Seite ergänzt Februar 2015
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allgemeine Einstellungen .......
T-Stummel Zugbeanspruchg.
Anschlussbleche ....................
Schrauben / Niete / Bolzen ....
T-Stummel Zug 4 Schrauben
Stahlsorten ............................
Tragfähigkeit Schraubenverb. .
T-Stummel Druckbeansprg.
grafische Darstellung ..............
Tragfähigkeit Schweißverb. ....
nationale Anhänge Eurocodes
Ausdrucksteuerung .................
alle pcae-EC 3-Stahlbauprogramme im Überblick
Basisverbindungen .............
Biegesteifer Trägeranschluss
Typisierter IH-Anschluss ........
Einzelstabnachweise .............
Stahlstützenfuß ....................
Typ. IS,IW,IG,IK-Anschluss
Grundkomponenten ...............
Rahmenecken .......................
Schweißnahtanschluss ..........
Beulnachweise ......................
Gelenkiger Trägeranschluss
Stoß m. therm. Trennschicht
Freier Stirnplattenstoß ...........
Ermüdungsnachweis ..............
Lasteinleitung .......................
Laschenstoß .........................
Normalkraftverbindung ............
 
 
Mit dem Programm 4H-EC3BV (Basisverbindungen) können die grundlegenden Verbindungsarten, die in EC3-1-8 u. NA geregelt sind, bemessen werden:
Schraubenverbindungen .................
Schweißverbindungen ....................
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 können über die Parameterliste eines nationalen Anwendungsdokuments (z.B. nationaler Anhang für Deutschland: EC3-1-8/NA-DE) manipuliert werden.
In der Ausgabeliste werden dann diejenigen Bemessungsparameter protokolliert, die für die gewählten Verbindungstypen maßgebend sind.
Bei Aktivierung eines Verbindungstyps werden die Parameter im zugehörigen Registerblatt dargestellt und können bearbeitet werden.
Es besteht die Möglichkeit, nur die Tragfähigkeiten zu berechnen oder eine Auswertung gegenüber vorgegebenen Lasten durchzuführen (Nachweis).
Bei Aktivierung des Buttons einschl. Ermittlung der Ausnutzungen... werden in den entsprechenden Registerblättern auch Felder zur Eingabe der Belastung freigegeben.
Eine weitere Möglichkeit der Eingabesteuerung besteht darin, die Stahlsorten aller zu verbindenden Bleche
einheitlich zu wählen.
Dazu wird im ersten Registerblatt zur Eingabe der allgemeinen Einstellungen der entsprechende Button aktiviert
und die Stahlsorte gewählt.
In den nachfolgenden Registerblättern werden dann die Stahlsorten der Verbindungsbleche nicht mehr angeboten.
Außerdem kann die Eingabe dahingehend erweitert werden, dass Schrauben- und Blechparameter aller
Registerblätter abgeglichen werden, d.h. bei Abänderung z.B. der Blechdicke t wird diese in das entsprechende Eingabefeld der anderen Verbindungsarten übernommen und steht damit generell der Berechnung der Basisverbindungen zur Verfügung.
 
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Für geschraubte Verbindungen werden folgende Verbindungsmittel angeboten:
 
Die Berechnung der Tragfähigkeit erfolgt mit den Parametern der genormten Größen oder mit den vom Anwender eingegebenen Werten.
Durch Betätigen des Buttons Vorgabe werden die im Programm verwendeten Parameter freigegeben und können verändert werden.
Die Rechenparameter für die gängigen Schraubengrößen 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 können diese nicht verwendet werden.
Schraubenverbindungen sind auf Abscheren, Gleiten, Lochleibung zwischen Schaft und Anschlussblechen und
Zug zu bemessen.
 
Bei den gängigen Schraubengrößen kann zwischen normaler und großer Schlüsselweite (Schraubenkopfgröße) unterschieden werden.
Die Auswirkungen betreffen die Schraubengeometrie in Eckenmaß/Schlüsselweite/Höhe des Schraubenkopfes, Höhe der Mutter und Blechdicke/Durchmesser der Unterlegscheiben.
Bei normaler Schlüsselweite wird nur eine Unterlegscheibe, bei großer Schlüsselweite werden zwei
Unterlegscheiben angeordnet.
Hochfeste Schrauben der Festigkeitsklasse 8.8 oder 10.9 mit großer Schlüsselweite und normalem Lochspiel werden programmintern als planmäßig vorgespannt, in einer gleitfesten Verbindung als kontrolliert voll vorgespannt angesehen (EC 3-1-8, 3.1.2).
Kleine Schrauben der Festigkeitsklasse 8.8 oder 10.9 können ebenfalls vorgespannt sein.
Wird die Schraube als Senkschraube verwendet, reduzieren sich der Lochleibungswiderstand und die Zugtrag-
fähigkeit infolge der um die Versenkung des Kopfes tk,s und/oder der Mutter tm,s verringerten Blechdicke.
Das Nennlochspiel bestimmt die Lochleibungstragfähigkeit 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 eingefüllt, um die Belastung infolge Schlupf zu vermeiden.
Dadurch ist neben Abscheren, Gleiten und Zug die Lochleibungstragfähigkeit zwischen Injektionsharz und Anschlussblechen nachzuweisen.
Niete (Halbrundniete oder Senkniete) werden heutzutage kaum noch verwendet; die Kenntnis der Bemessung ist jedoch für die Nachrechnung bestehender Bauwerke unumgänglich.
Durch das Einschlagen der erwärmten Niete werden die Nietlöcher stets vollständig ausgefüllt, so dass neben der Festigkeit des Nietwerkstoffs nur der Durchmesser des Nietlochs eingegeben werden muss.
Nietverbindungen sind für die Übertragung von Scher-, Lochleibung- und Zugkräften zu bemessen.
 
Derzeit sind im EC 3-1-8 keine Bezugsnormen für den Nietwerkstoff angegeben, weshalb die deutschen Nietwerkstoffe USt 36 und RSt 38 (s. Kindmann/Stracke) angeboten werden.
Zudem besteht die Möglichkeit, den Nietwerkstoff über 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 Übertragung großer Zugkräfte in den Anschlussblechen, wodurch sie auf Abscheren und Biegung beansprucht werden.
Soll der Bolzen austauschbar sein, ist auch im GZG die Schertragfähigkeit nachzuweisen.
 
Derzeit sind im EC 3-1-8 keine Bezugsnormen für den Bolzenwerkstoff angegeben, weshalb die deutschen Bolzenwerkstoffe Festigkeitsklasse 4.8 und S235J2 + C450 (s. NA-DE) angeboten werden.
Zudem besteht die Möglichkeit, den Bolzenwerkstoff über eine Stahlsorte nach DIN EN 1993-1-1 vorzugeben.
Die Anschlussbleche werden als Augenstäbe ausgeführt und müssen vorgegebenen geometrischen
Bedingungen genügen.
 
Verbindungen Schrauben (einschl. Injektionsschrauben) und Niete können 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!
 
Zur Ermittlung der Tragfähigkeit sind Schraubenverbindungen in Kategorien einzuteilen (Niete sind nicht vorgespannt und können demnach nur nach Kategorie A und/oder D bemessen werden).
Scherbeanspruchung
Kategorie A: Scher-/Lochleibungsverbindung für Schrauben aller Festigkeitsklassen ohne Vorspannung
Bemessungswert der Schertragfähigkeit
Bemessungswert der Lochleibungstragfähigkeit
Kategorie B: Gleitfeste Verbindung (GZG) für hochfeste vorgespannte Schrauben
Bemessungswert des Gleitwiderstands im GZG
Bemessungswert der Schertragfähigkeit
Bemessungswert der Lochleibungstragfähigkeit
Injektionsschrauben: Bemessungswert der Lochleibungstragfähigkeit des Injektionsharzes
Kategorie C: Gleitfeste Verbindung (GZT) für hochfeste vorgespannte Schrauben
Bemessungswert des Gleitwiderstands im GZT
Bemessungswert der Lochleibungstragfähigkeit
Injektionsschrauben: Bemessungswert der Lochleibungstragfähigkeit des Injektionsharzes
bei Zugverbindungen: Bemessungswert des plastischen Widerstands des Nettoquerschnitts im kritischen Schnitt durch die Schraubenlöcher
Zugbeanspruchung
Kategorie D: Zugbeanspruchung für Schrauben aller Festigkeitsklassen ohne Vorspannung
Bemessungswert der Zugtragfähigkeit
Bemessungswert der Durchstanztragfähigkeit
Kategorie E: Zugbeanspruchung für hochfeste vorgespannte Schrauben
Bemessungswert der Zugtragfähigkeit
Bemessungswert der Durchstanztragfähigkeit
 
Beispielhaft ist hier das Eingabeblatt zur Berechnung der Tragfähigkeit einer Schraube dargestellt.
 
Die Abstände sind folgendermaßen definiert:
Rand- und Lochabstände werden nach EC 3-1-8, Tab.3.3, überprüft.
Ist der Lochabstand p1 = 0, besteht der Anschluss nur aus einer Schraubenreihe (s. bes. Regel zur Lochleibungstragfähigkeit für 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
 
Niet
 
Die Abschertragfähigkeit wird nur angesetzt, wenn die Schraubenlöcher ein normales Lochspiel haben
(EC 3-1-8, 3.6.1(4)).
Übertragen Schrauben oder Niete Scherkräfte über Futterbleche, ist die Schertragfähigkeit abzumindern mit
 
Lochleibung
Beiwert in Kraftrichtung
Beiwert k1 quer zur Kraftrichtung
Die Lochleibungstragfähigkeit wird bei Schraubenverbindungen mit großem Lochspiel auf 80%, mit Langlöchern, deren Längsachse quer zur Kraftrichtung verläuft, auf 60% abgemindert (EC 3-1-8, Tab.3.4, 1)).
Bei Senkschrauben wird bei der Berechnung der Lochleibungstragfähigkeit die Blechdicke t abzüglich der Hälfte der Senkung angesetzt (EC 3-1-8, Tab.3.4, 2)).
In einschnittigen Anschlüssen mit nur einer Schraubenreihe ist die Lochleibungstragfähigkeit
zu begrenzen  
Verbindungen mit nur einem Niet sollten nicht verwendet werden (EC 3-1-8, 3.6.1(10))!
Bei Injektionsschrauben ist die Lochleibungstragfähigkeit des Injektionsharzes zu ermitteln (EC 3-1-8, 3.6.2.2(5)):
 
Zug
Schraube
 
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
Schraubenlöcher (EC 3-1-1, 6.2):
Die als Augenstäbe ausgeführten Anschlussbleche müssen zur sinnvollen Kraftübertragung geometrischen Anforderungen genügen, die bei Bedarf überprüft werden:
 
Möglichkeit A
Blechdicke t und Bolzenlochdurchmesser d0 sind vorgegeben
 
Die geometrischen Parameter a und c müssen dann folgenden Bedingungen genügen:
 
Möglichkeit B
Die Geometrie des Augenstabs in Abhängigkeit vom Bolzenlochdurchmesser ist vorgegeben.
 
Blechdicke t und Bolzenlochdurchmesser d0 müssen dann den folgenden Bedingungen genügen:
 
Abscheren
Lochleibung von Augenblech und Bolzen
bei austauschbaren Bolzen zusätzlich
Ist der Bolzen austauschbar, muss außerdem gelten:
Biegung des Bolzens
bei austauschbaren Bolzen zusätzlich
Kombination von Abscheren und Biegung des Bolzens
 
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Schweißverbindungen können nach EC 3-1-8, 4, bemessen werden, wenn die zu verschweißenden Blechdicken 4 mm bzw. bei Hohlprofilen 2.5 mm oder mehr aufweisen.
Die Norm behandelt Kehlnähte, Schlitznähte, Stumpfnähte und Lochschweißungen.
Die Anschlussbleche werden hier nicht bemessen!
Wird keine Nahtlänge vorgegeben, werden die Ergebnisse auf den lfd. m bezogen.
Bei vorgegebener Länge kann die Schweißnaht voll ausgeführt sein, d.h. die wirksame Nahtlänge entspricht dem eingegebenen Wert oder die Länge ist um den 2-fachen Betrag der Kehlnahtdicke zu reduzieren.
Eine Länge von weniger als 30 mm oder des 6-fachen der Nahtdicke sollte zur Übertragung von Kräften nicht in
Betracht gezogen werden (EC 3-1-8, 4.5.1).
Die wirksame Nahtdicke einer Kehlnaht sollte größer als 3 mm sein (EC 3-1-8, 4.5.2).
Nach NA-DE ist zusätzlich bei einer Blechdicke von 3 mm und mehr eine Mindestdicke von
vorgeschrieben.
In Anlehnung an DIN 18800 wird auch nach NA-DE die maximale Schweißnahtdicke überprüft
Ist kein Futterblech angeordnet, kann die Kehlnaht tief eingebrannt sein, d.h. die Naht trägt gegenüber einer nicht eingebrannten Kehlnaht nicht so stark auf. Der Eingabewert der wirksamen Nahtdicke wird davon nicht beeinflusst!
Die maximale Einbrandtiefe ist an geometrische Gegebenheiten geknüpft (s.a. T-Stöße in EC 3-1-8, 4.7.3):
Der Öffnungswinkel bezeichnet den Winkel zwischen den zu verschweißenden Anschlussblechen und sollte bei Kehlnähten zwischen 60° und 120° liegen.
Kleinere Winkel sind zugelassen, werden aber wie nicht durchgeschweißte Stumpfnähte
behandelt (EC 3-1-8, 4.3.2.1).
Die Tragfähigkeit von Kehlnähten kann mit Hilfe des richtungsbezogenen Verfahrens oder des vereinfachten
Verfahrens ermittelt werden.
richtungsbezogenes Verfahren
Die Kräfte werden aufgeteilt in Anteile parallel und rechtwinklig zur Längsachse der Schweißnaht und normal und orthogonal zur Lage der wirksamen Kehlnahtfläche.
Die Lage der wirksamen Kehlnahtfläche wird im Wurzelpunkt konzentriert angenommen.
 
Die auf die Kehlnaht einwirkenden Spannungen ergeben sich zu
 
Die Tragfähigkeit einer Kehlnaht ist ausreichend, wenn die folgenden Bedingungen erfüllt sind:
 
 
vereinfachtes Verfahren
Die Resultierende aller auf die Kehlnaht einwirkenden Kräfte muss die folgende Bedingung erfüllen:
 
 
Der Durchmesser d des Schlitzes darf nicht kleiner sein als die 4-fache Blechdicke (EC 3-1-8, 4.3.3(2)).
Die Tragfähigkeit einer Schlitznaht wird wie die Tragfähigkeit einer Kehlnaht berechnet (s.o.).
Stumpfnähte können durchgeschweißt oder nicht durchgeschweißt ausgeführt werden.
Eine durchgeschweißte Stumpfnaht ist eine Schweißnaht mit vollständigem Einbrand und vollständiger
Verschmelzung des Schweißwerkstoffs mit dem Grundmaterial über die gesamte Dicke der Verbindung
(EC 3-1-8, 4.3.4(1)), d.h. a = t2/2 bei beidseitiger Schweißung bzw. a = t2 bei einseitiger Schweißung.
Bei einer nicht durchgeschweißten Stumpfnaht ist die Durchschweißung daher kleiner als die volle Dicke des Grundmaterials (EC 3-1-8, 4.3.4(2)).
Die Tragfähigkeit von durchgeschweißten Stumpfnähten ist mit der Tragfähigkeit des schwächeren der verbundenen Bauteile gleichzusetzen, während die Tragfähigkeit von nicht durchgeschweißten Stumpfnähten wie für Kehlnähte zu ermitteln ist (EC 3-1-8, 4.7.1+2).
Bei einem Öffnungswinkel von 0° wird ein Stoß verschweißt.
Die maximale Schweißnahtdicke ist auf die Dicke des dünnsten Anschluss-blechs beschränkt.
Lochschweißungen können Schub übertragen; sie sollten jedoch nicht in zugbeanspruchten Verbindungen verwendet werden (EC 3-1-8, 4.3.5(1)).
Der Durchmesser des Lochs muss für eine Lochschweißung mindestens 8 mm größer sein als die Blechdicke
(EC 3-1-8, 4.3.5(2)).
Die Dicke einer Lochschweißung muss folgenden Anforderungen genügen (EC 3-1-8, 4.3.5(4)):
 
Die Tragfähigkeit einer Lochschweißung ergibt sich zu
 
Das Futterblech sollte bündig zum Rand des zu verschweißenden Bauteils angepasst sein (EC 3-1-8, 4.4(1)).
Es gilt
 
Schnittgrößen, die im Anschlussblech wirken, werden in die Bemessungsspannungen bzw. resultierende Bemessungskraft der Schweißnaht umgerechnet, die in der Schweißnahtfläche wirken.
Bei beidseitiger Naht halbieren sich die Kräfte (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 zusätzlich zur Normalkraft Zug in der Wurzellinie.
Bei einseitigem Anschluss von Kehlnähten oder nicht durchgeschweißten Stumpfnähten sollte das sich aus der Exzentrizität ergebende Zusatzmoment berücksichtigt werden, sofern es Zug in der Schweißnahtwurzel erzeugt
(EC 3-1-8, 4.12).
Es gelten folgende Beziehungen
 
 
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Das Modell eines äquivalenten T-Stummels mit Zugbeanspruchung dient zur Ermittlung der Tragfähigkeiten folgender geschraubter Grundkomponenten
Stützenflansch mit Biegebeanspruchung
Stirnblech mit Biegebeanspruchung
Flanschwinkel mit Biegebeanspruchung
Fußplatte mit Biegebeanspruchung infolge Zugbeanspruchung
Es kann davon ausgegangen werden, dass die Versagensarten des Flansches eines äquivalenten 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 Übertragung von Zugkräften aus dem T-Stummelsteg über 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 für typisierte IH2- und IH4-Anschlüsse umgesetzt.
Dazu ist die T-Stummelgeometrie für die jeweiligen Belastungsfälle zu bestimmen.
Im Folgenden ist die Bildung der äquivalenten T-Stummel für eine nicht ausgesteifte Stirnblechverbindung von Träger und Stütze dargestellt.
Drei Schraubenreihen nehmen die Zugkraft auf; eine Schraubenreihe befindet sich im überstehenden Teil
des Stirnblechs.
Der äquivalente T-Stummel für das Stirnblech (ohne Überstand) wird mit dem Stirnblech als Stummelflansch und dem Trägersteg als Stummelsteg gebildet.
Für den überstehenden Teil des Stirnblechs ist das Stirnblech der Stummelflansch und der Trägerflansch der Stummelsteg des äquivalenten T-Stummels.
Der Stützenflansch wird abgebildet durch einen äquivalenten T-Stummel mit dem Stützenflansch als Stummelflansch und dem Stützensteg als Stummelsteg.
Wesentliche Parameter sind
Abstand e der Schraube vom Flanschrand
Abstand m der Schraube vom Steganschnitt
  Der Steganschnitt befindet sich im Abstand
 
  vom Steg.
Dicke tf und Breite bf des T-Stummelflansches
Dicke tbp der Flanschverstärkung (Futterblech)
Es werden drei Versagensmodi zur Ermittlung der Tragfähigkeit eines T-Stummelflansches unter Zugbelastung unterschieden
Modus 1 beschreibt das vollständige Fließen des Flansches
Modus 3 dagegen das reine Schraubenversagen
Modus 2 bezeichnet die Mischform, wenn Schraubenversagen bei gleichzeitigem Fließen des Flansches eintritt
Das Fließen des Flanschs ist abhängig von der wirksamen T-Stummellänge Σleff, die u.U. für Modus 1 und 2 unterschiedlich ist (Modus 3 ist unabhängig von der wirksamen T-Stummellänge).
Die wirksame T-Stummellänge kann entweder vom Programm berechnet oder direkt eingegeben werden.
Obwohl die Kräfte in jeder Schraubenreihe gleich groß angenommen werden, ist außerdem zu berücksichtigen, dass unterschiedliche Kräfte in den verschiedenen Schraubenreihen auftreten können.
Daher sind u.U. einzelne Schraubenreihen oder Gruppen von Schraubenreihen zu untersuchen.
Es wird zwischen der Berechnung der wirksamen Längen für ausgesteifte oder nicht ausgesteifte Stützenflansche
(EC3-1-8, Tab.6.5 oder Tab.6.4) und für Stirnbleche (EC3-1-8, Tab.6.6) unterschieden.
Die wirksamen Längen werden für die verschiedenen Versagensmodi unterschiedlich ermittelt.
Stützenflansch
Wird nur eine Schraubenreihe betrachtet, gilt:
Schraubenreihe einzeln betrachtet
 
Schraubenreihe als Teil einer Gruppe von Schraubenreihen
 
Der Beiwert α wird EC3-1-8, Bild 6.11, entnommen und ist ein Maß für den Abstand der Schraube zu Steg
und Steife.
Wird eine Gruppe von nb>1 Schraubenreihen betrachtet, berechnet sich die gesamte wirksame Länge als Summe der wirksamen Längen der einzelnen Schraubenreihen.
Dabei wirken immer eine äußere Schraubenreihe und optional eine innere Schraubenreihe neben einer Steife mit.
Stirnblech - zwischen den Trägerflanschen
Für die Bemessung eines Stirnblechs zwischen den Trägerflanschen gelten die Formeln des Stützenflansches ebenso, allerdings ohne die Terme, die e1 enthalten.
Wird eine Gruppe von nb>1 Schraubenreihen betrachtet, berechnet sich die gesamte wirksame Länge als Summe der wirksamen Längen der einzelnen Schraubenreihen.
Dabei wirken immer eine äußere Schraubenreihe und optional eine innere Schraubenreihe neben dem
Trägerzugflansch mit.
Stirnblech - überstehender Teil
Der überstehende Teil eines Stirnblechs wird als T-Stummel mit nur einer (äußeren) Schraubenreihe neben dem Trägerzugflansch modelliert. Es gilt
Schraubenreihe einzeln betrachtet
 
Die Ermittlung der Tragfähigkeiten von T-Stummelflanschen unter Zug richtet sich danach, ob Abstützkräfte auftreten können, d.h. wenn gilt
 
Lb Dehnlänge der Schraube (Klemmlänge einschl. Unterlegscheiben plus halbe Kopf- und Mutterhöhe)
treten Abstützkräfte auf.
Wenn Abstützkräfte auftreten können, sind in EC3-1-8, Tab.6.2, zwei Verfahren zur Bestimmung der Zugtragfähigkeit eines T-Stummelflansches aufgeführt:
Verfahren 1
 
 
Verfahren 2 (alternativ)
 
 
Treten keine Abstützkräfte auf, wird die Tragfähigkeit für 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 gebräuchlichen Stirnblechverbindungen mit vier Schrauben je Reihe
IH2 (ohne Überstand) und
IH4 (mit Überstand)
wird in B. Schmidt: Zum Tragverhalten von geschraubten momententragfähigen Stirnplattenverbindungen mit
4 Schrauben in jeder Schraubenreihe
, Dissertation, TU Dortmund, 2008, vorgestellt.
Diese Vorgehensweise ist im vorliegenden Programm für den geschraubten Trägerstoß mit Stirnblech umgesetzt;
sie gilt ebenso für Stützenflansche, die aus Wirtschaftlichkeitsgründen stets auszusteifen sind.
Achtung! Die Anwendung der Methode ist (gegenwärtig noch) nicht durch Norm eingeführt.
Das Verfahren wird anhand der Stirnblechverbindung erläutert.
Bei positivem Biegemoment (d.h. oben Zug, unten Druck) gilt für den
IH2-Anschluss: Stirnblech ohne Überstand mit einer Schraubenreihe unter Zugbelastung
IH4-Anschluss: Stirnblech mit Überstand mit zwei Schraubenreihen unter Zugbelastung (eine Reihe befindet sich im Überstand, die zweite Reihe unterhalb des Trägerflanschs)
 
Analog zu den Anschlussgeometrien mit zwei Schrauben je Schraubenreihe werden die äquivalenten T-Stummel für
vier Schrauben je Reihe gebildet.
Für den überstehenden Teil des Stirnblechs ist das Stirnblech der Stummelflansch und der Trägerflansch der Stummelsteg des äquivalenten T-Stummels.
Wesentliche Parameter zur Berechnung der Fließlinien bzw. der effektiven Länge des T-Stummels sind
Abstand e der äußeren Schraube vom seitlichen Flanschrand
Abstand w der äußeren von der inneren Schraube
Abstand e1 der Schrauben (Endreihe) vom freien Flanschrand
Abstand m1 der Schraubenreihe vom Anschnitt der Steife (des Trägerflanschs)
  Der Anschnitt der Steife befindet sich im Abstand s von der Steife, wobei gilt
 
Schweißnahtdicke ast zwischen Steife (Trägerzugflansch) und Stirnblech
Dicke tst und Länge lst der Zugsteife (Dicke und Breite des Trägerflanschs)
Dicke tf und Länge lf des T-Stummelflanschs (Dicke tp und Breite bp des Stirnblechs bzw. des Stützenflanschs)
Der äquivalente T-Stummel für die ausgesteifte Schraubenreihe unterhalb der Steife (des Trägerzugflanschs)
wird mit dem Stirnblech als T-Stummelflansch und dem Trägersteg als T-Stummelsteg gebildet.
Wesentliche Parameter zur Berechnung der Fließlinien bzw. der effektiven Länge des ausgesteiften
T-Stummels sind
Abstand e der äußeren Schraube vom Flanschrand
Abstand w der äußeren von der inneren Schraube
Abstand 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 (Trägerflansch), Anschnittlänge der Steife analog s
Dicke tw des T-Stummelstegs (Dicke des Träger- bzw. Stützenstegs)
Dicke tst und Länge lst der Zugsteife (Dicke und Breite des Trägerflanschs)
Dicke tf und Länge lf des T-Stummelflanschs (Dicke tp und Breite bp des Stirnblechs bzw. des Stützenflanschs)
Es werden drei Versagensmodi zur Ermittlung der Tragfähigkeit eines T-Stummelflansches unter Zugbelastung unterschieden.
Modus 1 beschreibt das vollständige Fließen des Flanschs
Modus 3 dagegen das reine Schraubenversagen
Modus 2 bezeichnet die Mischform, wenn Schraubenversagen bei gleichzeitigem Fließen des Flanschs eintritt
Das Fließen des Flanschs ist abhängig von der wirksamen T-Stummellänge Σleff, die u.U. für die Modi 1 und 2 unterschiedlich sein kann (Modus 3 ist nur abhängig von der Schraubengüte).
Die wirksame T-Stummellänge kann entweder vom Programm berechnet oder direkt eingegeben werden.
Obwohl die Kräfte in jeder Schraubenreihe gleich groß angenommen werden, ist zu berücksichtigen, dass unterschiedliche Kräfte in den verschiedenen Schraubenreihen auftreten können.
Daher sind i.A. sowohl die einzelne Schraubenreihe als auch Gruppen von Schraubenreihen zu untersuchen.
Da das Tragverhalten von IH2- und IH4-Anschlüssen nur durch die einzelnen Schraubenreihen geprägt ist, wird im Folgenden auf die Untersuchung von Schraubengruppen verzichtet.
 
Die wirksamen Längen werden für die verschiedenen Versagensmodi unterschiedlich ermittelt. Die folgenden Formeln gelten sowohl für das Stirnblech als auch den Stützenflansch.
Stirnblech - zwischen den Trägerflanschen
Es wird hier nur die 'innere Schraubenreihe' neben dem Trägerzugflansch (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 für w3 = e, w2 = w, w1 = bp-2·(w+e), ms = m2.
Schraubenreihe einzeln betrachtet
Gl. (4.27) aus B. Schmidt: Zum Tragverhalten von geschraubten momententragfähigen Stirnplattenverbindungen mit 4 Schrauben in jeder Schraubenreihe:
Stirnblech - überstehender Teil
Der überstehende Teil eines Stirnblechs wird als T-Stummel mit nur einer (äußeren) Schraubenreihe neben dem Trägerzugflansch modelliert. Im Folgenden gilt für w3 = e, w2 = w, w1 = bp-2(w+e), mx = m1, ex = e1.
Schraubenreihe einzeln betrachtet
 
 
Bei der Ermittlung der Tragfähigkeiten 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 Fließlänge wird dementsprechend gewichtet für den Anteil
sowie beim alternativen Verfahren (Verfahren 2) in Flanschrichtung für die
Im Stirnplattenüberstand braucht die effektive Fließlänge nicht reduziert zu werden.
Bei IH2- und IH4-Anschlüssen wird davon ausgegangen, dass Abstützkräfte auftreten. Daher werden zwei Verfahren zur Bestimmung der Zugtragfähigkeit eines T-Stummelflansches aufgeführt.
Verfahren 1
Modus 1
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
 
 
Die Tragfähigkeit ergibt sich damit zu
wobei die maximale Zugtragfähigkeit der Steife (des Trägerflanschs) nicht überschritten werden darf.
 
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Das Modell eines äquivalenten T-Stummels mit Druckbeanspruchung kann zur Ermittlung der Tragfähigkeiten folgender geschraubter Grundkomponenten dienen
Fußplatte mit Biegung aufgrund der Lagerpressung
Beton und/oder Mörtelfüllung unter der Lagerpressung
T-Stummel sind Verbindungen zur Übertragung von Druckkräften aus dem T-Stummelsteg (Flansch oder Steg einer Stütze) über den T-Stummelflansch (Fußplatte) in die Beton- oder Mörtelschicht.
 
Die Fußplatte wird hier nicht bemessen!
Die wirksame Länge leff und die wirksame Breite beff des äquivalenten T-Stummels sind so anzusetzen, dass die Tragfähigkeiten der o.a. Grundkomponente des Anschlusses und des äquivalenten T-Stummels gleich groß sind.
Im Programm sind die wesentlichen Parameter des äquivalenten T-Stummels einzugeben mit
den zusätzlichen Ausbreitungsbreiten clinks, crechts, wobei u.U. eine der beiden Ausbreitungsbreiten dem
Überstand ü der Fußplatte entspricht
der Dicke t und Länge 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 gleichmäßig angenommen, wenn die zusätzliche Ausbreitungsbreite der Druckkraft aus der Stütze den folgenden Wert nicht überschreitet (EC3-1-8, 6.2.5(4))
 
 
Die wirksame Breite ergibt sich damit zu
 
Die wirksame Länge wird entsprechend gebildet.
Die Tragfähigkeit eines T-Stummelflansches unter Druck wird bestimmt mit
 
 
Die Eurocode-Normen gelten nur in Verbindung mit ihren nationalen Anhängen in dem jeweiligen Land, in dem das Bauwerk erstellt werden soll.
Für ausgewählte Parameter können abweichend von den Eurocode-Empfehlungen (im Eurocode-Dokument mit 'ANMERKUNG' gekennzeichnet) landeseigene Werte bzw. Vorgehensweisen angegeben werden.
In pcae-Programmen können die veränderbaren 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 Anhänge der verschiedenen Eurocodes (EC 0, EC 1, EC 2 ...) und ermöglichen den pcae-Programmen das Führen 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 grundsätzlich Teil der pcae-Software.
Darüber hinaus stellt pcae ein Werkzeug zur Verfügung, mit dem weitere NAe aus Kopien der bestehenden NAe
erstellt werden können. Dieses Werkzeug, das über ein eigenes Hilfedokument verfügt, wird normalerweise aus
der Schublade des DTE®-Schreibtischs heraus aufgerufen. Einen direkten Zugang zu diesem Werkzeug liefert
die kleine Schaltfläche hinter dem Schraubenziehersymbol.
 
Mit dem Programm Basisverbindungen können u.A. Schrauben- und Schweißverbindungen nachgewiesen werden.
Es wird jeweils ein Verbindungsmittel (eine Schraube, ein Niet, ein Bolzen oder eine Schweißnaht) hinsichtlich seiner wesentlichen Belastungsarten untersucht.
Die Anschlussbleche werden nur betrachtet, soweit sie die Bemessung des Verbindungsmittels betreffen.
 
Die Blech 1 betreffenden Nachweise werden grundsätzlich durchgeführt, während Blech 2 über die Aktivierung des Buttons ohne Nachweis ausgeschlossen werden kann.
Jedem Anschlussblech kann eine andere Stahlsorte zugeordnet werden, die wiederum über den Vorgabe-Button
vom Anwender manipuliert werden kann.
Häufig wird bei Anschlüssen ein Futterblech angeordnet, das bei der Bemessung berücksichtigt werden muss.
Bei zweischnittigen Verbindungen mit Futterblechen auf beiden Seiten des Stoßes 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)
Natürlich können die zur Bemessung in diesem Programm verwendeten Parameter verändert 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 Schweißverbindung mit Kehlnähten oder einer Lochschweißung relevant.
 
Die wesentlichen Parameter der Anschlussmittel werden überprüft.
Sind Verbindungsmittel und Anschlussbleche sinnvoll eingegeben, wird die Verbindung zur optischen Kontrolle maßstabsgerecht dargestellt.
Änderungen an den Parametern werden sofort übernommen: die wesentlichen Abmessungen sind bezeichnet.
 
Tritt jedoch ein Fehler beim Datencheck auf, kann die Verbindung grafisch nicht dargestellt werden ('Fehler in den Eingabedaten').
Der bestehende Grund wird während der Berechnung am Bildschirm sowie anschließend in der Druckliste gemeldet.
 
Eingabeparameter und Ergebnisse werden in einer Druckliste ausgegeben, deren Umfang über die folgenden Optionen beeinflusst werden kann:
Zunächst kann eine maßstäbliche grafische Darstellung des Anschlusses in die Liste eingefügt werden.
Der Maßstab kann entweder vorgegeben werden, oder die Zeichnung wird im Falle einer Eingabe von 0 größtmöglich in den dafür vorgesehenen Platz gesetzt.
Anschließend werden die Eingabeparameter und die Materialsicherheitsbeiwerte bzw. Bemessungskräfte ausgedruckt.
I.A. reicht die Ausgabe der Typbezeichnungen der Verbindungsmittel sowie der Stahlgüten aus; bei Aktivierung der zusätzlichen Informationen werden zudem die Rechenparameter ausgegeben.
Im Anschluss an die Ergebnisse sind die zur Bemessung des Anschlusses maßgebenden Parameter des nationalen Anhangs angeordnet.
Zum Schluss kann eine Liste der verwendeten Vorschriften (Normen) abgedruckt werden.
Der Umfang der Ergebnisdarstellung kann ausführlich, standard oder minimal sein.
eine ausführliche Ergebnisausgabe beinhaltet die Ausgabe sämtlicher verwendeter Formeln, um Schritt für Schritt den Lösungswert nachzuvollziehen
ist dagegen die Ergebnisausgabe minimal, wird nur das Endergebnis ohne weiteren Kommentar ausgedruckt
im Normalfall reicht die Standardausgabe, bei der nur die wichtigsten Zwischenwerte zusätzlich zum Endergebnis ausgegeben werden
Bei einer großen Anzahl an Lastkombinationen ist es sinnvoll, die Ergebnisse in sehr kompakter Form tabellarisch auszugeben.
Optional kann das maßgebende Lastkollektiv, das zur maximalen Ausnutzung geführt hat, in der Standard-Form angefügt werden.
Alternativ kann es sinnvoll sein, den Berechnungsablauf eines frei wählbaren Lastkollektivs ausgeben zu lassen. Es kann auch keine detaillierte Ausgabe erfolgen.
Neben der tabellarischen Ausgabe kann auch nur das maßgebende Lastkollektiv protokolliert werden.
Um den Umfang des Berechnungsprotokolls zu reduzieren, kann die Ausgabe von Zwischenergebnissen und/oder Erläuterungsskizzen unterdrückt werden.
Das Abschalten der Erläuterungsskizzen betrifft nicht die Ausgabe der Übersichtsgrafik (s.o.).
Im Programm 4H-EC3FS, freier Stirnplattenstoß, können die FEM-Ergebnisse in einer optimierten Tabelle ausgegeben werden.
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