HALFEN HUC UNIVERSAL CONNECTION Produktinformation · 2020. 11. 9. · 10.9 100 0,50 Nachweis der...

60 cm

30 cm

40 cm

30 cm

MMEdEd

NNEdEd VVEdEd

ZEd

DEd

Vij,Ed

Vij,Ed

Vfr,Ed

VEd, NEd, MEd

dh c

e 1

1

z =

0.9

· d

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1 Bemessungsschnitt 1-1

Abb.: Anschlussbauteil allgemein→ Seite 10 Produktinformation Technik HALFEN HUC Universal Connection

Bemessungsbeispiel für den Anschluss eines Stahlelements an eine Stahlbetonstütze mit dem HALFEN HSC-B Stahlbauanschluss

Verweise:

Die Berechnung erfolgt nach DIN EN 1992-1-1, DIN EN 1993-1-1 undDIN EN 1993-1-8. Formelverweise beziehen sich auf die Produktinformationen Technik HALFEN HUC Universal Connection und HALFEN HSC Stud Connector sowie auf die bauaufsichtlichen Zulassungen Z-21.8-1974 HSC-B Stahlbauanschluss und Z-21.8-1973 HALFEN HSC Stud Connector.

Beton C25/30B500Bbcol = 40 cm, hcol = 60 cmStützenlängsbewehrung: 12 Ø 25 mmBügelbewehrung: dsw = 12 mm, s = 8 cmUmweltklasse XC1Verlegemaß cv = 2,5 cmStirnplatte Anschluss: bc = 30 cm, hc = 30 cm

Einwirkungen: vorwiegend ruhendMEd = 160 kNmNEd = 120 kNVEd = 700 kN(Schnittgrößen in der Fuge zwischen Positionsplatte und Stirnplatte → Bemessungsschnitt 1-1)Positionsplatte wird schalungsbündig eingebaut

Alle Dokumentationen auf die hier verwiesen wird, stehen unter www.halfen.de als PDF zum Down-load zur Verfügung.

Vorgaben

Stirnplatte

Positionsplatte tp = 3 mm

Abb.: Positionsplatte schalungsbündig→ Seite 6 Produktinformation Technik HALFEN HUC Universal Connection

Schwerachse Anschlussbauteil

HALFEN HUC UNIVERSAL CONNECTION Produktinformation


Bemessungsbeisp ie l

HALFEN HUC UNIVERSAL CONNECTION

2

Reibungsbeiwerte μinf μsup

Reibungsanteil aktivierbar 0,1

0,2Reibungsanteil nicht aktivierbar 0

Reibung Stahl/Stahl für die Nachweise im GZT

Tab.: S. 10 Produktinformation Technik HALFEN HUC Universal Connection (Z-21.8-1974, Tab. 2)

Zugkraft

ZEd = z

MEd + NEd ⋅ (0,5 · hc – 0,1 · d)

z

Annahme: Randabstand der oberen Schrauben e1 = 50 mmd = hc – e1 = 30,0 cm – 5,0 cm = 25,0 cmz = 0,9 ⋅ d = 0,9 ⋅ 25,0 cm = 22,5 cm

ZEd = 16000 kNcm

22,5 cm + 120 kN ·

(0,5 ⋅ 30 cm – 0,1 ⋅ 25 cm)22,5 cm

= 777,8 kN

Druckkraft

DEd = z

MEd – NEd ⋅ z

(d – 0,5 ⋅ hc)

= 22,5 cm

16000 kNcm – 120 kN ⋅

22,5 cm(25 cm – 0,5 ⋅ 30 cm)

= 657,8 kN

ReibungsanteileVfr,Ed,inf = DEd ⋅ μinf

Annahme: Reibungsanteil wird aktiviert

Vfr,Ed,inf = 657,8 kN ⋅ 0,1 = 65,8 kN(für Nachweis von Schrauben, Muffen, lokalem Betonausbruch)

Vfr,Ed,sup = DEd ⋅ μsup = 657,8 kN ⋅ 0,2 = 131,6 kN(für Nachweis auf Betonkantenbruch)

→ Seite 10 Produktinformation Technik HALFEN HUC Universal Connection (Z-21.8-1974, Gl. 4a, 4b)

→ Seite 10 Produktinformation Technik HALFEN HUC Universal Connection (Z-21.8-1974, Gl. 3b)

→ Seite 10 Produktinformation Technik HALFEN HUC Universal Connection (Z-21.8-1974, Anlage 3, S. 3)

0

0

20

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

220

240

40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320

M 27 10.9

M 27 5.6

M 27 4.6

HSC-B 25

Nij,

Rd [

kN]

Vij,Rd [kN]

M 27 8.8

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Zuggurtschrauben:

Maximale Zugtragfähigkeitmax ZEd = 213,4 kN

ntie,req = Nij,Rd

ZEd = 213,4 kN777,8 kN

= 3,6

gewählt: ntie = 4

Beanspruchung der Zuggurtschrauben:

Nij,Ed = ntie

ZEd = 4

777,8 kN = 194,4 kN

Verbleibende Schubtragfähigkeit:

Vij,Rd ≈ 120 kN

Gesamtanzahl der Schrauben:

ntot,req = Vij,Rd

VEd − Vfr,Ed,inf = 120 kN

700 kN − 65,8 kN = 5,3

gewählt: ntot = 6

Beanspruchung der Schrauben auf Abscheren:

Vij,Ed = ntot

VEd − Vfr,Ed,inf = 6

700 kN − 65,8 kN = 105,7 kN

Druckgurt: nstrut = ntot – ntie = 6 – 4 = 2

→ Seite 12 Produktinformation Technik HALFEN HUC Universal Connection „Hilfen zur Vordimensionierung“

→ Seite 11 Produktinformation Technik HALFEN HUC Universal Connection (Z-21.8-1974, Gl. 5 und 10)

→ Seite 11 Produktinformation Technik HALFEN HUC Universal Connection (Z-21.8-1974, Gl. 6 und 11)

= Fließkraft Bewehrungsstahl Fyd,25, siehe Diagramm

(Ablesen aus Diagramm)

Ermittlung der erforderlichen Muffen- und SchraubenanzahlAnnahmen: HSC-B 25, Schrauben M 27, 8.8

Fyd, 25 = 213,4 kN

90 (> 86)

70 (> 66) 80 (> 66)

220 (> 66)

70 (> 66)40

40

50 5040

50u

200

u = 50 mm (> min u = 36 mm)

40

[mm]

dL

u

aij

aij

aij

aij,edge

aij,edge




4

Abmessungen, geometrische Vorgaben

HSC-B Schraube Mindestabstände Loch-∅

ds[mm] [-]

aij,Rand[mm]

aij[mm]

u[mm]

max dL[mm]

12 M12 40 30 21 13

16 M16 50 38 21 17

20 M20 63 48 27 21

25 M27 86 66 36 28,5

Abb.: S. 9 Produktinformation Technik HALFEN HUC Universal Connection„Entwurf des Lochbildes, Mindestab-stände“

Entwurf Lochbild

Hinweis: Abgesehen vom unteren Überstand „u“ sind die stahlbauseitigen Mindest- und Maximalabstände für die Schrauben separat zu untersuchen.

Stirnplatte

Tab.: S. 9 Produktinformation Technik HALFEN HUC Universal Connection (Z-21.8-1974, Anlage 2)




Spannungsquerschnitte der Schrauben

Schraubengröße Asp [cm²]

M 12 0,84

M 16 1,57

M 20 2,45

M 27 4,59

Widerstandsparameter für Schrauben

Festigkeitsklasse fu,b,k[kN/cm²]

αv [-]

4.6 40 0,60

5.6 50 0,60

8.8 80 0,60

10.9 100 0,50

Nachweis der Schrauben

Nij,Ed = 194,4 kN (je Schraube)

Vij,Ed = 105,7 kN (je Schraube)

Nij,Rd = k2 ⋅ m2

fub ⋅ ASp = 0,9 ⋅ 1,25

80 kN/cm² ⋅ 4,59 cm² = 264,4 kN

Vij,Rd = v ⋅ m2

fub ⋅ ASp = 0,60 ⋅ 1,25

80 kN/cm² ⋅ 4,59 cm² = 176,3 kN

→ HUC Katalog S. 11 (Z-21.8-1974, Gl. 8)

Nij,Rd

Nij,Ed = 264,4 kN194,4 kN

= 0,74

Vij,Rd

Vij,Ed = 176,3 kN105,7 kN

= 0,60

Nij,Rd

Nij,Ed

2

+ Vij,Rd

Vij,Ed

2

= 0,742 + 0,602 = 0,91

Tab.: S. 11 Produktinformation Technik HALFEN HUC Universal Connection


→ Seite 11 Produktinformation Technik HALFEN HUC Universal Connection (Z-21.8-1974, Gl. 7)


0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

220

240

260 280 300 320

Nij,

Rd [

kN]

Vij,Rd [kN]

HSC-B 25

HSC-B 20

HSC-B 16HSC-B 12




6

Nachweis der Muffen

Nij,Ed = 194,4 kN (je Muffe)Vij,Ed = 105,7 kN (je Muffe)

Nachweis: Wertepaar (Vij,Ed, Nij,Ed) liegt zwischen durchmesserspezifischer Grenz-kurve (hier HSC-B 25) und Koordinatenachsen, siehe Diagramm

Nachweis Bewehrungsstahl

Nij,Ed = 194,4 kN (Kraft je Stab)

Fyd,25 = γs

fyk ⋅ As = 1,15

50 kN/cm² ⋅

4π

⋅ (2,5 cm)2

= 213,4 kN > 194,4 kN = Nij,Ed

Hinweis: Die Verankerung ist nachzuweisen. → Siehe S.10

→ Seite 11 Produktinformation Technik HALFEN HUC Universal Connection (Z-21.8-1974, Anlage 3, S. 5, 6)

→ Z-21.8-1974, Diagramm 1(105,7 kN, 194,4 kN)

xb




Abmessungen HSC-B

LM

Sw

ds

ds [mm] Sw [mm] LM [mm]

12 19 36

16 24 48

20 30 60

25 41 75

Lokaler Betonausbruch

Vij,Ed = 105,7 kN (je Muffe)

Widerstand je Muffe Vij,loc,Rd = c

1,44 ⋅ Sw

2 ⋅ (fck ⋅ Rp,0.2)0,5

Sw = 41 mm (siehe Tabelle)

fck = 25 N/mm² ≤ 50 N/mm²

Rp,0,2 = 440 N/mm²

Vij,c,loc,Rd = 1,5

1,44 ⋅ 412 ⋅ (25 ⋅ 440)0,5 = 169253 N = 169,3 kN

Vij,loc,Rd

Vij,Ed = 169,3105,7

= 0,62 < 1,0

Betonkantenbruch

Einwirkung

Vconc,Ed = 2

VEd + Vfr,Ed,sup = 2

700 kN + 131,6 kN = 415,8 kN

Widerstand

Vconc,Rd = 15 ⋅ cα

⋅ bc ⋅ LM ⋅ fck0,25

bc = 300 mm (Stirnplattenbreite)

LM = 75 mm (siehe Tabelle S. 4)

fck = 25 N/mm² ≤ 50 N/mm²

Vconc,Rd = 15 ⋅ 1,50,85

⋅ 300 ⋅ 75 ⋅ 250,25 = 427648 N = 427,6 kN

Vconc,Rd

Vconc,Ed = 427,6415,8

= 0,97 < 1,0


→ Seite 13 Produktinformation Technik HALFEN HUC Universal Connection (Z-21.8-1974, Gl. 14, 15, 16)

Abb.: S. 13 Produktinformation Technik HALFEN HUC Universal Connection

Abb.: S. 13 Produktinformation Technik HALFEN HUC Universal Connection


55

1010

Asl,bet

Asl,edge

aaijij

bbcolcol




8

Primäre Spaltzugbewehrung

Asw,1 = 0,25 ⋅ ntot

VEd ⋅ 1 – aij,max

Sw ⋅ fyk

1,15

VEd = 700,0 kN ntot = 6 (Gesamtanzahl Muffen) Sw = 41 mm (Schlüsselweite, siehe Tabelle S.7) aij,max = maximaler Abstand zweier Muffen in einer Lage Zuggurt: aij,max = 80 mm (obere Lage) Druckgurt: aij,max = 220 mm (untere Lage)

Zuggurt:

Asw,1,tie = 0,25 ⋅ 6

700,0 kN ⋅ 1 –

80 mm41 mm

⋅ 50,0 kN/cm²

1,15 = 0,33 cm²

Druckgurt:

Asw,1,strut = 0,25 ⋅ 6

700,0 kN ⋅ 1 –

220 mm41 mm

⋅ 50,0 kN/cm²

1,15 = 0,55 cm²

Die Wahl der Bewehrung erfolgt gemeinsam mit der sekundären Spaltzugbewehrung.

Sekundäre Spaltzugbewehrung

Zuggurt:

Asw,2,tie = 0,25 ⋅ 2

VEd ⋅ 1 – bcol

∑ aij ⋅ fyk

1,15

VEd = 700,0 kN ∑aij = 2 ⋅ 70 mm + 80 mm = 220 mm bcol = 400 mm fyk = 50 kN/cm²

Asw,2,tie = 0,25 ⋅ 2

700,0 kN ⋅ 1 –

400 mm220 mm

⋅ 50 kN/cm²

1,15 = 0,91 cm²

Druckgurt:

Asw,2,strut = 0,25 ⋅ Vconc,Ed ⋅ 1 – bcol

∑ aij ⋅ fyk

1,15

Vconc,Ed = 415,8 kN ∑aij = 220 mm

Asw,2,strut = 0,25 ⋅ 415,8 kN ⋅ 1 – 400 mm220 mm

⋅ 50 kN/cm²

1,15 = 1,08 cm²

Min

dest

abst

ände

kon

stru

ktiv

[cm

]

→ Seite 14 Produktinformation Technik HALFEN HUC Universal Connection (Z-21.8-1974, Gl. 17, 18)

Abb.: S. 14 Produktinformation Technik HALFEN HUC Universal Connection„Konstruktive Mindestabstände“






Mindestdurchmesser, Bügel und Längsbewehrung

HSC-B [mm]

dsw,2 [mm]

dsl,edge[mm]

dsl,bet[mm]

12 6 12 10

16 6 12 10

20 8 12 12

25 12 20 20

Wahl der SpaltzugbewehrungMindestdurchmesser dsw,2 = 12 mm für HSC-B 25

Zuggurt:

Asw,tie,tot = Asw,1,tie + Asw,2,tie = 0,33 cm² + 0,91 cm² = 1,24 cm²

gewählt: 2 Bügel mit dsw = 12 mm mit Asw,prov = 2,26 cm² > 1,24 cm² = Asw,req

Druckgurt:

Asw,strut,tot = Asw,1,strut + Asw,2,strut = 0,55 cm² + 1,08 cm² = 1,63 cm²

gewählt: 2 Bügel mit dsw = 12 mm mit Asw,prov = 2,26 cm² > 1,63 cm² = Asw,req

Verlegung: Jeweils ein Bügel wird unmittelbar unterhalb der Muffen verlegt, der 2. Bügel im Abstand von 8 cm. Die Bügel umschließen die Stützenbewehrung.

Längsbewehrung

Vorgaben: Die Mindestdurchmesser nach Zulassung betragen dsl,edge = 20 mm und dsl,bet = 20 mm siehe Tabelle.

Die Bewehrung ist oberhalb und unterhalb des Stahlelements zu verankern.

Vorhanden: 5 ∅ 25 mm, durchlaufende Stützenbewehrung

→ siehe Bild Gesamtdarstellung S. 11


bcolhcol

hbe

am




10

Mindestabmessungen

Anker-Ø StützeBetonfestigkeits-

klassedHSC [mm]

bcol,min [mm]

hcol,min [mm]

ds,col,min [mm]

12 240 240 12 C20/25 - C70/85

16 240 240 12 C20/25 - C70/85

20300 300

16C20/25 - C35/45

240 240 C40/50 - C70/85

25

300 400

20

C20/25

300 350 C25/30 - C30/37

300 300 C35/45 - C70/85

Büge

l ∅8

s = 1

00

auf

h co

l

Büge

l ∅8

s = 1

00

auf

h be

am

Büge

l ∅8

s = 1

00

auf

h co

l

Bügel ∅8 s =

100

auf hbeam

Verankerung der Zuggurtbewehrung

Auslastung des Bewehrungsstahles (siehe auch Nachweis Bewehrungsstahl S. 6)

213,4 kN194,4 kN

= 0,91

Gewählt: Vollverankerung der Bewehrung mit HSC Anker-köpfen nach Zulassung Z-21.8-1973 (Typ HSC-B SH)

→ vereinfachter Verankerungsnachweis durch Einhalten von Konstruktionsregeln

Forderungen:Mindestabmessungen der Stütze, siehe Tabelle:

bcol,min = 300 mm < bcol,prov = 400 mm hcol,min = 350 mm < hcol,prov = 600 mm

Mindestlängsbewehrungsgrad der Stütze

ρcol,min = bcol ⋅ hcol

As1,col = bcol ⋅ hcol

As2,col ≥ 0,5 %

ρcol,1 = ρcol,2 = 40 cm ⋅ 60 cm

5 ⋅ π/4 ⋅ (2,5 cm)2

= 1,02 % ≥ 0,5 %

Mindestdurchmesser der Stützenlängsbewehrung aus Tabelle

ds,col,min = 20 mm < ds,col,prov = 25 mm

Mindestbügelbewehrung in der Stütze im Anschlussbereich, siehe Abb.:dsw = 8 mm, s = 100 mmvorhanden: dsw = 12 mm, s = 80 mm

Ankerköpfe werden bis hinter die Stützenlängsbewehrung geführt, siehe Abb. rechts oben

Weiterleitung der Kräfte

Die Weiterleitung der Kräfte ist vom Planer nachzuweisen. Dies ist auch dann erforderlich, wenn eine alternative Veran-kerungsvariante für die Zuggurtbewehrung, z.B. abgebogene Bewehrungsstäbe, gewählt wird.

Abb.: S. 6 Produktinformation Technik HALFEN HSC Stud Connector„Geometrie, Mindestbügelbewehrung“(Z-21.8-1973, Anlage 3)

→ Seite 6 Produktinformation Technik HALFEN HSC Stud Connector (Z-21.8-1973, Gl. 1)

→ Seite 6 Produktinformation Technik HALFEN HSC Stud Connector (Z-21.8-1973, Anlage 7 S. 2)

Tab.: S. 7 Produktinformation Technik HALFEN HSC Stud Connector(Z-21.8-1973, Tab. 2)

L

ds




Gesamtdarstellung der gewählten Bewehrung

Zuggurtbewehrung:

4 x Typ HSC-B SH, ds = 25 mmL = hcol – tp – cv = 600 mm – 3 mm – 25 mm = 572 mmMuffen galvanisch verzinkt

Druckgurtbewehrung:

2 x Typ HSC-B SH, ds = 25 mmL = 572 mmMuffen galvanisch verzinkt

Abb. Gesamtdarstellung der gewählten Bewehrung (außer der Spaltzugbewehrung sind keine Bügel dargestellt)

Abb.: S. 7 Produktinformation Technik HALFEN HUC Universal Connection„Produktübersicht“ „HSC-B SH Muffenstab mit Ankerkopf“

310

300

310

300

tp = 3 mm

45

4540

40

70

8070

u = 50 mm

u50

5555



TI-H

UC

13

· ww

w.h

alfe

n.co

m

© 2

02

0

R-0

38

– 0

9/1

3

PD

F 1

0/2

0

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Stirnplatte HSC-B FP:Maße: Dicke tc = ...(Vorgabe Planer), restliche Maße siehe Abb.Material S 460 walzblank(Vorgabe Planer) Schraubengröße M27

Positionsplatte HSC-B P:Maße siehe Abb. (Zur Erleichterung des Einbaus umlaufend 5 mm größer als Stirnplatte)Korrosionsschutz: galvanisch verzinktEinbau schalungsbündigSchraubengröße M27Nagellöcher: d = 3 mm

Bauseits zu stellen:Stützenlängs- und Bügelbewehrung6 Schrauben M 27 8.8 mit Unterlegscheiben

Abb. Stirnplatte und Positionsplatte [mm]

tc

Hinweise zur Bestellung

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