Seite neu erstellt März 2016
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Infos auf dieser Seite ... als pdf 
Rechenlaufsteuerung ..............
Parameterbeschreibung ..........
Schweißnähte .......................
Profile / Schrauben .................
allgemeine Erläuterungen ......
thermische Trennschicht ........
Anschlussparameter ...............
Komponentenmethode ............
Grundkomponenten ...............
Schnittgrößen ........................
Teilschnittgrößen ....................
Basisverbindungen ................
Schnittgrößenimport ..............
Nachweise .............................
nationale EC-Anhänge ............
Ergebnisübersicht ...................
   
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
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Das Programm 4H-EC3TT stellt eine Vielzahl an Parametern bereit, um Trägerstöße mit thermischer Trennschicht abbilden zu können. Um den Eingabeaufwand zu reduzieren, besteht die Möglichkeit, diese Einstellmöglichkeiten
zu reduzieren.
Die Eingabedaten können in das Programme 4H-EC3BT, Biegesteifer Trägeranschluss, übertragen werden.
Dazu ist der aktuelle Datenzustand über den Button Daten exportieren in die Zwischenablage zu kopieren.
Diese Daten können anschließend über den Button Daten importieren aus der Zwischenablage in das aktuell
geöffnete 4H-EC3BT-Bauteil übernommen werden.
Im Programm 4H-EC3TT werden die Teilsicherheitsbeiwerte nach EC 3-1-8 den entsprechenden Normen
(s. Nationaler Anhang) entnommen.
Es wird eine einheitliche Stahlsorte für alle Verbindungsbleche/Profile bestimmt.
Da die Beschreibung der Stahlparameter für Verbindungen nach EC 3 programmübergreifend identisch ist,
wird auf die allgemeine Beschreibung der Stahlsorten verwiesen.
Das Programm 4H-EC3TT weist die Tragfähigkeit eines Stirnblechstoßes als eine biegesteife Trägerverbindung
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 Querschnittstragfähigkeit relevant.
Es kann zwischen elastisch-plastischem und elastisch-elastischem Verfahren unterschieden werden.
die Abscher-/Lochleibungstragfähigkeit wird nur für geschraubte Verbindungen ermittelt
das Schweißverfahren geht in die Nachweise der Schweißnähte ein
Schweißnähte werden über den Linienquerschnitt nachgewiesen.
Es kann zwischen dem richtungsbezogenen und dem vereinfachten Verfahren unterschieden werden.
im Register 2 befinden sich die Angaben zu Profil und Schrauben
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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 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.
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).
Die Profilabmessungen sind symmetrisch, d.h. es gilt bei Doppel-T-Profilen
bfu = bfo, tfu = tfo.
Geschweißte Doppel-T-Profile weisen einheitliche Schweißnähte auf (au = ao).
Um eine Stirnblechverbindung nachzuweisen, sind Schraubengröße und Festigkeitsklasse anzugeben.
Bei den Festigkeitsklassen 8.8 und 10.9 wird vom Programm eine vorgespannte HV-Schraube
mit großer Schlüsselweite gesetzt.
Bei geringeren Festigkeitsklassen wird die kleine Schlüsselweite verwendet.
Der Schaft liegt 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
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Es werden die notwendigen Parameter zur Berechnung eines biegesteifen Stirnplattenstoßes mit zwischenliegender thermischer Trennschicht angeboten.
Der Anschluss wird zur visuellen Kontrolle während der Eingabe am Bildschirm dargestellt; Schweißnähte,
Schrauben, Profile und Abstände werden maßstabsgetreu visualisiert.
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. Das Stirnblech kann bündig mit dem Träger abschließen (Überstandshöhe = 0).
Die Stirnblechlänge setzt sich zusammen aus der gesamten Trägerhöhe (ggf. einschl. Trägerneigung und Voute)
zzgl. der Überstandshöhen und wird im Eigenschaftsblatt angezeigt.
Schraubenreihen
Es kann eine beliebig große Anzahl an Schraubenreihen eingegeben werden, wobei die Norm nur zwei Schrauben
je Reihe zulässt.
Eine Erweiterung auf vier Schrauben je Schraubenreihe wurde für den Trägerstoß mit einem typisierten IH2- oder
IH4-Anschluss umgesetzt (s. Basisverbindungen). Hierfür sind die Berechnungsvorschrift für Grundkomponente 5 (Stirnblech mit Biegung) sowie der Abstand zwischen Außen- und Innenschraube festzulegen.
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 werden auf Zug/Biegung und Abscheren/Lochleibung bemessen. Dazu ist zu berücksichtigen,
wie viele Schrauben die jeweilige Belastung aufnehmen sollen (ggf. Interaktion).
Zur Bestimmung der Biegetragfähigkeit werden alle Schraubenreihen, die ggf. Zug aufnehmen können,
einzeln betrachtet.
Vom Anwender kann jedoch die Anzahl an Schraubenreihen (vom Zugrand gezählt), festgelegt werden, die als Schraubengruppe untersucht werden soll.
Die Schraubenabstände werden nach EC 3-1-8, Tab.3.3, überprüft und dokumentiert.
thermische Trennschicht
Um Kältebrücken zu vermeiden, wird eine thermische Trennschicht zwischen den Stirnplatten angeordnet.
Für den Nachweis der Tragfähigkeit sowohl der thermischen Trennschicht als auch des Anschlusses sind folgende Werte zu belegen.
Die Dicke der Trennschicht sollte die Stirnplattendicke bzw. 20 mm nicht überschreiten.
Die Trennschicht befindet sich im Bereich des Trägers und schließt in Breiten- und Höhenrichtung sämtliche
Schrauben mit ausreichendem Überstand ein.
Die Abmessungen werden so gewählt, dass die Trennschicht aufgrund der möglichen Stauchungsauswölbung
nicht über die Stirnplatten hinausragt. Der Abstand zum Stirnblechrand beträgt 10 mm.
Es kann eine Vorspannkraft je Schraube vorgegeben werden.
Die Parameter werden bei der Beschreibung des Trennschichtnachweises näher erläutert.
Der Träger kann beliebig (bis maximal 85°) geneigt sein; zudem kann eine Voute zur Verstärkung des Trägers im Anschlussbereich angeordnet werden.
Die Neigungswinkel αb und αv beziehen sich auf die horizontale Achse.
Die Voute wird als T-Träger ausgeführt, 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.
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.
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 das Trägerprofil 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.
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.
Ergebnis
Nach erfolgter Berechnung wird das Endergebnis - die maximale Ausnutzung - aus allen Schnittgrößen-
kombinationen protokolliert.
 
das vierte Register beinhaltet die Masken zur Eingabe der Bemessungsschnittgrößen
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Das Programm 4H-EC3TT 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 der Träger (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 (s.u.).
Schnittgrößen im Anschnitt der Verbindung: Die Schnittgrößen werden zwischen Stirnplatte und Trennschicht
(s. Grafik Schnitt A-A) bezogen auf die ggf. geneigte Systemachse erwartet.
Die Vorzeichendefinition entspricht derjenigen des EC 3-1-8.
alternativ können die Schnittgrößen senkrecht zur Anschlussebene (s. Grafik Schnitt A-A), also waagerecht und senkrecht wirkend, eingegeben werden (Darstellung s. unter Teilschnittgrößen).
Es werden Trägerschnittgrößen eingegeben.
Zur Identifikation kann jeder Schnittgröße eine Bezeichnung (Kurzbeschreibung) zugeordnet werden, die im
Ausdruck aufgeführt wird.
Die Schnittgrößen werden in die intern verwendeten Bemessungsgrößen transformiert.
Vorzeichen der Querkraft
Bei negativem Schnittufer ist das Vorzeichen der Trägerquerkraft zu invertieren.
Dies gilt z.B. bei Trägern, die in einem Tragwerks-Programm von links nach rechts beschrieben wurden (gestrichelte
Linie unterhalb der Systemlinie) und dessen Anschluss an die Stirnplatte sich rechts befindet.
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.
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.
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 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-EC3TT kann weder die Rotationssteifigkeit noch die Rotationskapazität berechnet werden, da
die Materialkonstanten der thermischen Trennschicht nicht zuverlässig ermittelt werden können (s. Druckschrift Kerncompactlager).
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 für Trägerstöße verwendet
Gk 5: Stirnblech 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 ..................................
Weiterführende Erläuterungen zur
Ermittlung der Tragfähigkeit ....................................
Berechnung der thermischen Trennschicht (Gk 15)
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-EC3TT werden Trägerstöße mit thermischer Trennschicht berechnet.

Nach EC3-1-8 wird die Biegetragfähigkeit des Anschlusses aus den Tragfähigkeiten der einzelnen
Grundkomponenten ermittelt und der einwirkenden Bemessungsgröße gegenübergestellt.

Die Tragfähigkeit der thermischen Trennschicht wird analog einer Grundkomponente berechnet.
Im Folgenden wird die Vorgehensweise zur Bemessung von geschraubten Stirnblechstößen mit der Komponentenmethode nach EC3-1-8, 6.2.7, erläutert.
Die Biege- und Zugtragfähigkeiten des Anschlusses werden
auf Seite der
des Trägers mit den Grundkomponenten 7, 8 und ggf. 20
des Stirnblechs mit Grundkomponente 5
der thermischen Trennschicht mit Grundkomponente 15
ermittelt.
Bei der Tragfähigkeit der Schrauben wirken für die Abscher-Lochleibungstragfähigkeit die Grundkomponenten 11 und 12,
für die Zugtragfähigkeit die Grundkomponente 10.
Zur Bemessung der Schweißnähte
Biege- und Zugtragfähigkeit mit der Komponentenmethode
Nach EC 3-1-8, 6.2.7.2, wird die Biegetragfähigkeit von Trägerstößen 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 5 und 8 bestimmt werden, wobei ggf. noch Reduktionen aus Gk 7
vorzunehmen sind.
Anschließend ist die Tragfähigkeit der Schraubenreihe als Teil einer Gruppe von Schraubenreihen der
Gkn 5 und 8 zu untersuchen; s. hierzu EC 3-1-8, 6.2.7.2(6-8).
Die Berechnung der Trennschicht wird für alle Schraubenreihen durchgeführt.
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
Im Programm 4H-EC3TT werden zunächst die minimalen Tragfähigkeiten aus den maßgebenden Grundkomponenten ermittelt (Beispielberechnung).
Anschließend erfolgen reihenweise die Abminderungen für Schraubenreihen als Teil einer Schraubengruppe
sowie für die Tragfähigkeit der gesamten Verbindung.
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 Stirnblechstößen zwischen Stirnblech und Trennschicht) bezogen ist.
Ist die einwirkende Normalkraft größer als 5% der plastischen Normalkrafttragfähigkeit
wird die konservative Näherung verwendet.
Die Zugkrafttragfähigkeit ergibt sich 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.
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
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 Voutenflansches parallel zum Trägerflansch angesetzt werden
Am Anschluss Voute-Voute 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.
Im Programm 4H-EC3TT wird der Anschluss der Voute an den Träger nicht nachgewiesen.
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 den Trägern bezeichnet.
Bei Stirnplattenstößen mit thermischer Trennschicht ist dies der Anschluss der Stirnplatte an die Trennschicht.
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.
Die Teilschnittgrößen im Träger ergeben sich zu
wobei der innere Hebelarm z dem äquivalenten Hebelarm zeq entspricht.
Berechnung von zeq
Der äquivalente Hebelarm zeq wird aus den Steifigkeitskoeffizienten der einzelnen Gkn ermittelt, die in EC 3-1-8,
Tab. 6.11, angegeben sind.
Die beteiligten Steifigkeitskoeffizienten sind
bei einem Trägerstoß mit Stirnblech und Trennschicht - k5, k10, k15
Folgende Nachweise können geführt werden
Nachweis der Anschlusstragfähigkeit mit der Komponentenmethode
... Schweißnähte am Träger (Nachweis über den Linienquerschnitt)
... Querschnittstragfähigkeit
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.
Die Abscher-/Lochleibungstragfähigkeit ergibt sich zu
In der nachfolgenden Grafik sind die Parameterbezeichnungen aufgeführt, auf die im Programm Bezug genommen
wird, wenn ein Trägerstoß berechnet werden soll.
Grundlage zur Bemessung diverser Schraubenverbindungen ist das Modell eines äquivalenten T-Stummels.
Die Bezeichnung der Abstände ist in der folgenden Skizze beschrieben.
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