild.

Berechnung

Auswahl des Berechnungsverfahrens und der zugehörigen Berechnungsoptionen.

Hier bestimmen Sie, ob die Verbindung nach Komponentenmethode, DSTV oder Schineis berechnet wird siehe Kapitel Berechnungsoptionen.

Auslastung

Wenn Sie in der Hauptauswahl bzw. unter dem Menüpunkt Bearbeiten auf „Berechnen" klicken, wird der maßgebliche Auslastungsgrad η zum aktuellen System gerechnet. Dies wird bei Systemänderungen oder bei einem neu eingegebenen System erforderlich.

Bereiche mit η > 1 werden in der Systemgrafik farbig gekennzeichnet.

Soll zu jeder Änderung in der Geometrie sofort der Auslastungsgrad der Verbindung angezeigt werden, aktivieren Sie bitte die Option „nach jeder Änderung Rechnen" im Menupunkt Optionen >> Einstellungen Rahmenecken Stahl.


Geometrie - K-Eck

Riegelneigung Winkel zwischen der Systemlinie Riegelprofil und der Horizontalen in Grad.

Stirnplatte / Aussteifung unten

Aufruf des Dialoges zur Definition der Stirnplatte am Anschnitt Riegel sowie der Voute bzw. Eckaussteifung. siehe Kapitel Stirnplatte und Aussteifungen.

Eine Voute ist mit abgeknicktem Gurt oder zusätzlich mit im Riegel durchgehenden Gurt im Sinne einer Eckaussteifung möglich. Am Gurtende können zur Aufnahme der Umlenkkräfte zusätzlich Rippen im Riegel eingegeben werden

Rippen unten Stützenaussteifung durch Rippen an den unteren Riegelflanschen siehe Kapitel Rippen.

Schubfeld Versteifung des Schubfeldes siehe Kapitel Schubfeld.

Futterplatten Verstärkung des Stützenflansches siehe Kapitel Futterplatten.

Zuglasche Aktivieren Sie diese Option, wenn die Eckverbindung mit aufgeschweißter oder verschraubter Zuglasche ausgeführt werden soll. Die notwendigen Eingabefelder werden dann vom Programm aktiv geschaltet. Anderenfalls wird die Stütze mit einer Kopfplatte ausgeführt.

bei inaktiver Zuglasche (nur Kopfplatte Stütze)

geneigt aktivieren Sie diese Option, wenn die Kopfplatte der Stütze die Neigung des Riegels übernehmen soll, anderenfalls wird die Stütze orthogonal abgeschlossen

dp Dicke der Kopfplatte

aw Schweißnahtdicke der Kehlnaht zw. Kopfplatte und Stütze

bei aktiver Zuglasche

lz Länge der Zuglasche

tz Dicke der Zuglasche

aw Dicke der Kehlnaht am Steg der Stütze

Details … Aufruf des Dialoges zur detaillierten Definition der Zuglasche ( Breite, Schraubenbild, ev. Kopfplatte an der Stütze ) siehe Kapitel Zuglasche.

Schraubengeometrie Schraubenauswahl und Eingabe vom Schraubenbild.

Berechnung


Wird die Verbindung mit Zuglasche ausgeführt, so kommt bei negativen My immer das Berechnungsmodell „K-Eck mit Zuglasche" zur Anwendung. Nur für eine Beanspruchung mit positiven My, also Zug unten, wird dann das hier festgelegte Verfahren (Komponentenmethode oder Schineis) mit den zugehörigen Berechnungsoptionen ausgeführt siehe Kapitel Berechnungsoptionen.


Auslastung

Wenn Sie in der Hauptauswahl bzw. unter dem Menüpunkt Bearbeiten auf „Berechnen" klicken, wird der maßgebliche Auslastungsgrad η zum aktuellen System gerechnet. Dies wird bei Systemänderungen oder bei einem neu eingegebenen System erforderlich.

Bereiche mit η > 1 werden in der Systemgrafik farbig gekennzeichnet.

Soll zu jeder Änderung in der Geometrie sofort der Auslastungsgrad der Verbindung angezeigt werden, aktivieren Sie bitte die Option „nach jeder Änderung Rechnen" im Menupunkt Optionen + Einstellungen Rahmenecken Stahl.

Stirnplatte und Aussteifungen

Stirnplattenanschluss

symmetrisch Wenn diese Checkbox angekreuzt ist (), werden Stirnplatte und Aussteifungen symmetrisch zur Riegelmitte angeordnet (nur bei T-Eck aktiv).

hp Höhe der Stirnplatte (Mindesthöhe ist die Riegelhöhe)

bp Breite der Stirnplatte

tp Dicke der Stirnplatte

a, Riegel Abstand OK-Stirnplatte zu OK-Riegel. Bei "symmetrischem" Stirnplattenanschluss ist die Eingabe inaktiv und der Wert für a, Riegel wird an die mittige Stirnplattenlage angepasst. Bei der Variante Knieeck ist a inaktiv, die Stirnplatte schließt hier immer bündig mit der OK vom Riegel ab.

aF Schweißnahtdicke im Flanschbereich Stirnplatte - Riegel.

aS Schweißnahtdicke im Stegbereich Stirnplatte - Riegel.

Riegel- Oberseite (nur bei T-Eck)

Auswahl der Aussteifungsart im Riegelbereich oben. Eckaussteifungen sind ohne Gurt, mit Gurt und mit abgeknicktem Gurt möglich.

mit Eckaussteifung

l Länge der Aussteifung, an OK vom Riegel gemessen

h Höhe der Aussteifung, an der Stütze gemessen

s Dicke vom Aussteifungsblech

mit Eckaussteifung und Gurt (zusätzlich)

b,gurt Gurtbreite der Aussteifung

t,gurt Gurtdicke der Aussteifung

r,gurt Ausrundung Gurt-Eckblech der Aussteifung, nur bei gewalzten Profilen

gewalzt wenn diese Checkbox angekreuzt ist (), wird die Eckaussteifung als gewalzt angenommen, sonst ist das Eckblech geschweißt,

Hinweis: die Naht in einer geschweißten Eckaussteifung wird vom Programm nicht nachgewiesen, dieser Nachweis muss gesondert geführt werden.

Rippe … Aufruf des Dialoges zur Eingabe von Rippen an der Kraftumleitung der Aussteifung in den Träger siehe Kapitel Rippen.

mit abgeknicktem Gurt

l und h sowie Rippe … entsprechend Eckaussteifung mit Gurt


Riegel- Unterseite

Auswahl der Aussteifungsart im Riegelbereich unten. Die Eingabewerte entsprechen sinngemäß denen zur Aussteifung oben.

Ist der Anschluss symmetrisch gewählt, wird nur die obere Aussteifung eingegeben. Die Werte der unteren Aussteifung ergeben sich automatisch.

Schraubengeometrie

Schraubenauswahl und Eingabe vom Schraubenbild.

Rippen

Die Abbildung zeigt die Abmessungen, wie sie im Programm für Rippen verwendet werden, mit t = Rippendicke. Ein Hinweis zu den Eingabefeldern wird jeweils in der Statuszeile (unten links) angezeigt.

durchgehende Rippe Wenn Sie diese Option ankreuzen, wird ein dreiseitiger Rippenanschluss erzeugt, d.h. die Rippenlänge h ist gleich dem lichten Abstand der Flansche.

Flanschdicke übernehmen Kreuzen Sie diese Option an, wenn die Rippendicke t von der Flanschdicke des anschließenden Profils übernommen werden soll.

Rippenbreite b Nicht breiter als die entsprechende Flanschbreite des Profils.

Rippenhöhe h Nicht höher als der lichte Gurtabstand im Profil.

Rippenhöhe h1 nur nicht durchgehenden Rippen: Hohe des nicht abgeschrägten Bereiches. Die nicht abgeschrägte Breite b1 ergibt sich aus b * h1 / h

Dicke t Rippendicke

Aussparung c Aussparung im Bereich der Ausrundung des Profils

Schweißnaht awf Dicke der Kehlnähte im Bereich der Profilgurte.

Schweißnaht aws Dicke der Kehlnähte im Bereich des Profilstegs.

Schaltflächen

Löschen Abmessungen der vorhandenen Rippe(n) löschen.

Standard Vorgabewerte für die Rippe setzen. (im Bereich der Aussteifung gilt dieses für die äußere Rippe). Die Rippe ist durchgehend mit voller Profilbreite und Dicke des angeschlossenen Gurtes.


Schubfeld

Wählen Sie die entsprechende Option um das Schubfeld durch ein einseitiges Stegblech oder durch eine beidseitige Diagonalsteife zu verstärken.

Stegblechverstärkung

Dicke t Dicke des einseitigen Stegbleches

Sw.naht aw Schweißnahtdicke am Stegblech

Für die Berechnung nach Komponentenmethode können folgende Optionen gesetzt werden:

für Zug oben und unten

die erforderliche Höhe und der erforderliche Überstand des Stegbleches wird sowohl für die Bemessungssituation Zug oben als auch gleichzeitig für Zug unten im Anschluss ermittelt: üblich bei Schnittkraftkombinationen mit positiven und negativen Momenten

nur für Zug oben die erforderliche Höhe und der erforderliche Überstand des Stegbleches wird nur für die Bemessungssituation Zug oben im Anschluss ermittelt (negatives Moment My). Bei positiven My, also Zug unten, wird das Stegblech nicht angesetzt!

nur für Zug unten sinngemäß wie „nur Zug oben", aber hier für die Bemessungssituation mit positiven My, also Zug unten.

Diagonalsteife beidseitig

Dicke t Dicke der Steife

Zum Löschen einer Verstärkung können Sie einfach das Häkchen der Option entfernen.

Futterplatten

Futter werden als Platte hinter allen relevanten Zugschrauben mit der vollen verfügbaren Gurtbreite ausgeführt.

Nur im Verfahren nach Komponentenmodell gehen diese Futterplatten rechnerisch ein, anderenfalls erfolgt der Ansatz nur konstruktiv!

für Zug oben und unten die erforderliche Höhe und der erforderliche Überstand der Futterplatten wird sowohl für die Bemessungssituation Zug oben als auch gleichzeitig für Zug unten im Anschluss ermittelt: üblich bei Schnittkraftkombinationen mit positiven und negativen Momenten

nur für Zug oben die erforderliche Höhe und der erforderliche Überstand der Futterplatten wird nur für die Bemessungssituation Zug oben im Anschluss ermittelt (negatives Moment My). Bei positiven My, also Zug unten, wird die Futterplatte nicht angesetzt!

nur für Zug unten sinngemäß wie „nur Zug oben", aber hier für die Bemessungssituation mit positiven My, also Zug unten.

Die erforderliche Höhe ergibt sich aus der Berechnung nach Komponentenmodell, oder bei den anderen Verfahren aus dem Überstand von 2 * Schraubendurchmesser über die äußeren gezogenen Schraubenreihen.


Schraubenauswahl

Schraubendialog

Es werden die Schraubengrößen M12 bis M36 mit den Festigkeitsklassen 4.6 bis 10.9 angeboten.

Die Schraube kann als Rohe Schraube oder als Passschraube gewählt werden.

Rohe Schrauben haben ein Lochleibungsspiel von 0.3 bis 2.0 mm,

Passschrauben ein Lochleibungsspiel von 0.0 bis 0.3 mm ausgehend vom Regellochdurchmesser.

Die Scherfuge kann im Gewinde oder im Schraubenschaft wirken.

Beachten Sie bitte bei der Auswahl die bestehenden Einschränkungen des verwendeten Berechnungsmodells.

Nach Eingabe der Schraubenart wird der verwendete Lochdurchmesser auf den Regellochdurchmesser der jeweiligen Schraubengröße gesetzt.

Dieser kann jedoch in dem zulässigen Intervall innerhalb des Dialoges zum Schraubenbild verändert werden.

Der Regellochdurchmesser beträgt bei M16 z.B. 17 mm für Rohe Schrauben (Lochleibungsspiel 1.0 mm), 17 mm für Passschrauben (Lochleibungsspiel 0.0 mm).

Hinweis: Die charakteristischen Werte von Streckgrenze fybk

und Zugfestigkeit fubk lassen sich aus der Festigkeitsklasse entnehmen:

fybk = (Ziffer vor Punkt) (Ziffer nach Punkt) 10 N/mm

fubk = (Ziffer vor Punkt) 100 N/mm2

z.B. F-5.6 fybk = 300 N/mm2

fubk = 500 N/mm2

Schraubenbild Stirnplatte

Eingabewerte Schraubenbild zur Stirnplatte im Anschluss Träger-Stütze

dL Lochdurchmesser, abhängig von der gewählten Schraubenart und -größe. Die Schrauben werden im Dialog für die Stirnplatte u. Aussteifungen ausgewählt.

Reihen Anzahl der Schraubenreihen (in Richtung Trägersteg).

Spalten Anzahl der Schraubenspalten, halbseitig (in Richtung Trägerflansch)

e Eingabetabelle für die Abstände der Schraubenreihen in Richtung Trägersteg, gemessen von Oberkante Stirnplatte nach unten (vertikaler Schraubenabstand). Das jeweilige Eingabefeld wird in der Grafik gesondert gekennzeichnet.

w Eingabetabelle für die Abstände der Schraubenspalten in Richtung Trägerflansch, gemessen vom Stirnplattenrand zur Mitte (horizontaler Schraubenabstand). Das jeweilige Eingabefeld wird in der Grafik gesondert gekennzeichnet.

Welche Schrauben tatsächlich berücksichtigt werden, hängt von der Anschlusskonfiguration und dem verwendeten Berechnungsverfahren ab siehe Kapitel Anwendungsmöglichkeiten und auch Berechnungsgrundlagen.


Zuglasche

Zuglaschengeometrie

lz Länge der Zuglasche

bz Breite der Zuglasche

tz Dicke der Zuglasche

aw Dicke der Kehlnaht am Steg der Stütze, bei Option Zuglasche mit Stütze verschweißt

Kopfplatte … Aufruf des Dialoges zur detaillierten Definition der Kopfplatte an der Stütze, wenn die Option Zuglasche mit Stütze verschraubt gewählt ist siehe Kapitel Kopfplatte.

Schraube

dL Lochdurchmesser, abhängig von der gewählten Schraubenart und -größe. Die Schrauben werden im System K-Eck ausgewählt.

Schraubenbild

Reihen nR Anzahl der Schraubenreihen (in Richtung Trägersteg) im Bereich Zuglasche an Träger. Die maximal mögliche Anzahl wird vom Programm angezeigt.

Spalten nS Anzahl der Schraubenspalten, halbseitig (in Richtung Trägerflansch) im Bereich Zuglasche an Träger. Auch hier wird die maximal mögliche Anzahl vom Programm angezeigt.

Randabstand e1 Randabstand in Zugrichtung am riegelseitigen Ende der Zuglasche, muss ≥ 1,2 * dL sein.

Lochabstand e Innenabstand der Schrauben in Zugrichtung der Zuglasche, muss ≥ 2,2 * dL sein. Vorausgesetzt sind wenigstens zwei Schraubenreihen in dieser Richtung.

Randabstand e2 Randabstand quer zur Zugrichtung, bezogen auf die Zuglasche, muss ≥ 1,2 * dL sein.

Lochabstand e3 Innenabstand der Schrauben quer zur Zugrichtung der Zuglasche, muss ≥ 2,4 * dL sein. Vorausgesetzt sind wenigstens zwei Schraubenreihen in dieser Richtung.

Erläuterungen

Nach jeder Eingabe wird ein Plausibilitätstest folgender Art durchgeführt:

- die minimal zulässigen Schraubenabstände müssen eingehalten werden

e1 >= 1.2 dL

e >= 2.2 dL

e2 >= 1.2 dL

e3 >= 2.4 dL

- die Summe der Schraubenabstände quer zur Zugrichtung muss mit der entsprechenden Laschenbreite bz identisch sein.

e2 + (Anzahl Schraubenreihen - 1) e3 + e2,Rest = bz

- die Laschenlänge muss mit den geometrischen Vorgaben in Kraftrichtung übereinstimmen:

e1 + ( nR - 1 ) e + hS + dp = lz

mit: lz Laschenlänge

hS Höhe des Stützenprofils (Außenkante Flansch)

dp Dicke der Stirnplatte zwischen Stütze und Riegel


Hinweis: Bei Eingabe von e1 (e) wird diese Bedingung geprüft und im abweichenden Falle der Wert von e (e1) automatisch angepasst.

Bei nachträglicher Veränderung der Länge lz wird die entstandene Differenz anteilmäßig in den Abständen e1 und e korrigiert.

- das Lochleibungsspiel bei Eingabe von dL darf sich für Rohe Schrauben im Bereich von 0.3 bis 2.0 mm, für Passschrauben im Bereich von 0.0 bis 0.3 mm befinden.

Kopfplatte

Kopfplattengeometrie

tp Dicke der Kopfplatte

aw Dicke der Kehlnaht am Steg der Stütze

hp und bp ergeben sich aus dem Querschnitt der Stütze.

Schraube

Schraube und Lochdurchmesser entsprechen den allgemeinen Eingaben zur Zuglasche.

Schraubenbild

Reihen nR Anzahl der Schraubenreihen (in Richtung Stützensteg). Die maximal mögliche Anzahl wird vom Programm angezeigt.

Spalten nS Anzahl der Schraubenspalten, halbseitig (in Richtung Stützenflansch). Auch hier wird die maximal mögliche Anzahl vom Programm angezeigt.

Randabstand e1 Randabstand in Zugrichtung ( Richtung Steg ), muss ≥ 1,2 * dL sein. e1 am Anfang und e1 am Ende werden gleich gesetzt.

Lochabstand e Innenabstand der Schrauben in Zugrichtung, muss ≥ 2,2 * dL sein. Vorausgesetzt sind wenigstens zwei Schraubenreihen in dieser Richtung.

Randabstand e2 Randabstand quer zur Zugrichtung, bezogen auf die Zuglasche, muss ≥ 1,2 * dL sein.

Lochabstand e3 Innenabstand der Schrauben quer zur Zugrichtung der Zuglasche, muss ≥ 2,4 * dL sein. Vorausgesetzt sind wenigstens zwei Schraubenreihen in dieser Richtung.

Erläuterungen

siehe Kapitel Zuglasche


Berechnungsoptionen


Es können die Berechnungsverfahren Komponentenmodell, DSTV oder Schineis (T-Eck und K-Eck ohne Zuglasche) gewählt werden siehe Kapitel Anwendungsmöglichkeiten und auch Berechnungsgrundlagen.

Wird die Verbindung mit Zuglasche ausgeführt, so kommt bei negativen My immer das Berechnungsmodell „Schineis, K-Eck mit Zuglasche" zur Anwendung. Nur für eine Beanspruchung mit positiven My, also Zug unten, wird dann das hier festgelegte Verfahren (Komponentenmethode oder Schineis) mit den zugehörigen Berechnungsoptionen ausgeführt.

DSTV/DASt

Wegen der Einfachheit des Verfahrens stehen hier keine weiteren Optionen zur Auswahl.

Schineis (T-Eck und K-Eck ohne Zuglasche)

genaues Verfahren Die Höhe des Druckbereichs zwischen Stirnplatte und Stütze wird vom Programm berechnet, Schrauben müssen über die Anschlusshöhe gleichmäßig verteilt sein.

vereinfachtes Verfahren Der Druckpunkt wird im äußeren Riegelflansch bzw. im Gurt der Aussteifung angenommen, in der Stütze muss an dieser Stelle eine Rippe vorhanden sein.

Komponentenmethode

Je nach Bildschirm- bzw. Fenstergröße werden hier entweder alle einstellbaren Optionen angezeigt, oder nur einige ausgewählte. In diesem Fall kann über die Schaltfläche „weitere Optionen .." ein Dialog mit allen Eingabemöglichkeiten aufgerufen werden.

Einstellungen zur Berechnung der Zugkräfte

alternatives Verfahren Alternatives Verfahren für den Nachweis Versagensart 1 in den äquivalenten T-Stummeln nach J.11 anwenden, erschließt durch einen genaueren Ansatz der Schrauben kleinere Tragreserven

Faktor f für Zugbereich Dieser Faktor bezogen auf die Anschlusshöhe ergibt den Bereich, in welchem die Schrauben auf Zug wirken. Vorgabewert ist f = 0,5. Einfluss: Näher zur Druckzone liegende Schrauben können bei der Berechnung der Momententragfähigkeit vernachlässigt werden. Sie wirken dann mit ihrer vollen Grenzabscherkraft, so dass sich ggf. eine höhere Querkrafttragfähigkeit der Verbindung ergibt. Die Unterbewertung der Momententragfähigkeit ist im Allgemeinen gering und wird für Verbindungen, in denen mindestens 50% der Schrauben auf Zug wirken und sich die vernachlässigten Schrauben im Bereich des 0,4 –fachen Abstandes der äußersten gezogenen Schraube zum Druckpunkt befinden, mit 15% abgeschätzt.

Einstellungen zur Berechnung der Querkraft

Vz nur zugfreie Schrauben Die Querkraft wird ausschließlich durch Schrauben übertragen, die keine Zugkraft übernehmen. Siehe auch Faktor f für Zugbereich.


Begrenzung Riegelschub Die Tragfähigkeit der Querkraft wird auf 50% der Schubtragfähigkeit des Riegels begrenzt. Geht in die Berechnung der Auslastung aus VaRd ein.

Einstellungen zur Berechnung der Schweißnähte

volltragfähig Die Schweißnähte der Stirnplatte werden so nachgewiesen, dass sie das Grenzmoment und die Grenzquerkraft vom Anschluss übertragen können.

Schweißnähte sind nur begrenzt duktil und sollten daher so dimensioniert werden, dass sie nicht bemessungsrelevant sind, d.h. eine der anderen Komponenten zuerst versagt.

Nachweis aus IAW Die Schweißnähte der Stirnplatte werden über die Statik des Gesamtschweißnahtbildes nachgewiesen, anderenfalls mit den jeweiligen Teilschnittgrößen.

Systemvorgaben

Übertragungsparameter β Übertragungsparameter für Komponentenmethode nach J.2.3.3 (Schubeinfluss Stützenstegfeld) nach Tab.4 AnnexJ für Anschlussart.

seitlich un-/verschieblich Kriterium für die Klassifizierung der Steifigkeit vom Anschluss

Riegellänge L Länge des Riegels (Stützenachse - Stützenachse) für die Klassifizierung der Steifigkeit vom Anschluss

Mittelwert Iy Klassifizierung Steifigkeit durch den Mittelwert Iy vom Riegel und dem Iy am Anschnitt Riegel-Stirnplatte, also mit Ansatz der Aussteifung. Ist nur sinnvoll bei Trägern mit Eckaussteifungen und Gurt.

Elastisch-Elastisch Die Tragwerksberechnung soll nur Elastisch-Elastisch erfolgen, maßgeblich ist Ma,Rd,el, zur Klassifizierung wird nur die Steifigkeit herangezogen.

Nachweis Schubfeld Das Schubfeld wird zusätzlich und unabhängig vom modellierten Übertragungsparameter β mit dem Verfahren nach Petersen nachgewiesen.


Ausgabe

Über das Ausgabeprofil können Sie Umfang und Inhalt der Ausgabe bestimmen. Nur die markierten Optionen werden ausgegeben. Je nach Kontext der aktiven Verbindungsvariante können bestimmte Optionen gesperrt sein.

Der Ausgabeumfang kann auch durch das gewählte Berechnungsverfahren eingeschränkt sein.

Ausgabeformat

- kurz (Voreinstellung) ohne Zwischenwerte

- lang, alle Zwischenwerte werden dargestellt

Nachweis

Schubfeld Ausgabe der Schubfeldnachweise.

Rippen Ausgabe der Rippennachweise sowie der Nachweise zu den Lasteinleitungen.

Zuglasche Ausgabe der Nachweise in der Zuglasche, sofern vorhanden.

Stirnplatte Ausgabe der Nachweise zur Stirnplatte

Flanschbiegung Ausgabe der Nachweise im Verfahren nach Schineis zur Flanschbiegung der Stütze

Aussteifung Ausgabe der Nachweise im (Vouten-) Aussteifungsbereich.

Gebrauchstaugl. Nur im Verfahren nach DSTV/DASt.

Klassifizierung Ausgabe der Klassifizierung vom Anschluss (starr, verformbar,…), nur im Verfahren nach Komponentenmethode

Bemerkungen und Grafik

Positionstext Bemerkungen zum System.

Systemgrafik2D Grafik des Rahmenknotens als 2D-Darstellung mit Details (Vermassung bzw. Bezeichnung).

Systemgrafik3D 3D-Darstellung des Rahmenknotens in Isometrieansicht von vorn.

Word Durch Doppelklick auf diesen Ausgabepunkt wird, falls vorhanden, das Textprogramm Word gestartet. Es wird ein rtf – Dokument geöffnet, das den Positionsnamen beinhaltet, wie z.B. "Pos1.rtf". Das Dokument kann dann mit Word gedruckt oder auch verändert werden. Das Dokument enthält den im Ausgabeprofil festgelegten Umfang.

Bildschirm Textdarstellung der Ausgabe auf Bildschirm (ohne Grafiken).

Drucker Die im Ausgabeprofil markierten Daten, Nachweise und Grafiken werden auf Drucker ausgegeben.

siehe auch Dokument Ausgabe und Drucken.


Einstellungen zum Programm

Den Dialog zur Einstellung von Programmoptionen erreichen Sie durch Anklicken des Punktes „Einstellungen" in der Hauptauswahl oder über den Menüpunkt Bearbeiten.

Die Änderungen der Werte in diesem Dialog wirken sich unmittelbar auf die in der Systemeingabe definierte Rahmenecke aus. Erstellen Sie jedoch eine neue Position, so greift das Programm auf Standardeinstellungen zurück.

Um Ihre Eingaben zur Standardeinstellung zu machen, betätigen Sie den Button "als Grundeinstellung"

Immer rechnen

Setzen Sie diese Option, um festzulegen, dass nach jeder Änderung in den Eingaben das System sofort neu berechnet wird.

Direktübergabe an Frilo-Programme

Das eingegebene System kann an das Programm ST14 übergeben werden und dort als geschweißte Verbindung weiter bearbeitet werden.

Aktivieren Sie hierzu den entsprechenden Punkt in der Hauptauswahl (unter „Alternativ") bzw. den Menüpunkt „Bearbeiten" und dort „geschweißt ST14".


Programmspezifische Symbole

Je nach Programm stehen zusätzlich zu den Standardsymbolen weitere Symbole/Symbolleisten für programmspezifische Funktionen zur Verfügung.

Zusätzlich zu den Standardsymbolen gibt es in diesem Programm die folgenden Symbole:

Schnittkraftliste. Mittels der Schnittkraftliste können Sie beliebig viele Schnittkraftkombinationen für das gegebene System tabellarisch verwalten.

"Gerenderte" (3D-) Darstellung des Rahmenecks (beleuchtetes Volumenmodell). Mit der linken Maustaste können Sie das System beliebig verdrehen.

Darstellung der Maßlinien, der Beschriftung und der Schnittgrößen. Die Ikonen sind nur aktiv, falls das Grafikfenster im Vollbildmodus dargestellt ist, d.h. bei gedrücktem Grafik-Symbol .

Schrifttum

[ 1] DIN 18800, Fassung: November 1990.

[ 2] Typisierte Verbindungen im Stahlhochbau, 2. Auflage. Deutscher Stahlbau – Verband DSTV in Zusammenarbeit mit dem Deutschen Ausschuss für Stahlbau (DASt),. Stahlbau – Verlags GmbH, Köln 1984.

[ 3] M. Schineis: Vereinfachte Berechnung geschraubter Rahmenecken, in „Der Bauingenieur" Heft 12/1969 (Jg. 44)

[ 4] Petersen, Ch., Stahlbau, 2. Auflage, 1990, Vieweg & Sohn, Braunschweig/Wiesbaden

[ 5] Petersen, Ch., Statik und Stabilität der Baukonstruktionen, 2. Auflage, 1982, Vieweg & Sohn, Braunschweig/Wiesbaden

[ 6] J. LINDNER; J. SCHEER; H. SCHMIDT (HRSG.): Stahlbauten. Erläuterungen zu DIN 18800 Teil 1 bis Teil 4 (Beuth Kommentare). Beuth, Berlin, Köln; Ernst & Sohn, Berlin 1993.

[7] R.KINDMANN; M.STRACKE: Verbindungen im Stahl- und Verbundbau. 1. Auflage. Ernst & Sohn, Berlin 2003.

[8] DIN ENV 1993-1-1:1992 / A2; 1998

[9] Stahlbau Kalender 2005; 7. Jahrgang; Ernst & Sohn, Berlin 2005.

[10] DIN ENV 1993 Teil 1-1: EuroCode 3: Bemessung und Konstruktion von Stahlbauten, Teil 1-1: Allgemeine Bemessungsregeln, Bemessungsregeln für den Hochbau; Ausgabe April 1993

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