Seite überarbeitet Feb. 2016
Kontakt
Programmübersicht
Bestellformular
Infos auf dieser Seite ... als pdf 
Rechenlaufsteuerung ..............
Profile / Schrauben .................
Anschlussparameter ...............
Schnittgrößen ........................
Schnittgrößenimport ...........
Ergebnisübersicht ...................
allgemeine Erläuterungen ......
Komponentenmethode ............
Teilschnittgrößen ....................
Nachweise .............................
Schweißnähte ........................
Stegsteifen ...........................
Zugblech ...............................
Schubfeld ..............................
Beulen ...................................
Rotationssteifigkeit .................
Rotationskapazität ..................
nationale EC-Anhänge ............
 
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 ............
 
im Register 1 befinden sich die Angaben zur Rechenlaufsteuerung
Das Programm 4H-EC3RE stellt eine Vielzahl an Parametern bereit, um beliebige Rahmenecken abbilden
zu können. Um den Eingabeaufwand zu reduzieren, besteht die Möglichkeit, diese Einstellmöglichkeiten
zu reduzieren.
Bei Deaktivierung des Buttons Erweiterte Einstellungen werden einige Parameter nicht mehr auf der Eingabeoberfläche dargestellt und programmintern auf sinnvolle Werte gesetzt.
Außerdem können Eingabedaten über eine Copy-Paste-Funktion von einem Bauteil in ein anderes exportiert
werden. Dazu ist der aktuelle Datenzustand über den Button Daten exportieren in die Zwischenablage zu
kopieren und dann über den Button Daten importieren aus der Zwischenablage in das aktuell geöffnete Bauteil
zu übernehmen.
Diese Funktionalität ermöglicht es außerdem, die Eingabedaten aus dem Programm 4H-EC3RE, Rahmenecken,
in das Programm 4H-EC3BT, Biegesteifer Trägeranschluss, zu übertragen. Ebenso können Daten zurücktransportiert werden.
Im Programm 4H-EC3RE werden für den Nachweis von Träger-Stützenanschlüssen nach EC 3-1-8 folgende Teilsicherheitsbeiwerte herangezogen
Die Werte können entweder den entsprechenden Normen (s. Nationaler Anhang) entnommen oder
vom Anwender vorgegeben werden.
Bei reduzierter Einstellung werden die genormten Teilsicherheitsbeiwerte für Anschlüsse übernommen.
Grundsätzlich kann jedem Verbindungselement ein eigenes Material zugeordnet werden.
Der Übersichtlichkeit halber kann an dieser Stelle eine einheitliche Stahlgüte für die Verbindungsbleche (Stütze,
Träger, Stirnblech, Stegbleche oder Stegsteifen, Futterbleche) gewählt werden.
Da die Beschreibung der Stahlparameter für Verbindungen nach EC 3 programmübergreifend identisch ist,
wird auf die allgemeine Beschreibung der Stahlsorten verwiesen.
Bei reduzierter Einstellung kann nur eine einheitliche Stahlsorte für alle Verbindungsbleche gewählt werden.
Bei der Komponentenmethode wird das komplexe Tragschema einer biegesteifen Verbindung in einfacher zu berechnende Grundkomponenten (s. EC 3-1-8, Tab. 6.1) zerlegt.
Je nach Anschlussgeometrie kommen teilweise unterschiedliche Grundkomponenten (Gk) zum Tragen.
Im Programm werden nur diejenigen Gkn aufgeführt, die für die Bemessung einer Rahmenecke maßgebend
werden können.
Der Anwender kann wählen, ob er eine komplette Berechnung wünscht oder nur ausgewählte Grundkomponenten nachgewiesen haben möchte.
Gk 19: Schweißnaht steht nur zur Auswahl, wenn die Tragfähigkeit der Grundkomponenten mit Teilschnittgrößen (alternative Methode, s.u.) nachgewiesen wird.
Bei reduzierter Einstellung können keine benutzerspezifischen Grundkomponenten ausgewählt werden.
Das Programm 4H-EC3RE weist die Tragfähigkeit einer Rahmenecke als eine biegesteife Träger-Stützenverbindung über die Komponentenmethode nach.
Dabei werden je Anschlussgeometrie (s. Register 3) nur die relevanten Tragfähigkeiten ermittelt und optional Nachweise geführt. Es gilt
die Wahl des Nachweisverfahrens ist bei der Berechnung der Druckkomponenten Gk 2 und 20 relevant.
Das Nachweisverfahren geht ebenso in die Nachweise der Stegsteifen und der Querschnittstragfähigkeit ein.
Es kann zwischen elastisch-plastischem und elastisch-elastischem Verfahren unterschieden werden.
die Abscher-/Lochleibungstragfähigkeit wird nur für geschraubte Verbindungen ermittelt
alternativ zu den Nachweisen mit der Komponentenmethode nach EC 3-1-8, 6.2.2 und 6.2.7, können die berechneten Grundkomponenten auch mit Teilschnittgrößen nachgewiesen werden
ist eine Voute angeordnet, kann neben dem Anschluss der Voute an die Stütze zusätzlich der Anschluss der
Voute an den Träger berücksichtigt werden.
Ebenso kann bei einer geschweißten Ecke (Variante 1) der Stirnblechstoß im Träger zusätzlich
nachgewiesen werden.
Analog hierzu wird bei der diagonalen Ecke (Var. 3) der Stirnblechstoß der Stütze nachgewiesen.
das Schweißverfahren geht in die Nachweise der Schweißnähte und der Stegsteifen ein
Stegsteifen (Rippen) und Zugblech können optional nachgewiesen werden
das Schubfeld kann optional sowohl in der Stütze als auch im Träger nachgewiesen werden
bei besonders hoch belasteten Rahmenecken sowie bei sehr hohen Trägern muss ggf. die Beulsicherheit nachgewiesen werden.
Hierbei können entweder die Methode der reduzierten Spannungen oder das Verfahren der wirksamen Fläche verwendet werden.
Schweißnähte werden bei geschweißten Verbindungen und Stirnblechverbindungen über den
Linienquerschnitt nachgewiesen.
Es kann zwischen dem richtungsbezogenen und dem vereinfachten Verfahren unterschieden werden.
Bei Bedarf kann die Rotationssteifigkeit der Verbindung für die berechneten Grundkomponenten ermittelt werden.
Dabei ist es nicht relevant, ob die komplette Berechnung aktiviert ist oder benutzerdefinierte Grundkomponenten ausgewählt sind.
Optional können Querschnittsnachweise der Stütze und des Trägers sowohl im Stütze-Träger-Anschlussbereich
als auch im Voute-Träger-Anschlussbereich für die eingegebenen Schnittgrößenkombinationen geführt werden.
Es kann beim Nachweis der Grundkomponenten mit Teilschnittgrößen nicht sinnvoll sein, die Schweißnähte nachzuweisen, wenn gleichzeitig der Nachweis über den Linienquerschnitt aktiviert ist. Zu diesem Zweck lässt
sich die Berechnung von Grundkomponente 19 unterdrücken.
Bei reduzierter Einstellung werden die Nachweise für die eingegebenen Schnittgrößen geführt, dabei jedoch
nicht die alternative Methode mit Teilschnittgrößen angewandt.
Die Zusatznachweise im Träger werden ebenfalls nicht geführt.
im Register 2 befinden sich die Angaben zu Profilen und Schrauben
Die Parameter der Anschlussprofile können entweder über den pcae-eigenen Profilmanager in das Programm importiert werden oder als typisiertes Stahlprofil parametrisiert eingegeben werden.
 
Um ein Profil aus dem Angebot des Profilmanagers zu wählen, ist der grün unterlegte Pfeil zu betätigen.
Das externe Programm wird aufgerufen und ein Profil kann aktiviert werden. Bei Verlassen des Profilmanagers
werden die benötigten Daten übernommen und der Profilname protokolliert.
 
Zur Definition eines typisierten Profils wird zunächst seine Klasse über eine Listbox festgelegt, anhand derer
bestimmt wird, welche weiteren Parameter freigelegt werden.
Das Programm kann Träger-Stützen-Anschlüsse oder Trägerstöße mit Doppel-T-Profilen berechnen, die als I, H-,
DIL-, S-, W-Profile pcae-intern bekannt sind.
Andere Profilklassen sind in der Listbox farblich gekennzeichnet, können protokolliert und gezeichnet, jedoch als Verbindungselement nicht verwendet werden.
Winkelprofile, die bei Träger-Stützen-Anschlüssen mit Flanschwinkeln einzugeben sind, werden unter Vorgabe
des L-Profils entweder aus der Profildatei entnommen oder als typisiertes Profil über die vorgegebenen Parameter definiert.
Bei gewalzten Profilen werden die Ausrundungsradien zwischen Flansch und Steg geometrisch berücksichtigt,
während geschweißte Blechprofile mit Schweißnähten zusammengefügt sind.
Diese Schweißnähte werden nicht nachgewiesen.
 
Gewalzte Doppel-T-Profile haben einen einheitlichen Ausrundungswinkel (ro = ru).
L-Profile können unterschiedlich dicke und lange Schenkel aufweisen.
Bei reduzierter Einstellung (s. Register 1) sind die Profilabmessungen symmetrisch, d.h. es gilt z.B.bei Doppel-T-Profilen bfu = bfo, tfu = tfo
bzw. bei Winkeln t2 = t1.
Geschweißte Doppel-T-Profile weisen einheitliche Schweißnähte auf (au = ao).
Stützenprofile können zur Verstärkung des Stegs mit Stegblechen und/oder Stegsteifen ausgeführt werden.
Ebenso können bei gevouteten Anschlüssen am Übergang von Träger zur Voute Stegsteifen das
Trägerprofil verstärken.
 
Stegbleche können ein- oder beidseitig angeordnet werden, wobei sie die gleiche Stahlgüte wie das Profil aufweisen (EC 3-1-8, 6.2.6.1 (8)) sollten. Weiterhin sollten ihre Abmessungen folgende Bedingungen erfüllen.
die Breite bs sollte mindestens so groß sein, dass die Schweißnähte as um das zusätzliche Stegblech an die Eckausrundung heranreichen (EC 3-1-8, 6.2.6.1 (9)), jedoch kleiner als 40·ε·ts sein (EC 3-1-8, 6.2.6.1 (13))
die Länge ls sollte so groß sein, dass sich das zusätzliche Stegblech über die effektive Breite des Stegs
unter der Querzugbeanspruchung und der Querdruckbeanspruchung hinaus erstreckt (EC 3-1-8, 6.2.6.1 (10))
die Dicke ts des zusätzlichen Stegblechs sollte mindestens der Stützenstegdicke entsprechen
(EC 3-1-8, 6.2.6.1 (11))
Im Programm 4H-EC3RE werden Breite, Dicke, Stahlgüte und Schweißnahtdicke des Stegblechs derart belegt,
dass keine der Bedingungen verletzt wird, d.h.
die Stegblechbreite wird entsprechend der Steghöhe des Profils (ohne Ausrundung bzw.
Schweißnahtschenkel) gesetzt
die Stegblechdicke entspricht der Stegdicke des Profils
die Stahlgüte des Stegblechs ist gleich der des Profils
die Dicke der Schweißnaht um das Stegblech herum wird angenommen zu
Die Schweißnähte um das Stegblech herum werden nicht nachgewiesen.
Sind keine zusätzlichen Stegsteifen angeordnet, besteht die Möglichkeit, die Länge eines Blechs vom Programm sinnvoll belegen zu lassen, d.h.
bei ls = 0 wird die Stegblechlänge gleich der Gesamthöhe des angeschlossenen Profils gesetzt.
Falls zusätzlich Stegsteifen angeordnet sind, wird die Stegblechlänge in die Steifen eingepasst und kann
nicht gesetzt werden.
Bei reduzierter Einstellung wird die Stegblechlänge vom Programm gesetzt.
 
Stegsteifen (Rippen) werden beidseitig des Stegs zwischen die Flansche eingepasst und an Flansche und Steg
der Stütze angeschweißt.
Zur Vergrößerung der Tragfähigkeit des Stützenstegs können bei geschweißten Ecken (Variante 1) zusätzlich Diagonalsteifen angeordnet werden. Sie verlaufen stets von rechts unten (positiver Druckpunkt) nach links oben.
Die Stegsteifen können optional nachgewiesen werden.
Es besteht die Möglichkeit, die folgenden Abmessungen der Steifen vom Programm sinnvoll belegen zu lassen, d.h.
bei bst = 0 wird die Breite einer Stegsteife entsprechend des Abstands vom Rand des Profilflanschs
zum Steg gesetzt
bei cst = 0 entspricht die Aussparung an den Steifen dem 1.5-fachen Ausrundungsradius bzw. der
1.5-fachen Schenkellänge der Schweißnaht des geschweißten Profils
Bei reduzierter Einstellung werden diese Abmessungen vom Programm gesetzt.
Bei Diagonalsteifen kann nur die Blechdicke variiert werden, alle weiteren Abmessungen entsprechen denen
der Quersteifen.
 
Bei gevouteten Verbindungen (Rahmenecke in Variante 1) können zur Druckverstärkung des Trägerstegs am
Anschluss der Voute an den Träger Stegsteifen angeordnet werden.
Ebenso sind bei liegenden Ecken (Variante 2) Trägersteifen sinnvoll, um das Stegfeld zu begrenzen.
Die Parameterbeschreibung entspricht derjenigen der Stützensteifen (s.o.).
Um eine Stirnblechverbindung nachzuweisen, sind Schraubengröße, Festigkeitsklasse sowie ggf.
Futterblechdicken anzugeben.
Eine große Schlüsselweite setzt neben größeren Schraubenabmessungen bei Schrauben der Festigkeitsklassen
8.8 oder 10.9 voraus, dass es sich um vorgespannte Schrauben (HV) handelt. Diese können den Anschluss gleitfest verbinden. Dazu ist die Gleitfestigkeitsklasse der zu verbindenden Bleche festzulegen
Klasse A: Reibungszahl μ = 0.5, Kl. B: μ = 0.4, Kl. C: μ = 0.3, Kl. D: μ = 0.2
Weiterhin ist es für die Abschertragfähigkeit der Schraube von Belang, ob Gewinde oder Schaft in der
Scherfuge liegen.
Futterbleche dienen der Verstärkung des Stützenflanschs und werden i.A. zwischen Flansch und
Schraubenmutter angeordnet.
 
Bei reduzierter Einstellung wird bei den Festigkeitsklassen 8.8 und 10.9 vom Programm eine vorgespannte
HV-Schraube (große Schlüsselweite) gesetzt. Ebenso liegt dann der Schaft in der Scherfuge.
Da die Beschreibung der Schraubenparameter für Verbindungen nach EC 3 programmübergreifend identisch ist,
wird auf die allgemeine Beschreibung der Schrauben verwiesen.
 
Register 3 enthält Angaben zu den Anschlussparametern und zur Druckausgabe
Folgende Anschlusskonfigurationen werden angeboten
geschweißte Rahmenecke
 
als vertikale Träger-Stützen-Verbindung (Variante 1) ggf. mit Stirnblechstoß im Träger
... liegende Träger-Stützen-Verbindung (Variante 2)
geschraubte Rahmenecke
 
als vertikale Träger-Stützen-Verbindung (Variante 1)
... liegende Träger-Stützen-Verbindung (Variante 2)
Je nach Konfiguration werden die zur Berechnung des Anschlusses notwendigen Parameter freigelegt.
Der Anschluss wird zur visuellen Kontrolle während der Eingabe am Bildschirm dargestellt; Schweißnähte,
Schrauben, Profile und Abstände sind maßstabsgetreu visualisiert.
Bei einer vertikalen Träger-Stützen-Verbindung (Variante 1) wird der Träger am rechten (unteren) Stützenflansch befestigt; bei einer liegenden Verbindung (Var. 2) liegt der Träger auf der Stütze auf.
Die diagonale Verbindung (Var. 3) wird nur als geschraubter Anschluss ausgeführt, wobei sich die Parameter auf die Mittelebene zwischen den beiden Stirnblechen beziehen. Der Träger darf nicht gevoutet sein.
Im Folgenden wird nur Variante 1 beschrieben, da bei den Var. 2 und 3 die Eingabeparameter analog gelten.
Die Zugkräfte im oberen Trägerflansch werden über ein an die Stütze geschweißtes Zugblech in Stützensteg
und äußeren -flansch geleitet.
Zugblechdicke und -breite sollten mindestens der des Trägerflanschs entsprechen; eine willkürliche Eingabe
ist möglich.
Das Zugblech wird beidseitig an Flanschen und Steg der Stütze angeschweißt.
Es werden sowohl Querschnitts- als auch Schweißnahtnachweise geführt (s. Zugblech).
Die wirksamen Nahtdicken der Schweißnähte am oberen und unteren Flansch sowie am Steg beziehen sich
auf eine einzelne Naht.
I.A. werden voll ausgeführte Kehlnähte verwendet, die ober- und unterhalb der Flansche (jedoch nicht
umlaufend) sowie rechts und links vom Steg angeordnet sind.
Die Ausrundungen zwischen Steg und Flanschen sind ausgespart.
Der Träger kann geneigt und mittels einer Voute im Anschlussbereich verstärkt sein (s.u.).
Außerdem kann ein Stirnblechstoß (ohne Überstand, 2 Schraubenreihen) im Träger angeordnet sein.
Stirnblech
Dicke und Breite des Blechs sind anzugeben, wobei die Stirnblechbreite größer als die Flanschbreite des
Trägers sein muss.
Des Weiteren muss die Lage des Trägers auf dem Stirnblech über die Überstandshöhen oberhalb und unterhalb
der Trägerflansche definiert werden. Schließt das Stirnblech nicht bündig mit dem Träger ab (Überstandshöhe > 0),
wird die Stütze entsprechend verlängert.
Die Stirnblechlänge setzt sich zusammen aus der gesamten Trägerhöhe (ggf. einschl. Trägerneigung und Voute)
zzgl. der Überstandshöhen. Sie wird zur Info im Eigenschaftsblatt angezeigt.
Bei Rahmeneck-Variante 3 wird die Neigung des Stirnblechs aus den Höhen von Stütze und Träger ermittelt und ebenfalls zur Info im Eigenschaftsblatt angezeigt.
Schraubenreihen
Es kann eine beliebig große Anzahl an Schraubenreihen eingegeben werden, wobei die Norm nur zwei Schrauben
je Reihe zulässt.
Zur Anordnung der Schauben auf dem Stirnblech sind der Schraubenabstand zum seitlichen Rand des Stirnblechs sowie der Abstand der ersten Reihe zum oberen Rand des Stirnblechs anzugeben.
Weiterhin sind bei mehr als einer Schraubenreihe die Abstände untereinander festzulegen.
Ist der Abstand der ersten Schraubenreihe zum oberen Rand des Stirnblechs kleiner als die Überstandshöhe des Stirnblechs oberhalb des Trägers, erfolgt eine Fehlermeldung, da im Überstand keine Schraubenreihe angeordnet werden kann.
Für die Schraubenreihe im Überstand unterhalb des Trägers gilt dies nicht; eine Schraubenreihe im Überstand
unterhalb des Trägers ist möglich.
Die Schrauben werden auf Zug/Biegung und Abscheren/Lochleibung bemessen. Dazu ist zu berücksichtigen,
wie viele Schrauben die jeweilige Belastung aufnehmen sollen (ggf. Interaktion).
Da sowohl positive als auch negative Biegemomente auftreten können, sind die Anzahlen an Schrauben bei Schnittgrößenkombinationen mit positiven Momenten (Zug oben), negativen Momenten (Zug unten) sowie zur Untersuchung der Abscher-Lochleibungstragfähigkeit festzulegen.
Die Schrauben werden jeweils einzeln als auch als Schraubengruppe untersucht.
Alternativ besteht die Möglichkeit, alle Schrauben einzeln zu betrachten, jedoch nur eine bestimmte Anzahl an Schraubenreihen zur Gruppenbildung vorzusehen. Auch hier müssen positive und negative Seite des Stirnblechs berücksichtigt werden.
Optional können die Schraubenabstände nach EC 3-1-8, Tab.3.3, überprüft und dokumentiert werden.
Bei der Berechnung der Stirnplattenverbindung mit der Komponentenmethode ist für die endgültige Bildung des Tragmoments die maximale Tragkraft der Schrauben zu kontrollieren.
Optional kann diese Kontrolle unterbunden werden, indem die Schraubentragfähigkeit auf 95% beschränkt wird.
Zu den Schweißnähten s. geschweißte Rahmenecke.
Der Träger kann geneigt und/oder mittels einer Voute im Anschlussbereich verstärkt sein (s.u.).
Der Träger kann beliebig geneigt sein; zudem kann eine Voute zur Verstärkung des Trägers im Anschlussbereich angeordnet werden.
Die Neigungswinkel αb und αv beziehen sich auf die Senkrechte zur Stütze (i.A. die horizontale Achse).
Die Voute kann als T-Träger ausgeführt werden, dessen Neigungswinkel größer als die Trägerneigung sein muss.
Des Weiteren dürfen nach EC 3-1-8, 6.2.6.7(2)
die Flanschdicke der Voute nicht kleiner als die Trägerflanschdicke
die Flanschbreite der Voute nicht kleiner als die Trägerflanschbreite
die Stegdicke der Voute nicht kleiner als die Trägerstegdicke
die Differenzneigung zwischen Voute und Träger nicht größer als 45° sein
Bei geschweißten Vouten wird die Tragfähigkeit der Schweißnähte zwischen Voutenflansch und -steg nicht nachgewiesen.
Ist bei Rahmeneck-Variante 1 an der Kontaktstelle von Voute und Trägerflansch kein Stirnblechstoß vorgesehen, können zur Verstärkung des Trägerprofils Stegsteifen (Rippen) angeordnet werden (s. Verstärkungen).
Die Profilkennwerte in der Anschluss- (Nachweis-)ebene werden über Winkelfunktionen angepasst.
Weiterhin wird bei Verwendung einer Voute der untere Trägerflansch ignoriert.
Es wird programmintern mit einem Trägerprofil gerechnet, dessen Querschnittswerte wie folgt ermittelt werden
Sämtliche weiteren Querschnittswerte beziehen sich auf diese Größen.
Das interne Profil übernimmt die Herstellungsmaße (gewalzt: Ausrundungsradius, geschweißt: Schweißnahtdicke)
des Trägerprofils.
Bei geschweißtem Trägerprofil wird die Tragfähigkeit der Schweißnähte nicht nachgewiesen.
Ebenso wird bei geschweißtem Trägerprofil der untere Profilflansch nicht dargestellt (s.u.).
Die Druckausgabe kann durch die Ausdrucksteuerung beeinflusst werden.
Eingabeparameter
Im Statikdokument wird zunächst eine maßstäbliche Darstellung der eingegebenen Verbindung angelegt.
Die wesentlichen Abmessungen werden vermaßt. Ggf. werden Detailausschnitte hinzugefügt.
Ist der Maßstab vom Anwender vorgegeben, wird er in der Grafik protokolliert (s. beispielhaft eine geschweißte Rahmenecke mit Stirnblechstoß).
Anschließend werden die Eingabeparameter ausgegeben.
Optional können zusätzliche Informationen (z.B. die hinterlegten Rechenkennwerte der Profile, Stahlgüten, Verbindungsmittel etc.) hinzugefügt werden.
Die zu bemessenden Schnittgrößen werden mit Hinweis auf den Eingabetyp (s. Schnittgrößen) lastfallweise ausgegeben. Nach Bedarf werden nun die der Bemessung zu Grunde liegenden Teilsicherheitsbeiwerte angefügt.
lastfallweise Berechnung

Zunächst werden die Bemessungsgrößen aus der Lastfallkombination entwickelt.

Optional kann ein Querschnittsnachweis für die Anschlussprofile geführt werden.

Danach werden die anschlussspezifischen Grundkomponenten ausgewertet und die
Gesamttragfähigkeit berechnet.

Um den Ausgabeumfang des Statikdokuments zu reduzieren, werden die Grundkomponenten im
Standard-Ausgabemodus
nur beim ersten Lastfall abgedruckt, für alle weiteren Lastfälle wird der
Minimalausdruck verwendet.
Bei der anschließenden Ermittlung der Ausnutzungen unter den eingegebenen Schnittgrößen ist zu beachten,
dass sowohl positive als auch negative Biegemomente auftreten können!
Da sich i.A. bei gegenläufigen Momenten das auf der Modellierung basierende System ändert, muss jeder Lastfall separat untersucht werden. Intern wird bei negativen Momenten das System an der Horizontalachse gespiegelt, so dass sich die Zugseite immer oben befindet.
Wird die Rahmenecke in Variante 2 (liegend) berechnet, sind intern Stütze und Träger vertauscht.
Da die Ausgabe der Rechenwege und die sich daraus ergebenden Ergebnisse während des Berechnungsablaufs
erfolgt, sind diese auch auf das ggf. gespiegelte/modifizierte System bezogen. Ein Hinweis erfolgt bei Ausgabe der Bemessungsgrößen zu Anfang der entsprechenden Lastfallberechnung.
Sind Schweißnähte im Anschluss vorgesehen, werden sie als eigenes Tragsystem (Linienquerschnitt) modelliert
und dessen Tragfähigkeit nachgewiesen.
Des Weiteren können optional das Zugblech (bei geschweißten Rahmenecken), die Rippen, die Schubfelder
und das Beulen untersucht werden.
Im Nachlauf kann die Rotationssteifigkeit, d.h. der Widerstand des Anschlusses gegen Verdrehen, sowie die Verdrehung der Verbindung unter der gegebenen Belastung berechnet werden.
Ergebnis
Nach erfolgter Berechnung wird das Endergebnis - die maximale Ausnutzung sowie die minimale Rotationssteifigkeit einschließlich der maximalen Verdrehung der Verbindung - aus allen Schnittgrößenkombinationen protokolliert.
 
das vierte Register beinhaltet die Masken zur Eingabe der Bemessungsschnittgrößen
Das Programm 4H-EC3RE bietet verschiedene Möglichkeiten zur Eingabe der Schnittgrößen an
werden die Schnittgrößen aus einem Tragwerks-Programm übernommen, sind häufig nur die Schnittgrößen im Knotenpunkt der Systemachsen von Träger und Stütze (s. Grafik Knoten j) verfügbar.
Hier wird die Vorzeichendefinition der Statik vorausgesetzt.
Das Vorzeichen der Querkraft ist in Abhängigkeit der Definition des Schnittufers in der Tragwerksbemessung
ggf. zu invertieren!
Schnittgrößen im Anschnitt der Verbindung: Da der Anschluss eines Trägers an eine Stütze oder ein Trägerstoß bemessen werden sollen, werden die Schnittgrößen direkt im Anschnitt (s. Grafik Schnitt A-A) bezogen auf die Systemachse erwartet.
Die Vorzeichendefinition kann entweder derjenigen der Statik oder derjenigen des EC 3-1-8 entsprechen.
Entspricht die Vorzeichendefinition der Statik, ist die Querkraft in Abhängigkeit der Definition des Schnittufers in der Tragwerksbemessung ggf. zu invertieren (s.o.)!
Auch bei liegenden Rahmenecken (Variante 2) sind die Schnittgrößen im Anschnitt zum Stützenrand
(Schnitt A-A) gefordert.
Bei diagonalen Rahmenecken (Variante 3) sind die Schnittgrößen auf die Mittelebene der geneigten Stirnbleche, also ebenfalls auf den Knotenpunkt der Systemachsen von Träger und Stütze, bezogen.
des Weiteren können die Schnittgrößen senkrecht zur Anschlussebene (s. Grafik Schnitt A-A), an dieser Stelle
also horizontal und senkrecht wirkend, eingegeben werden (Darstellung s. unter Teilschnittgrößen).
Zwischen horizontalen (Variante 2) und vertikalen (Var. 1) Anschlüssen wird auch hier kein Unterschied gemacht.
Bei diagonalen Anschlüssen (Var. 3) beziehen sich die Schnittgrößen zwar auf den Knotenpunkt der Schwerachsen, wirken jedoch orthogonal zu den geneigten Stirnblechen.
Es werden Trägerschnittgrößen eingegeben.
Die Stützenschnittgrößen werden ebenso wie die Voutenschnittgrößen aus den Trägergrößen berechnet.
Die Trägerschnittgrößen wirken bei einseitigem Anschluss rechts (s. Grafik Schnitt A-A, im EC 3-1-8 mit
1 bezeichnet) vom Anschlusspunkt.
Da bei liegenden Verbindungen (Variante 2) der Träger häufig über die Stütze hinaus geführt wird, bildet sich ein
kurzer Kragarm aus, dessen Kragmoment zur Bestimmung des Interaktionsbeiwerts von Bedeutung ist. Dieses Moment geht ebenfalls in die Berechnung der Stützenschnittgrößen ein.
Die Stützenschnittgrößen wirken unterhalb des Anschlusses, d.h. in Höhe des unteren Trägerflanschs (1).
Bei Vouten bzw. beim Stirnblechstoß im Träger kann zusätzlich der entsprechende Schnitt (s. Grafik Schnitt B-B) bemessen werden.
Die Schnittgrößen werden aus den eingegebenen Größen unter der Annahme berechnet, dass im Voutenbereich
keine äußeren Kräfte angreifen.
Zur Identifikation kann jeder Schnittgröße eine Bezeichnung (Kurzbeschreibung) zugeordnet werden, die im
Ausdruck aufgeführt wird.
Die Schnittgrößen werden in die intern verwendeten Bemessungsgrößen transformiert.
Schnittgrößen importieren

Detailnachweisprogramme zur Bemessung von Anschlüssen (Träger/Stütze, Trägerstöße), Fußpunkten
(Stütze/Fundament) etc. benötigen Schnittgrößenkombinationen, die häufig von einem Tragwerksprogramm zur Verfügung gestellt werden.

Dabei handelt es sich i.d.R. um eine Vielzahl von Kombinationen, die im betrachteten Bemessungsschnitt des übergeordneten Tragwerkprogramms vorliegen und in das Anschlussprogramm übernommen werden sollen.
pcae stellt neben der 'per Hand'-Eingabe zwei verschiedene Mechanismen zur Verfügung, um Schnittgrößen in das vorliegende Programm zu integrieren.
Import aus einer Text-Datei
Die Schnittgrößenkombinationen können aus einer Text-Datei im ASCII-Format eingelesen werden.
Die Datensätze müssen in der Text-Datei in einer bestimmten Form vorliegen; der entsprechende Hinweis wird bei Betätigen des Einlese-Buttons gegeben.
Anschließend wird der Dateiname einschl. Pfad der entsprechenden Datei abgefragt.
Es werden sämtliche vorhandenen Datensätze eingelesen und in die Tabelle übernommen. Bereits bestehende Tabellenzeilen bleiben erhalten.
Wenn keine Daten gelesen werden können, erfolgt eine entsprechende Meldung am Bildschirm.
Import aus einem 4H-Programm
Voraussetzung zur Anwendung des DTE®-Import-Werkzeugs ist, dass sich ein pcae-Programm auf dem Rechner befindet, das Ergebnisdaten exportieren kann.
Die zu importierenden Schnittgrößen werden nur im Statik-Koordinatensystem übertragen (s.o.).
 
Die statische Berechnung eines Bauteils beinhaltet i.A. die Modellbildung mit anschließender Berechnung des Tragsystems sowie nachfolgender Einzelnachweise von Detailpunkten.
Bei der Beschreibung eines Details sind die zugehörenden Schnittgrößen aus den Berechnungsergebnissen des Tragsystems zu extrahieren und dem Detailnachweis zuzuführen.
In der 4H-Programmorganisation gibt es hierzu verschiedene Vorgehensweisen
zum einen können Tragwerks- und Detailprogramm fest miteinander verbunden sein, d.h. die Schnittgrößenüber-
gabe erfolgt intern. Es sind i.A. keine weiteren Eingaben (z.B. Geometrie) notwendig, aber auch möglich (z.B. weitere Belastungen), die Programme bilden eine Einheit.
Dies ist z.B. bei dem 4H-Programm Stütze mit Fundament der Fall.
zum anderen können Detailprogramme Schnittgrößen von in Tragwerksprogrammen speziell festgelegten Exportpunkten über ein zwischengeschaltetes Export/Import-Tool einlesen.
Das folgende Beispiel eines einfachen Rahmens erläutert diesen 4H-Schnittgrößen-Export/Import.
Zunächst sind im exportierenden 4H-Programm (z.B.
4H-FRAP) die Stellen zu kennzeichnen, deren Schnitt-
größen beim nächsten Rechenlauf exportiert, d.h. für
den Import bereitgestellt, werden sollen.
Um sinnvoll einen Träger-Stützenanschluss nachzuweisen, sollte bereits bei der Modellbildung im Stabwerksprogramm darauf geachtet werden, dass die Profile nur über die starken Achsen abtragen.
In diesem Beispiel sollen die Schnittgrößen für einen Träger-Stützenanschluss übergeben werden.
Dazu ist je ein Kontrollpunkt am Riegelanschnitt
(vereinf. bei hStütze/2) und am Stützenanschnitt
(vereinf. bei hTräger/2) zu setzen.
Ausführliche Informationen zum Export entnehmen
Sie bitte dem DTE®-Schnittgrößenexport.
Nach einer Neuberechnung des Rahmens stehen die Exportschnittgrößen dem aufnehmenden 4H-Programm
(z.B. 4H-EC3BT, 4H-EC3RE, 4H-EC3IH) zum Import zur Verfügung.
dazu wird zunächst im Register zur Eingabe der Bemessungsgrößen festgelegt, ob die Schnittgrößen
im Schnittpunkt der Systemachsen (Knoten) oder im Anschnitt der Verbindung eingelesen werden.
Das exportierende Programm liefert die Schnittgrößen stets im Statik-Koordinatensystem.
Bei Träger-Stützenverbindungen erfolgt der Nachweis im Anschnitt Träger/Stütze bzw. Stirnblech/Stütze.
Sind die Schnittgrößen im Schnittpunkt der Systemachsen gegeben, werden sie programmintern in Anschnittschnittgrößen umgerechnet.
aus dem aufnehmenden 4H-Programm wird nun über den Import-Button das Fenster zur
DTE®-Bauteilauswahl aufgerufen
Zunächst erscheint ein Infofenster, das den Anwender auf die wesentlichen Punkte hinweist.
Es besteht die Möglichkeit, den Import an dieser Stelle abzubrechen, um ggf. das exportierende Programm
entsprechend vorzubereiten.
Nach Bestätigen des Infofensters wird die DTE®-Bauteilauswahl aktiviert.
In der Bauteilauswahl werden alle berechneten Bauteile nach Verzeichnissen sortiert dargestellt, wobei diejenigen,
die Schnittgrößen exportiert haben, dunkel gekennzeichnet sind.
Das gewünschte Bauteil kann nun markiert und über den bestätigen-Button ausgewählt werden. Alternativ kann
durch Doppelklicken des Bauteils direkt in die DTE®-Schnittgrößenauswahl verzweigt werden.
In der Identifizierungsphase der Schnittgrößenauswahl werden alle verfügbaren Schnitte des ausgewählten Bauteils angezeigt, wobei diejenigen Schnitte deaktiviert sind, deren Material nicht kompatibel mit dem Detailprogramm ist.
Nun werden die Schnitte den einzelnen Abteilungen in der Schnittgrößentabelle (hier Träger, Stütze) zugeordnet.
Dazu wird der entsprechende Eintrag (hier Schnitt 1) angewählt und der zugehörigen Zeile in der dann folgenden
Tabelle zugewiesen (hier Träger (rechts)).
Ist eine Abteilung festgelegt, werden die in Frage kommenden möglichen Alternativen für die noch nicht festgelegte Abteilung mit einem Pfeil gekennzeichnet.
sind nicht ausreichend Schnitte vorhanden, kann die DTE®-Schnittgrößenauswahl nur über den
abbrechen
-Button verlassen werden, ein Import ist dann nicht möglich.
Zur visuellen Kontrolle werden in einem nebenstehenden Fenster die definierten Schnitte angezeigt.
 
erst wenn sämtliche Schnitte zugeordnet sind, ist die Identifizierungsphase abgeschlossen und die Schnittgrößenauswahl folgt.
Es werden die verfügbaren Schnittgrößenkombinationen der gewählten Schnitte angeboten, die über das
'+'-Zeichen am linken Rand aufgeklappt werden können.
Die Kombinationen können beliebig zusammengestellt werden.
über den nebenstehend dargestellten Button kann die Anzahl an Schnittgrößenkombinationen durch Abwahl doppelter Zeilen häufig stark reduziert werden
Wenn eine Reihe von Anschlüssen gleichartig ausgeführt werden soll, können in einem Rutsch weitere Schnitt-
größen anderer Schnitte aktiviert und so bis zu 1.000 Kombinationen übertragen werden.
wird das Import-Modul über den bestätigen-Button verlassen, werden die Schnittgrößen übernommen und für das importierende Programm aufbereitet
pcae gewährleistet durch geeignete Transformationen, dass die Schnittgrößen sowohl im KOS des importierenden Programms vorliegen, als auch - bei mehrschnittigen Verbindungen - einander zugehörig
sind, d.h. dass Träger- und Stützenschnittgrößen aus derselben Faktorisierungsvorschrift entstanden sind.
In einem Infofenster werden die eigene Auswahl fett und die aus der Faktorisierungsvorschrift berechneten Schnittgrößen eines anderen Schnitts in normaler Schriftdicke dargestellt.
Auch an dieser Stelle besteht wieder die Möglichkeit, doppelt vorkommende Zeilen zu ignorieren.
Das aufnehmende Programm bestückt nun die
Schnittgrößentabelle.
Bei der Übernahme erfolgen Plausibilitätschecks und ggf. Meldungen.
Eine Aktualisierung der importierten Schnittgrößenkombinationen, z.B. aufgrund einer Neuberechnung
des exportierenden Tragwerks, erfolgt nicht!
Besonderheiten bei Verbindungen mit durchlaufender Stütze bzw. bei Rahmenecken mit Kragarm
Träger-Stützenverbindungen mit durchlaufender Stütze benötigen i.A. Schnittgrößeninformationen in drei Schnitten:
an Träger und Stütze (unten) wie beschrieben, sowie die Querkraft im Stützenschnitt oberhalb des Trägers.
Bei liegenden Rahmenecken (Variante 2) können zusätzlich zu den Schnitten an Träger (rechts) und Stütze die Schnittgrößen am Kragarm (Träger) links der Stütze eingegeben werden.
Um die Schnittgrößen des dritten Schnitts zu importieren, ist der entsprechende Button zu aktivieren. Für ...
4H-EC3BT (Träger-Stützenanschluss)
4H-EC3RE (Rahmenecke)
Der weitere Ablauf erfolgt analog wie oben beschrieben.
das fünfte Register gibt einen sofortigen Überblick über die ermittelten Ergebnisse
Zur sofortigen Kontrolle und des besseren Überblicks halber werden die Ergebnisse in diesem Register lastfallweise übersichtlich zusammengestellt.
Eine Box zeigt an, ob ein Lastfall die Tragfähigkeit des Anschlusses überschritten hat (rot ausgekreuzt) oder wie viel Reserve noch vorhanden ist (grüner Balken).
Zur besseren Fehleranalyse oder zur Einschätzung der Tragkomponenten werden zudem die Einzelberechnungs-
ergebnisse protokolliert.
Rotationssteifigkeit und Verdrehung sind ebenfalls dargestellt.
Eine Meldung zeigt an, wenn ein Fehler aufgetreten oder die Tragfähigkeit überschritten ist.
Wenn die Ursache des Fehlers nicht sofort ersichtlich ist, sollte die Druckliste in der ausführlichen Ergebnisdarstellung geprüft werden.
Nach EC 3-1-8, 5.1.4, sind die Anschlüsse bei elastisch-plastischer Tragwerksberechnung i.d.R. sowohl nach ihrer Steifigkeit (5.2.2) als auch nach der Tragfähigkeit (5.2.3) zu klassifizieren.
Dazu müssen für Anschlüsse mit Doppel-T-Profilen die Momententragfähigkeit (6.2.7 und 6.2.8), die Rotations-
steifigkeit (6.3.1) und die Rotationskapazität (6.4) berechnet werden.
Die Zusammenhänge zwischen Momententragfähigkeit, Rotationssteifigkeit und Rotationskapazität sind in
EC 3-1-8, Bild 6.1, dargestellt.
Im Programm 4H-EC3RE erfolgt keine Klassifizierung nach der Steifigkeit, da das Grenzkriterium
bauwerksspezifisch zu ermitteln ist (Bild 5.4).
In Analogie dazu wird ebenso die Klassifizierung nach der Tragfähigkeit (Bild 5.5) nicht durchgeführt.
Nach EC 3-1-8, 5.3, sollten für eine wirklichkeitsnahe Berechnung des Anschlussverhaltens das Stützenstegfeld
und die einzelnen Verbindungen unter Berücksichtigung der Schnittgrößen der Bauteile am Anschnitt des Stützenstegfeldes getrennt modelliert werden.
Es sollte der mögliche Einfluss des Stützenstegfeldes durch Übertragungsparameter β berücksichtigt werden.
Da im Programm 4H-EC3RE nur einseitige Träger-Stützenanschlüsse untersucht werden, gilt stets
Nach EC 3-1-8, 6.1.1, wird ein Anschluss mit Doppel-T-Querschnitten als eine Zusammenstellung von Grundkomponenten (Gk) angesehen.
Folgende Grundkomponenten (vgl. Tab. 6.1) werden verwendet
Gk 1: Stützenstegfeld mit Schubbeanspruchung .................
Gk 2: Stützensteg mit Querdruckbeanspruchung ................
Gk 3: Stützensteg mit Querzugbeanspruchung ...................
Gk 4: Stützenflansch mit Biegung .....................................
Gk 5: Stirnblech mit Biegebeanspruchung ..........................
Gk 6: Flanschwinkel mit Biegebeanspruchung ....................
Gk 7: Trägerflansch und -steg mit Druckbeanspruchung ....
Gk 8: Trägersteg mit Zugbeanspruchung ............................
Gk 10: Schrauben mit Zugbeanspruchung ..........................
Gk 11: Schrauben mit Abscherbeanspruchung ...................
Gk 12: Schrauben mit Lochleibungsbeanspruchung ..........
Gk 19: Schweißnähte .......................................................
Gk 20: Gevouteter Träger mit Druck ...................................
Die Verformbarkeit eines Anschlusses kann durch eine Rotationsfeder modelliert werden, die die verbundenen
Bauteile im Kreuzungspunkt der Systemlinien verbindet (6.2.1.2).
Die Kenngrößen dieser Feder können in Form einer Momenten-Rotations-Charakteristik (s.o.) dargestellt werden,
die die drei wesentlichen Kenngrößen liefert
Momententragfähigkeit
Rotationssteifigkeit
Rotationskapazität
Da die Rotationssteifigkeit nach EC 3-1-8, 6.3.1(4), ermittelt wird, dürfen einfache lineare Abschätzungen zur Anwendung kommen (5.1.1(4)). Die Rotationskapazität kann numerisch nicht bestimmt werden.
Weiterführende Erläuterungen zur Ermittlung der
Tragfähigkeit ..........
Rotationssteifigkeit
Rotationskapazität
Die Komponentenmethode ermöglicht die Berechnung beliebiger Anschlüsse von Doppel-T-Profilen für Tragwerksberechnungen (EC 3-1-8, 6.1.1).
Die Voraussetzungen für das Verfahren sowie die zur Anwendung kommenden Grundkomponenten sind im
Kapitel Allgemeines beschrieben.
Im Programm 4H-EC3RE werden biegesteife Rahmenecken berechnet.
Nach EC3-1-8 wird die Biegetragfähigkeit des Anschlusses aus den Tragfähigkeiten der einzelnen Grund-
komponenten ermittelt und der einwirkenden Bemessungsgröße gegenübergestellt.
Alternativ können die einzelnen Traganteile für jede Grundkomponente aus der einwirkenden Belastung extrahiert werden, die den Tragfähigkeiten der einzelnen Grundkomponenten gegenübergestellt werden.
Im Folgenden wird die Vorgehensweise zur Bemessung von geschraubten Stirnblech-Verbindungen sowie von geschweißten Verbindungen mit der Komponentenmethode nach EC3-1-8, 6.2.7, erläutert.
Die alternative Methode wird hier nicht näher behandelt.
Biege- und Zugtragfähigkeiten des Anschlusses werden
auf Seite
der Stütze mit den Grundkomponenten 1 bis 4
des Trägers mit den Grundkomponenten 7, 8 und ggf. 20
des Stirnblechs mit Grundkomponente 5
ermittelt.
Bei der Tragfähigkeit der Schrauben wirken für die Abscher-Lochleibungstragfähigkeit die Grundkomponenten 11 und 12,
für die Zugtragfähigkeit die Grundkomponente 10.
Wird die alternative Berechnungsmethode (Nw. mit Teilschnittgrößen) angewandt, kann die Tragfähigkeit der Schweißnähte zwischen Träger und Stirnblech über Grundkomponente 19 mit einbezogen werden.
Zur Bemessung der Schweißnähte
Biege- und Zugtragfähigkeit mit der Komponentenmethode
Nach EC 3-1-8, 6.2.7.2, wird die Biegetragfähigkeit von Träger-Stützenanschlüssen mit geschraubten Stirnblechverbindungen bestimmt mit
Im Überstand am Stützenkopf kann keine Schraubenreihe vorhanden sein; im Überstand am unteren Trägerflansch
darf sich nur eine Schraubenreihe befinden.
Der Druckpunkt einer Stirnplattenverbindung sollte im Zentrum des Spannungsblocks infolge der Druckkräfte liegen
(EC 3-1-8, 6.2.7.1(9)), vereinfachend in der Achse der Mittelebene des Trägerdruckflanschs (EC 3-1-8, 6.2.7.2(2)).
Die Nummerierung der Schraubenreihen geht von der Schraubenreihe aus, die am weitesten vom Druckpunkt
entfernt liegt (EC 3-1-8, 6.2.7.2(1)).
Die wirksame Tragfähigkeit einer Schraubenreihe r sollte als Minimum der Tragfähigkeiten einer einzelnen Schraubenreihe der Gkn 3, 4, 5, 8 bestimmt werden, wobei ggf. noch Reduktionen aus den Gkn 1, 2, 7
vorzunehmen sind.
Anschließend ist die Tragfähigkeit der Schraubenreihe als Teil einer Gruppe von Schraubenreihen der
Gkn 3, 4, 5, 8 zu untersuchen; s. hierzu EC 3-1-8, 6.2.7.2(6-8).
Um ein mögliches Schraubenversagen auszuschließen, ist die Forderung nach EC 3-1-8, 6.2.7.2(9), einzuhalten
Wird die wirksame Tragfähigkeit einer zuerst berechneten Schraubenreihe x größer als 1.9·Ft,Rd, ist die wirksame Tragfähigkeit aller weiteren Schraubenreihen r zu reduzieren, um folgender Bedingung zu genügen
Optional kann die Schraubentragfähigkeit vorab begrenzt werden (s. Anschlussparameter), damit die o.a.
Forderung nicht zum Tragen kommt.
Im Programm 4H-EC3RE werden zunächst die minimalen Tragfähigkeiten aus den maßgebenden
Grundkomponenten ermittelt (Beispielberechnung).
Anschließend erfolgen reihenweise die Abminderungen für einzelne Schraubenreihen
sowie für Schraubenreihen als Teil einer Gruppe von Schraubenreihen.
Da die Schraubengruppen der (unausgesteiften) Stütze und des Stirnblechs verschiedene Mitglieder haben,
erfolgt die Ausgabe in separaten Blöcken.
Für die jeweils kleinste Tragkraft wird die Kontrolle durchgeführt
und das Ergebnis schlussendlich protokolliert.
Jede der Grundkomponenten, die die Tragfähigkeit einer Schraubenreihe herabgesetzt hat (gekennzeichnet durch
ein >-Zeichen), wird als mögliche Versagensquelle des Anschlusses protokolliert.
Die Biegetragfähigkeit ergibt sich damit zu
und die Ausnutzung zu
wobei das einwirkende Moment auf den Druckpunkt in der Anschlussebene (bei Stirnblechverbindungen die Kontaktebene zwischen Stirnblech und Stütze bzw. bei Stößen zwischen den Stirnblechen) bezogen ist.
Ist die einwirkende Normalkraft größer als 5% der plastischen Normalkrafttragfähigkeit
wird die konservative Näherung
verwendet, wobei sich bezogen auf die Trägerachse die Zugkrafttragfähigkeit aus der Biegetragfähigkeit ergibt zu
und die Druckkrafttragfähigkeit aus den Druck-Komponenten zu
Abscher-/Lochleibungstragfähigkeit mit der Komponentenmethode
Auch hier werden zunächst die minimalen Tragfähigkeiten aus den maßgebenden Grundkomponenten
ermittelt (Beispielberechnung).
Nach EC 3-1-8, Tab. 3.4, reduziert sich die Tragfähigkeit bei gleichzeitiger Wirkung von Querkraft und
Zugnormalkraft bei voller Ausnutzung der Biegetragfähigkeit zu
sodass sich die endgültigen Tragfähigkeiten je Schraubenreihe ergeben zu
Die Abscher-Lochleibungstragfähigkeit ergibt sich damit zu
und die Ausnutzung zu
Die Biege- und Zugtragfähigkeit des
Anschlusses wird ermittelt auf Seite der
Stütze mit den Grundkomponenten 1 bis 4
Trägers mit Grundkomponente 7 (bei
Vouten alternativ mit Gk 20)
Wird die alternative Berechnungsmethode (Nw. mit Teilschnittgrößen) angewandt, kann die Tragfähigkeit der Schweißnähte über Grundkomponente 19 mit einbezogen werden.
Zur Bemessung der Schweißnähte
Biege- und Zugtragfähigkeit mit der Komponentenmethode
Nach EC 3-1-8, 6.2.7.1(4), wird die Biegetragfähigkeit eines geschweißten Anschlusses bestimmt mit
Der Druckpunkt der geschweißten Verbindung sollte im Zentrum des Spannungsblocks infolge der Druckkräfte
liegen (EC 3-1-8, 6.2.7.1(9)); vereinfachend in der Achse der Mittelebene des Druckflansches (EC 3-1-8, Bild 6.15a).
Bei Trägerstößen werden die Grundkomponenten, die die Stütze betreffen, außer Betracht gelassen
(analog EC 3-1-8, 6.2.7.2(10).
Die Zugtragfähigkeit ergibt sich aus den Gkn 3 und 4 (Gk 4 nur bei nicht ausgesteiften Stützenflanschen)
für den Zugflansch zu (Beispielberechnung)
Abminderungen aufgrund der Drucktragfähigkeit der Profile
führen zur wirksamen Tragfähigkeit
mit der die Biegetragfähigkeit des Anschlusses zu
ermittelt wird. Die Normalkrafttragfähigkeit wird analog der Stirnblech-Verbindung berechnet.
Beträgt die Höhe des Trägers einschließlich Voute mehr als 600 mm, ist nach EC 3-1-8, 6.2.6.7(1), i.d.R. der
Beitrag des Trägerstegs zur Tragfähigkeit bei Druckbeanspruchung auf 20 % zu begrenzen.
Programmintern wird die Stegdicke zur Berechnung von Grundkomponente 7 (Tragfähigkeit des Voutendruck-
flansches) auf 20 % begrenzt.
Die Biegetragfähigkeit des Trägerquerschnitts wird unter Vernachlässigung des zwischenliegenden Flansches berechnet.
Nach EC 3-1-8, 6.2.6.7(2), gelten für Träger mit Vouten folgende Voraussetzungen
die Stahlgüte der Voute sollte mindestens der Stahlgüte des Trägers entsprechen (programmintern
gewährleistet)
die Flanschabmessungen und die Stegdicke der Voute sollten nicht kleiner sein als die des Trägers
der Winkel zwischen Voutenflansch und Trägerflansch sollte nicht größer sein als 45°
die Länge ss der steifen Auflagerung darf mit der Schnittlänge des Voutenflanschs parallel zum Trägerflansch angesetzt werden
Am Anschluss Voute-Stütze ist die Tragfähigkeit von Voutenflansch und -steg mit Druck (Gk 7) maßgebend, am Anschluss Voute-Träger muss nach EC 3-1-8, 6.2.6.7(3), die Tragfähigkeit des Trägerstegs mit Querdruck (Gk 2) nachgewiesen werden.
Beide Grundkomponenten werden in der speziellen Vouten-Grundkomponente 20 zusammengefasst.
Die Schnittgrößen sind als Bemessungsgrößen bereits mit den Lastfaktoren für den Grenzzustand der Tragfähigkeit beaufschlagt und können auf drei verschiedene Arten in das Programm eingegeben werden.
Knoten-Schnittgrößen beziehen sich auf den Knotenpunkt der Schwerachsen, sind häufig das Resultat einer vorangegangenen Stabwerksberechnung und entspr. der Vorzeichenregel des Statik-Koordinatensystems
(positive Normalkraft = Zug, positives Biegemoment = Zug unten) definiert.
Anschnitt-Schnittgrößen befinden sich in der Anschlussebene, sind jedoch bei geneigten und gevouteten Trägern
auf die Schwerachse des Trägers bezogen.
Hier ist das EC 3-1-8-Koordinatensystem (positive Normalkraft = Druck, positives Biegemoment = Zug oben)
zu beachten!
Anschluss-Schnittgrößen sind die senkrecht zur Anschlussebene wirkenden Bemessungsgrößen im
EC 3-1-8-Koordinatensystem, die den Tragfähigkeitsnachweisen zu Grunde liegen.
Sowohl Knoten- als auch Anschnitt-Schnittgrößen müssen in die Bemessungsebene transformiert werden.
Hierbei ist zu beachten, dass dabei keine äußeren Einwirkungen berücksichtigt werden, so dass besonders bei längeren Vouten die für die Nachweise am Voutenanfang (Übergang des Trägers in die Voute, Voute-Träger-
Anschnitt) berechneten Bemessungsgrößen zu überprüfen sind.

Dabei wird mit Bemessungsebene (Anschlussebene) i.A. die Kontaktebene zwischen Träger und Stütze bezeichnet.

Bei Stirnplattenverbindungen ist dies z.B. der Anschluss der Stirnplatte an die Stütze (Rahmeneck-Variante 1).
Sind die Schnittgrößen im Knotenpunkt der Schwerachsen gegeben (KOS Statik), werden sie zunächst in die Anschlussschnittgrößen (KOS EC 3-1-8) bezogen auf die Schwerachse des Trägers transformiert.
Die Schnittgrößenkombination (Nb,Ed, Mb,Ed, Vb,Ed) lässt sich auch direkt (s. Register 4, Schnittgrößen im
Anschnitt der Verbindung
) eingeben.
Das Biegemoment am Anschnitt Voute-Träger wird nach der o.a. Formel berechnet, Normalkraft und Querkraft
sind über die Voutenlänge konstant.
Die zur Transformation notwendigen Winkelinformationen sind gegeben mit
Die Abstände zur Bildung der Momente werden berechnet zu
.
Anschließend werden aus den Schnittgrößen im Anschluss die Schnittgrößen senkrecht zur
Anschlussebene ermittelt.
Auch diese Schnittgrößenkombination (Nd, Md, Vd) lässt sich direkt (s. Register 4, Schnittgrößen senkrecht
zur Anschlussebene
) eingeben.
Ist die Biege- und/oder Abschertragfähigkeit mittels Grundkomponenten mit Teilschnittgrößen (alternative
Methode, s. Register 1) nachzuweisen, sind die Teilschnittgrößen in den Flanschen und Stegen zu ermitteln.
Die Teilschnittgrößen im Träger ergeben sich zu
Die Teilschnittgrößen im Stützenstegfeld ergeben sich zu
wobei bei geschraubten Verbindungen der innere Hebelarm z dem äquivalenten Hebelarm zeq entspricht.
Zur Berechnung von zeq s. Rotationssteifigkeit.
Folgende Nachweise können geführt werden
Nachweis der Anschlusstragfähigkeit mit der Komponentenmethode
... Anschlusstragfähigkeit mit Teilschnittgrößen (alternative Methode)
... Schweißnähte am Träger (Nachweis über den Linienquerschnitt)
... Stegsteifen (Rippen) und/oder des Zugblechs (nur bei geschweißtem Anschluss)
... Querschnittstragfähigkeit
Schubfeldnachweis
Beulnachweise
Die Ausnutzungen aus den geführten Nachweisen werden extremiert und anschließend sowohl lastfallweise
als auch im Gesamtergebnis ausgegeben.
Der Tragsicherheitsnachweis der offenen, dünnwandigen Querschnitte kann nach den Nachweisverfahren
Elastisch-Elastisch (E-E) (EC 3-1-1, 6.2.1(5))
Elastisch-Plastisch (E-P) (EC 3-1-1, 6.2.1(6))
geführt werden.
Beim Nachweisverfahren Elastisch-Elastisch werden die Schnittgrößen (Beanspruchungen) auf Grundlage der Elastizitätstheorie bestimmt. Der Spannungsnachweis erfolgt mit dem Fließkriterium aus EC 3-1-1, 6.2.1(5), Gl. 6.1.
Beim Nachweisverfahren Elastisch-Plastisch werden die Schnittgrößen (Beanspruchungen) ebenfalls auf Grundlage
der Elastizitätstheorie bestimmt. Anschließend wird mit Hilfe des Teilschnittgrößenverfahrens (TSV) mit Umlagerung
(s. Kindmann, R., Frickel, J.: Elastische und plastische Querschnittstragfähigkeit, Grundlagen, Methoden, Berechnungsverfahren, Beispiele, Verlag Ernst & Sohn, Berlin 2002) überprüft, ob die Schnittgrößen vom Quer-
schnitt unter Ausnutzung der plastischen Reserven aufgenommen werden können (plastische Querschnitts-
tragfähigkeit).
Dieses Berechnungsverfahren ist allgemeingültiger als die in EC 3 angegebenen Interaktionen für spezielle Schnittgrößenkombinationen.
Die Grenzwerte grenz(c/t) werden je nach Nachweisverfahren aus EC 3-1-1, 5.5.2, Tab.5.2, ermittelt. Dies entspricht
der Überprüfung der erforderlichen Klassifizierung des Querschnitts.
Ist das Nachweisverfahren Elastisch-Plastisch gewählt und lässt die Klassifizierung keinen plastischen Nachweis zu, wird eine Fehlermeldung ausgegeben; dann sollte der elastische Nachweis geführt werden.
Es können die
Biegetragfähigkeit
Zugtragfähigkeit
ggf. die kombinierte Biege-/Zugtragfähigkeit
Abscher-/Lochleibungstragfähigkeit
der Verbindung ausgewertet werden.
Nach EC 3-1-8, 6.2.7.1(1), gilt für den Bemessungswert des einwirkenden Moments
Überschreitet jedoch die einwirkende Normalkraft in dem angeschlossenen Bauteil 5% der plastischen Beanspruchbarkeit, wird nach EC 3-1-8, 6.2.7.1(3), die folgende Näherung benutzt, wobei sich die Momente
auf den Druckpunkt und die Normalkräfte auf die Systemachse beziehen.
wobei sich die Momente auf den Druckpunkt und die Normalkräfte auf die Systemachse beziehen.
Die Abscher-/Lochleibungstragfähigkeit ergibt sich zu
Zusätzlich oder alternativ zu der Ermittlung der Tragfähigkeit mit der Komponentenmethode können die Grundkomponenten auch separat mit Teilschnittgrößen nachgewiesen werden.
Zu weiterführenden Informationen führt die Beschreibung der einzelnen Grundkomponenten.
Bei geschweißten Rahmenecken ist zur Übertragung der Zugkraft aus dem Träger- in den Stützenzugflansch ein Zugblech an Stützenkopf
und Trägerflansch angeschweißt.
Bei Rahmenecken mit liegendem Anschluss (Variante 2) befindet
sich das Zugblech entsprechend an der Trägeroberkante.
Blechquerschnitt und Schweißnähte werden jeweils am Steg und
am Flansch nachgewiesen.
Der Querschnittsnachweis erfolgt mit Grundkomponente 9.
Die Bemessungsgröße entspricht der Zugkraft im Trägerflansch
(s. Schnittgrößen).
Die Schweißnähte können entweder nach dem vereinfachten oder dem richtungsbezogenen Verfahren
nachgewiesen werden.
Da die Beschreibung der Schweißnahtnachweise nach EC 3 programmübergreifend identisch ist, wird auf die allgemeine Beschreibung des Schweißnahtnachweises verwiesen.
 
Schubfelder sind Stegbereiche mit großer Querkraft, die bei einer Rahmenecke in dem Bereich auftreten, in
dem die Kräfte aus dem Träger in die Stütze umgesetzt werden.
Ein weiteres Schubfeld kann bei kurzen Vouten im Träger entstehen, da die Schubspannungen am Übergang
vom Träger zur Voute meist höher sind als am Voute-Stütze-Anschluss.
Das Schubfeld muss allseitig von Steifen bzw. Flanschen umschlossen sein, die jedoch - ebenso wie das Schubfeld
selbst - nicht beulgefährdet sein dürfen.
Zum vereinfachten Beulnachweis s. Beulnachweis.
Der Nachweis des Schubfelds erfolgt grundsätzlich mit dem Nachweisverfahren Elastisch-Elastisch.
In dem Berechnungsmodell des idealen Schubfelds übernehmen die Steifen/Flansche die Normalspannungen und das Schubfeld die Schubspannungen.
Schubfeld in der Stütze
Wird das Schubfeld durch Diagonalsteifen ausgesteift, ist kein Schubfeldnachweis erforderlich.
Die im Schubfeld wirkenden Schnittgrößen werden aus den Anschnittgrößen berechnet (s. Schnittgrößen).
Daraus ergeben sich die Knotenkräfte am Schubfeld und in den Randsteifen sowie die Schubfeldkräfte
aus denen die Schubspannungen berechnet und am Anschnitt der Steifen (Längen hi) nachgewiesen werden.
Bei geschraubten Verbindungen wird die Zugbelastung über die Schrauben und nicht über den Trägerflansch in
das Schubfeld eingetragen.
Daher gilt hier lr = ll = zeq  (zur Berechnung von zeq s. Rotationssteifigkeit).
Schubfeld im Träger
Wird das Schubfeld durch den unteren Trägerflansch ausgesteift, ist kein Schubfeldnachweis erforderlich.
Die im Schubfeld wirkenden Schnittgrößen werden aus den Anschnittgrößen berechnet (s. Schnittgrößen).
Daraus ergeben sich die Knotenkräfte am Schubfeld und in den Randsteifen sowie die Schubfeldkräfte
aus denen die Schubspannungen berechnet und am Anschnitt der Steifen nachgewiesen werden.
Werden dünnwandige Querschnittsteile durch Druckkräfte beansprucht, ist für sie ein Nachweis gegen Plattenbeulen
zu führen. Wirken hohe Querkräfte, ist Schubbeulen, ggf. mit Interaktion zwischen Platten- und Schubbeulen, zu untersuchen.
Bei geschraubten Verbindungen wird die Zugbelastung über die Schrauben und nicht über den Trägerflansch in das Beulfeld der Stütze eingetragen.
Daher gilt hier b1 = b2 = zeq - tst/2  (zur Berechnung von zeq s. Rotationssteifigkeit).
Für dünnwandige druckbeanspruchte Querschnittsteile ist dann ein Beulnachweis zu führen, wenn bei ihnen
örtliches Beulen vor Erreichen der Streckgrenze auftritt. Nach EC 3-1-1, 5.5, werden sie in Querschnittsklasse 4 eingeordnet.
Ein typisches Beulfeld entsteht bei Rahmenecken in dem Bereich, in dem die Kräfte aus dem Träger in die Stütze umgeleitet werden müssen.
Des Weiteren ist das Beulfeld im gevouteten Träger zu untersuchen, da aufgrund der Aufweitung des unversteiften Trägerstegs der vereinfachte Beulnachweis versagt.
Beim vereinfachten Beulnachweis wird in Abhängigkeit des Nachweisverfahrens überprüft, ob sich das zu untersuchende Querschnittsteil noch in Klasse 3 (Elastisch-Elastisch) bzw. Klasse 2 (Elastisch-Plastisch) befindet.
Ist der vereinfachte Nachweis erbracht, kann auf den Nachweis gegen Plattenbeulen verzichtet werden.
Das Beulfeld muss allseitig von Steifen bzw. Flanschen umschlos-
sen sein, die jedoch selbst nicht beulgefährdet sein dürfen.
Wird das Beulfeld durch Diagonalsteifen ausgesteift, ist kein Nachweis erforderlich, da sie mit den Randsteifen ein Fachwerk bilden, durch das die Kräfte abfließen können.
Sind ein oder zwei Stegbleche zur Verstärkung des Stützenstegs angeschweißt, wird die Stegdicke des Beulfelds analog Grund-
komponente 2 um jeweils die halbe Stegblechdicke vergrößert.
Die Beulsicherheit kann über zwei Methoden nachgewiesen werden, die auf denselben Grundlagen beruhen
die Methode der reduzierten Spannungen (EC 3-1-5, 10)
das Verfahren der wirksamen Querschnittsflächen (EC 3-1-5, 4.3)
Dabei wird im Programm beim Verfahren der wirksamen Querschnittsflächen der gesamte Querschnitt betrachtet, während sich die Methode der reduzierten Spannungen nur auf den Steg als Beulfeld bezieht.
Die theoretischen Hintergründe der Verfahren sind der Literatur zu entnehmen; an dieser Stelle wird die Vorgehensweise des Programms erläutert.
Nach EC 3-1-1, 6.2.6(5) ist die Tragfähigkeit gegen Schubbeulen nachzuweisen.
Der Nachweis erfolgt zunächst über den vereinfachten Beulnachweis mit
Ist der vereinfachte Nachweis erbracht, kann auf den Nachweis gegen Schubbeulen verzichtet werden.
Bei gleichzeitiger Wirkung von Schub, Biegemoment und Normalkraft ist nach EC 3-1-5, 7, die Interaktion
zwischen den Kräften zu berücksichtigen.
Beim Verfahren der wirksamen Querschnittsflächen wird davon ausgegangen, dass einzelne Querschnittsteile ausbeulen und sich die Spannungen auf steifere oder weniger beanspruchte Querschnittsteile umlagern.
Auf diesen reduzierten Querschnitt werden die wirksame Fläche Aeff und das wirksame Widerstandsmoment Weff bezogen.
Der Nachweis entspricht dem Spannungsnachweis für den wirksamen Querschnitt (Klasse 4).
 
Beim Nachweis gegen Schubbeulen werden starre Auflagersteifen vorausgesetzt. Das Beulfeld selbst ist unversteift.
Die Methode der reduzierten Spannungen wird zur Bestimmung der Grenzspannungen einzelner Blechfelder
eines Querschnitts benutzt und vornehmlich für die Stegblechuntersuchung verwendet.
Beim Nachweis des Schubbeulens werden starre Auflagersteifen vorausgesetzt. Das Beulfeld selbst ist unversteift.
Nach EC 3-1-8, 6.3.1, ist die Rotationssteifigkeit eines Anschlusses i.d.R. anhand der Verformbarkeiten der
einzelnen Grundkomponenten zu berechnen. Die Gkn sind über ihre Steifigkeitskoeffizienten gekennzeichnet,
die in EC 3-1-8, Tab. 6.11, angegeben sind.
Die Ermittlung der Rotationssteifigkeit wird für das Knotenmoment durchgeführt; ggf. wird es aus den gegebenen Schnittgrößen berechnet.
Die zu berücksichtigenden Grundkomponenten sind in EC 3-1-8, Tab. 6.9, für geschweißte Verbindungen und
in EC 3-1-8, Tab. 6.10, für geschraubte Stirnblechverbindungen angegeben.
Im Programm 4H-EC3RE werden folgende Steifigkeitskoeffizienten zur Ermittlung der Rotationssteifigkeit einseitig belasteter Verbindungen herangezogen.
geschweißte Verbindungen - k1, k2, k3
Träger-Stützenanschluss mit Stirnblech bei einer Schraubenreihe mit Zugbelastung - k1, k2, k3, k4, k5, k10
Träger-Stützenanschluss mit Stirnblech bei mehreren Schraubenreihen mit Zugbelastung - k1, k2, keq
Der äquivalente Steifigkeitskoeffizient keq ergibt sich nach EC 3-1-8, 6.3.3, zu
Die beteiligten Steifigkeitskoeffizienten sind
bei einem Träger-Stützenanschluss mit Stirnblech - k3, k4, k5, k10
Wenn die Normalkraft im angeschlossenen Träger nicht mehr als 5% der plastischen Beanspruchbarkeit des Querschnitts beträgt, wird die Rotationssteifigkeit nach EC 3-1-8, 6.3.1(4), genügend genau ermittelt mit
Das lastabhängige Steifigkeitsverhältnis berechnet sich nach EC 3-1-8, 6.3.1(6)
Der Beiwert ψ hat nach EC 3-1-8, Tab.6.8, für geschweißte Verbindungen und geschraubte Stirnblechverbindungen
den Wert 2.7.
Über die Momenten-Rotations-Charakteristik lässt sich für ein gegebenes Moment die Verdrehung des Anschlusses bestimmen über
Beispielhaft ist im Folgenden als Druckdokument die Berechnung der Rotationssteifigkeit eines unausgesteiften
Träger-Stützenanschlusses mit Stirnblech und zwei Schraubenreihen unter Zugbelastung dargestellt
(Berechnungsbeispiel).
 
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®-Schreibtisches heraus aufgerufen. Einen direkten Zugang zu diesem Werkzeug liefert die kleine Schaltfläche hinter dem Schraubenziehersymbol.
zur Hauptseite 4H-EC3RE, Rahmenecken