Seite überarbeitet Feb. 2024
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Rechenlaufsteuerung ..............
Profile / Verstärkungben .........
Anschlussparameter ...............
Schnittgrößen ........................
Schnittgrößenimport ..............
Ergebnisübersicht ...................
allgemeine Erläuterungen .......
Komponentenmethode ............
Teilschnittgrößen ....................
Nachweise .............................
Schweißnähte ........................
Stegsteifen ...........................
Zugblech ...............................
Schubfeld ..............................
Beulen ...................................
Rotationssteifigkeit .................
Rotationskapazität ..................
nationale EC-Anhänge ............
im Register 1 befinden sich die Angaben zur Rechenlaufsteuerung sowie zu den Baustoffen.
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Allgemeines
Das Programm 4H-EC3RE stellt eine Vielzahl einstellbarer Parameter zur Verfügung, um beliebige Rahmenecken
oder T-Anschlüsse abbilden zu können.
Um den Eingabeaufwand für Standard-Verbindungen gering zu halten, besteht die Möglichkeit, die Anzahl an Einstellvariationen zu reduzieren.
Bei Deaktivierung des Buttons weitere Einstellungen werden einige Parameter nicht mehr auf der Eingabeoberfläche dargestellt und programmintern auf sinnvolle Werte gesetzt.
Zudem können die Eingabedaten über die Copy-Paste-Funktion von einem Bauteil in ein anderes exportiert bzw. gesichert werden.
Dazu ist der aktuelle Datenzustand über den Button Daten exportieren in die Zwischenablage zu kopieren
und anschließend 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 die Programme 4H-EC3BT, biegesteife Trägeranschlüsse, 4H-EC3TT, Biegestoß mit thermischer Trennschicht,
4H-EC3LS, Laschenstoß, etc. zu übertragen. Die Daten können i.A. zurücktransportiert werden.
Teilsicherheitsbeiwerte
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.
Stahlsorte
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, 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.
Schrauben
Um eine Stirnblechverbindung nachzuweisen, sind Schraubengröße, Festigkeitsklasse sowie ggf. Futterblechdicken anzugeben.
Bei beidseitiger Verbindung (T-Anschluss) wird jeder Anschlussseite eine eigene Schraubengröße/-festigkeit zugeordnet.
Der Übersichtlichkeit halber kann an dieser Stelle eine einheitliche Schraubengröße/-festigkeit gewählt werden. Anschlussspezifische Parameter werden an entsprechender Stelle festgelegt.
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.
 
Da die Beschreibung der Schraubenparameter für Verbindungen nach EC3 programmübergreifend identisch ist,
wird auf die allgemeine Beschreibung der Schrauben verwiesen.
Bei reduzierter Eingabe kann nur eine einheitliche Schraubensorte gewählt werden.
Anschlusstyp
Es werden zwei Anschlusskonfigurationen unterschieden
Stützenkopfverbindungen können entweder einseitig als Rahmenecken oder beidseitig als T-Anschlüsse erfolgen,
wobei eine Rahmenecke rechts- oder linksseitig angeschlossen werden kann.
Bei beidseitigen Anschlüssen können sich die Trägerprofile sowie die Verbindungsarten unterscheiden.
Horizontale Verbindungen (Variante 2) werden als einseitige Anschlüsse aufgefasst.
Diese Einstellung wird bei der Parameterauswahl auf den nachfolgenden Registerblättern berücksichtigt.
Komponentenmethode
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.
Bei reduzierter Einstellung können keine benutzerspezifischen Grundkomponenten ausgewählt werden.
Nachweise
Das Programm 4H-EC3RE weist die Tragfähigkeit einer Verbindung über die Komponentenmethode nach.
Dabei werden je Anschlussgeometrie (s. Register 3,4) 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.
Es geht ebenso in die Nachweise der Stegsteifen und der Querschnittstragfähigkeit ein.
Außerdem wird es beim Beulnachweis berücksichtigt.
Es kann zwischen elastisch-plastischem und elastisch-elastischem Verfahren unterschieden werden.
die Abscher-/Lochleibungstragfähigkeit aus Querkraft ist nur für geschraubte Verbindungen relevant.
Auf der sicheren Seite liegend kann die Querkrafttragfähigkeit mit einem vereinfachten Verfahren
ermittelt werden.
zusätzlich oder 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 Rahmenecke (Variante 1) der Stirnblechstoß im Träger zusätzlich
nachgewiesen werden.
Analog hierzu wird bei der diagonalen Rahmenecke (Var. 3) der Stirnblechstoß der Stütze nachgewiesen.
Schweißnähte werden bei geschweißten Verbindungen und Stirnblechverbindungen über den
Linienquerschnitt nachgewiesen.
Es kann zwischen dem richtungsbezogenen und dem vereinfachten Verfahren unterschieden werden.
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 elastisch 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.
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 des Trägers und/oder der Stütze für die eingegebenen Schnittgrößenkombinationen in der Anschlussebene durchgeführt werden.
Bei reduzierter Eingabe werden alle erforderlichen Nachweise geführt.
Verschiedenes
T-Anschlüsse: Zur Berechnung von Gleichgewichtssystemen und bei händischer Eingabe der Schnittgrößen
empfiehlt es sich die Schnittgrößen einer Anschlussseite vom Programm berechnen zu lassen.
Bei Aktivierung dieser Option werden die Schnittgrößen des Stützenanschnitts berechnet.

Das Programm 4H-EC3RE bietet die Möglichkeit, die zur visuellen Kontrolle vorhandenen Bildschirmgrafiken
entweder innerhalb des jeweiligen Eingabefensters anzuordnen oder in einem separaten Fenster anzuzeigen,
um die Eingaberegister optimal für die Dateneingabe auszunutzen.
Der Anschluss wird zur visuellen Kontrolle bei der Eingabe am Bildschirm dargestellt; Schweißnähte, Schrauben, Profile und Abstände sind maßstabsgetreu visualisiert.
Ebenso sind die wesentlichen Parameter der Abmessungen bezeichnet.
im Register 2 befinden sich die Angaben zum Stützenprofil und zu den Trägerprofilen.
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Profile
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 parametrisierten Profils wird zunächst seine Klasse über eine Listbox festgelegt, anhand derer bestimmt wird, welche weiteren Parameter freigelegt werden.
Das Programm kann Rahmenecken oder T-Anschlüsse 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.
Bei gewalzten Profilen werden die Ausrundungsradien zwischen Flansch und Steg geometrisch berücksichtigt,
während geschweißte Blechprofile mit Schweißnähten zusammengefügt sind.
Es kann zwischen Kehlnähten und durchgeschweißten Stumpfnähten unterschieden werden.
 
Diese Schweißnähte werden nicht nachgewiesen.
Gewalzte Doppel-T-Profile haben einen einheitlichen Ausrundungswinkel (ro = ru).
Bei reduzierter Eingabe (s. Register 1) sind die Profilabmessungen symmetrisch,
d.h. es gilt bei Doppel-T-Profilen bfu = bfo, tfu = tfo.
Geschweißte Doppel-T-Profile weisen einheitliche Schweißnähte auf (au = ao).
Verstärkungen
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.
Außerdem bietet die Anordnung von Dreieckrippen zwischen Träger- und Stützenflansch sowie von Zwischensteifen
im Stützenprofil im Bereich des jeweiligen Trägers eine weitere Möglichkeit zur Verstärkung der Verbindung.
 
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)).
Sie wird vom Programm berechnet und in der Druckliste protokolliert.
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))
Ist eine der Bedingungen nicht eingehalten, erfolgt der Abbruch des Programms mit entsprechender Fehlermeldung.
Ist jedoch die Kontrolle der Abmessungen unterdrückt, wird nur die Fehlermeldung ausgegeben, die
Berechnung aber fortgesetzt.
Im Programm 4H-EC3RE werden Breite, Stahlgüte und Schweißnahtdicke des Stegblechs vorbelegt
die Stegblechbreite bs wird entsprechend der Steghöhe des Profils (ohne Ausrundung bzw.
Schweißnahtschenkel) gesetzt
die Stahlgüte des Stegblechs ist gleich der des Profils
die Dicke der Schweißnaht um das Stegblech herum wird angenommen zu as = ts.
Ist die Kontrolle der Abmessungen deaktiviert, kann die Schweißnahtdicke beliebig gesetzt werden.
Es besteht die Möglichkeit, die Abmessungen 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.
bei ts = 0 entspricht die Stegblechdicke der Stegdicke des Profils
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 Eingabe werden die Abmessungen der Stegbleche vom Programm gesetzt.
 
Stegsteifen (Rippen) werden beidseitig an Flansch und Steg der Stütze angeschweißt. Die Länge der Stegsteifen kann bei T-Anschlüssen verändert werden, muss aber aus konstruktiven Gründen den folgenden Anforderungen genügen
die maximale Länge der Stegsteifen kann die Steghöhe (einschl. Ausrundungen) nicht überschreiten
ist die Länge kleiner als die zweifache Aussparungslänge, wird sie zu Null gesetzt
eine Länge von Null wird als maximale Länge (s.o.) interpretiert
ist die Länge kleiner als die maximale Länge, wird sie auf eine Länge von Steghöhe reduziert um die
Aussparung begrenzt
Bei Rahmenecken sind die Rippen stets zwischen die Flansche des Profils geschweißt.
Die Stegsteifen können optional nachgewiesen werden.
Es besteht die Möglichkeit, die 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 lst = 0 wird die Länge der Steifen gleich der Steghöhe des Profils (einschl. Ausrundung) 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 Eingabe werden die Abmessungen der Stegsteifen vom Programm gesetzt.
Zur Vergrößerung der Tragfähigkeit des Stützenstegs können bei Rahmenecken (Variante 1) zusätzlich Diagonal-
steifen angeordnet werden. Sie verlaufen stets von rechts unten (positiver Druckpunkt) nach links oben.
Bei Diagonalsteifen kann nur die Blechdicke variiert werden, alle weiteren Abmessungen entsprechen denen
der Quersteifen.
 
Bei gevouteten Verbindungen (Variante 1) können zur Druckverstärkung des Trägerstegs am Anschluss Voute/Träger
Stegsteifen angeordnet werden.
Ebenso sind bei horizontalen Verbindungen (Variante 2) Trägersteifen sinnvoll, um das Stegfeld zu begrenzen.
Die Parameterbeschreibung entspricht derjenigen der Stützensteifen (s.o.), lediglich die Eingabe einer
Steifenlänge ist unterbunden, da Drucksteifen nur als zwischenliegende, d.h. von Flansch zu Flansch
durchgehende Stegsteifen wirksam sind.
 
Alternativ zu Vouten können bei nicht geneigten Trägern Dreieckrippen in der Achse des Stützen- bzw. Trägerstegs zwischen Träger- und Stützenflansch angebracht werden, die dazu dienen, die Drucktragfähigkeit des Trägerflanschs zu erhöhen.
Bei T-Anschlüssen der Variante 2 werden zwei Dreieckrippen rechts und links der Stütze angeschweißt.
 
Sind Stützenstegsteifen aktiviert, können bei vertikalen Anschlüssen (Var. 1) Zwischensteifen zwischen die Stützenstegsteifen geschweißt werden.
Sie können die Tragfähigkeit des Stützenflanschs erhöhen, sind jedoch für die Bemessung des Stegfelds selber belanglos. Daher dürfen sie als kurze Steifen ausgebildet werden.
Register 3 und 4 enthalten Angaben zu den Parametern je Anschlussseite.
Der rechte Anschluss wird in Register 3, der linke in Register 4 beschrieben.
Die Beschreibung einer Rahmenecke oder einer horizontalen Verbindung (Var. 2) erfolgt in Register 3.
Farbig unterlegte Parameter gelten für rechts- und linksseitige Anschlüsse gleichermaßen.
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Anschlusskonfigurationen
Folgende Anschlusskonfigurationen werden angeboten
geschweißte Rahmenecke
 
als vertikale Träger-Stützen-Verbindung (Variante 1) ggf. mit Stirnblechstoß im Träger
... horizontale Träger-Stützen-Verbindung (Var. 2)
... diagonale Träger-Stützen-Verbindung (Var. 3)
geschraubte Rahmenecke
 
als vertikale Träger-Stützen-Verbindung (Var. 1)
... horizontale Träger-Stützen-Verbindung (Var. 2)
... diagonale Träger-Stützen-Verbindung (Var. 3)
geschweißter T-Anschluss
 
als vertikale Träger-Stützen-Verbindung (Var. 1)
... horizontale Träger-Stützen-Verbindung (Var. 2)
geschraubter T-Anschluss
 
als vertikale Träger-Stützen-Verbindung (Var. 1)
... horizontale Träger-Stützen-Verbindung (Var. 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.
Rahmenecke - Variante 1
Rahmenecke - Variante 2
Rahmenecke - Variante 3
T-Anschluss - Varianten 1 und 2
Bei einer vertikalen Träger-Stützen-Verbindung (Variante 1) wird der Träger am Stützenflansch befestigt; bei einer liegenden Verbindung (Var. 2) liegt der Träger auf der Stütze auf.
Einseitige vertikale Verbindungen (Rahmenecke Var. 1) weisen den Anschluss rechts (unterer Stützenflansch)
auf, bei beidseitigen Verbindungen (T-Anschluss Var. 1) wird ein zweiter Träger am linken (oberen) Stützenflansch
angeordnet.
Wird die diagonale Verbindung (Var. 3) als geschraubter Anschluss ausgeführt, beziehen sich die Parameter
auf die Mittelebene zwischen den beiden Stirnblechen. Wird sie hingegen geschweißt, gelten die Parameter
für die Mittelebene des Zwischenblechs. Der Träger darf nicht gevoutet sein.
Im Folgenden wird die Rahmenecke Variante 1 beschrieben, da bei den Var. 2 und 3 sowie den T-Anschlüssen die Eingabeparameter analog gelten.
geschweißte Rahmenecke
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.).
Ist der Träger nicht geneigt, kann alternativ ein Dreieckblech zur Verstärkung angeschweißt sein.
Außerdem kann bei Rahmenecken zur besseren Montage ein Stirnblechstoß im Träger angeordnet sein.
Hierfür sind zwei Schraubenreihen ohne Stirnblechüberstand vorgesehen.
Zur Parameterbeschreibung s.u..
geschraubte Rahmenecke
Stirnblech
Dicke und Breite des Blechs sind anzugeben, wobei die Stirnblechbreite größer als die Flanschbreite des
Trägers sein muss.
Ist keine einheitliche Stahlsorte vereinbart (s. Register 1) wird an dieser Stelle diejenige für das Stirnblech festgelegt.
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.
Schweißnähte
Zur Beschreibung der Schweißnahtparameter s. geschweißte Rahmenecke.
Schrauben
Ist kein einheitlicher Schraubentyp vereinbart (s. Register 1) wird an dieser Stelle derjenige für den
Stirnblechanschluss festgelegt.
Darüber hinausgehend befinden sich hier die Parameter, die nur diesen (bei T-Anschlüssen Var.1: den rechten oder linken) Anschluss betreffen.
 
Vorgespannte Schrauben 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 das Gewinde oder der Schaft in
der Scherfuge liegt.
Futterbleche dienen der Verstärkung des Stützenflanschs und werden i.A. zwischen Flansch und Schraubenmutter angeordnet. Bei Trägerstößen wird kein Futterblech berücksichtigt.
Ist keine einheitliche Stahlsorte vereinbart (s. Register 1) wird an dieser Stelle diejenige für die
Futterbleche festgelegt.
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, wird diese Reihe im Überstand angeordnet.
Entsprechendes gilt für die Schraubenreihe im Überstand unterhalb des Trägers.
Es kann nur eine Schraubenreihe, die im Überstand unter Zugbelastung steht, berechnet werden.
Die Schrauben sind auf Zug/Biegung und Schub nachzuweisen. Dabei darf festgelegt werden, welche Schrauben
die Belastung senkrecht zur Anschlussebene (Zug/Biegung) und welche Schrauben die Belastung parallel zur Anschlussebene (Schub) aufnehmen.
Idealerweise übernehmen die Zugschrauben die Biegung, die Schrauben auf der Druckseite den Schub. Bei großer Belastung müssen jedoch Schrauben beide Belastungsformen über eine Interaktionsbeziehung tragen.
 
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 bei Schubbelastung festzulegen.
Die Schrauben sind jeweils einzeln als auch als Schraubengruppe zu untersuchen.
Daher besteht alternativ die Möglichkeit, alle Schrauben einzeln zu betrachten.
Für die Untersuchung der Schraubengruppen können ebenfalls die Gruppen entweder vom Anwender bestimmt
oder automatisch gebildet werden. Die angegebenen Schraubenreihen für Zug oben/unten werden als
Schraubengruppe behandelt.
Bei automatischer Gruppenbildung werden zwei Verfahren unterschieden, wobei die Unterschiede besonders
bei einer großen Anzahl an Schraubenreihen deutlich werden. Bei Berücksichtigung der maßgebenden Gruppe
wird von der Zugseite beginnend die Gruppe mit der größten Tragfähigkeit gesucht, bei Berücksichtigung aller
Gruppen werden auch Gruppen gebildet, deren erste Reihe nicht am Zugrand liegt.
Auf der sicheren Seite liegend können auch nur Schrauben, die auf der elastischen Zugspannungsseite liegen, verwendet werden.
Optional können die Schraubenabstände nach EC 3-1-8, Tab.3.3, überprüft und dokumentiert werden.
Diese Kontrolle kann auf die seitlichen Abstände des Äquivalenten T-Stummels ausgedehnt 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.
Die Schweißnähte, die zur Bildung des Äquivalenten T-Stummels (zusammengesetzter Querschnitt) vorhanden
sind, können traglastrelevant sein. Der Nachweis kann unterdrückt werden.
Die Tragfähigkeit des Äquivalenten T-Stummels kann optional mit dem alternativen Verfahren berechnet werden.
Die Anordnung einer Schraubenreihe im Überstand ohne korrespondierende Reihe zwischen den Trägerflanschen bedingt eine reduzierte Tragfähigkeit des Äquivalenten Stummels (L-Stummel). Diese Berechnung kann unterdrückt werden.
Der Anschluss kann optional auf Blockversagen der Schrauben mit dem Stirnblech untersucht werden.
Optional kann die Tragfähigkeit des Stirnblechs bzgl. Schub in die Anschlusstragfähigkeit integriert werden.
Bei reduzierter Eingabe wird ein Teil der o.a. Einstellungen von pcae sinnvoll vorgenommen.
Stützenstegfeld
Die Berechnung von stützenspezifischen Grundkomponenten basiert auf der Annahme des Übertragungsparameters
βj, der die Interaktion zwischen dem rechten und linken Anschluss beschreibt. Auch bei einseitigen Anschlüssen
wird der Eingabewert berücksichtigt.
Ist der Wert Null, wird der Übertragungsparameter vom Programm bestimmt.
Der Träger kann geneigt und/oder mittels einer Voute im Anschlussbereich verstärkt sein (s.u.).
Besonderheiten bei Trägerneigung und Vouten
Der Träger kann beliebig (bis maximal 85°) geneigt sein; zudem kann bei Rahmeneck-Varianten 1 und 2 eine
Voute zur Verstärkung des Trägers im Anschlussbereich angeordnet werden.
Die Neigungswinkel αb und αv beziehen sich auf die Senkrechte zur Stütze (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 Voutenneigung nicht größer als 45° sein
Bei geschweißten Vouten wird die Tragfähigkeit der Schweißnähte zwischen Voutenflansch und -steg
nicht nachgewiesen.
Zur Verstärkung des Trägerprofils an der Kontaktstelle von Voute und Trägerflansch können Stegsteifen (Rippen) angeordnet werden (s. Verstärkungen). Dies gilt nicht für die geschweißte Rahmeneck-Var. 1 mit Stirnblechstoß.
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.).
Druckausgabe
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.
Es folgt ein Datencheck zur Kontrolle der Eingabedaten. Optional werden hier die Schraubenabstände überprüft.
Die Berechnung wird für jeden Lastfall durchgeführt. Bei einer beidseitigen Verbindung (T-Anschluss Var. 1) erfolgt die Berechnung je Seite. Die Ergebnisse werden im Endergebnis tabellarisch zusammengefasst.
Lastfallweise Berechnung
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.
Außerdem wird stets vorausgesetzt, dass der Träger an der rechten Stützenseite befestigt ist. Im Falle einer linksseitigen Verbindung (T-Anschluss Var. 1) wird das System daher an der Vertikalachse gespiegelt.
Wird eine Verbindung der Variante 2 (horizontal) 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.
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.
Sind Schweißnähte im Anschluss vorgesehen, werden sie als eigenes Tragsystem (Linienquerschnitt) modelliert
und dessen Tragfähigkeit nachgewiesen.
Anschließend werden das Zugblech (bei geschweißten Rahmenecken), die Rippen, die Schubfelder und das Beulen untersucht.
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 der Verbindung sowie die minimale Rotationssteifigkeit (die minimalen Rotationssteifigkeiten je Anschlussseite bei T-Anschlüssen Var. 1) - aus allen Schnittgrößenkombinationen protokolliert.
Zusätzlich werden bei einer beidseitigen Verbindung (T-Anschluss Var. 1) lastfallweise die Ausnutzung sowie die Rotationssteifigkeiten je Anschlussseite tabellarisch angegeben. Die Gleichgewichtskontrolle wird durchgeführt.
das fünfte Register beinhaltet die Masken zur Eingabe der Schnittgrößenkombinationen
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.
Schnittgrößen im Anschnitt der Verbindung: Da der Anschluss eines Trägers an eine Stütze bemessen werden
soll, 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.
Auch bei horizontalen Anschlüssen (Variante 2) sind die Schnittgrößen im Anschnitt zum Stützenrand
(Schnitt A-A) gefordert.
Bei diagonalen Rahmenecken (Variante 3) sind die Schnittgrößen auf den Knotenpunkt der Systemachsen von Träger und Stütze bezogen. Dieser muss nicht zwangsläufig in der Mittelebene der geneigten Bleche liegen.
des Weiteren können die Schnittgrößen senkrecht zur Anschlussebene (s. Grafik Schnitt A-A), an dieser Stelle
also waagerecht und senkrecht wirkend, eingegeben werden (Darstellung s. unter Teilschnittgrößen).
Zwischen horizontalen (Var. 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.
In Abhängigkeit des Anschlusstyps (Rahmenecke oder T-Anschluss) werden die Masken für die Eingabe der Schnittgrößenkombinationen aktiviert.
Bei T-Anschlüssen werden Schnittgrößen in allen Bemessungsschnitten (beidseitiger Anschluss: Träger rechts, Träger links, Stütze unten) erwartet.
Bei einer Rahmenecke werden nur die Trägerschnittgrößen rechts vom Anschlusspunkt (s. Grafik Schnitt A-A,
im EC 3-1-8 mit 1 bezeichnet) angezeigt.
Da bei horizontalen Rahmenecken (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 kann ebenfalls eingegeben werden.
Mit 'Anschnitt' wird die Stelle bezeichnet, an der der Träger mit den Anschlussmitteln (Stirnblech, Zwischenblech)
an der Stütze befestigt ist (s. Grafik Schnitt A-A).
Analog handelt es sich bei dem Stützenanschnitt um die Stelle, an der der Verbindungsbereich in den eigentlichen Stützenbereich übergeht, hier die Lage der unteren Stegsteife bzw. die Höhe des untersten Trägerflanschs
(s. Grafik Punkt 1).
Die Stützenschnittgrößen wirken unterhalb des Anschlussknotens in Höhe des unteren Trägerflanschs (1).
Bei Rahmenecken werden sie aus den Trägerschnittgrößen berechnet.
Bei Vouten bzw. beim Stirnblechstoß im Träger kann zusätzlich der entsprechende Trägeranschluss
(s. Grafik Schnitt B-B) bemessen werden.
Die Schnittgrößen werden aus den eingegebenen Größen unter der Annahme berechnet, dass im Bereich zwischen Stützen- und Trägeranschluss 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 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.).
Eine ausführliche Beschreibung zum Schnittgrößenimport aus einem pcae-Programm befindet sich hier.
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.
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 einer Rahmenecke (Sonderform des Träger-Stützenanschlusses mit nicht-durchlaufender
Stütze) erläutert diesen 4H-Schnittgrößen-Export/Import.
Zunächst sind im exportierenden 4H-Programm (hier
4H-FRAP) die Stellen zu kennzeichnen, deren Schnitt-
größen beim nächsten Rechenlauf exportiert, d.h. für
den Import bereitgestellt, werden sollen.
Um das Anschlussprogramm sinnvoll einzusetzen zu können, 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 eine Rahmenecke 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.
Für eine einseitige Träger-Stützenverbindungen mit durchlaufender Stütze sind mindestens drei Schnitte
(Träger, Stütze (unten), Stütze (oben)) festzulegen.
Bei Rahmenecken (Träger-Stützenverbindung am Stützenende) reichen i.A. zwei Schnitte (Träger, Stütze (unten)).
Nach einer Neuberechnung des Rahmens stehen die Exportschnittgrößen dem aufnehmenden 4H-Programm
(z.B. 4H-EC3BT, 4H-EC3RE, 4H-EC3IH, 4H-EC3IM, 4H-EC3TT) 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.
Daher werden die Schnittgrößen, die im Schnittpunkt der Systemachsen gegeben sind, 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 (unten)) zugeordnet.
Dazu wird der entsprechende Eintrag (hier Schnitt 1) angewählt und der zugehörigen Zeile in der dann folgenden
Tabelle zugewiesen (hier Träger).
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 10.000 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 erweitert nun die Schnittgrößen-
tabelle um die ausgewählten Lastkombinationen.
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
Einseitige Träger-Stützenverbindungen mit durchlaufender Stütze benötigen Schnittgrößeninformationen in drei Schnitten: am Träger und an der Stütze unterhalb und oberhalb des Verbindungsknotens.
Beidseitige Träger-Stützenverbindungen mit durchlaufender Stütze benötigen Schnittgrößeninformationen in vier Schnitten: an den Trägern rechts und links sowie an der Stütze unterhalb und oberhalb des Verbindungsknotens.
Das Programm 4H-EC3BT berechnet nur Träger-Stützenverbindungen mit durchlaufender Stütze.
Besonderheiten bei Rahmenecken
Einseitige Träger-Stützenverbindungen am Stützenende benötigen Schnittgrößeninformationen in zwei Schnitten: am Träger und an der Stütze unterhalb des Verbindungsknotens.
Bei liegenden Rahmenecken (Variante 2) können zusätzlich zu den Schnitten am Träger und an der Stütze (s. Beschreibung oben) die Schnittgrößen an einem Kragarm importiert werden.
Um die Schnittgrößen des dritten Schnitts zu importieren, ist der entsprechende Button zu aktivieren.
Das Programm 4H-EC3RE berechnet nur Träger-Stützenverbindungen am Stützenende.
das sechste 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.
Werden mehr als fünf Lastkombinationen berechnet, wird die Darstellung der Ergebnisse reduziert.
Die maximale Ausnutzung (= Gesamt) wird zusätzlich am oberen Fensterrand protokolliert.
Die Lastkombination, die für das Gesamtergebnis maßgebend ist, wird markiert.
Über den Link kann die Ausgabe direkt am Bildschirm eingesehen werden.
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, werden für eine wirklichkeitsnahe Berechnung des Anschlussverhaltens das Stützenstegfeld
und die einzelnen Verbindungen unter Berücksichtigung der Schnittgrößen der Bauteile am Anschnitt des Stützenstegfeldes getrennt modelliert.
Der Einfluss des Stützenstegfeldes wird durch den Übertragungsparameter β berücksichtigt.
Bei einseitigen Träger-Stützenanschlüssen (Rahmenecke, T-Anschluss Var. 2) 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 und T-Anschlüsse berechnet.
Im EC 3-1-8, 5.3, ist geregelt, dass beidseitige Träger-Stützenanschlüsse (T-Anschlüsse Var. 1) vereinfachend
je Seite betrachtet werden dürfen. Dementsprechend wird die Verbindung je Lastfall zweimal (rechter Anschluss,
linker Anschluss) berechnet. Es ergeben sich Tragfähigkeiten und Rotationssteifigkeiten je Seite.
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 einer Rahmenecke Var. 1 erläutert. Es wird eine
geschraubte Stirnblech-Verbindung sowie eine geschweißte Verbindungen mit der Komponentenmethode
nach EC3-1-8, 6.2.7, nachgewiesen.
Die alternative Methode wird hier nicht näher behandelt.
geschraubte Stirnblechverbindung
Die Biege- und Zugtragfähigkeit des Anschlusses auf Seite der
Stütze wird mit den Grundkomponenten 1 bis 4
des Trägers mit den Gkn 7 (bzw. 20) und 8
des Stirnblechs mit Gk 5
ermittelt.
Die Tragfähigkeit der Schrauben wird mit Gk 11 für Abscheren,
Gk 12 für Lochleibung und ggf. Gk 10 für Zug ermittelt.
Die Tragfähigkeit der Schweißnähte zwischen Träger und Stirnblech wird über den Linienquerschnitt mit einbezogen.
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 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 Grund-
komponenten ermittelt (Beispielberechnung).
Nun erfolgen reihenweise die Abminderungen für Schraubenreihen als Teil einer Schraubengruppe.
Da die Schraubengruppen einer Stütze und eines Stirnblechs verschiedene Mitglieder haben können, erfolgt die Ausgabe in separaten Blöcken.
Mit diesen Tragfähigkeiten der einzelnen Schraubenreihen wird die Tragfähigkeit des Anschlusses bei reiner Zugbelastung bestimmt.
Es folgen reihenweise die Abminderungen für einzelne Schraubenreihen der Druck-/Schub-Komponenten.
Für die jeweils kleinste Tragkraft je Reihe wird überprüft, ob die Annahme einer plastischen Schraubenkraft-
verteilung gerechtfertigt ist. Wird in einer Reihe die Grenztragfähigkeit von 95% der Zugtragfähigkeit einer
Schraube überschritten, müssen die Tragfähigkeiten der nachfolgenden Schraubenreihen linearisiert werden.
Das Ergebnis wird schlussendlich protokolliert.
Die Grundkomponente, die die Tragfähigkeit einer Schraubenreihe am meisten herabgesetzt hat (gekennzeichnet durch
ein >-Zeichen), wird als mögliche Versagensquelle des Anschlusses protokolliert.
Die Druck-Komponenten liefern die Tragfähigkeit bei reiner Druckbeanspruchung.
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 nach EC 3-1-8, 6.2.7.1(3), die konservative Näherung verwendet.
wobei sich nun das einwirkende Moment auf den Schwerpunkt (reines Moment ohne Normalkraft) bezieht.
Die Tragfähigkeiten bei reiner Normalkraft werden ebenfalls protokolliert.
Abscher-/Lochleibungstragfähigkeit mit der Komponentenmethode
Auch hier werden zunächst die minimalen Tragfähigkeiten aus den maßgebenden Grundkomponenten ermittelt.
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
so dass sich die endgültigen Tragfähigkeiten je Schraubenreihe ergeben zu
Die Abscher-Lochleibungstragfähigkeit ergibt sich damit zu
und die Ausnutzung zu
Schubtragfähigkeit
Sowohl Stirnblech als auch Stützensteg sind für den Schub aus Querkraftbeanspruchung zu untersuchen.
Die Tragfähigkeit des Stirnblechs ergibt sich als Minimum der plastischen Tragfähigkeit des Blechs und der Tragfähigkeit der Stegnähte.
Die Tragfähigkeit des Stützenstegfelds ist bereits in der Biegetragfähigkeit berücksichtigt. Für einen expliziten Nachweis der Schubtragfähigkeit wird sie hier noch einmal aufgeführt
MNV-Interaktion
Die Komponentenmethode nach EC 3-1-8, 6.2.7, wurde für reine Biegeprobleme konzipiert. Eine Normalkraft-
beanspruchung kann hierbei nur wirtschaftlich berücksichtigt werden, wenn die Normalkraft untergeordnet,
d.h. kleiner als 5% der plastischen Beanspruchbarkeit ist. Bei höherer Normalkraftbeanspruchung wird eine konservative Näherung verwendet.
Eine Möglichkeit, auch normalkraftbehaftete Anschlüsse zu bemessen, besteht darin, die Komponenten über Teilschnittgrößen auszuwerten (alternative Methode). Leider kann bei dieser Methode die Traglastreduktion
auf Grund der Gruppenbildung von Schrauben nicht hinreichend genau erfasst werden.
Daher wurde ein Verfahren implementiert, das über Optimierungsmethoden einen Gleichgewichtszustand
zwischen der eingegebenen Belastung und den resultierenden Kräften in den Schraubenreihen (Zug) und
den Flanschen (Druck) ermittelt. Diese Methode ist von der Art der Belastung (Biegung, Zug, Druck) unabhängig.
In Anlehnung an das Ringbuch Typisierte Anschlüsse im Stahlhochbau, Ergänzungsband 2018 wird das Optimierungsverfahren nach F. Cerfontaine (in Jaspart/Weynand: Design of Joints in Steel and Composite
Structures) zur Ermittlung der Ausnutzung verwendet.
Hierbei werden die Tragfähigkeiten der Grundkomponenten für jede Schraubenreihe einzeln sowie für Schrauben-gruppen und der Querkraft als Randbedingungen für das lineare Optimierungsproblem aufgefasst. Iterativ wird eine Lösung für den höchsten Laststeigerungsfaktor unter Momenten-, Normalkraft- und Querkraftbeanspruchung ermittelt. Der Laststeigerungsfaktor entspricht dem Kehrwert der Ausnutzung.
Es wird die optimale Verteilung der einwirkenden Kräfte auf die Traganteile der Verbindung berechnet (Gleichgewicht zwischen inneren und äußeren Kräften). Die Werte Ftr,Rd, Fc,Rd, Fvr,Rd sind daher keine Tragfähigkeiten sondern resultierende Kräfte aus der Verteilung. Maximal aufnehmbare Größen (Mj,Rd, Vj,Rd etc.) werden nicht ermittelt.
Für das o.a. Beispiel ergibt sich
geschweißte Verbindung
Die Biege- und Zugtragfähigkeit des
Anschlusses wird ermittelt auf Seite der
Stütze mit den Grundkomponenten 1 bis 4
Trägers mit Gk 7 (bei Vouten alternativ
mit Gk 20)
Die Tragfähigkeit der Schweißnähte zwischen Träger und Stütze wird über den Linienquer-
schnitt mit einbezogen.
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.
Besonderheiten bei Vouten
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.
Besonderheiten bei überwiegend normalkraftbeanspruchten Verbindungen (nicht bei MNV-Interaktion)
Bei überwiegend normalkraftbeanspruchten Verbindungen ist der Trägerdruckflansch nicht mehr gedrückt bzw. der Zugflansch nicht mehr gezogen, d.h. die Annahme, dass der Druckpunkt in der Mitte des Trägerflanschs liegt, ist
nicht mehr akzeptabel (Zug-/Druckverbindungen).
Auch gilt die Komponentenmethode nach EC 3-1-8, 6.2.7, nur für biegebeanspruchte Verbindungen mit
unbedeutender Normalkraft (N ≤ 5% Npl).
Jedoch darf nach EC 3-1-8, 6.2.7.1(3), eine Näherung verwendet werden, bei der Biege- und Normalkraftbeanspruchung voneinander unabhängig ausgewertet werden. Die Einzeltragfähigkeiten werden anschließend addiert.
Daher wird für das einwirkende Biegemoment eine Biegetragfähigkeit berechnet, die sich auf den unteren Trägerflansch (bzw. bei Flanschwinkelverbindungen auf den am unteren Trägerflansch anliegenden Winkelschenkel) bezieht, und für die einwirkende Normalkraft eine Normalkrafttragfähigkeit in der Systemachse (senkrecht zur Anschlussebene) ermittelt.
Bei geschraubten Anschlüssen mit einer Schraubenreihe im unteren Überstand (auf der Druckseite) wird diese letzte Reihe bei Ermittlung der Zugtragfähigkeit im Unterschied zur Biegetragfähigkeit berücksichtigt.
Die alternative Methode zur Berechnung der 'Grundkomponenten mit Teilschnittgrößen' liefert i.A. günstigere Ergebnisse und wird im Standardfall für überwiegend normalkraftbeanspruchte Lastkombinationen verwendet.
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.
Knoten-Schnittgrößen sind häufig das Resultat einer vorangegangenen Stabwerksberechnung und mit der Vorzeichenregel des Statik-Koordinatensystems (positive Normalkraft = Zug, pos. Biegemoment = Zug unten) definiert.
Anschnitt-Schnittgrößen befinden sich in der Bemessungsebene, 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.
Zu beachten ist, 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) die Kontaktebene zwischen Träger und Stütze (bei Stößen die Kontaktebene zwischen den Trägern) bezeichnet. Bei Stirnplattenverbindungen ist dies z.B. der Anschluss der Stirnplatte an die Stütze (bei Stößen die Mittelebene der beiden Stirnplatten).
Es wird stets vorausgesetzt, dass ein rechtsseitiger Anschluss (Rechenmodell) vorliegt.
Transformation der Schnittgrößen
Sind die Schnittgrößen im Knotenpunkt der Schwerachsen gegeben (KOS Statik), werden sie zunächst in die Anschluss-Schnittgrößen (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 mit
gegeben.
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 lässt sich direkt (Schnittgrößen senkrecht zur Anschlussebene,
s. Register 4) eingeben.
Bei T-Anschlüssen mit der Option Gleichgewicht (s. Register 1) und bei Rahmenecken generell werden die Stützenschnittgrößen aus den Schnittgrößen senkrecht zur Anschlussebene berechnet.
Soll die Biege- und/oder Abschertragfähigkeit mit den Grundkomponenten mit Teilschnittgrößen (alternative Methode,
s. Register 1) nachgewiesen werden oder sind spezielle Nachweise z.B. der Stegsteifen zu führen, 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
elastischer Schubfeldnachweis
Beulnachweise
Die Ausnutzungen aus den geführten Nachweisen werden extremiert und anschließend sowohl lastfallweise
als auch im Gesamtergebnis ausgegeben.
Querschnittsnachweis
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.
Nachweis der Anschlusstragfähigkeit mit der Komponentenmethode
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
Nachweis der Anschlusstragfähigkeit mit Teilschnittgrößen
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.
Nachweis der Schweißnähte am Träger
Nachweis der Stegsteifen
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.
Ebenso entstehen Schubfelder im Stützenstegfeld von zweiseitigen Verbindungen (T-Anschluss Var. 1), wenn eine Trägerseite höher ist als die andere und dementsprechend die Schubspannung auf einer Seite stark von der anderen abweicht.
Das Schubfeld muss allseitig von Steifen bzw. Flanschen umschlossen sein, die jedoch - ebenso wie das Schubfeld
selbst - nicht beulgefährdet sein dürfen.
Der vereinfachte Beulnachweis ist erbracht, wenn sich der zu untersuchende Querschnittsteil noch in Klasse 3 (Elastisch- Elastisch) bzw. Klasse 2 (Elastisch-Plastisch) befindet.
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
Im Folgenden wird die Berechnung für eine Rahmenecke beschrieben. Für T-Anschlüsse Var. 1 (beidseitig beanspruchte Schubfelder) s. hier.
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).
Plattenbeulen
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.
Schubbeulen
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.
Interaktion
Bei gleichzeitiger Wirkung von Schub, Biegemoment und Normalkraft ist nach EC 3-1-5, 7, die Interaktion
zwischen den Kräften zu berücksichtigen.
Verfahren der wirksamen Querschnittsflächen
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.
Methode der reduzierten Spannungen
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
Im Folgenden ist die Berechnung der Rotationssteifigkeit einer geschraubten Rahmenecke mit Stirnblech und drei 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.
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