Читать книгу Stahlbau-Kalender 2021 - Ulrike Kuhlmann - Страница 113

(1) Außer in den in 6.2.1(2) und 6.2.1(3) spezifizierten Fällen darf angenommen werden, dass die Beanspruchungen der angeschlossenen Bauteile die Tragfähigkeit der Grundkomponenten eines Anschlusses nicht beeinflussen.

(2) Die Druckspannung in einer Stütze ist in der Regel bei der Ermittlung der Tragfähigkeit des Stützenstegfeldes mit Querdruck zu berücksichtigen, siehe 6.2.6.2(2).

Tabelle 6.1. Grundkomponenten eines Anschlusses

Zu 6.1.3

Die in DIN EN 1993-1-8 geregelten Grundkomponenten sind in Tabelle 6.1 zusammengefasst und in Bild K5 anschaulich für einen Träger-Stützenanschluss dargestellt. Die Berechnungsverfahren zur Bestimmung der Kenngrößen der einzelnen Komponenten sind in den Abschnitten 6.2 (Tragfähigkeit), 6.3 (Steifigkeitskoeffizient) und 6.4 (Rotationskapazität) geregelt. Für ein besseres Verständnis wird das grundsätzliche Vorgehen bei der Komponentenmethode nachfolgend am Beispiel des Träger-Stützen-Anschlusses aus Bild K5 kurz erläutert.

(1) Ermittlung der Anschlusstragfähigkeit :

Die Anschlusstragfähigkeit wird für geschraubte Stirnplattenverbindungen allgemein nach Gleichung (6.25) : bestimmt.

Dabei ist F_tr,Rd die maßgebende Grenzzugkraft der Schraubenreihe r, die von den Tragfähigkeiten der lokalen und globalen Grundkomponenten des Anschlusses abhängt. h_r ist der Hebelarm der Schraubenreihe r bezogen auf den Druckpunkt, der i. d. R. in der Mittelachse des Druckflansches angenommen wird (Bild K5). Aufgrund des kleinen Hebelarms liefern die beim Druckpunkt liegenden Schrauben nur einen geringen Anteil zu der Anschlusstragfähigkeit und werden im Allgemeinen vernachlässigt und ausschließlich für den Abtrag der Querkräfte im Anschluss herangezogen.

Für die Ermittlung der maßgebenden Grenzzugkraft werden zunächst die Beanspruchbarkeiten der lokalen Grundkomponenten für jede Schraubenreihe individuell und für jede mögliche Schraubenreihengruppe bestimmt. Im Anschluss ist zu überprüfen, ob eine Schraubenreihengruppe eine geringere Beanspruchbarkeit aufweist als die Summe der zugehörigen individuellen Beanspruchbarkeiten der jeweiligen Schraubenreihen. Wenn dies der Fall ist, sind die Beanspruchbarkeiten der Schraubenreihen – beginnend mit der dem Druckpunkt am nächsten liegenden Schraubenreihe – nach Abschnitt 6.2.7.2 so weit zu reduzieren, bis die Beanspruchbarkeit der maßgebenden Schraubenreihengruppen erreicht wird. Ist auf Basis der Beanspruchbarkeiten der lokalen Grundkomponenten die Grenzzugtragfähigkeit jeder Schraubenreihe bestimmt worden, muss noch überprüft werden, ob die Grenztragfähigkeiten der globalen Grundkomponenten (Stützenstegfeld auf Schub, Stützensteg und Trägersteg/Trägergurt auf Druck) ausreichend groß sind oder ob eine weitere Abminderung der Grenzzugtragfähigkeiten erforderlich ist. Mit den maßgebenden Grenzzugkräften F_tr,Rd der Schraubenreihen kann abschließend die Momententragfähigkeit Mj_,Rd des Anschlusses unter Verwendung der Hebelarme h_r bestimmt werden.

(2) Ermittlung der Anschlusssteifigkeit :

Bei der Anschlusssteifigkeit ist wie in Bild 6.1 anschaulich an der Momenten-Rotations-Charakteristik eines geschraubten Träger-Stützenanschlusses dargestellt, zu unterscheiden zwischen der :

elastischen Anfangssteifigkeit	S j ,ini
Sekantensteifigkeit	S j

Diese Differenzierung ist erforderlich, da die Momenten-Rotations-Charakteristiken von Anschlüssen nichtlinear sind und der Ansatz von S_j,ini für Momentenbeanspruchungen größer als 2/3 M_j,Rd zu einer Überschätzung der Anschlusssteifigkeit führen würde.

Die Ermittlung der Anschlusssteifigkeit erfolgt bei der Komponentenmethode mit Hilfe eines Gesamtfedermodells, bei dem jede im Anschluss vorhandene Grundkomponente als Wegfeder mit einer definierten Steifigkeit k_i erfasst wird. Aufgrund der sehr hohen Steifigkeitskoeffizienten einzelner Grundkomponenten, wie z. B. Trägergurt und -steg auf Druck, den Schweißnähten zwischen Träger und Stirnplatte, können diese bei der Ermittlung der Anschlusssteifigkeit vernachlässigt werden. Bild K6 zeigt das Gesamtfedermodell für einen geschraubten Träger-Stützenanschluss, wobei die Benennung der Steifigkeitskoeffizienten unter Berücksichtigung der Nummerierung der Grundkomponenten nach Tabelle 6.1 erfolgt.

Unter der Annahme, dass die Verformungen in Achse der Schraubenreihen proportional zum Abstand vom Druckpunkt sind, lassen sich die Steifigkeitskoeffizienten zu einer äquivalenten Federsteifigkeit k_eq und die Hebelarme zu einem äquivalenten Hebelarm z_eq zusammenfassen. Dem Gesamtfedermodell liegen dabei die Annahmen zugrunde, dass die Verformungen der einzelnen Grundkomponenten untereinander verträglich sind, dass die Beanspruchbarkeit und Verformbarkeit jeder Grundkomponente eingehalten wird und dass die inneren Schnittgrößen mit den äußeren Beanspruchungen im Gleichgewicht stehen!

Für eine ausführliche Darstellung für Träger-Stützenanschlüsse wird auf weiterführende Literatur wie zum Beispiel [45] und [26] verwiesen. Ausführliche Darstellungen und Hintergrundinformationen zu Stützenfußanschlüssen sind in unter anderem in [43] zu finden.

Bild K5. Grundkomponenten eines Anschlusses mit überstehender Stirnplatte

Bild K6. Federmodell für einen unausgesteiften Stirnplattenanschluss

(3) Der Schub in einem Stützenstegfeld ist in der Regel bei der Ermittlung der Tragfähigkeit der folgenden Grundkomponenten zu berücksichtigen :

 – Stützensteg mit Querdruck, siehe 6.2.6.2;

 – Stützensteg mit Querzug, siehe 6.2.6.3.