Ec3bv Details

pcae EC3 Basisverbindungen

ec3bv_details.htm[12.02.2014 15:47:49]

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allgemeine Einstellungen ....... T-Stummel Zugbeanspruchung Anschlussbleche ....................Schrauben / Niete / Bolzen .... T-Stummel Zug 4 Schrauben Stahlsorten ............................Tragfhigkeit Schraubenverb. . T-Stummel Druckbeansprg. grafische Darstellung ..............Tragfhigkeit Schweiverb. .... nationale Anhnge Eurocodes Ausdrucksteuerung .................

Mit dem Programm 4H-EC3BV (Basisverbindungen) knnen die grundlegenden Verbindungsarten, die in EC3-1-8 u. NA geregelt sind, bemessen werden:

Schraubenverbindungen .................Schweiverbindungen ....................T-Stummelverbindungen mit Zugbel.... Druckbelastung .........................

Die Verbindungsarten berufen sich hinsichtlich ihrer Teilsicherheitsbeiwerte entweder auf EC3-1-8, 2.2(2), Tab.2.1, oder auf die Grundnorm EC3-1-1, 6.1(1).Diese Werte knnen ber die Parameterliste eines nationalen Anwendungsdokuments (z.B. nationaler Anhang fr Deutschland: EC3-1-8/NA-DE) manipuliert werden.In der Ausgabeliste werden dann diejenigen Bemessungsparameter protokolliert, die fr die gewhlten Verbindungstypen magebend sind.

Bei Aktivierung eines Verbindungstyps werden die Parameter im zugehrigen Registerblatt dargestellt und knnen bearbeitet werden.Es besteht die Mglichkeit, nur die Tragfhigkeiten zu berechnen oder eine Auswertung gegenber vorgegebenen Lasten durchzufhren (Nachweis).Bei Aktivierung des Buttons einschl. Ermittlung der Ausnutzungen... werden in den entsprechenden Registerblttern auch Felder zur Eingabe der Belastung freigegeben.Eine weitere Mglichkeit der Eingabesteuerung besteht darin, die Stahlsorten aller zu verbindenden Bleche einheitlich zu whlen.Dazu wird im ersten Registerblatt zur Eingabe der allgemeinen Einstellungen der entsprechende Button aktiviert und die Stahlsorte gewhlt.In den nachfolgenden Registerblttern werden dann die Stahlsorten der Verbindungsbleche nicht mehr angeboten.


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Auerdem kann die Eingabe dahingehend erweitert werden, dass Schrauben- und Blechparameter aller Registerbltter abgeglichen werden, d.h. bei Abnderung z.B. der Blechdicke t wird diese in das entsprechende Eingabefeld der anderen Verbindungsarten bernommen und steht damit generell der Berechnung der Basisverbindungen zur Verfgung.

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Fr geschraubte Verbindungen werden folgende Verbindungsmittel angeboten:

Die Berechnung der Tragfhigkeit erfolgt mit den Parametern der genormten Gren oder mit den vom Anwender eingegebenen Werten.Durch Bettigen des Buttons Vorgabe werden die im Programm verwendeten Parameter freigegeben und knnen verndert werden.


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Die Rechenparameter fr die gngigen Schraubengren M12, M16, M20, M22, M24, M27, M30, M36 und die nach EC 3-1-8, 3.1(2), zugelassenen Festigkeitsklassen 4.6, 4.8, 5.6, 5.8, 6.8, 8.8, 10.9 sind im Programm hinterlegt.Die in Deutschland nicht vorgesehenen Festigkeitsklassen (s. NA-DE) sind gekennzeichnet; bei Anwahl des deutschen Nationalen Anhangs knnen diese nicht verwendet werden.Schraubenverbindungen sind auf Abscheren, Gleiten, Lochleibung zwischen Schaft und Anschlussblechen und Zug zu bemessen.

Es kann zwischen normaler und groer Schlsselweite (Schraubenkopfgre) unterschieden werden.Die Auswirkungen betreffen die Schraubengeometrie in Eckenma/Schlsselweite/Hhe des Schraubenkopfes, Hhe der Mutter und Blechdicke/Durchmesser der Unterlegscheiben.Bei normaler Schlsselweite wird nur eine Unterlegscheibe, bei groer Schlsselweite werden zwei Unterlegscheiben angeordnet.Hochfeste Schrauben der Festigkeitsklasse 8.8 oder 10.9 werden programmintern als vorgespannt angesehen (EC 3-1-8, 3.1.2).Wird die Schraube als Senkschraube verwendet, reduzieren sich infolge der um die Senkung s verringerten Blechdicke der Lochleibungswiderstand und die Zugtragfhigkeit.Das Nennlochspiel bestimmt die Lochleibungstragfhigkeit und den Gleitwiderstand.Im EC 3-1-8 werden die im Bild oben angegebenen Locharten unterschieden.

Injektionsschrauben werden als Alternative zu normalen Schrauben oder Niete insbesondere bei der Instandsetzung von Stahltragwerken verwendet.In den Zwischenraum zwischen Schraubenschaft und Lochwandung wird ein Injektionsharz eingefllt, um die Belastung infolge Schlupf zu vermeiden.Dadurch ist neben Abscheren, Gleiten und Zug die Lochleibungstragfhigkeit zwischen Injektionsharz und Anschlussblechen nachzuweisen.


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Niete (Halbrundniete oder Senkniete) werden heutzutage kaum noch verwendet; die Kenntnis der Bemessung ist jedoch fr die Nachrechnung bestehender Bauwerke unumgnglich.Durch das Einschlagen der erwrmten Niete werden die Nietlcher stets vollstndig ausgefllt, so dass neben der Festigkeit des Nietwerkstoffs nur der Durchmesser des Nietlochs eingegeben werden muss.Nietverbindungen sind fr die bertragung von Scher-, Lochleibung- und Zugkrften zu bemessen.

Derzeit sind im EC 3-1-8 keine Bezugsnormen fr den Nietwerkstoff angegeben, weshalb die deutschen Nietwerkstoffe USt 36 und RSt 38 (s. Kindmann/Stracke) angeboten werden.Zudem besteht die Mglichkeit, den Nietwerkstoff ber eine Stahlsorte nach DIN EN 1993-1-1 vorzugeben, wobei bei Einsatz der Stahlsorte S235 nach EC 3-1-8, 6.3.1(15), die Zugfestigkeit mit fur = 400 N/mm2 angesetzt wird.

Bolzen (Kopf- oder Gewindebolzen) dienen zur reibungsfreien bertragung groer Zugkrfte in den Anschlussblechen, wodurch sie auf Abscheren und Biegung beansprucht werden.Soll der Bolzen austauschbar sein, ist auch im GZG die Schertragfhigkeit nachzuweisen.

Derzeit sind im EC 3-1-8 keine Bezugsnormen fr den Bolzenwerkstoff angegeben, weshalb die deutschen Bolzenwerkstoffe Festigkeitsklasse 4.8 und S235J2 + C450 (s. NA-DE) angeboten werden.Zudem besteht die Mglichkeit, den Bolzenwerkstoff ber eine Stahlsorte nach DIN EN 1993-1-1 vorzugeben.Die Anschlussbleche werden als Augenstbe ausgefhrt und mssen vorgegebenen geometrischen Bedingungen gengen.

Verbindungen Schrauben (einschl. Injektionsschrauben) und Niete knnen auf Abscheren (EC 3-1-8, 3.6+3.7+3.9) und Zug (EC 3-1-8, 3.6) beansprucht werden, wohingegen Bolzenverbindungen auf Abscheren und Biegung (EC 3-1-8, 3.13.2) bemessen werden.Die Anschlussbleche werden hier nicht bemessen!


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Zur Ermittlung der Tragfhigkeit sind Schraubenverbindungen in Kategorien einzuteilen (Niete sind nicht vorgespannt und knnen demnach nur nach Kategorie A und/oder D bemessen werden).

Scherbeanspruchung

Kategorie A: Scher-/Lochleibungsverbindung fr Schrauben aller Festigkeitsklassen ohne VorspannungBemessungswert der SchertragfhigkeitBemessungswert der Lochleibungstragfhigkeit

Kategorie B: Gleitfeste Verbindung (GZG) fr hochfeste vorgespannte SchraubenBemessungswert des Gleitwiderstands im GZGBemessungswert der SchertragfhigkeitBemessungswert der LochleibungstragfhigkeitInjektionsschrauben: Bemessungswert der Lochleibungstragfhigkeit des Injektionsharzes

Kategorie C: Gleitfeste Verbindung (GZT) fr hochfeste vorgespannte SchraubenBemessungswert des Gleitwiderstands im GZTBemessungswert der LochleibungstragfhigkeitInjektionsschrauben: Bemessungswert der Lochleibungstragfhigkeit des Injektionsharzesbei Zugverbindungen: Bemessungswert des plastischen Widerstands des Nettoquerschnitts im kritischen Schnitt durch die Schraubenlcher

Zugbeanspruchung

Kategorie D: Zugbeanspruchung fr Schrauben aller Festigkeitsklassen ohne VorspannungBemessungswert der ZugtragfhigkeitBemessungswert der Durchstanztragfhigkeit

Kategorie E: Zugbeanspruchung fr hochfeste vorgespannte SchraubenBemessungswert der ZugtragfhigkeitBemessungswert der Durchstanztragfhigkeit

Beispielhaft ist hier das Eingabeblatt zur Berechnung der Tragfhigkeit einer Schraube dargestellt.


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Die Abstnde sind folgendermaen definiert:

Rand- und Lochabstnde werden nach EC 3-1-8, Tab.3.3, berprft.Ist der Lochabstand p1 = 0, besteht der Anschluss nur aus einer Schraubenreihe (s. bes. Regel zur Lochleibungstragfhigkeit fr einschnittige Schraubenverbindungen).Ist auch p2 = 0, besteht die Verbindung nur aus einer Schraube / einem Niet.Verbindungen mit nur einem Niet sind nicht zu verwenden (EC 3-1-8, 3.6.1(10))!

Abscheren je Scherfuge

Schraube


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Niet

Die Abschertragfhigkeit wird nur angesetzt, wenn die Schraubenlcher ein normales Lochspiel haben (EC 3-1-8, 3.6.1(4)).bertragen Schrauben oder Niete Scherkrfte ber Futterbleche, ist die Schertragfhigkeit abzumindern mit

Lochleibung

Beiwert in Kraftrichtung

Beiwert k1 quer zur Kraftrichtung

Die Lochleibungstragfhigkeit wird bei Schraubenverbindungen mit groem Lochspiel auf 80%, mit Langlchern, deren Lngsachse quer zur Kraftrichtung verluft, auf 60% abgemindert (EC 3-1-8, Tab.3.4, 1)).Bei Senkschrauben wird bei der Berechnung der Lochleibungstragfhigkeit die Blechdicke t abzglich der Hlfte der Senkung angesetzt (EC 3-1-8, Tab.3.4, 2)).

In einschnittigen Anschlssen mit nur einer Schraubenreihe ist die Lochleibungstragfhigkeitzu begrenzen

Verbindungen mit nur einem Niet sollten nicht verwendet werden (EC 3-1-8, 3.6.1(10))!

Bei Injektionsschrauben ist die Lochleibungstragfhigkeit des Injektionsharzes zu ermitteln (EC 3-1-8, 3.6.2.2(5)):

Zug

Schraube


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Niet

Durchstanzen

Schraube (bei Niet nicht erforderlich)

Kombination von Scher-/Lochleibung und Zug

Gleiten

im GZT

im GZG

Bei kombinierter Scher- und Zugbeanspruchung ist der Gleitwiderstand je Schraube wie folgt anzunehmen (EC 3-1-8, 3.9.2):

im GZT

im GZG

Querschnittsversagen bei Zugverbindungen

Bemessungswert des plastischen Widerstands des Nettoquerschnitts im kritischen Schnitt durch die Schraubenlcher (EC 3-1-1, 6.2):


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Die als Augenstbe ausgefhrten Anschlussbleche mssen zur sinnvollen Kraftbertragung geometrischen Anforderungen gengen, die bei Bedarf berprft werden:

Mglichkeit A

Blechdicke t und Bolzenlochdurchmesser d0 sind vorgegeben

Die geometrischen Parameter a und c mssen dann folgenden Bedingungen gengen:

Mglichkeit B

Die Geometrie des Augenstabs in Abhngigkeit vom Bolzenlochdurchmesser ist vorgegeben.

Blechdicke t und Bolzenlochdurchmesser d0 mssen dann den folgenden Bedingungen gengen:


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Abscheren

Lochleibung von Augenblech und Bolzen

bei austauschbaren Bolzen zustzlich

Ist der Bolzen austauschbar, muss auerdem gelten:

Biegung des Bolzens

bei austauschbaren Bolzen zustzlich

Kombination von Abscheren und Biegung des Bolzens


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Schweiverbindungen knnen nach EC 3-1-8, 4, bemessen werden, wenn die zu verschweienden Blechdicken 4 mm bzw. bei Hohlprofilen 2.5 mm oder mehr aufweisen.Die Norm behandelt Kehlnhte, Schlitznhte, Stumpfnhte und Lochschweiungen.Die Anschlussbleche werden hier nicht bemessen!

Wird keine Nahtlnge vorgegeben, werden die Ergebnisse auf den lfd. m bezogen.Bei vorgegebener Lnge kann die Schweinaht voll ausgefhrt sein, d.h. die wirksame Nahtlnge entspricht dem eingegebenen Wert oder die Lnge ist um den 2-fachen Betrag der Kehlnahtdicke zu reduzieren.Eine Lnge von weniger als 30 mm oder des 6-fachen der Nahtdicke sollte zur bertragung von Krften nicht in Betracht gezogen werden (EC 3-1-8, 4.5.1).Die wirksame Nahtdicke einer Kehlnaht sollte grer als 3 mm sein (EC 3-1-8, 4.5.2).Nach NA-DE ist zustzlich bei einer Blechdicke von 3 mm und mehr eine Mindestdicke von

vorgeschrieben.Ist kein Futterblech angeordnet, kann die Kehlnaht tief eingebrannt sein, d.h. die Naht trgt gegenber einer nicht eingebrannten Kehlnaht nicht so stark auf. Der Eingabewert der wirksamen Nahtdicke wird davon nicht beeinflusst!Die maximale Einbrandtiefe ist an geometrische Gegebenheiten geknpft (s.a. T-Ste in EC 3-1-8, 4.7.3):

Der ffnungswinkel bezeichnet den Winkel zwischen den zu verschweienden Anschlussblechen und sollte bei


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Kehlnhten zwischen 60 und 120 liegen.Kleinere Winkel sind zugelassen, werden aber wie nicht durchgeschweite Stumpfnhte behandelt (EC 3-1-8, 4.3.2.1).

Die Tragfhigkeit von Kehlnhten kann mit Hilfe des richtungsbezogenen Verfahrens oder des vereinfachten Verfahrens ermittelt werden.

richtungsbezogenes Verfahren

Die Krfte werden aufgeteilt in Anteile parallel und rechtwinklig zur Lngsachse der Schweinaht und normal und orthogonal zur Lage der wirksamen Kehlnahtflche.Die Lage der wirksamen Kehlnahtflche wird im Wurzelpunkt konzentriert angenommen.

Die auf die Kehlnaht einwirkenden Spannungen ergeben sich zu

Die Tragfhigkeit einer Kehlnaht ist ausreichend, wenn die folgenden Bedingungen erfllt sind:

vereinfachtes Verfahren

Die Resultierende aller auf die Kehlnaht einwirkenden Krfte muss die folgende Bedingung erfllen:


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Der Durchmesser d des Schlitzes darf nicht kleiner sein als die 4-fache Blechdicke (EC 3-1-8, 4.3.3(2)).Die Tragfhigkeit einer Schlitznaht wird wie die Tragfhigkeit einer Kehlnaht berechnet (s.o.).

Stumpfnhte knnen durchgeschweit oder nicht durchgeschweit ausgefhrt werden.Eine durchgeschweite Stumpfnaht ist eine Schweinaht mit vollstndigem Einbrand und vollstndiger Verschmelzung des Schweiwerkstoffs mit dem Grundmaterial ber die gesamte Dicke der Verbindung (EC 3-1-8, 4.3.4(1)), d.h. a = t2/2 bei beidseitiger Schweiung bzw. a = t2 bei einseitiger Schweiung.

Bei einer nicht durchgeschweiten Stumpfnaht ist die Durchschweiung daher kleiner als die volle Dicke des Grundmaterials (EC 3-1-8, 4.3.4(2)).Die Tragfhigkeit von durchgeschweiten Stumpfnhten ist mit der Tragfhigkeit des schwcheren der verbundenen Bauteile gleichzusetzen, whrend die Tragfhigkeit von nicht durchgeschweiten Stumpfnhten wie fr Kehlnhte zu ermitteln ist (EC 3-1-8, 4.7.1+2).Bei einem ffnungswinkel von 0 wird ein Sto verschweit.Die maximale Schweinahtdicke ist auf die Dicke des dnnsten Anschluss-blechs beschrnkt.


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Lochschweiungen knnen Schub bertragen; sie sollten jedoch nicht in zugbeanspruchten Verbindungen verwendet werden (EC 3-1-8, 4.3.5(1)).Der Durchmesser des Lochs muss fr eine Lochschweiung mindestens 8 mm grer sein als die Blechdicke (EC 3-1-8, 4.3.5(2)).Die Dicke einer Lochschweiung muss folgenden Anforderungen gengen (EC 3-1-8, 4.3.5(4)):

Die Tragfhigkeit einer Lochschweiung ergibt sich zu

Das Futterblech sollte bndig zum Rand des zu verschweienden Bauteils angepasst sein (EC 3-1-8, 4.4(1)).Es gilt:

Schnittgren, die im Anschlussblech wirken, werden in die Bemessungsspannungen bzw. resultierende Bemessungskraft der Schweinaht umgerechnet, die in der Schweinahtflche wirken.Bei beidseitiger Naht halbieren sich die Krfte (s. Vorfaktor 0.5).Die Normalkraft im Blech NEd wirkt als Zugkraft senkrecht zur Nahtachse, das Biegemoment MEd dreht senkrecht zur Nahtachse um VEd und erzeugt zustzlich zur Normalkraft Zug in der Wurzellinie.Bei einseitigem Anschluss von Kehlnhten oder nicht durchgeschweiten Stumpfnhten sollte das sich aus der Exzentrizitt ergebende Zusatzmoment bercksichtigt werden, sofern es Zug in der Schweinahtwurzel erzeugt (EC 3-1-8, 4.12).Es gelten folgende Beziehungen


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Das Modell eines quivalenten T-Stummels mit Zugbeanspruchung dient zur Ermittlung der Tragfhigkeiten folgender geschraubter Grundkomponenten

Sttzenflansch mit BiegebeanspruchungStirnblech mit BiegebeanspruchungFlanschwinkel mit BiegebeanspruchungFuplatte mit Biegebeanspruchung infolge Zugbeanspruchung


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Es kann davon ausgegangen werden, dass die Versagensarten des Flansches eines quivalenten T-Stummels die gleichen sind wie die der o.a. Grundkomponenten.Als Verbindungsmittel sind lediglich Schrauben zugelassen; die Anschlussbleche werden hier nicht bemessen!T-Stummel sind Schraubverbindungen zur bertragung von Zugkrften aus dem T-Stummelsteg ber den T-Stummelflansch und einer beliebigen Anzahl von Schraubenreihen (zwei Schrauben je Reihe, symmetrisch jeweils links und rechts vom Steg angeordnet) in das Anschlussblech.Eine Erweiterung auf vier Schrauben je Schraubenreihe wurde fr typisierte IH2- und IH4-Anschlsse umgesetzt.Dazu ist die T-Stummelgeometrie fr die jeweiligen Belastungsflle zu bestimmen.Im Folgenden ist die Bildung der quivalenten T-Stummel fr eine nicht ausgesteifte Stirnblechverbindung von Trger und Sttze dargestellt.Drei Schraubenreihen nehmen die Zugkraft auf; eine Schraubenreihe befindet sich im berstehenden Teil des Stirnblechs.

Der quivalente T-Stummel fr das Stirnblech (ohne berstand) wird mit dem Stirnblech als Stummelflansch und dem Trgersteg als Stummelsteg gebildet.Fr den berstehenden Teil des Stirnblechs ist das Stirnblech der Stummelflansch und der Trgerflansch der Stummelsteg des quivalenten T-Stummels.Der Sttzenflansch wird abgebildet durch einen quivalenten T-Stummel mit dem Sttzenflansch als Stummelflansch und dem Sttzensteg als Stummelsteg.Wesentliche Parameter sind

Abstand e der Schraube vom FlanschrandAbstand m der Schraube vom Steganschnitt

Der Steganschnitt befindet sich im Abstand


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vom Steg.Dicke tf und Breite bf des T-StummelflanschesDicke tbp der Flanschverstrkung (Futterblech)

Es werden drei Versagensmodi zur Ermittlung der Tragfhigkeit eines T-Stummelflansches unter Zugbelastung unterschieden:

Modus 1 beschreibt das vollstndige Flieen des FlanschesModus 3 dagegen das reine SchraubenversagenModus 2 bezeichnet die Mischform, wenn Schraubenversagen bei gleichzeitigem Flieen des Flansches eintritt

Das Flieen des Flansches ist abhngig von der wirksamen T-Stummellnge leff, die u.U. fr Modus 1 und 2 unterschiedlich ist (Modus 3 ist unabhngig von der wirksamen T-Stummellnge).Die wirksame T-Stummellnge kann entweder vom Programm berechnet oder direkt eingegeben werden.Obwohl die Krfte in jeder Schraubenreihe gleich gro angenommen werden, ist auerdem zu bercksichtigen, dass unterschiedliche Krfte in den verschiedenen Schraubenreihen auftreten knnen.Daher sind u.U. einzelne Schraubenreihen oder Gruppen von Schraubenreihen zu untersuchen.

Es wird zwischen der Berechnung der wirksamen Lngen fr ausgesteifte oder nicht ausgesteifte Sttzenflansche (EC3-1-8, Tab.6.5 oder Tab.6.4) und fr Stirnbleche (EC3-1-8, Tab.6.6) unterschieden.Die wirksamen Lngen werden fr die verschiedenen Versagensmodi unterschiedlich ermittelt.

Sttzenflansch

Wird nur eine Schraubenreihe betrachtet, gilt:

Schraubenreihe einzeln betrachtet


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Schraubenreihe als Teil einer Gruppe von Schraubenreihen

Der Beiwert wird EC3-1-8, Bild 6.11, entnommen und ist ein Ma fr den Abstand der Schraube zu Steg und Steife.Wird eine Gruppe von nb>1 Schraubenreihen betrachtet, berechnet sich die gesamte wirksame Lnge als Summe der wirksamen Lngen der einzelnen Schraubenreihen.Dabei wirken immer eine uere Schraubenreihe und optional eine innere Schraubenreihe neben einer Steife mit.

Stirnblech - zwischen den Trgerflanschen

Fr die Bemessung eines Stirnblechs zwischen den Trgerflanschen gelten die Formeln des Sttzenflansches ebenso, allerdings ohne die Terme, die e1 enthalten.Wird eine Gruppe von nb>1 Schraubenreihen betrachtet, berechnet sich die gesamte wirksame Lnge als Summe der wirksamen Lngen der einzelnen Schraubenreihen.Dabei wirken immer eine uere Schraubenreihe und optional eine innere Schraubenreihe neben dem Trgerzugflansch mit.

Stirnblech - berstehender Teil

Der berstehende Teil eines Stirnblechs wird als T-Stummel mit nur einer (ueren) Schraubenreihe neben dem Trgerzugflansch modelliert. Es gilt


Die Ermittlung der Tragfhigkeiten von T-Stummelflanschen unter Zug richtet sich danach, ob Absttzkrfte auftreten knnen, d.h. wenn gilt


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Lb Dehnlnge der Schraube (Klemmlnge einschl. Unterlegscheiben plus halbe Kopf- und Mutterhhe)

treten Absttzkrfte auf.

Wenn Absttzkrfte auftreten knnen, sind in EC3-1-8, Tab.6.2, zwei Verfahren zur Bestimmung der Zugtragfhigkeit eines T-Stummelflansches aufgefhrt:

Verfahren 1

Verfahren 2 (alternativ)

Treten keine Absttzkrfte auf, wird die Tragfhigkeit fr Modus 1 und 2 berechnet zu (Modus 3 s. Verfahren 1)

Die Bemessungswerte der plastischen Momente sind

Die Komponentenmethode des EC3-1-8 regelt u.A. geschraubte Verbindungen mit nur zwei Schrauben je Schraubenreihe.Eine Erweiterung auf die in Deutschland gebruchlichen Stirnblechverbindungen mit vier Schrauben je Reihe

IH2 (ohne berstand) undIH4 (mit berstand)

wird in B. Schmidt: Zum Tragverhalten von geschraubten momententragfhigen Stirnplattenverbindungen mit 4 Schrauben in jeder Schraubenreihe, Dissertation, TU Dortmund, 2008, vorgestellt.Diese Vorgehensweise ist im vorliegenden Programm fr den geschraubten Trgersto mit Stirnblech umgesetzt; sie gilt ebenso fr Sttzenflansche, die aus Wirtschaftlichkeitsgrnden stets auszusteifen sind.


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Achtung! Die Anwendung der Methode ist (gegenwrtig noch) nicht durch Norm eingefhrt.

Das Verfahren wird anhand der Stirnblechverbindung erlutert.

Bei positivem Biegemoment (d.h. oben Zug, unten Druck) gilt fr denIH2-Anschluss: Stirnblech ohne berstand mit einer Schraubenreihe unter ZugbelastungIH4-Anschluss: Stirnblech mit berstand mit zwei Schraubenreihen unter Zugbelastung (eine Reihe befindet sich im berstand, die zweite Reihe unterhalb des Trgerflanschs)

Analog zu den Anschlussgeometrien mit zwei Schrauben je Schraubenreihe werden die quivalenten T-Stummel fr vier Schrauben je Reihe gebildet.Fr den berstehenden Teil des Stirnblechs ist das Stirnblech der Stummelflansch und der Trgerflansch der Stummelsteg des quivalenten T-Stummels.Wesentliche Parameter zur Berechnung der Flielinien bzw. der effektiven Lnge des T-Stummels sind

Abstand e der ueren Schraube vom seitlichen FlanschrandAbstand w der ueren von der inneren SchraubeAbstand e1 der Schrauben (Endreihe) vom freien FlanschrandAbstand m1 der Schraubenreihe vom Anschnitt der Steife (des Trgerflanschs)

Der Anschnitt der Steife befindet sich im Abstand s von der Steife, wobei gilt

Schweinahtdicke ast zwischen Steife (Trgerzugflansch) und StirnblechDicke tst und Lnge lst der Zugsteife (Dicke und Breite des Trgerflanschs)Dicke tf und Lnge lf des T-Stummelflanschs (Dicke tp und Breite bp des Stirnblechs bzw. des Sttzenflanschs)

Der quivalente T-Stummel fr die ausgesteifte Schraubenreihe unterhalb der Steife (des Trgerzugflanschs) wird mit dem Stirnblech als T-Stummelflansch und dem Trgersteg als T-Stummelsteg gebildet.Wesentliche Parameter zur Berechnung der Flielinien bzw. der effektiven Lnge des ausgesteiften T-Stummels sind

Abstand e der ueren Schraube vom FlanschrandAbstand w der ueren von der inneren SchraubeAbstand m der inneren Schraube vom Steganschnitt

Der Steganschnitt befindet sich im Abstand s vom Steg, wobei gilt

Abstand m2 der Schrauben vom Anschnitt der Zugsteife (Trgerflansch), Anschnittlnge der Steife analog sDicke tw des T-Stummelstegs (Dicke des Trger- bzw. Sttzenstegs)Dicke tst und Lnge lst der Zugsteife (Dicke und Breite des Trgerflanschs)Dicke tf und Lnge lf des T-Stummelflanschs (Dicke tp und Breite bp des Stirnblechs bzw. des Sttzenflanschs)


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Es werden drei Versagensmodi zur Ermittlung der Tragfhigkeit eines T-Stummelflansches unter Zugbelastung unterschieden.

Modus 1 beschreibt das vollstndige Flieen des FlanschsModus 3 dagegen das reine SchraubenversagenModus 2 bezeichnet die Mischform, wenn Schraubenversagen bei gleichzeitigem Flieen des Flanschs eintritt

Das Flieen des Flanschs ist abhngig von der wirksamen T-Stummellnge leff, die u.U. fr die Modi 1 und 2 unterschiedlich sein kann (Modus 3 ist nur abhngig von der Schraubengte).Die wirksame T-Stummellnge kann entweder vom Programm berechnet oder direkt eingegeben werden.Obwohl die Krfte in jeder Schraubenreihe gleich gro angenommen werden, ist zu bercksichtigen, dass unterschiedliche Krfte in den verschiedenen Schraubenreihen auftreten knnen.Daher sind i.A. sowohl die einzelne Schraubenreihe als auch Gruppen von Schraubenreihen zu untersuchen.Da das Tragverhalten von IH2- und IH4-Anschlssen nur durch die einzelnen Schraubenreihen geprgt ist, wird im Folgenden auf die Untersuchung von Schraubengruppen verzichtet.

Die wirksamen Lngen werden fr die verschiedenen Versagensmodi unterschiedlich ermittelt. Die folgenden Formeln gelten sowohl fr das Stirnblech als auch den Sttzenflansch.

Stirnblech - zwischen den Trgerflanschen

Es wird hier nur die 'innere Schraubenreihe' neben dem Trgerzugflansch (bzw. der Zugsteife) betrachtet.Die Berechnung unterscheidet sich je nachdem, ob es sich um einen IH2- oder IH4-Anschluss handelt.Eine Gruppenbildung mit der unteren Schraubenreihe wird ausgeschlossen (nb = 1).

Im Folgenden gilt fr w3 = e, w2 = w, w1 = bp-2(w+e), ms = m2.



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Gl. (4.27) aus B. Schmidt: Zum Tragverhalten von geschraubten momententragfhigen Stirnplattenverbindungen mit 4 Schrauben in jeder Schraubenreihe:

Stirnblech - berstehender Teil

Der berstehende Teil eines Stirnblechs wird als T-Stummel mit nur einer (ueren) Schraubenreihe neben dem Trgerzugflansch modelliert. Im Folgenden gilt fr w3 = e, w2 = w, w1 = bp-2(w+e), mx = m1, ex = e1.



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Bei der Ermittlung der Tragfhigkeiten von ausgesteiften T-Stummelflanschen unter Zug mit vier Schrauben in einer Reihe spielt die Lage der Schrauben sowie die Lastabtragsrichtung eine wesentliche Rolle.Die effektive Flielnge wird dementsprechend gewichtet fr den Anteil

sowie beim alternativen Verfahren (Verfahren 2) in Flanschrichtung fr die

Im Stirnplattenberstand braucht die effektive Flielnge nicht reduziert zu werden.

Bei IH2- und IH4-Anschlssen wird davon ausgegangen, dass Absttzkrfte auftreten. Daher werden zwei Verfahren zur Bestimmung der Zugtragfhigkeit eines T-Stummelflansches aufgefhrt.

Verfahren 1

Modus 1


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Modus 2

Modus 3

Verfahren 2 (alternativ)

Modus 1

Modi 2 und 3 s. Verfahren 1

Die Bemessungswerte der plastischen Momente in beiden Verfahren sind


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Die Tragfhigkeit ergibt sich damit zu

wobei die maximale Zugtragfhigkeit der Steife (des Trgerflanschs) nicht berschritten werden darf.

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Das Modell eines quivalenten T-Stummels mit Druckbeanspruchung kann zur Ermittlung der Tragfhigkeiten folgender geschraubter Grundkomponenten dienen

Fuplatte mit Biegung aufgrund der LagerpressungBeton und/oder Mrtelfllung unter der Lagerpressung

T-Stummel sind Verbindungen zur bertragung von Druckkrften aus dem T-Stummelsteg (Flansch oder Steg einer Sttze) ber den T-Stummelflansch (Fuplatte) in die Beton- oder Mrtelschicht.


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Die Fuplatte wird hier nicht bemessen!Die wirksame Lnge leff und die wirksame Breite beff des quivalenten T-Stummels sind so anzusetzen, dass die Tragfhigkeiten der o.a. Grundkomponente des Anschlusses und des quivalenten T-Stummels gleich gro sind.

Im Programm sind die wesentlichen Parameter des quivalenten T-Stummels einzugeben mit

den zustzlichen Ausbreitungsbreiten clinks, crechts, wobei u.U. eine der beiden Ausbreitungsbreiten dem berstand der Fuplatte entsprichtder Dicke t und Lnge leff = b des T-Stummelflansches;

die Breite des T-Stummelflansches berechnet sich unter Angabe der Stegdicke t zu beff = clinks + crechts + t

Die Spannungsverteilung unter dem T-Stummel wird gleichmig angenommen, wenn die zustzliche Ausbreitungsbreite der Druckkraft aus der Sttze den folgenden Wert nicht berschreitet (EC3-1-8, 6.2.5(4))


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Die wirksame Breite ergibt sich damit zu

Die wirksame Lnge wird entsprechend gebildet.

Die Tragfhigkeit eines T-Stummelflansches unter Druck wird bestimmt mit

Die Eurocode-Normen gelten nur in Verbindung mit ihren nationalen Anhngen in dem jeweiligen Land, in dem das Bauwerk erstellt werden soll.Fr ausgewhlte Parameter knnen abweichend von den Eurocode-Empfehlungen (im Eurocode-Dokument mit 'ANMERKUNG' gekennzeichnet) landeseigene Werte bzw. Vorgehensweisen angegeben werden.In pcae-Programmen knnen die vernderbaren Parameter in einem separaten Eigenschaftsblatt eingesehen und ggf. modifiziert werden.

Dieses Eigenschaftsblatt dient dazu, dem nach Eurocode zu bemessenden Bauteil ein nationales Anwendungsdokument (NA) zuzuordnen.NAe enthalten die Parameter der nationalen Anhnge der verschiedenen Eurocodes (EC 0, EC 1, EC 2 ...) und ermglichen den pcae-Programmen das Fhren normengerechter Nachweise, obwohl sie von Land zu Land unterschiedlich gehandhabt werden.

Die EC-Standardparameter (Empfehlungen ohne nationalen Bezug) wie auch die Parameter des deutschen nationalen Anhangs (NA-DE) sind grundstzlich Teil der pcae-Software. Darber hinaus stellt pcae ein Werkzeug zur Verfgung, mit dem weitere NAe aus Kopien der bestehenden NAe erstellt werden knnen. Dieses Werkzeug, das ber ein eigenes Hilfedokument verfgt, wird normalerweise aus der Schublade des DTE-Schreibtisches heraus aufgerufen. Einen direkten Zugang zu diesem Werkzeug liefert die kleine Schaltflche hinter dem Schraubenziehersymbol.


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Mit dem Programm Basisverbindungen knnen u.A. Schrauben- und Schweiverbindungen nachgewiesen werden.Es wird jeweils ein Verbindungsmittel (eine Schraube, ein Niet, ein Bolzen oder eine Schweinaht) hinsichtlich seiner wesentlichen Belastungsarten untersucht.Die Anschlussbleche werden nur betrachtet, soweit sie die Bemessung des Verbindungsmittels betreffen.

Die Blech 1 betreffenden Nachweise werden grundstzlich durchgefhrt, whrend Blech 2 ber die Aktivierung des Buttons ohne Nachweis ausgeschlossen werden kann.Jedem Anschlussblech kann eine andere Stahlsorte zugeordnet werden, die wiederum ber den Vorgabe-Button vom Anwender manipuliert werden kann.Hufig wird bei Anschlssen ein Futterblech angeordnet, das bei der Bemessung bercksichtigt werden muss.Bei zweischnittigen Verbindungen mit Futterblechen auf beiden Seiten des Stoes ist die Dicke des dickeren Futterblechs anzusetzen (EC 3-1-8, 3.6.1(13)).

In pcae-Programmen werden folgende typisierten Stahlsorten vorgehalten (s. EC3-1-1, 3.2.1, Tab.3.1):

S 235 (auch W und H)S 275 (auch N/NL, M/ML, H, NH/NLH und MH/MLH)S 355 (auch N/NL, M/ML, W, H, NH/NLH und MH/MLH)S 450, S 460 (auch N/NL, M/ML, Q/QL/QL1, H, NH/NLH und MH/MLH)

Natrlich knnen die zur Bemessung in diesem Programm verwendeten Parameter verndert und an geeignete Produktnormen angepasst werden.

Der E-Modul wird nur bei der Bemessung einer Schraubverbindung mit Bolzen, der Korrelationsbeiwert nur bei der Bemessung einer Schweiverbindung mit Kehlnhten oder einer Lochschweiung relevant.

Die wesentlichen Parameter der Anschlussmittel werden berprft.Sind Verbindungsmittel und Anschlussbleche sinnvoll eingegeben, wird die Verbindung zur optischen Kontrolle mastabsgerecht dargestellt.nderungen an den Parametern werden sofort bernommen: die wesentlichen Abmessungen sind bezeichnet.


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Tritt jedoch ein Fehler beim Datencheck auf, kann die Verbindung grafisch nicht dargestellt werden ('Fehler in den Eingabedaten').Der bestehende Grund wird whrend der Berechnung am Bildschirm sowie anschlieend in der Druckliste gemeldet.

Eingabeparameter und Ergebnisse werden in einer Druckliste ausgegeben, deren Umfang ber die folgenden Optionen beeinflusst werden kann:

Zunchst kann eine mastbliche grafische Darstellung der Basisverbindung in die Liste eingefgt werden.Der Mastab kann entweder vorgegeben werden oder die Zeichnung wird im Falle einer Eingabe von 0 grtmglich in den dafr vorgesehenen Platz gesetzt.Anschlieend werden die Eingabeparameter und die Materialsicherheitsbeiwerte ausgedruckt.I.A. reicht die Ausgabe der Typbezeichnungen der Schrauben, Niete, Bolzen sowie der Stahlgten aus; bei Aktivierung der zustzlichen Infos werden zudem die Rechenparameter ausgegeben.Im Anschluss an die Ergebnisse sind die zur Bemessung der Basisverbindungen magebenden Parameter des nationalen Anhangs angeordnet.Zum Schluss kann eine Liste der verwendeten Vorschriften (Normen) abgedruckt werden.

Der Umfang der Ergebnissdarstellung kann ausfhrlich, standard oder minimal sein.

eine ausfhrliche Ergebnisausgabe beinhaltet die Ausgabe smtlicher verwendeter Formeln, um Schritt fr Schritt den Lsungswert nachzuvollziehenist dagegen die Ergebnisausgabe minimal, wird nur das Endergebnis ohne weiteren Kommentar ausgedruckt


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im Normalfall reicht die Standardausgabe, bei der nur die wichtigsten Zwischenwerte zustzlich zum Endergebnis ausgegeben werden

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