Stahl-Stirnplattenstoß, Komponentenmethode - EC 3, DIN EN 1993-1-1:2010-12
System
biegesteifer Trägerstoß mit Stirnplatten nach Komponentenmethode
bündige oder überstehende Stirnplatte
2 / 4 vertikale Schraubenreihen
äußere Schraubenreihe oben oder unten
Querschnitte
I-Profile (HEA, HEB, HEC, HEM, IPE, IPEo, …)
Schweißprofile (symmetrisch)
Belastung
Normalkraft
Querkraft
Moment
Detailnachweis für
Nachweise Grenzzustand der Tragfähigkeit
Stirnplatte
Schweißnähte
Schraubenverbindung (SL, SLP)
Trägerprofil
V., Verlag Ernst & Sohn Gmbh & Co. KG
K. Weynand, R. Oerder: Typisierte Anschlüsse
im Stahlhochbau nach DIN EN 1993-1-8,
Stahlbau Verlag-
und
Service GmbH,
Gesamtausgabe 2013, 2013
K. Oerder, B. Gorgels: Typisierte
Anschlüsse
Service GmbH, Ergänzungsband 2018, 2018
J. Jaspart, K. Weynand: Design of Joints
in Steel and Composite Structures, ECCS Eurocode Design
Manuals, Berlin, 2016
L. Nasdala, B. Hohn, R. Rühl: Bemessung von
Stirnplattenanschlüssen mit elastomerer Zwischenschicht,
Bauingenieur, Bd. 80, Dezember 2005
Y. Ciupack, H. Pasternak: Thermisch getrennte
Stirnplattenstöße, Bauingenieur, Bd. 88, Dezember 2013
Druckschrift Kerncompactlager, Calenberg
Ingenieure GmbH, Salzhemmendorf,
ECCS Document No. 126: European Recommentdations
for the Design of Simple Joints in Steel Structures. ECCS
TC10 - Structural Connections, 2009. J. P. Jaspart, J. F.
Demonceau, S. Renkin, M. L. Guillaume
D. Ungermann, R. Puthli, Th. Ummenhofer,
K. Weynand: Eurocode 3, Bemessung und Konstruktion
von
Stahlbauten, Band 2: Anschlüsse, DIN EN 1993-1-8 mit
Nationalem Anhang, Kommentar und Beispiele, 2015
B.
Träger-Stütze ohne Steife 1 EC 3
Momententragfähigkeit und Rotationssteifigkeit von Träger-Stützen-Verbindungen mit bündigen Stirnplatten nach EC 3. Träger-Stütze ohne Steife 2 EC 3
Momententragfähigkeit und Rotationssteifigkeit von Träger-Stützen-Verbindungen mit überstehenden Stirnplatten nach EC 3. Träger-Stütze Winkel EC 3
Nachweise von geschweißten Träger-Stützen-Verbindungen nach der Komponentenmethode des EC 3. Träger-Träger Winkel EC 3
Nachweise von gelenkigen Träger-Stützen-Verbindungen mit Winkeln nach EC 3. Krafteinleitung
Krafteinleitung mit Steifen EC 3
Nachweis der Lasteinleitung mit Steifen gemäß EC 3 mit einer Volloder Teilrippe, einfaches Programm. Fußpunkte
Stützenfuß mit N und V EC 3
Nachweis von gelenkigen Stützenfüßen mit bündiger und überstehender Fußplatte, I-Querschnitte
Diverses
DIN-Nachweise
Nachweise nach DIN 18800: Querschnittstragfähigkeit, Biegeknicken, Biegedrillknicken. EC Nachweise
Nachweise nach EC 3: Querschnittstragfähigkeit, Biegeknicken, Biegedrillknicken.
In diesem Beispiel soll nur die Tragfähigkeit der Stirnplatte nach EN 1993-1-8 [1] ermittelt werden, auf die übrigen Komponenten wird hierbei nicht eingegangen. Für die Kontrolle der Ergebnisse wurden die Abmessungen des Anschlusses IH 3. 1 B 30 24 der Typisierten Anschlüsse [2] verwendet. Als Material wird S 235 verwendet und Schrauben mit der Festigkeit 10. 9. Ermittlung der effektiven Längen Zunächst müssen die effektiven Längen der Stummelflansche gemäß Tabelle 6. 6 ermittelt werden. Die unterste Schraubenreihe trägt infolge des sehr geringen Hebelarmes zum Druckflansch kaum etwas bei und wird daher vernachlässigt. Da die beiden oberen Schraubenreihen durch den Trägerzugflansch geteilt sind, müssen hierbei nur die Schraubenreihen einzeln betrachtet werden. Ein Gruppenversagen der Schraubenreihen kann daher nicht auftreten. Für die Berechnung der effektiven Längen benötigt man die Parameter e, m, e x, m x, m 2, b p, w.
In diesem Beispiel ergeben sich folgende Werte:
Formel 1
e = 75 mm m = 300 - 13, 5 2 - 75 - 0, 8 · 5 · 2 = 62, 6 mm e x = 35 mm m x = 50 - 0, 8 · 9 · 2 = 39, 8 mm m 2 = 125 - 50 - 24 - 0, 8 · 9 · 2 = 40, 8 mm b p = 300 mm w = 150 mm
Bei den wirksamen Längen wird zwischen kreisförmigem und nicht-kreisförmigem Fließlinienmuster unterschieden.
Äußere Schraubenreihe:
Formel 6
L b * = 8, 8 · 39, 8 3 · 353 150 · 25 ³ = 83, 6 mm
Innere Schraubenreihe:
Formel 7
L b * = 8, 8 · 62, 6 3 · 353 393, 3 · 25 ³ = 124 mm
In beiden Schraubenreihen können somit Abstützkräfte auftreten. Tragfähigkeit der T-Stummelflansche Für den Versagensmodus "Vollständiges Fließen des Flansches" wird in diesem Beispiel das Verfahren 1 der EN 1993-1-8 angewandt. Dabei wird die Zugtragfähigkeit beider T-Stummelflansche wie folgt ermittelt. Formel 8
F T, 1, Rd = 4 · M pl, 1, Rd m mit M pl, 1, Rd = 0, 25 · l eff, 1 · t f ² · f y γ M 0 m = 39, 8 mm für die äußere Schraubenreihe m = 62, 6 mm für die innere Schraubenreihe M pl, 1, Rd = 0, 25 · 15, 0 · 2, 52 · 23, 5 1, 0 = 550, 78 kNcm für die äußere Schraubenreihe M pl, 1, Rd = 0, 25 · 39, 33 · 2, 52 · 23, 5 1, 0 = 1. 444, 15 kNcm für die innere Schraubenreihe F T, 1, Rd = 4 · 550, 78 3, 98 = 553, 55 kN für die äußere Schraubenreihe F T, 1, Rd = 4 · 1.
RUBSTAHL-Programme
Zeitgemäße statische Berechnungen werden in wesentlichen Teilen mit Hilfe von EDV-Programmen erstellt. Aus didaktischen Gründen und um den Lehrstoff komprimiert vermitteln zu können, werden vom Lehrstuhl für Stahl-, Leicht- und Verbundbau der Ruhr-Universität Bochum EDV-Programme gezielt in der Lehre eingesetzt.