WW01 - Kapitel 3 - Grundlagen des Stahlbaus · PDF fileAuflage Kapitel 3 Grundlagen des ......

BAUHAUS-UNIVERSITÄT WEIMARWEITERBILDENDES STUDIUM BAUINGENIEURWESEN

WASSER UND UMWELT

WW 01

Einführungsmodul

Wintersemester 2008/2009

4. Auflage

Kapitel 3

Grundlagen des Stahlbaus

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Einführungsmodule4. Auflage

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Kapitel 3 - Inhaltsverzeichnis

3.1 Einführung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

3.1.1 Anwendung der Stahlbauweise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.1.2 Eigenarten der Stahlbauweise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23.1.3 Normen und Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

3.1.3.1 Deutsche Normung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43.1.3.2 Europäische Normung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

3.2 Werkstoff Stahl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

3.2.1 Stahlherstellung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93.2.2 Fertigerzeugnisse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113.2.3 Stahleigenschaften und deren Prüfung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123.2.4 Einfluss der Legierungselemente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143.2.5 Wärmebehandlungsverfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153.2.6 Einteilungsprinzipien der Stähle nach DIN EN 10020 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

3.2.6.1 Einteilung der Stähle nach der chemischen Zusammensetzung . . . . . . . . . . . . . . . 163.2.6.2 Einteilung der Stähle nach den Hauptgüteklassen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

3.2.7 Bezeichnungssystem für Stähle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173.2.8 Wichtige Stahlsorten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

3.2.8.1 Unlegierte Baustähle nach DIN EN 10025-2 (alte Norm DIN 17100) . . . . . . . . . 183.2.8.2 Schweißgeeignete Feinkornstähle nach DIN EN 10025-3 und

DIN EN 10025-4 (alte Norm: DIN 17102) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203.2.8.3 Weitere Stahlsorten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

3.2.9 Probleme der Schweißeignung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

3.3 Berechnungsgrundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

3.3.1 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 253.3.2 Nachweise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

3.3.2.1 Prinzip der Nachweisführung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 263.3.2.2 Einwirkungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 293.3.2.3 Widerstände . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 293.3.2.4 Teilsicherheitsbeiwerte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 303.3.2.5 Bemessungswerte der Einwirkungskombinationen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 313.3.2.6 Bemessungswerte der Widerstände . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 323.3.2.7 Nachweis der Tragsicherheit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 323.3.2.8 Gebrauchstauglichkeitsnachweis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 343.3.2.9 Nachweis der Lagesicherheit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35

3.3.3 Allgemeine Regeln . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 363.3.4 Anpassungsrichtlinie zur DIN 18800 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

3.4 Verbindungsmittel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39

3.4.1 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39

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Bauhaus-Universität Weimar – Weiterbildendes Studium »Wasser und Umwelt« 3 – iS

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Einführungsmodule4. Auflagen

3.4.2 Schraubenverbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 393.4.2.1 Schraubenarten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 393.4.2.2 Ausführungsformen der Schraubenverbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 413.4.2.3 Konstruktive Ausbildung der Schraubenverbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 423.4.2.4 Nachweis bei Beanspruchung senkrecht zum Schraubenschaft

(Schubbeanspruchung) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 443.4.2.5 Nachweis bei Beanspruchung parallel zum Schraubenschaft

(Zugbeanspruchung) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 463.4.2.6 Nachweis bei Beanspruchung senkrecht und parallel zum Schraubenschaft . . . 47

3.4.3 Schweißverbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 473.4.3.1 Prinzip . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 473.4.3.2 Schweißverfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 483.4.3.3 Stoßformen und Nahtarten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 483.4.3.4 Konstruktive Ausbildung der Schweißverbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 513.4.3.5 Berechnung der vorhandenen Spannungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 523.4.3.6 Nachweis nach DIN 18800 Teil 1, (825) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53

3.4.4 Bolzenverbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55

3.5 Zugstäbe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57

3.5.1 Begriff und Querschnittsform . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 573.5.2 Berechnung der Zugstäbe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58

3.5.2.1 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 583.5.2.2 Nachweis nach DIN 18800 Teil 1, 7.5.2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61

3.5.3 Zugstabanschlüsse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 633.5.3.1 Konstruktive Ausbildung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 633.5.3.2 Nachweis der Anschlüsse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65

3.5.4 Zugstabstöße . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 653.5.4.1 Konstruktive Ausbildung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 653.5.4.2 Nachweis der Stöße . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66

3.6 Vollwandträger . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67

3.6.1 Begriff und Querschnittsform . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 673.6.1.1 I-Walzprofile . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 673.6.1.2 U-Walzprofile . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 693.6.1.3 Geschweißte Querschnitte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 693.6.1.4 Konstruktionsgrundsätze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70

3.6.2 Berechnung der Vollwandträger . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 713.6.2.1 Nachweis nach dem Verfahren Elastisch-Elastisch (E-E) nach

DIN 18800 Teil 1, 7.5.2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 723.6.2.2 Nachweis nach dem Verfahren Elastisch-Teilplastisch nach

DIN 18800 Teil 1, 7.5.2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 733.6.2.3 Nachweis nach dem Verfahren Elastisch-Plastisch (E-P) nach

DIN 18800 Teil 1, 7.5.3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 743.6.2.4 Nachweis ausreichender Bauteildicken . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 763.6.2.5 Biegedrillknicknachweis für Vollwandträger . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 773.6.2.6 Konstruktive Einzelheiten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80

3.6.3 Trägeranschlüsse und -stöße . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 823.6.3.1 Anschlüsse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 823.6.3.2 Stöße . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85tudi

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3.7 Stützen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87

3.7.1 Begriff und Bauarten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 873.7.2 Konstruktive Ausbildung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89

3.7.2.1 Stützenköpfe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 893.7.2.2 Trägeranschlüsse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 903.7.2.3 Stützenstöße . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 903.7.2.4 Stützenfüße . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91

3.7.3 Berechnung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 933.7.3.1 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 933.7.3.2 Nachweis des mittig gedrückten Stabes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95

3.8 Anlage Schweißverbindungen - Querschnittswerte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99

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3 – iv Bauhaus-Universität Weimar – Weiterbildendes Studium »Wasser und Umwelt«S



Kapitel 3 - Abbildungsverzeichnis

Abb. 3.1: Warmgewalzte Profile (Auswahl) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11Abb. 3.2: Hohlprofile, Flacherzeugnisse, kaltgefertigte Erzeugnisse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12Abb. 3.3: Spannungs-Dehnungs-Diagramm eines zähen Stahles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14Abb. 3.4: Bezeichnungen nach DIN 18800 Teil 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25Abb. 3.5: Nachweisprinzip . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28Abb. 3.6: Rohe Schraube und zugehörige Verbindung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40Abb. 3.7: Passschraube und zugehörige Verbindung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40Abb. 3.8: Wirkliche und idealisierte Spannungen bei einer SL-Verbindung . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44Abb. 3.9: Bezeichnung der Schraubenabstände nach DIN 18800 Teil 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46Abb. 3.10: Ausgewählte Stoßformen nach DIN ISO 17659 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49Abb. 3.11: Beispiele für Stumpfnähte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50Abb. 3.12: Einfache und doppelte Kehlnaht am T-Stoß . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51Abb. 3.13: Ausgewählte Querschnittsformen - symmetrische Anschlussebenen . . . . . . . . . . . . . . . 57Abb. 3.14: Ausgewählte Querschnittsformen - unsymmetrische Anschlussebenen . . . . . . . . . . . . . 58Abb. 3.15: Ausgewählte Querschnittsformen - größere Zugkräfte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58Abb. 3.16: Spannungsverteilung am Zugstab . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59Abb. 3.17: Maßgebende Schnitte für den Stab (Risslinien) und Nettoflächen . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60Abb. 3.18: Maßgebende Schnitte für ein Knotenblech (Risslinie beim geschraubtem Anschluss) . 61Abb. 3.19: Zugstabanschlüsse und Zugstabstöße . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64Abb. 3.20: Profilreihen nach DIN 1025 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68Abb. 3.21: Verstärkte Walzprofile . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69Abb. 3.22: U-Profile . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69Abb. 3.23: Geschweißte Querschnitte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70Abb. 3.24: Bemessungsspannungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73Abb. 3.25: Vollwandträger mit plastischer Spannungsverteilung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75Abb. 3.26: Geometrieparameter zur Berechnung von vorh (b/t) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76Abb. 3.27: Trägerquerschnitt vor und nach der Verformung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78Abb. 3.28: Ersatzquerschnitt für den vereinfachten Nachweis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78Abb. 3.29: Vollwandträger mit Halsnähten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81Abb. 3.30: Aussteifungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82Abb. 3.31: Träger mit veränderlichem Trägheitsmoment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82Abb. 3.32: Querkraftanschlüsse für Vollwandträger - Doppelwinkelanschlüsse . . . . . . . . . . . . . . . . 83Abb. 3.33: Querkraftanschlüsse für Vollwandträger - Fahnenblechanschlüsse . . . . . . . . . . . . . . . . . 84Abb. 3.34: Querkraftanschlüsse für Vollwandträger - Stirnplattenanschlüsse . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84Abb. 3.35: Querkraftanschlüsse für Vollwandträger - Ausklinkungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84Abb. 3.36: Geschweißte Stöße für Vollwandträger . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86Abb. 3.37: Geschraubte Stöße für Vollwandträger . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86Abb. 3.38: Querschnittsformen für Stützen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88Abb. 3.39: Stützenköpfe (gelenkig) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90Abb. 3.40: Geschraubte Stützenstöße . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91Abb. 3.41: Gelenkige Stützenfüße . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92Abb. 3.42: Eingespannte Stützenfüße . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93Abb. 3.43: Knicklängen für die Eulerfälle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94Abb. 3.44: Knickspannungslinien (KSL) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95Abb. 3.45: Einstufung in die Knickspannungslinien (KSL) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97Abb. 3.46: 99Abb. 3.47: 99Abb. 3.48: 100tudi

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Abb. 3.49: 100Abb. 3.50: 101Abb. 3.51: Maße am I-Profil . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101Abb. 3.52: Maße am U-Stahl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103Abb. 3.53: Beispiel für Kastenquerschnitt aus U-Stählen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105Abb. 3.54: Maße am Stahlrohr . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105

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Kapitel 3 - Tabellenverzeichnis

Tab. 3.1: Mechanische Eigenschaften der unlegierten Baustähle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20Tab. 3.2: Mechanische Eigenschaften der schweißgeeigneten Feinkornstähle . . . . . . . . . . . . . . . . 21Tab. 3.3: Charakteristische Werte des Widerstandes (Auswahl) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30Tab. 3.4: Nachweisverfahren für die Tragsicherheit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32Tab. 3.5: Festigkeitsklassen der Schrauben . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41Tab. 3.6: Ausführungsformen der Schraubenverbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42Tab. 3.7: Rand- und Lochabstände von Schrauben und Nieten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43Tab. 3.8: Beiwerte αw zur Berücksichtigung der Abminderung der Festigkeit des Grundwerkstoffes

infolge der schweißtechnischen Beeinflussung nach DIN 18800 Teil 1, Tabelle 21 . . . 54Tab. 3.9: Trägervergleich . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71Tab. 3.10: Nachweisübersicht für Vollwandträger . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72Tab. 3.11: Interaktionsformeln . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76Tab. 3.12: Grenzwerte grenz (b/t) für die Nachweisverfahren E-E und E-P . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77Tab. 3.13: Grenzspannungen für Lagerfugen aus Beton . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92Tab. 3.14: Mittelbreite I-Träger . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102Tab. 3.15: U -Stahl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104Tab. 3.16: Stahlrohre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106

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3.4 Verbindungsmittel

3.4.1 Allgemeines

Stahltragwerke werden aus Einzelteilen in der Werkstatt (Bleche, Profile) und grö-ßeren Bauteilen auf der Baustelle zusammengesetzt. Die Wahl der entsprechendenVerbindungsmittel ist im großen Maße abhängig von der statischen Belastung derVerbindung und den technologischen Bedingungen bei der Ausführung. Die Art unddie Anzahl der Verbindungen ist auch ein wesentlicher Kostenfaktor bei der wirt-schaftlichen Bewertung des Bauwerkes.

VerbindungsmittelIm modernen Stahlbau sind vor allem Schweißnähte und Schrauben von Bedeutung,Niete gehören der Vergangenheit an, Dübelverbindungen haben nur einen geringenAnteil im Stahlhochbau, und die verschiedenen Klebstoffe befinden sich zur Zeitnoch im Stadium der Erprobung. Die wichtigsten Eigenarten der Schrauben- undSchweißverbindungen sollen im Folgenden gegenübergestellt werden.

Schraubenverbin-dungen

Schraubenverbindungen - lösbare Verbindungen, meistens für Bauteile oder vorge-fertigte Bausektionen, bevorzugt für Verbindungen auf der Baustelle (weitgehendwitterungsunempfindliche Herstellung), punktförmige Verbindung mit Schlupf (≤ 2mm) oder auch ohne Schlupf; reduzierte Querschnittsflächen im Grundwerkstoff(Lochabzug), höhere Vorfertigungskosten, geringere Montagekosten, oft störendeAnsicht der Verbindung (Schraubenköpfe, Muttern, Laschen);

Schweißverbindun-gen

Schweißverbindungen - nicht lösbare Verbindungen, meistens für Querschnittsteileuntereinander, bevorzugt für Verbindungen aller Art in der Werkstatt (witterungs-empfindliche Herstellung), linienförmige starre Verbindung mit wenig plastischemArbeitsvermögen; besondere Anforderungen durch örtlich konzentrierte Wärmezu-fuhr (Gefügebeeinflussung, Eigenspannungen), teilweise aufwändige Fugenvorbe-reitung, ästhetische Ansicht der Verbindung (glatte Fläche, allmähliche Übergänge).

3.4.2 Schraubenverbindungen

3.4.2.1 Schraubenarten

Im Bauwesen gibt es verschiedene Schraubenarten, deren Form und Geometrie vomVerwendungszweck, von der Beanspruchung und von ökonomischen Aspekten be-stimmt wird. Im Stahlbau werden für tragende Verbindungen am häufigsten Schrau-ben mit Sechskantkopf, Unterlegscheiben und Sechskantmuttern eingesetzt. Die Be-zeichnung der Schrauben erfolgt immer nach der Größe des metrischen Gewindesd1 in mm (Nenndurchmesser).

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Schraubenarten Folgende Schraubenarten sind üblich:• Verhältnis Schaftdurchmesser dSch zu Gewindedurchmesser d1:

dSch = d1 - rohe Schrauben, nicht eingepasste Schrauben;

dSch = d1+1 mm - Passschrauben, eingepasste Schrauben.

• Verhältnis Gewindelänge zu Schraubenlänge:

Schrauben mit kurzem Gewinde, Gewinde ragt nicht in die Klemmlänge hi-nein, „klassische Stahlbauschrauben“;

Schrauben mit mittellangem oder langem Gewinde, Gewinde ragt in die Klemmlänge hinein, sogenannte Maschinenschrauben.

• Unterschiede in der Schlüsselweite: „normal“ und „groß“

Die geometrischen Parameter der Schrauben und deren Zubehörteile sind in den Ta-bellenbüchern [11], [9]und [12] enthalten.

Rohe Schrauben und Passschrauben sind in den Abb. 3.6 und Abb. 3.7 dargestellt.

Abb. 3.6: Rohe Schraube und zugehörige Verbindung

Abb. 3.7: Passschraube und zugehörige Verbindung

normalfeste rohe Schraube (kurzes Gewinde)

Verbindung: SLScheibe Anach DIN 7989

Mutter nach DIN 555

Klemm-länge

e

sb

lk

8 m

dSch d1

normalfeste Passschraube

Verbindung: SLP

Mutter nach DIN 555

Scheibe Bnach DIN 7989

k sb

30°

dSch d1

e

lKlemm-länge 8 m

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SchraubenwerkstoffeAuch beim Werkstoff sind Varianten möglich. Die Schraubenwerkstoffe sind unle-gierte oder niedriglegierte Stähle mit ausreichender Zähigkeit, die Einteilung derWerkstoffe erfolgt in Abhängigkeit sogenannter Festigkeitsklassen. Die Bezeich-nung der Festigkeitsklassen wird mit einer zwei durch einen Punkt getrenntenKennzahl vorgenommen und auf dem Schraubenkopf angegeben (1. Zahl – Zugfes-tigkeit Rm / 100 in N/mm2; 2. Zahl – Streckgrenzenverhältnis Re / Rm ⋅ 10).

Eine Übersicht über ausgewählte Festigkeitsklassen ist in Tab. 3.5 enthalten.

Tab. 3.5: Festigkeitsklassen der Schrauben

3.4.2.2 Ausführungsformen der Schraubenverbindungen

Die Ausführungsformen der Schraubenverbindungen sind von den Schraubenarten(damit vom Lochspiel) und den Festigkeitsklassen abhängig. Bei vorgespanntenSchrauben können zudem die Scherfugen zwischen den zu verbindenden Teilen sovorbereitet werden, dass Reibungskräfte übertragen werden können. In der Tab. 3.6sind die nach DIN 18800 Teil 1, 5.2.2 möglichen Schraubenverbindungen darge-stellt, die sich durch die übertragbaren Kräfte, die Steifigkeit der Verbindung unddurch die Herstellungskosten unterscheiden.

KurzbezeichnungenDie Ausführungsformen haben folgende Kurzbezeichnungen:• SL: Scher-Lochleibungsverbindungen,

• SLP: Scher-Lochleibungs-Passverbindungen,

• SLV: planmäßig vorgespannte Scher-Lochleibungsverbindungen,

• SLVP: planmäßig vorgespannte Scher-Lochleibungs-Passverbindungen,

• GV: gleitfeste planmäßig vorgespannte Verbindungen,

• GVP: gleitfeste planmäßig vorgespannte Passverbindungen.

Festigkeitsklasse Werkstoff Schraubenart

4.6 normalfest, nicht vorspannbar rohe Schrauben

5.6 normalfest, nicht vorspannbar rohe Schrauben, Passschrauben

8.8 hochfest, vorspannbar rohe Schrauben

10.9 hochfest, vorspannbar rohe Schrauben, Passschrauben

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Tab. 3.6: Ausführungsformen der Schraubenverbindungen

3.4.2.3 Konstruktive Ausbildung der Schraubenverbindungen

übliche Verbindun-gen

Aus Kostengründen und technologischen Bedingungen werden im Stahlhochbauzur Übertragung von Kräften ⊥ zum Schraubenschaft meist SL- und SLV-Verbin-dungen eingesetzt. Wegen der relativ großen Lochspiele (bis zu 2 mm) ist eineKombination mit Verbindungen ohne Verschieblichkeit wie SLP-Verbindungenoder Schweißnähten unzulässig.

Gewindelänge Durch den möglichen Einsatz von Schrauben mit mittellangem oder durchgehen-dem Gewinde (Maschinenschrauben) ist es zulässig, dass das Gewinde in die Scher-fuge hineinragen darf (siehe auch Anpassungsrichtlinie).

Abstände Bei der Anordnung der Schrauben sind die Abstände nach DIN 18800 Teil 1, Tab. 7(s. Tab. 3.7) einzuhalten (min. bzw. maximale Rand- und Lochabstände), damitbeim Herstellen der Verbindungen keine technologischen Probleme entstehen bzw.klaffende Fugen mit Unterrostungen vermieden werden. Werden Schrauben inWalzprofilen vorgesehen, sind die jeweiligen Anreissmaße (sogen. Wurzelmaße) zubeachten.

Verbin-dung

Nennlochspiel Dd = dL - dSch [mm]

Vorspannung Reibflächenvorbe-handlung nach DIN 18800 Teil 7

Schrauben nach DIN

Festig-keitsklas-sen

SL 0,3 < ∆d ≤ 2,0 nicht planmäßig nein 7990 4.6, 5.6

ISO 14399 10.9

ISO 4014 8.8

SLP ∆d ≤ 0,3 nicht planmäßig nein 7968 5.6

7999 10.9

SLV 0,3 < ∆d ≤ 2,0 planmäßig nein ISO 14399 10.9

ISO 4014 8.8

SLVP ∆d ≤ 0,3 planmäßig nein 7999 10.9

GV 0,3 < ∆d ≤ 2,0 planmäßig ja ISO 14399 10.9

ISO 4014 8.8

GVP ∆d ≤ 0,3 planmäßig ja 7999 10.9

dL – Lochdurchmesser

dSch – Schaftdurchmesser

Seltener: Schrauben der Festigkeitsklassen 3.6, 6.8 und 12.9.

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Tab. 3.7: Rand- und Lochabstände von Schrauben und Nieten

Schraubendurchmes-ser

Die zweckmäßige Wahl des Schraubendurchmessers sollte in Abhängigkeit derkleinsten Werkstoffdicke in der Klemmlänge erfolgen; der Durchmesser kann miteinfachen Abschätzformeln ermittelt werden:

oder

d ≅ min t + 10 [mm].

maßgebende Schrau-benanzahl

Bei unmittelbaren Laschen- und Stabanschlüssen dürfen in Kraftrichtung hinterein-anderliegend höchstens acht Schrauben für einen Nachweis berücksichtigt werden;bei kontinuierlicher Krafteinleitung ist eine obere Begrenzung nicht erforderlich.

UnterlegscheibenDie Anordnung von Unterlegscheiben erfolgt nach DIN 18800 Teil 1, (507). DieUnterlegscheiben verhindern bei den „klassischen“ Schraubenverbindungen das Hi-neinragen des Gewindes in die Scherfuge. Bei hochfesten Schrauben werden durchdie Scheiben Beschädigungen des Grundwerkstoffes beim Anziehen der Muttern(sogen. Fressen“) vermieden, und bei planmäßig vorgespannten Schrauben sorgendie Scheiben für eine ausreichend verteilte Einleitung der Vorspannkräfte.

Randabstände Lochabstände

kleinster Randabstand

in Kraftrich-tung e1

1,2dL kleinster Loch-abstand

in Kraftrich-tung e

2,2dL

⊥ zur Kraft-richtung e2

1,2dL ⊥ zur Kraft-richtung e3

2,4dL

größter Randabstand

in und ⊥ zur Kraftrichtung e1 bzw. e2

3dL oder 6t1) größter Loch-abstand e bzw. e3

zur Sicherung gegen lokales Beulen

6dL oder 12t

wenn lokale Beulgefahr nicht besteht

10dL oder 20t

dL Lochdurchmesser

t kleinste Werkstoffdicke eines außen liegenden Bauteils

Bei gestanzten Löchern sind die kleinsten Randabstände 1,5 dL, die kleinsten Lochabstände 3 dL. Die Rand- und Lochabstände dürfen vergrößert werden, wenn keine lokale Beulgefahr be-steht und wenn ein ausreichender Korrosionsschutz durch besondere Maßnahmen sichergestellt ist.1) Der maximale Randabstand darf 8 t betragen, wenn der freie Rand durch die Querschnitts-form versteift wird

d 50 t⋅ 2 [mm]–≅

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3.4.2.4 Nachweis bei Beanspruchung senkrecht zum Schraubenschaft (Schubbeanspruchung)

1. Versagensformen 1. Versagensformen - Die Spannungen an einer zweischnittig beanspruchtenSchraube sind in Abb. 3.8 dargestellt.

Abb. 3.8: Wirkliche und idealisierte Spannungen bei einer SL-Verbindung

Für diese Verbindung ergeben sich folgende Versagensfälle:• Abscherspannung τa bewirkt das Abscheren des Schraubenschaftes; maß-

gebender Querschnitt: Schaftquerschnitt bzw. Spannungsquerschnitt (Er-satzquerschnitt),

• Lochleibungsspannung σl bewirkt eine Stauchung der Lochwandung; maß-gebende Fläche: angenäherte Pressungsfläche (Schaftdurchmesser x Blech-dicke),

• Normalspannung σ im lochgeschwächten Zugstab bewirkt ein Zerreißen des Stabes; maßgebender Querschnitt: Nettoquerschnitt.

2. Nachweis 2. Nachweis - Der Nachweis wird mit Grenzkräften geführt, die sich aus den umge-rechneten Spannungen im jeweiligen Versagensfall ergeben.

σ

V/2

V/2

V

dSch

Abscherspannungen τa Lochleibungsspannungen l

τa

τa

wirklich idealisiert

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Formel 3.15:Grenzabscherkraft einer Schraube nach DIN 18800 Teil 1, (804):

(3.15)

A maßgebender Abscherquerschnitt,

A=ASch Schaftquerschnitt, wenn glatter Teil des Schaf-tes in der Scherfuge,

A=ASp Spannungsquerschnitt, wenn Gewindeteil des Schaftes in der Scherfuge,

αa Abscherbeiwert, resultiert aus dem Verhältnis der Abscherfestigkeit zur Zugfestigkeit;αa = 0,6 für die Festigkeitsklassen 4.6, 5.6 und 8.8,αa = 0,55 für die Festigkeitsklasse 10.9,

m Anzahl der Scherflächen,

fu,b,k charakteristischer Wert der Zugfestigkeit der Schraube,

γM = 1,1 nach DIN 18800 Teil 1, (720).

Formel 3.16:Die Querschnitte ASch und ASp können Tabellenbüchern entnommen werden.

Grenzlochleibungskraft einer Schraube nach DIN 18800 Teil 1, (805):

(3.16)

t Werkstoffdicke mit gleichgerichteter Lochlei-bungsbeanspruchung,

dSch Schaftdurchmesser,

αl Lochleibungsbeiwert zur Berücksichtigung des Abstandes einer Schraube zum Rand bzw. zur nächsten Schraube (αl ≤ 3,0),

fy,k charakteristischer Wert der Streckgrenze des Grundwerkstoffes,

γM = 1,1 nach DIN 18800 Teil 1, (720).

Die Beiwerte αl werden in Abhängigkeit der Lage der Schraube innerhalb desLochbildes ermittelt. Für e2 ≥ 1,5dL und e3 ≥ 3,0dL gelten folgende Beziehungen(dL - Lochdurchmesser):

Randabstand in Kraftrichtung maßgebend: αl = 1,1 ⋅ e1 / dL – 0,30;

Lochabstand in Kraftrichtung maßgebend: αl = 1,08 ⋅ e / dL – 0,77 ≤ 3,0.

Die Grenzlochleibungskräfte sind für jede Schraube und in jeder Beanspruchungs-richtung zu ermitteln, der kleinste Wert ist maßgebend.

Va R d, , A τa R d, ,⋅ A αa mfu b k, ,

γM--------------⋅ ⋅ ⋅= =

V1 R d, , t dSch σ1 R d, ,⋅ ⋅ t dSch α1

fy k,γM---------⋅ ⋅ ⋅= =

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Die Bezeichnung der Schraubenabstände nach DIN 18800 Teil 1 ist in Abb. 3.9 dar-gestellt.

Abb. 3.9: Bezeichnung der Schraubenabstände nach DIN 18800 Teil 1

Die Beanspruchbarkeit einer Schraube ergibt sich aus VR,d = min (Grenzabscher-kraft Va,R,d, Grenzlochleibungskraft Vl,R,d),

Formel 3.17:Die Summe der Beanspruchbarkeiten von n Schrauben einer Verbindung (An-schluss, Stoßhälfte) ist die Beanspruchbarkeit der Verbindung; der Nachweis zurÜbertragung einer Schubkraft V lautet damit:

(3.17)

3.4.2.5 Nachweis bei Beanspruchung parallel zum Schraubenschaft (Zugbeanspruchung)

Formel 3.18:Die Zugbeanspruchung in einer Schraube führt zu den beiden Versagensfällen Plas-tizierung im Schaft oder Bruch im Gewinde. Deshalb sind auch zwei Grenzkräfte zuermitteln, maßgebend ist die kleinere der beiden Kräfte NR,d:

(3.18)

NR,d,1 Versagen durch Plastifizierung, maßgebend bei den Festigkeitsklassen 4.6 und 5.6

NR,d,2 Versagen durch Gewindebruch, maßgebend bei den Festigkeitsklassen 8.8 und 10.9

Kraftrichtunge2

e3

e2

e1 e e e e1

V

VR d,∑-------------------- 1≤

NR d 1, , ASch

fy b k, ,1 1, γm⋅--------------------

NR d 2, , ASp

fu b k, ,1 25, γm⋅-----------------------⋅=

⋅=

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Sch

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Literaturverzeichnis

References

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[9] K.-J. SCHNEIDER. Bautabellen für Ingenieure - mit Berechnungs-hinweisen und Beispielen. Werner Verlag, Düsseldorf, 15. Auflage,2003.

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[12] R. WENDEHORST. Bautechnische Zahlentafeln. B. G. Teubner,Stuttgart, 28. Auflage, 1998.

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lateinischa ... FR,d n

Abkürzungsverzeichnis – Grundlagen Stahlbau

lateinisch

A

a

Kehlnahtdicke

A

Querschnittsfläche, maßgebender Abscherquerschnitt,

Bruchdehnung

Ae, Ag

Einschnür-, Gleichmaßdehnung

ASch

Schaftquerschnitt (glatter Teil des Schraubenschaftesin der Scherfuge)

ASp

Spannungsquerschnitt (Gewindeteil des Schrauben-schaftes in der Scherfuge)

AW

Nahtfläche

c

Abstand der unverschieblichen Halterung des gedrück-ten Gurtes, Biegedrillknicklänge

C

CEN

Europäisches Normeninstitut

D

DASt

Deutscher Ausschuss für Stahlbeton

dl

Gewindedurchmesser

dL

Lochdurchmesser

dSch

Schaftdurchmesser

E

E

Elastizitätsmodul, Maschinenbaustähle

EC

Eurocode

EN, ENV

Europäische Norm, Europäische Vornorm

F

F

Einwirkung (allgemeines Formelzeichen), Kraft

FA

außergewöhnliche Einwirkung

FA,k

außergewöhnliche Last

Fd

Bemessungswert der Einwirkungskombinationen

FF

vollberuhigter Stahl mit stickstoffbildenden Elementen

FN

unberuhigter Stahl nicht zulässig

FR,d

Grenzkraft

tudi

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er

Bauhaus-Universität Weimar – Weiterbildendes Studium »Wasser und Umwelt« G-1S

lateinisch fu,b,k ... Mdn

fu,b,k

charakteristischer Wert der Zugfestigkeit der Schraube

fu,k

Zugfestigkeit

fy,k

Streckgrenze

G

g

Trägergewicht

G

Schubmodul, ständige Einwirkung

GV

gleitfeste planmäßig vorgespannte Verbindungen

GVP

gleitfeste planmäßig vorgespannte Passverbindungen

H

h

Trägerhöhe

H

Zusatzsymbol für Stahl - Hohlprofile, Horizontalkraft

I

Index b

Schrauben, Nieten, Bolzen betreffend ("bolt")

Index u

Zugfestigkeit betreffend ("ultimate")

Index w

Schweißnähte betreffend ("weld")

Index y

Steckgrenze betreffend ("yield"), bezogen auf dieHauptachse y

Index z

bezogen auf die Hauptachse z

I

Trägheitsmoment

i

Trägheitsradius des Ersatzstabes um die z-Achse

J

JR

Kerbschlagarbeit = 27 J (Prüftemperatur = +20 °)

K

kc

Druckkraftbeiwert

KSL

Knickspannungslinie

KO

Kerbschlagarbeit = 40 J (Prüftemperatur = 0 °)

L

l

Kehlnahtlänge, Stützweite, Spannweite, Systemlängedes Stabs

L

Stähle für den Rohrleitungsbau

M

m

Anzahl der Scherflächen

M

Zusatzsymbol für Stahl - thermomechanisch gewalzt,Moment

Md

Zustandsgröße der Einwirkung Momenttudi

enei

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er

G-2 Bauhaus-Universität Weimar – Weiterbildendes Studium »Wasser und Umwelt«S

lateinischMk ... t n

Mk

Widerstandsgröße / -moment

Mpl

Schnittgröße Moment im vollplastischen Zustand

MR,d

Zustandsgröße des untersuchten Grenzmomentes

Mx

Torsionsmoment um die Stabachse

My, Mz

Biegemomente um die Hauptachsen

N

N

Zugkraft, mittige Druckkraft, Zusatzsymbol für Stahl -normalgeglüht oder normalisierend gewalzt

ND,d

minimal pressende Kraft

Npl

Schnittgröße im vollplastischen Zustand

Q

Q, Qk

veränderliche Einwirkung / Last

QS

Qualitätsstähle

R

Rd

Beanspruchbarkeit

ReH

obere Streckgrenze

ReL

untere Streckgrenze

Re/Rm

Streckgrenzenverhältnis

Rm

Zugfestigkeit

Rp

Proportionalitätsgrenze

S

s

Stegdicke

S

Stähle für den allgemeinen Stahlbau

Sd

Beanspruchung

SGurt

statisches Moment der angeschlossenen Gurtfläche

sK

Knicklänge

SL

Scher-Lochleibungsverbindungen

SLP

Scher-Lochleibungs-Passverbindungen

SLV

planmäßig vorgespannte Scher-Lochleibungsverbin-dungen

SLVP

planmäßig vorgespannte Scher-Lochleibungs-Passver-bindungen

T

t

Blechdicke, Werkstoffdichte mit gleichgerichteterLochleibungsbeanspruchung

tudi

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lateinisch Va ... +Z15n

V

Va

Zug- u. Abscherkraft einer Schraube in der Scherfuge

Va,R,d

Grenzabscherkraft, Schubtragfähigkeit einer mechani-schen Schubsicherung

Vd

Zustandsgröße der Einwirkung Kraft

Vl,R,d

Grenzlochleibungskraft

Vpl

Schnittgröße im vollplastischen Zustand

VR,d

Grenzgleitkraft

Vy, Vz

Querkraft in Richtung der Hauptachsen

W

W

Zusatzsymbol für Stahl - wetterfester Stahl

WP

Wendepunkte der Knickfigur

Wpl,y

plastisches Widerstandsmoment

Wy

elastisches Widerstandsmoment

Z

ZR,d

Grenzzugkraft einer Verankerung

ZZ,d

maximal abhebende Kraft

+

+A

feueraluminiert (als zusätzliche Anforderung)

+C

kaltverfestigt durch Walzen oder Ziehen (als zusätzli-che Anforderung)

+Z15

Mindest-Brucheinschnürung ⊥ zur Oberfläche von 15% (als zusätzliche Anforderung)

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griechischαa ... σl n

griechisch

ααa

Abscherbeiwert

αl

Lochleibungsbeiwert zur Berücksichtigung des Ab-standes einer Schraube zum Rand bzw. zur nächstenSchraube

αpl,y, αpl,z

plastischer Formbeiwert

ββKnicklängenbeiwert

βR

Rechenspannung

βy, βz

Knicklängenbeiwert

γγF

Teilsicherheitsbeiwert für die Einwirkungen

γM

Teilsicherheitsbeiwert für den Widerstand

∆∆d

Nennlochspiel

εεel, εpl

elastische, plastische Dehnung

εges

Gesamtdehnung

κκAbminderungsfaktor für die Schlankheit

λλmodifizierte Schlankheit

λa

Bezugsschlankheitsgrad zur Berücksichtigung der Fes-tigkeitsklasse

λK,y, λK,z

Schlankheitsgrad (bezogen auf die Achsen)

µµd

Bemessungswert der Reibungszahl in der untersuchtenFuge

σσ(Normal-)Spannung

σd

Zustandsgröße der Einwirkung Spannung

σD

Normaldruckspannung

σD,R,d

Grenzspannung

σl

Lochleibungsspannungtudi

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griechisch σR,d ... ψn

σR,d

Zustandsgröße der untersuchten Grenzspannung

ττa

Abscherspannung

τxy, τxz, τyz

Schubspannung (richtungsabhängig)

ψψKombinationsbeiwert für die Einwirkungen, Rand-spannungsverhältnis

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3.A Index

A Anpassungsrichtlinie– Stahlbau 37

Anschlüsse für Vollwandträgern– Ausklinkungen 84– Berechnung 84– Grenzkräfte 84

B Bemessungswerte 26– ~ der Einwirkungskombinationen 31– ~ der Widerstände 32– Grundkombination 31

Berechnung bei Stützen 93– Biegedrillknicklast 93– Instabilität 93– Knicklast 93, 94– kritische Last 93

Berechnung der Zugstäbe 58– maßgebende Schnitte 59

Berechnungsgrundlagen– charakteristische Werte 26– Einwirkungsgrößen 26, 29– Kombinationsbeiwerte 26, 30– Teilsicherheitsbeiwerte 26, 30– Widerstandsgrößen 26, 29

Beton– Grenzwerte in den Lagerfugen 92– siehe auch Stützenfüße 92

Beulsicherheit– Plattenstreifen 76

Bezeichnung der Stähle– über Hauptsymbole 17– über Zusatzsymbole 17

Biegedrillknicknachweis– ~ für Vollwandträger 77

Bolzenverbindungen 55Brandschutz 3

D DASt-Richtlinien 6Druckgurt

– Knickstab 79– Steifigkeit 80

E Einflüsse bei der Nachweisführung– Außermittigkeit 36– Imperfektionen 36– Schlupf 36– Spannungs-Dehnungs-Beziehung 36– Tragwerksverformung 36– weitere 36

Einteilungsprinzipien der Stähle 16Einwirkungen

– siehe auch Berechnungsgrundlagen 29Elastisch-Elastisch Verfahren 32, 71, 73

– Beanspruchbarkeiten 72– Beanspruchungen 72

– plastischer Formbeiwert 74Elastisch-Plastisch 74Elastisch-Plastisch Verfahren 32, 33Elastizität 12Erschmelzung

– siehe auch Stahlherstellung 9Eulerfälle 94

– Knicklängen 94– Stützen 94

G Gebrauchstauglichkeitsnachweis 26, 34– Durchbiegung 35– Formänderung 34

I Interaktionsnachweis– siehe auch Schraubenverbindungsnachweise

47

K Korrosion 3

L Lagesicherheitsnachweis 26, 35– Abheben 36– Gleiten 35– Umkippen 36

Legierungselemente– erwünschte 14– seltene 15

N Nachbehandlung– siehe auch Stahlherstellung 9

Nachweis für Zugstäbe 61– Lochabzug 61– Lochabzugsfläche 62

Nachweise (allgemein)– Gebrauchstauglichkeit 26, 34– Lagesicherheit 26, 35– Tragsicherheit 26, 32

Nachweise für Vollwandträger 71– Biegedrillknick 77– Ersatznachweise 78

Nachweisverfahren– Elastisch-Elastisch 32, 72– Elastisch-Plastisch 32, 33, 74– Plastisch-Plastisch 32, 76

Normen– DASt-Richtlinien 6– Fachnorm 6– Grundnorm 5– Werkstoffnorm 6

Normung– Deutsche ~ 4– Europäische ~ 7

P Plastisch-Plastisch Verfahren 32, 33Plastizität 12Plattenstreifentu

dien

einh

eit z

um S

chnu

pper

Bauhaus-Universität Weimar – Weiterbildendes Studium »Wasser und Umwelt« 3 – iS



– siehe auch Beulsicherheit 76Prüfungen 12

– Zugversuch 13

S Schlankheit– ~sgrad 96– Stützen 96

Schraubenarten 39– Maschinenschrauben 40– Passschrauben 40– rohe Schrauben 40– Stahlbauschrauben 40

Schraubenverbindungen 39– Anordnung der Schrauben 42– Ausführungsformen 41– Kraftrichtung 43– Lochspiele 42– Nennlochspiel 42– Stabanschlüsse 43– Unterlegscheiben 43

Schraubenverbindungsnachweise– Beanspruchbarkeit 46– Grenzabscherkraft 45– Grenzlochleibungskraft 45– Interaktionsnachweis 47– Versagensformen 44– Zugbeanspruchung 46

Schweißeignung– siehe auch Stahleigenschaften 23

Schweißnahtarten– Kehlnähte 50– Mehrfachnähte 51– Stumpfnähte 49

Schweißnahtberechnung– Beiwerte 54– Grenzschweißnahtspannung 54– Nahtdicke 52– Nahtlänge 52

Schweißverbindungen 39– Kehlnahtdicke 52– Stabanschlüsse 52– Stahlgüteauswahl 51– Stoßformen 48– Wärmeeinflusszone 47

Schweißverfahren 48Spannungsarmglühen

– siehe auch Wärmebehandlungsverfahren 15Stahl 9

– Anwendung 1– Kohlenstoffgehalt 9

Stahlbau– Anpassungsrichtlinie 37– Normung 4, 7

Stahleigenschaften– Elastizität 12– Festigkeit 12– Flexibilität 2– Härte 12– Korrosionsanfälligkeit 3, 12– Plastizität 12– Prüfung der ~ 12

– Schweißeignung 12, 18, 22– Temperaturanfälligkeit 3, 12– Umformbarkeit 12– Umweltfreundlichkeit 2– Versprödung 12

Stahlherstellung– Erschmelzung 9, 18– Nachbehandlung 9– Vergießung 9– Verhüttung 9– Wärmebehandlung 15

Stahlsorten– - schweißgeeignete Feinkornstähle 20– unlegierte Baustähle 18– wetterfeste Baustähle 22

Stöße bei Vollwandträgern– Arten 85– Nachweise 86

Stützen 87– Berechnung 93– Druckkraft 87– Eulerfälle 94– Knicklänge 87, 96– Knicklängenbeiwert 94– konstruktive Ausbildung 89– Nachweis 95– Schlankheitsgrad 96– Trägeranschlüsse 90

Stützenfuß 91– Fußplatten 92– Grenzwerte für Beton 92

Stützenkopf– ~ als Flächenauflager 89– ~ als Gelenk 89– Auflagerung 89

Stützenstoß 90

T Teilsicherheitsbeiwerte– siehe auch Berechnungsgrundlagen 30

Thermomechanisches Walzen– siehe auch Wärmebehandlungsverfahren 16

Tragsicherheitsnachweis 26, 32– Interaktionsgleichung 34– plastischer Formbeiwert 34

V Verbindungsmittel– Bolzenverbindungen 55– Schraubenverbindungen 39– Schweißverbindungen 39

Verformungseigenschaften– Brucheinschnürung 22– Lamellarbruch 22

Verhüttung– siehe auch Stahlherstellung 9

Vollwandträger 67– Anwendungsgebiete 67– Berechnung 71– geschweißte Querschnitte 69– Nachweise 71– Walzprofile 67tu

dien

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um S

chnu

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3 – ii Bauhaus-Universität Weimar – Weiterbildendes Studium »Wasser und Umwelt«S



Vollwandträger (konstruktiv)– Anschlüsse 82– Aussteifung 82– bei konzentrierter Lasteintragung 81– Gurtplatten 82– Halsnähte 80– Längsnähte 80– Querschnittsformen 70– Stöße 85– Trägerhöhen 71– Zentrierleisten 81

W Walzprofile– bei Vollwandträger 67– I-Walzprofile 67– Profilreihen 68– U-Walzprofile 69

Wärmebehandlungsverfahren– Spannungsarmglühen 15– Wärmebehandlung allgemein 15

Werkstoffauswahl 23Widerstandsgrößen

– siehe auch Berechnungsgrundlagen 29

Z Zugfestigkeit 13Zugstab 57

– Nachweis 61– Querschnittsformen 57

Zugstabanschlüsse 63– konstruktiv 63– Nachweise 65

Zugstabstöße 65– konstruktiv 65– Nachweise 66

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er

Bauhaus-Universität Weimar – Weiterbildendes Studium »Wasser und Umwelt« 3 – iiiS



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3 – iv Bauhaus-Universität Weimar – Weiterbildendes Studium »Wasser und Umwelt«S

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