Schraubverbindungen Stahl ST9

Transkript

1 Schraubverbindungen Stahl ST9 Handbuch für Anwender von Frilo-Statikprogrammen Friedrich + Lochner GmbH 2011 Frilo im Internet info@frilo.de Handbuch, Revision 1/2011 ST9 - Schraubverbindungen Stahl 1

2 Frilo-Programm: ST9 - Schraubverbindungen Stahl Dieses Handbuch informiert über die Grundlagen zum Programm ST9. Allgemeine Bedienungshinweise zu den Frilo-Programmen sind im Dokument "Bedienungsgrundlagen.pdf" zusammengefasst. Inhaltsverzeichnis Anwendungsmöglichkeiten... 4 Berechnungsgrundlagen... 6 Zugstoß Trägeranschluss (Querkraftstoß) Biegesteifer Stoß Stirnplattenstoß Eingabe Optionen - Einstellungen Materialauswahl Zugstoß Trägeranschluss Biegesteifer Stoß Stirnplattenstoß Profilauswahl - Querschnitt definieren Schrauben Schraubenauswahl Schraubenabstände Schraubenbild Zugstoß Schraubenbild Trägeranschluss Schraubenbild Biegesteifer Stoß Schraubenbild Stirnplattenstoß Optimierung Optimierung Zugstoß Optimierung Trägeranschluss Bemessung Bemessung Zugstoß Bemessung Trägeranschluss Bemessung Biegesteifer Stoß Bemessung Stirnplattenstoß Ausgabe Ausgabeprofil Frilo - Statik und Tragwerksplanung

3 Weitere Infos und Beschreibungen finden Sie in den relevanten Dokumentationen: Bedienungsgrundlagen.pdf Menüpunkte.pdf Ausgabe und Drucken.pdf Import und Export.pdf ST9 - Schraubverbindungen Stahl 3

4 Anwendungsmöglichkeiten Mit dem Programm ST9 können Schraubverbindungen im Stahlbau nach DIN 18800, Ausgabe 1990 bemessen werden. Mögliche Verbindungstypen sind: - Zugstoß - Trägeranschluss - Biegesteifer Trägerstoß - Stirnplattenstoß Zugstoß Beim Zugstoß werden ausschließlich Zugkräfte, die in der Schwerlinie des Schraubenbildes angreifen, übertragen. Die Verbindung kann ein-, zwei- oder mehrschnittig ausgeführt sein. Die Abmaße von Zugband und Lasche werden entweder als Blech definiert oder als Standardprofil aus der F+L-Profildatei (Walzprofile im Stahlbau) entnommen. In letzterem Fall sind als Lasche lediglich Bleche, als Zugband aber auch I-förmige (bei einem Zugband) und U-förmige (bei einem oder zwei Zugbändern) Profile zugelassen. Als Anschlussart ist die Scher-Lochleibungs-Verbindung realisiert. Eine gleitfeste, planmäßig vorgespannte Verbindung befindet sich in Vorbereitung. Die Schraubenlöcher werden als gebohrt angenommen. Trägeranschluss Beim Trägeranschluss (Querkraftanschluss) werden ausschließlich Querkräfte in Richtung z übertragen. Als Profiltypen für Haupt- und Nebenträger sind I-förmige Profile zugelassen, welche mittels zweier gleich- oder ungleichschenkliger Winkel verbunden werden. Die Abmaße werden als Standardprofil aus der F+L-Profildatei entnommen. Der Nebenträger (NT) kann mit einem Versatzmaß zum Hauptträger (HT) mit Ausklinkung oben, unten bzw. beiderseitig angeordnet werden. Als Anschlussart ist die Scher-Lochleibungs-Verbindung realisiert. Eine gleitfeste planmäßig vorgespannte Verbindung befindet sich in Vorbereitung. Die Schraubenlöcher werden als gebohrt angenommen. Biegesteifer Trägerstoß Beim Biegesteifen Trägerstoß als Laschenstoß können Normal-, Querkräfte und Biegemomente übertragen werden. Steg- und Gurtlaschen außen müssen vorgegeben werden. Gurtlaschen innenliegend können vorgegeben werden. Als Profiltypen sind I-förmige Profile zugelassen, deren Abmaße als Standardprofil aus der F+L-Profildatei entnommen werden können. Als Anschlussart ist die Scher-Lochleibungs-Verbindung realisiert. Eine gleitfeste planmäßig vorgespannte Verbindung befindet sich in Vorbereitung. Die Schraubenlöcher werden als gebohrt angenommen. 4 Frilo - Statik und Tragwerksplanung

5 Stirnplattenstoß Beim Stirnplattenstoß werden zwei Träger mittels angeschweißter bündiger oder im Zugbereich überstehender Stirnplatten mit zwei oder vier vertikalen Schraubenreihen momententragfähig verbunden. Grundlage der Berechnung ist das in Kahlmeier, Stahlbau nach DIN 18800(11.90), Werner Verlag, aufgeführte Verfahren zur Berechnung von momententragfähigen Stirnplattenverbindungen. Es leitet sich aus den Erläuterungen zum DSTV/DASt-Ringbuch Typisierte Verbindungen im Stahlhochbau", Stahlbau-Verlagsgesellschaft mbh, Köln 1984, her. Die Übertragung der Schnittgrößen erfolgt dabei durch Ersatzlasten in den Gurten des Trägers. Um diesem Modell zu entsprechen, müssen die zu verbindenden Träger die Bedingung Isteg/Igesamt < 0,15 erfüllen. Es dürfen nur geringe Normalkräfte wirken. Nur hochfeste Schrauben der Festigkeitsklasse 10.9 können verwendet werden. Sie sind planmäßig vorzuspannen. Als Material ist wie im Ringbuch S235 festgelegt. Die Trägerquerschnitte werden als doppeltsymmetrische I-Profile ausgeführt. ST9 - Schraubverbindungen Stahl 5

6 Berechnungsgrundlagen Grundlage ist die DIN 18800, Ausgabe Bei den Scher-Lochleibungs-Verbindungen werden die Scherfestigkeit der Schrauben und die Lochleibungsfestigkeit des Materiales nachgewiesen. Zusätzlich wird gezeigt, dass das Material im Bereich der Lochschwächungen nicht reißt, d.h. bestimmte Mindestabstände eingehalten sind. Es dürfen grundsätzlich höchstens acht Schrauben in Kraftrichtung hintereinander angeordnet werden. Durch Momente können die Schrauben einer Verbindung ungleichmäßig beansprucht werden. Es wird dann der Nachweis für die am ungünstigsten beanspruchte Schraube geführt. Hinweis: Als "Verbindung" wird die Gesamtheit aller beteiligten Elemente bezeichnet (Profile, Bleche, Schrauben); als "Anschluss" wird ein Teil einer Verbindung bezeichnet, z.b. Hauptträger - Winkel oder Zugband - Lasche. Nachweis Scher-Lochleibungs-Verbindung Es liegen nur Längs- oder nur Querkräfte vor: a) Ermittlung der Beanspruchbarkeit jeder Schraube auf Abscheren, V ard,i b) Ermittlung der Beanspruchbarkeit jeder Schraube auf Lochleibung im Profil, V lrd,i,p c) Ermittlung der Beanspruchbarkeit jeder Schraube auf Lochleibung in den Laschen, V lrd,i,l d) Feststellen des Minimalwertes der Beanspruchbarkeit aus a) bis c), V Rd,i e) Ermittlung der Summe von V Rd,i über alle Schrauben im Anschluss f) Beanspruchungsgrad = V ges / VRd,i Es liegen Längs- und Querkräfte (aus Momenten) vor: g) Ermittlung der Kraft V a auf die am höchsten beanspruchte Schraube h) Ermittlung der Beanspruchbarkeit dieser Schraube auf Abscheren, V ard i) Ermittlung der Beanspruchbarkeit dieser Schraube auf Lochleibung im Profil, V lrd,p k) Ermittlung der Beanspruchbarkeit dieser Schraube auf Lochleibung in den Laschen, V lrd,l l) Feststellen des Minimalwertes der Beanspruchbarkeit aus h) bis k), V Rd m) Beanspruchungsgrad = V a / V Rd 6 Frilo - Statik und Tragwerksplanung

7 Beanspruchbarkeit auf Abscheren Beiwert für Abscheren: = 0,6 für Festigkeitsklassen 4.6, 5.6, 8.8 = 0,55 für Festigkeitsklasse 10.9 maßgebender Querschnitt: A = Schaftquerschnitt, wenn sich die Fuge im Schaft der Schraube befindet A = reduzierter Spannungsquerschnitt, wenn sich die Fuge im Gewinde der Schraube befindet aufnehmbare Abscherkraft: V ard = A f ubk / M V ard erhöht sich entsprechend der Schnittigkeit im Anschluss. Beanspruchbarkeit auf Lochleibung e: Lochabstand in Kraftrichtung e 1 : Randabstand in Kraftrichtung e 2 : Randabstand senkrecht zur Kraftrichtung e 3 : Lochabstand senkrecht zur Kraftrichtung d L : Lochdurchmesser d Sch : Schraubendurchmesser t: Materialdicke Beiwert für Lochleibung: - für Randschraube in Kraftrichtung wenn (e 2 >= 1,5 d L ) und (e 3 >= 3,0 d L ) und (e 1 >= 1,2 d L ) dann ist I = 1,1 e 1 / d L 0,3 <= 3,0 ST9 - Schraubverbindungen Stahl 7

8 wenn (e 2 = 1,2 d L ) und (e 3 = 2,4 d L ) und (e 1 >= 1,2 d L ) dann ist I = 0,73 e 1 / d L - 0,2 <= 2,0 anderenfalls ergibt sich I durch Interpolation über die Abstände e - für Mittelschraube in Kraftrichtung wenn (e2 >= 1,5 dl) und (e3 >= 3,0 dl) und (e >= 2,2 dl) dann ist I = 1,08 e / d L - 0,77 <= 3,0 wenn (e2 = 1,2 dl) und (e3 = 2,4 dl) und (e1 >= 2,2 dl) dann ist I = 0,72 e / dl - 0,51 <= 2,0 anderenfalls ergibt sich I durch Interpolation über die Abstände e aufnehmbare Lochleibungskraft: V lrd = t d Sch I f yk / M V lrd erhöht sich entsprechend der Materialdicke im Anschluss. Maximale Schraubenbelastung einer Verbindung Zug- bzw. Druckkräfte greifen in der Schwerlinie des Schraubenbildes an: Die zu übertragende Kraft F verteilt sich gleichmäßig auf maximal acht hintereinander liegende Schrauben; V a = F / (Anzahl der Schrauben). 8 Frilo - Statik und Tragwerksplanung

9 Zusätzliche exzentrische Beanspruchung: Bestimmung der maximal beanspruchten Schraube durch das Ip - Verfahren. Ip - Verfahren: M: Moment N: Normalkraft V: Querkraft n: Anzahl der Schrauben im Anschluss r: Abstand Schraubenkoordinate zum Schwerpunkt im Schraubenbild y,z: Koordinaten einer Schraube max.v a : maximale Schraubenkraft auf eine Schraube im Anschluss 2 2 r i = yi + zi r 1 = größter Abstand aller Schrauben i vom Schwerpunkt des Schraubenbildes (mit y 1, z 1 ) I p = yi 2 + zi 2 V a,y = (M z 1 / I p ) + (N / n) = Horizontalkomponente V a,z = (M y 1 / I p ) + (V / n) = Vertikalkomponente max.v a,d = V 2 2 a,y + V az, Schraubenabstände Rand- und Lochabstände für Schrauben (Löcher sind gebohrt): e e 1 e 2 e 3 d L t Lochabstand in Kraftrichtung Randabstand in Kraftrichtung Randabstand senkrecht zur Kraftrichtung Lochabstand senkrecht zur Kraftrichtung Lochdurchmesser Materialdicke kleinste Abstände e >= 2,2 d L e 1 >= 1,2 d L e 2 >= 1,2 d L e 3 >= 2,4 d L ST9 - Schraubverbindungen Stahl 9

10 größte Abstände e <= 6 dl e1 <= 3 dl e2 <= 3 dl e3 <= 6 dl und e <= 12 t e1 <= 6 t e2 <= 6 t e3 <= 12 t Ausnahme: bei durch die Profilform versteiften Rändern gilt: Abstand <= 8 t außerdem gilt bei einschnittigen ungestützten Verbindungen für die Randabstände e1 >= 2,0 dl e2 >= 1,5 dl Zugstoß Beim Zugstoß werden nur Zugkräfte in der Schwerlinie des Schraubenbildes übertragen. Die Verbindung kann ein-, zwei- oder mehrschnittig ausgeführt sein, wobei der Stoß mehrerer Zugbänder vom Programm als übereinanderliegend behandelt wird. Als Anschlussart wird die Scher-Lochleibungs-Verbindung nachgewiesen. 10 Frilo - Statik und Tragwerksplanung

11 Es muss gezeigt werden, dass die Grenzabscherkräfte je Schraube und die Lochleibungskräfte im Profil und in den Laschen je Schraube sowie die zulässigen Schraubenabstände eingehalten sind. Nachweisschema: für jede Randschraube der Lasche in Kraftrichtung - Abscherkraft V ard1 mit Schnittigkeit m - Lochleibungskraft V lrd1l für Lasche als Randschraube - Lochleibungskraft V lrd1p für Profil als Mittelschraube - V Rd1 = Minimum (V ard1, V lrd1l, V lrdd1p ) als Beanspruchbarkeit der Schraube vom Typ 1 für jede Mittelschraube der Lasche in Kraftrichtung - Abscherkraft V ard2 mit Schnittigkeit m - Lochleibungskraft V lrd2l für Lasche als Mittelschraube - Lochleibungskraft V lrd2p für Profil als Mittelschraube - V Rd1 = Minimum (V ard2, V lrd2l, V lrdd2p ) als Beanspruchbarkeit der Schraube vom Typ 2 für jede Randschraube des Profils in Kraftrichtung - Abscherkraft V ard3 mit Schnittigkeit m - Lochleibungskraft V lrd3l für Lasche als Mittelschraube - Lochleibungskraft V lrd3p für Profil als Randschraube - V Rd1 = Minimum (V ard3, V lrd3l, V lrd3p ) als Beanspruchbarkeit der Schraube vom Typ 3 Nachweis: N d / (V Rdi jeder Schraube i) < 1 mit N d als Bemessungswert der Zugkraft Hinweis: Bei einschnittigen Verbindungen mit nur einer Schraube in Kraftrichtung wird das Element 807 der DIN Teil 1 berücksichtigt. (Abminderung der aufnehmbaren Lochleibungskraft mit dem Faktor 1.2 und Begrenzung der Randabstände auf e 1 >= 2,0 d L und e 2 >= 1,5 d L mit d L als Lochdurchmesser) Zusätzlich wird für die Zugband- bzw. Laschenquerschnitte jeweils ein Zugnachweis unter Berücksichtigung der Querschnittsschwächung durch die Schraubenlöcher geführt und die maximale Auslastung dafür angezeigt. ST9 - Schraubverbindungen Stahl 11

12 Trägeranschluss (Querkraftstoß) Beim Trägeranschluss werden nur Querkräfte Vz übertragen. Ein I-förmiger Nebenträger wird mittels zweier gleich oder ungleichschenkliger Winkel mit einem I-förmigen Hauptträger verbunden. Der Nebenträger kann oben, unten bzw. beiderseitig ausgeklinkt sein. Durch Exzentrizität des Anschlusses Winkel - Nebenträger wird ein Versatzmoment aus V z um den Schwerpunkt des Schraubenbildes erzeugt. Im Anschluss Hauptträger - Winkel wird ein Versatzmoment aus V z / 2 um den Punkt D berücksichtigt. Als Anschlussart wird die Scher-Lochleibungs-Verbindung nachgewiesen. Nachweis der Verbindung für Anschluss Winkel - Nebenträger - Die Schrauben werden durch das Versatzmoment unterschiedlich beansprucht: Bestimmung der maximal beanspruchten Schraube mit der Kraft V ad mittels I p - Verfahren Vertikalkomponente: V Sz, = MSt z + y e 2 2 i i j V yi + n Horizontalkomponente: V Sy, = e z M St 2 2 i + yi j z i 2 2 a,d Sy, Sz, Gesamte Schraubenkraft: V = V + V 12 Frilo - Statik und Tragwerksplanung

13 - Abscherkraft V ard mit Schnittigkeit 2 für diese Schraube - Lochleibungskraft V lrdnt für diese Schraube im Nebenträger als Randschraube - Lochleibungskraft V lrdw für diese Schraube im Winkel als Randschraube (2 Winkeldicke) - V Rd = Minimum (V ard, V lrd1nt, V lrdw ) als Beanspruchbarkeit dieser Schraube Nachweis: V ad / V Rd < 1 für Anschluss Hauptträger - Winkel - die Schrauben werden durch das Versatzmoment unterschiedlich beansprucht: Bestimmung der maximal beanspruchten Schraube mit der Kraft V ad mittels I p - Verfahren Vertikalkomponente: Horizontalkomponente: V V Sz, = Sy, = V 2 n * MSt z + y e 2 2 i z j z i 2 2 a,d Sy, Sz, Gesamte Schraubenkraft: V = V + V - Abscherkraft V ard mit Schnittigkeit 1 für diese Schraube - Lochleibungskraft V lrdht für diese Schraube im Hauptträger als Mittelschraube - Lochleibungskraft V lrdw für diese Schraube im Winkel als Randschraube (1 Winkeldicke) - VRd = Minimum (V ard, V lrd1ht, V lrdw ) als Beanspruchbarkeit dieser Schraube Nachweis: V ad / V Rd < 1 für Ausklinkung: siehe im folgenden Text hierzu Nachweis der Ausklinkung Nachweis der Ausklinkung Ist der Nebenträger oben, unten bzw. beiderseitig ausgeklinkt, so wird diese Ausklinkung durch den Spannungsnachweis elastisch-elastisch am abgeschwächten Profilquerschnitt nachgewiesen. In den Nachweis geht die Querkraft und ein Versatzmoment von V zd a ein. a bezeichnet die Tiefe der Ausklinkung. Die Ausklinkung kann als Brennschnitt, üblich bei Schweißprofilen, oder als Bohrung mit dem Durchmesser d T, üblich bei Walzprofilen, ausgeführt sein. In letzterem Falle wird der Querschnitt entsprechend d T verringert, bei Ausklinkung nur oben oder nur unten um d T / 2 bzw. beiderseitiger Ausklinkung um d T. ST9 - Schraubverbindungen Stahl 13

14 Bei Ausklinkungen entweder oben oder unten wird als Querschnitt näherungsweise mit einem parallelflanschigem T - Profil gerechnet. Die Vergleichsspannung findet nur dann Berücksichtigung, wenn gilt: > 0,5 zul. und > 0,5 zul. Siehe Petersen: Stahlbau, 2. Auflage 1990, Vieweg, S. 223 Bei beiderseitiger Ausklinkung entsteht als "Restprofil" ein Rechteckquerschnitt. Hier wird jedoch keine Vergleichsspannung ausgegeben. Siehe auch bei Kahlmeyer: "Stahlbau nach DIN (11.90)", Werner-Verlag, Düsseldorf, 1993, 1.Auflage S. 175ff Biegesteifer Stoß Beim Biegesteifen Laschenstoß eines symmetrischen I-förmigen Trägers können Normal-, Querkräfte und Biegemomente übertragen werden. Die Aufteilung der Schnittgrößen auf Steg und Gurt erfolgt entsprechend der Steifigkeit der Stoßlaschen. Steg- und Gurtlaschen außen müssen vorgegeben werden. Gurtlaschen innenliegend können vorgegeben werden. Als Anschlussart wird die Scher-Lochleibungs-Verbindung nachgewiesen. Es muss gezeigt werden, dass die Grenzabscherkräfte je Schraube und die Lochleibungskräfte im Profil und in den Laschen je Schraube sowie die zulässigen Schraubenabstände eingehalten sind. Aufteilung der Schnittgrößen A steg A gurt,o A gurt,u A ges Querschnittsfläche der Steglaschen Querschnittsfläche der Gurtlaschen oben Querschnittsfläche der Gurtlaschen unten Querschnittsfläche aller Gurtlaschen S lasche Schwerpunkt von A ges bezogen auf S lasche : I steg I gurt,o I gurt,u I ges Trägheitsmoment der Steglaschen Trägheitsmoment der Gurtlaschen oben Trägheitsmoment der Gurtlaschen unten Trägheitsmoment aller Laschen 14 Frilo - Statik und Tragwerksplanung

15 - Stegstoß M steg = M I steg / I ges + V e mit e als Außermitte der Querkraft bezogen auf den Schwerpunkt des Schraubenbildes eines Anschlusses V steg = V N steg = N A steg / A ges - Gurtstoß ( oben bzw. unten ) M gurt = M I gurt / I ges V gurt = 0 N gurt = N A gurt / A ges resultierende Normalkraft in den Gurtlaschen: oben F gurt,o = N gurt,o - M gurt,o h gurt,o h gurt,o = Abstand Schwerpunkt der Gurtlaschen oben zu S lasche unten F gurt,u = N gurt,u + M gurt,u h gurt,u h gurt,u = Abstand Schwerpunkt der Gurtlaschen unten zu S lasche Nachweisschema Steg - die Schrauben werden durch Momente unterschiedlich beansprucht: Bestimmung der maximal beanspruchten Schraube mit der Kraft V ad mittels I p - Verfahren - Abscherkraft V ard mit Schnittigkeit 2 für diese Schraube - Lochleibungskraft V lrdp im Profil für diese Schraube als Randschraube - Lochleibungskraft V lrdl in den Laschen für diese Schraube als Randschraube - V Rd = Minimum ( V ard, V lrd1p, V lrdl ) als Beanspruchbarkeit dieser Schraube Nachweis: V ad / V Rd < 1 Nachweisschema Gurt ( oben bzw. unten ) für jede Randschraube der Lasche in Kraftrichtung - Abscherkraft V ard1 mit Schnittigkeit m - Lochleibungskraft V lrd1l für Lasche als Randschraube - Lochleibungskraft V lrd1p für Profil als Mittelschraube - V Rd1 = Minimum ( V ard1, V lrd1l, V lrdd1p ) als Beanspruchbarkeit der Schraube vom Typ 1 für jede Mittelschraube der Lasche in Kraftrichtung - Abscherkraft V ard2 mit Schnittigkeit m - Lochleibungskraft V lrd2l für Lasche als Mittelschraube - Lochleibungskraft V lrd2p für Profil als Mittelschraube - V Rd2 = Minimum ( V ard2, V lrd2l, V lrdd2p ) als Beanspruchbarkeit der Schraube vom Typ 2 für jede Randschraube des Profils in Kraftrichtung - Abscherkraft V ard3 mit Schnittigkeit m - Lochleibungskraft V lrd3l für Lasche als Mittelschraube - Lochleibungskraft V lrd3p für Profil als Randschraube - V Rd3 = Minimum ( V ard3, V lrd3l, V lrd3p ) als Beanspruchbarkeit der Schraube vom Typ 3 Nachweis: F gurt / ( V Rdi jeder Schraube i ) < 1 ST9 - Schraubverbindungen Stahl 15

16 Zusätzlich wird für die Laschenquerschnitte jeweils ein Spannungsnachweis unter Berücksichtigung der Querschnittsschwächung durch die Schraubenlöcher geführt und die maximale Auslastung dafür angezeigt. Stirnplattenstoß Beim Stirnplattenstoß eines doppeltsymmetrischen I-förmigen Trägers können Normal-, Querkräfte und Biegemomente übertragen werden. Normalkräfte müssen klein sein, ausschließliche Druck- bzw. Zugbeanspruchung im Träger ist nicht erlaubt. Die Verbindung wird mit planmäßig vorgespannten hochfesten Schrauben ausgeführt (HV ). Nachweisschema Querkräfte werden vollständig durch die Schrauben im Druckbereich übertragen. Die Schrauben im Zugbereich müssen die auftretenden Zugkräfte aus Biegemomenten und Normalkräften aufnehmen können. Zur Übertragung dieser Zugkräfte in den Träger wird die Stirnplatte nachgewiesen. Hier unterscheidet man zwischen einem Verfahren für bündige und überstehende Stirnplatten (nach Kahlmeier, Stahlbau nach DIN (11.90), Werner Verlag). Es wird zusätzlich ein Nachweis der Schweißverbindung als umlaufende Kehlnaht zwischen Träger und Stirnplatte durchgeführt. Nachweis Schraubverbindung aus Querkraft Als Anschlussart wird die Scher-Lochleibungs-Verbindung nachgewiesen. Es muss gezeigt werden, dass die Grenzabscherkräfte je Schraube und die Lochleibungskräfte in der Stirnplatte je Schraube sowie die zulässigen Schraubenabstände eingehalten sind. Nachweisschema: für jede Schraube im Druckbereich - Abscherkraft V ard mit Schnittigkeit 1 - Lochleibungskraft V lrd für Stirnplatte als Randschraube - V Rd = Minimum ( V ard, V lrd ) als Beanspruchbarkeit der Schraube Nachweis: V zd / ( V Rdi jeder Schraube i ) < 1 Nachweis Schraubverbindung aus Zugkraft Hebelarm für Zugkraft h S = Abstand Schwerpunkt Schraubenbild im Zugbereich zu Flanschmitte im Druckbereich Abminderungskoeffizient Stirnplattentyp 2 zweireihig, bündig 4 zweireihig, überstehend 3.6 vierreihig, bündig 7.2 vierreihig, überstehend 16 Frilo - Statik und Tragwerksplanung

17 Schraubennormalkraft N sd Myd = α h S Nd + α N sd M N h yd + ( d ) = 2 α h S bei N d = Druck, mit h = Trägerhöhe Grenznormalkraft der Schrauben FF HG HG N Minimum A f A f Rd =, I KJ F HG sch ybd sp ubd mit A sch = Schaftquerschnitt A sp = Spannungsquerschnitt II KJ KJ Nachweis: N sd / N Rd < 1 Nachweis Stirnplatte Stirnplatte überstehend: a D d F 2 + pl c1 = a fyd bpl dpl dpl MIpl =. 4 F MIpl, I F 1 1 MII = nz NRd c c e M M Z Z II II Rd Rd HG 11. f b n d d d 4 fyd bpl dpl e1 3 = 2 yd pl z L pl pl d M Ipl + M c 1 II fyd 2 bpl d 3 d i pl KJ HG + i I KJ mit d pl Stirnplattendicke b pl n z D a 1 e 1 a F Stirnplattenbreite Anzahl Schraubenreihen Scheibendurchmesser zur Schraube Schraubenabstand Schraubenabstand Schweißnahtdicke im Flansch ST9 - Schraubverbindungen Stahl 17

18 Stirnplatte bündig: D d c1 = e4 upl tg D c2 = + d pl 2 c + c a = t nz NRd c2 b = 11. f b t t g yd tb g g Z = f b t a + b+ 1 a Rd yd tb g fyd ZRd bpl d 3 Z f b t Rd yd tb g κ = 1 F HG Z Rd pl f b t yd tb g F H F HG I KJ fyd btb tg MIpl = 11. κ 4 M = 11. f b d d IIIpl yd pl pl pl 1 2 M 11 f b n d d d 4 fyd bpl dpl c wenn ( dpl < tg ) UND ( MIII,pl < MI,pl ), dann M M II pl I KJ 4 MIIIpl M nz NRd nz NRd c1 c = sonst MII = c c c c II yd pl z L pl pl II. d i I K 1 2 Ipl 1 mit d pl Stirnplattendicke b pl Stirnplattenbreite u pl Stirnplattenüberstand ( für Kehlnaht ) n z D e 4 t b t g Anzahl Schraubenreihen Scheibendurchmesser zur Schraube Schraubenabstand Flanschbreite Träger Flanschdicke Träger Nachweis: M = Z h t M M N h A = yd + d 2 M A / M ARd < 1 ARd Rd g mit h tg d i Trägerhöhe Flanschdicke Träger 18 Frilo - Statik und Tragwerksplanung

19 Optionaler Nachweis der erforderlichen Vorspannkraft Je nach Programmeinstellung kann zusätzlich ein Nachweis der erforderlichen Vorspannkraft der Schrauben im Zugbereich als Gebrauchstauglichkeitsnachweis durchgeführt werden. Dabei wird untersucht, ob die vorhandene Zugkraft der Schrauben ausreicht, eine Klaffung der Stirnplatte zu unterbinden. In Anpassung an die neue Norm sieht das Programm die Bedingung als erfüllt, wenn im Gebrauchszustand die Zugkraft je Schraube maximal 80% der Vorspannkraft erreicht. Das entspricht dem früheren Lastfall H. Z t erf. Z t f 08, mit = 2 bei Platten bündig und vertikal zweireihig = 3,6 bei Platten bündig und vertikal vierreihig = 4 bei Platten überstehend und vertikal zweireihig = 7,2 bei Platten überstehend und vertikal vierreihig vorhandene Schraubenkraft Z t Die Gebrauchsschnittgrößen werden mittels des Faktors f = 0,5 (1,35+1,5) näherungsweise aus den Bemessungsschnittgrößen ermittelt. Nachweis Schweißnaht Für das Schweißnahtbild werden die statischen Werte (Fläche, Flächenmomente 2.Grades) ermittelt und damit die Biegenormalspannungen errechnet. Für die Ermittlung der Schubspannungen werden nur die Schweißnähte berücksichtigt, die aufgrund ihrer Lage jene auch aufnehmen können. Die Schubspannungen werden nach DIN18800 Teil 1 Element 826 Gleichung 73 ermittelt: V S τ= Ia w Vergleichsspannungsnachweis: 2 2 wv w w σ = σ + τ Konstruktive Grenzwerte für Schweißnähte [mm] Die Nahtdicke a w sollte folgende Grenzwerte nicht über- bzw. unterschreiten: 2 mm <= a w <= 0,7 min t und a w = max t 05, Diese Grenzwerte werden vom Programm überprüft. ST9 - Schraubverbindungen Stahl 19

20 Die Länge der Schweißnaht l w darf rechnerisch nur berücksichtigt werden, wenn l w >= 6 a w bzw. mind. 30 mm ist. t = Dicke des anzuschließenden Querschnittteils bei t > 30 a w >= 5mm Grenzschweißnahtspannung Die Grenzschweißnahtspannung w,rd wird nach DIN Teil 1 Abschnitt , Element 829 ermittelt: Nachweisführung: vorh. w / w,rd <= 1 w,rd Rd = w f yd = Grenzschweißnahtspannung w = Faktor nach DIN Teil 1, Tab.21, Spalte 4 20 Frilo - Statik und Tragwerksplanung

21 Eingabe Unter dem Punkt "System" in der Hauptauswahl wählen Sie den Verbindungstyp: - Zugstoß - Trägeranschluss - Biegesteifer Stoß - Stirnplattenstoß Nach Auswahl des Verbindungstyps werden die entsprechenden Eingabefelder/Optionen angezeigt. Bemerkungen zur Position Über den Button "Bemerkungen" können Sie zusätzlichen Text zur Position eingeben. Dieser Text kann bei der Ausgabe optional mit ausgegeben werden (Hauptauswahl Ausgabeprofil Text zum System). ST9 - Schraubverbindungen Stahl 21

22 Optionen - Einstellungen Über den Menüpunkt Optionen >> Einstellungen - Schraubanschlüsse Stahl können Sie die Einstellungen für die Konfiguration folgender Parametern vornehmen: Zugstoß - Versatzmaß zwischen den Zugbändern in Kraftrichtung (0,0... 5,0 mm ; Standard ist 2,0). - Bemessung der Verbindung nach der Eingabe von n1 (Anzahl der Zugbänder) automatisch aufrufen ([ ]) oder nicht ([ ]). - Für nicht unterstützte einschnittige Zugstöße kann V ard optional nach Beuthkommentar zu Element 804 abgemindert werden. Trägeranschluss - Versatzmaß zwischen Steg Hauptträger und Nebenträger (0, ,0 mm; Standard ist 5,0). - Bemessung der Verbindung nach der Eingabe des Nebenträgers automatisch aufrufen ([ ]) oder nicht. Biegesteifer Stoß - Versatzmaß zwischen den Trägern in Richtung N (0,0... 5,0mm; Standard ist 2,0). - Vorbemessung der Laschenabmaße nach der Eingabe (bzw. Änderung) des Trägerquerschnittes automatisch durchführen ([ ]) oder nicht. - Lascheneingabe symmetrisch (Eingaben zu den Gurtlaschen oben werden automatisch für die Gurtlaschen unten übernommen). Stirnplattenstoß - Bemessung der Verbindung automatisch aufrufen ([ ]) oder nicht. Trägeranschluss und Biegesteifer Stoß Für den Nachweis der Lochleibung im Nebenträger / Winkel kann optional der kleinste Beiwert Alpha1 von beiden Kraftrichtungen gewählt werden. Hinweis: Die Einstellungen werden positionsbezogen gespeichert. 22 Frilo - Statik und Tragwerksplanung

23 Materialauswahl Sie können das Material aus der Liste wählen (zum Ausklappen der Liste auf klicken) oder die erforderlichen Werte selbst eingeben (auf den - Button klicken). Zugstoß Im Dialog für den Zugstoß geben Sie das System eines Zugstoßes und die Einwirkung N d als f -fache Schnittkraft ein. Nach jeder Eingabe wird ein Plausibilitätstest über die gesamte Verbindung durchgeführt und, wenn eine Berechnung zulässig ist, der Beanspruchungsgrad der Verbindung angezeigt. Zusätzlich bekommen Sie die erforderliche Anzahl von Schrauben je Reihe und Anschluss für Abscheren sowie für Abscheren und Lochleibung ausgewiesen. Gleichzeitig können Sie Ihre Eingaben im rechten Grafikbereich, der nach jeder Eingabe aktualisiert wird, kontrollieren und somit effektiv auf Abweichungen reagieren. Bei jeder Neueingabe sind die Daten des Dialoges mit einer sinnvollen Konfiguration belegt, um die Berechnung von Eta zu ermöglichen. Einwirkung Nd Normalkraft in Richtung des Schwerpunktes des Schraubenbildes als Zug (positiv). GammaM Der Materialfaktor M ist mit 1,1 vorbelegt, kann aber z.b. auch auf 1,0 gesetzt werden, wenn M bereits in den Schnittkräften enthalten ist. Zugband t1 h1 n Dicke eines Zugbandes Höhe eines Zugbandes Anzahl gleicher Zugbänder (n1) Lasche t2 h2 L n Dicke einer Lasche Höhe einer Lasche Länge der Lasche in einem Anschluss Anzahl gleicher Laschen (n2) Schraubenreihen n Anzahl von Schraubenreihen parallel zur Zugkraft erf. n Erforderliche Anzahl von Schrauben gew. n Anzahl von Schrauben je Reihe in einem Anschluss ST9 - Schraubverbindungen Stahl 23

24 Trägeranschluss Im Dialog für den Trägeranschluss geben Sie das System eines Trägeranschlusses und die Einwirkung V zd als f -fache Schnittkraft ein. Nach jeder Eingabe, die Sie mit der "Return" - Taste bestätigen, wird ein Plausibilitätstest über die gesamte Verbindung durchgeführt und, wenn eine Berechnung zulässig ist, der Beanspruchungsgrad der einzelnen Anschlüsse angezeigt. Gleichzeitig können Sie Ihre Eingaben im rechten Grafikbereich, der nach jeder Eingabe aktualisiert wird, kontrollieren und effektiv auf Abweichungen reagieren. Im Sinne einer flüssigen Eingabe wird innerhalb des Eingabebereiches GEOMETRIE (Profilauswahl) auf die Tests und Berechnung verzichtet. Bestätigen Sie ein Eingabefeld außerhalb dieses Bereiches, so wird ein kompletter Geometrietest mit Neuberechnung bzw. gegebener Aufforderung zur Korrektur durchgeführt. Ausnahme: Nach Veränderung des Profils für den Haupt- oder Nebenträger werden die Ausklinkungen e T1 und e T2 sowie a auf die minimal notwendigen Größen unter Berücksichtigung von U 1 und der Anbindung am jeweils anderen Träger gesetzt. Werden für die Ausklinkungen e T1 und e T2 sowie für a Werte eingegeben, so erfolgt deren automatische Korrektur, wenn die minimal erforderlichen Werte unterschritten sind. Bei jeder Neueingabe sind die Daten des Dialoges mit einer sinnvollen Konfiguration belegt, um die Berechnung von Eta zu ermöglichen. Vzd GammaM Querkraft in Richtung z (nach unten positiv). Der Materialfaktor M ist mit 1,1 vorbelegt, kann aber z.b. auch auf 1,0 gesetzt werden, wenn M bereits in den Schnittkräften enthalten ist. Haupt/Nebenträger Auswahl der Haupt- und Nebenträger aus der F+L-Profildatei oder Eingabe der "Abmessungen" - zulässig sind alle I-förmigen Profile. U1 Abstand Oberkante Nebenträger zu Oberkante Hauptträger, nach unten positiv. et1 Höhe der oberen Ausklinkung im Nebenträger, Null oder mindestens Flanschdicke oben + Ausrundung oben. Ist unter Optionen Einstellungen - Schraubanschlüsse Stahl für den Trägeranschluss ein Versatzmaß definiert, so wird dieses bei der Bestimmung von et1 berücksichtigt. et2 Höhe der unteren Ausklinkung im Nebenträger, Null oder mindestens Flanschdicke unten + Ausrundung unten. Ausklinkungstyp - Bohrung (üblich bei Walzprofilen) - Brennschnitt (üblich bei Schweißprofilen) dt Durchmesser der Bohrung (beim Typ Brennschnitt inaktiv). dt reduziert den nutzbaren Querschnitt im Nachweis der Ausklinkung. a Tiefe der Ausklinkung in den Nebenträger hinein. Üw Abstand Winkel von oberster möglicher Position bzgl. Ausrundung HT, NT und Ausklinkung im NT. I.d.R. ist Üw = 0, bei Üw < 0 und Eingabe von L2 wird der Winkel mittig im möglichen Positionierungsbereich angeordnet. Winkel Auswahl eines Winkels aus der F+L-Profildatei oder Eingabe der "Abmessungen". Zulässig sind alle gleich- oder ungleichschenkligen Winkelprofile. L Länge der Winkel 24 Frilo - Statik und Tragwerksplanung

25 für Hauptträger (HT) gew. n Gewählte Anzahl von Schrauben je Reihe in einem Anschluss Hauptträger - Winkel. für Nebenträger (NT) gew. n Gewählte Anzahl von Schrauben je Reihe im Anschluss Winkel - Nebenträger. Biegesteifer Stoß Im Dialog für den Biegesteifen Stoß geben Sie das System aus I-förmigem Trägerquerschnitt und Laschenabmaßen sowie die Einwirkungen N d, V zd und M yd als f -fache Schnittkräfte ein. Nach jeder Eingabe wird ein Plausibilitätstest durchgeführt und, wenn eine Berechnung zulässig ist, der Beanspruchungsgrad angezeigt. Gleichzeitig können Sie Ihre Eingaben im Grafikbereich (rechts) kontrollieren und effektiv auf Abweichungen reagieren. Im Sinne einer flüssigen Eingabe wird innerhalb des Bereiches GEOMETRIE auf die Plausibilitätstests und Berechnung verzichtet ( sichtbar an der Darstellung von "??.?" für den Beanspruchungsgrad Eta ). Bestätigen Sie ein Eingabefeld außerhalb dieses Bereiches, so wird ein kompletter Geometrietest mit Neuberechnung bzw. gegebener Aufforderung zur Korrektur durchgeführt. Nd Normalkraft in Richtung x (Zug positiv). Vzd Querkraft in Richtung z (nach unten positiv). Myd Moment um y (positiv, wenn im Gurt unten Zug entsteht). GammaM Der Materialfaktor M ist mit 1,1 vorbelegt, kann aber z.b. auch auf 1,0 gesetzt werden, wenn M bereits in den Schnittkräften enthalten ist. Hauptträger Auswahl des Hauptträgers aus der F+L-Profildatei oder Eingabe der "Abmessungen" - zulässig sind alle I-förmige Profile. Laschen Eingabe der Laschengeometrie. Steglasche gew n in n Anzahl von Schrauben je Reihe in einem Anschluss. Anzahl von Schraubenreihen (parallel zur Kraft N). Gurtlasche oben gew n Anzahl von Schrauben je Reihe in einem Anschluss. Gurtlasche unten gew n Anzahl von Schrauben je Reihe in einem Anschluss. ST9 - Schraubverbindungen Stahl 25

26 Laschengeometrie Biegesteifer Stoß Über den Button Laschengeometrie (<ALT>+<L>) gelangen Sie in den Dialog zur Eingabe der Geometrie der Stoßlaschen. Steglaschen und Gurtlaschen außen müssen vorgegeben werden. Die Eingabe von Gurtlaschen innen ist optional (keine Gurtlaschen innen: Dicke t oder Höhe h besitzt den Wert 0). Gurtlasche außen und Gurtlasche innen haben immer die gleiche Länge. Die maximal und minimal möglichen Höhen der Laschen werden vom Programm überprüft. Eine Lasche muss mindestens 3mm dick sein. Wurde unter Optionen die Eingabe der Laschengeometrie als "symmetrisch" aktiviert, schlägt das Programm für die Werte der Gurtlaschen unten die Eingaben aus den Gurtlaschen oben vor. für Steglaschen, Gurtlaschen außen und innen t Dicke in mm h Höhe in mm für Steglaschen, Gurtlaschen außen L Länge der Lasche in der gesamten Verbindung in mm Stirnplattenstoß Im Dialog für den Stirnplattenstoß geben Sie das System aus Trägerquerschnitt und Stirnplattenabmaßen sowie die Einwirkungen N d, V zd und M yd als f -fache Schnittkräfte ein. Bitte beachten: Der Überstand der Stirnplatte wird vom Programm immer im Zugbereich des Trägers angeordnet. Nach jeder Eingabe wird ein Plausibilitätstest durchgeführt und, wenn eine Berechnung zulässig ist, der Beanspruchungsgrad angezeigt. Gleichzeitig können Sie Ihre Eingaben im Grafikbereich (rechts) kontrollieren und effektiv auf Abweichungen reagieren. Nd Kleine Normalkraft in Richtung x (Zug positiv). Vzd Querkraft in Richtung z (nach unten positiv). Myd Moment um y (positiv, wenn im Gurt unten Zug entsteht). GammaM Der Materialfaktor M ist mit 1,1 vorbelegt, kann aber z.b. auch auf 1,0 gesetzt werden, wenn M bereits in den Schnittkräften enthalten ist. Hauptträger Auswahl des Hauptträgers aus der F+L-Profildatei oder Eingabe der Abmessungen. Zulässig sind alle doppeltsymmetrischen I-Profile. Typ der Stirnplatte bündig Bündig mit beidseitigem Überstand ü für die Kehlnähte. Überstand ü Überstehend im Zugbereich des Trägers mit Überstand ü für die Kehlnaht auf der gegenüberliegenden Seite. zweireihig zwei Schraubenreihen vierreihig vier Schraubenreihen dp Dicke der Stirnplatte (Mindestdicke in Abhängigkeit vom Typ der Schraube muss eingehalten sein). üp Überstand der Stirnplatte für die Anordnung der Kehlnähte. Eine Eingabe üp = 0 ist zulässig; dabei werden an den Außenseiten der Trägerflansche HV-Nähte angenommen. 26 Frilo - Statik und Tragwerksplanung

27 hp bp af as Höhe der Stirnplatte beim Typ "bündig" ist inaktiv; hier wird hp durch die Trägerhöhe + 2 üp bestimmt. Breite der Stirnplatte (Mindestabstände der Schrauben müssen eingehalten sein). Dicke der Schweißnaht im Flanschbereich. Dicke der Schweißnaht im Stegbereich. ST9 - Schraubverbindungen Stahl 27

28 Profilauswahl - Querschnitt definieren Klicken Sie auf den jeweiligen Button für die Profilauswahl. Das Fenster der Profilauswahl zur Eingabe/Änderung eines Querschnitts wird eingeblendet. In diesem Programm können Stützen mit I-förmigem Querschnitt,Hohlprofile und Rohre berechnet werden. Für Profildübel sind nur I-förmige Querschnitte möglich. Siehe Dokument Querschnitt auswählen - definieren.pdf Profilauswahl Zugband Auswahl der Abmaße eines Zugbandes aus der F+L-Profildatei. Die Abmaße des gewählten Profils werden in den Eingabefeldern zu t 1 und h 1 übernommen. Zulässig sind: - Bleche, - I-förmige Profile mit nur einem Zugband, - U-förmige Profile mit einem/zwei Zugbändern. Bei I- und U-förmigen Profilen ergibt sich t 1 aus der Stegdicke und h 1 aus dem parallelen Stegbereich. Es wird intern mit t 1 /h 1 (als Blech) weitergerechnet. Siehe Dokument Querschnitt auswählen - definieren.pdf Profilauswahl Lasche Auswahl der Abmaße einer Lasche aus der F+L-Profildatei. Die Abmaße des gewählten Profils werden in den Eingabefeldern zu t 2 und h 2 übernommen. Zulässig sind Bleche als Flach- und Breitflachstahl. Siehe Dokument Querschnitt auswählen - definieren.pdf 28 Frilo - Statik und Tragwerksplanung

29 Schrauben Schraubenauswahl Im Dialog zur Schraubenauswahl legen Sie die zu verwendende Schraubenart fest. Klicken Sie hierzu auf den - Button. Es werden die Schraubengrößen M12 bis M36 mit den Festigkeitsklassen 4.6 bis 10.9 angeboten. Die Schraube kann als Rohe Schraube oder als Passschraube gewählt werden. Rohe Schrauben können mit einem Lochleibungsspiel von 0,3 bis 2,0 mm, Passschrauben mit einem Lochleibungsspiel von 0,0 bis 0,3 mm verwendet werden. Es kann gewählt werden, ob alle Fugen einer Verbindung im Schraubenschaft oder im Schraubengewinde liegen. Nach Eingabe der Schraubenart wird der verwendete Lochdurchmesser auf den Regellochdurchmesser der jeweiligen Schraubengröße gesetzt. Dieser kann jedoch in dem zulässigen Intervall innerhalb des Dialoges zum Schraubenbild verändert werden. Der Regellochdurchmesser beträgt bei M16 z.b. 17 mm für Rohe Schrauben (Lochleibungsspiel 1,0 mm), 17 mm für Passschrauben (Lochleibungsspiel 0,0 mm). Die Auswahl planmäßig vorgespannter und gleitfest verbundener Schrauben bleibt einer späteren Programmversion vorenthalten. Hinweis: Die charakteristischen Werte von Streckgrenze fybk und Zugfestigkeit fubk lassen sich leicht aus der Festigkeitsklasse entnehmen: f ybk = (Ziffer vor Punkt) (Ziffer nach Punkt) 10 N/mm 2 f ubk = (Ziffer vor Punkt) 100 N/mm 2 z.b. F-5.6 f ybk = 300 N/mm 2 f ubk = 500 N/mm 2 Schraubenabstände Nach jeder Änderung eines Eingabewertes und vor der damit verbundenen Neuberechnung des Systems führt das Programm eine automatische Optimierung der Schraubenabstände durch. Die Eingabezustände sind damit eindeutig definiert (Optimierung im Sinne des geringsten Beanspruchungsgrades aus der Verbindung). Eine direkte Vorgabe der Schraubenabstände ist durch den Aufruf des Dialoges "Schraubenbild" möglich. Im Anschluss an eine direkte Vorgabe wird "Eta" mit den eingestellten Schraubenabständen ermittelt. Schweißnahtdicken werden bei der Ermittlung der Schraubenabstände nicht berücksichtigt. Tipp: Eigene Schraubenabstände immer zuletzt eingeben! ST9 - Schraubverbindungen Stahl 29

30 Schraubenbild Zugstoß Im Dialog "Schraubenbild Zugstoß" (Button Schraubenbild) machen Sie Angaben zur Anzahl der Schraubenreihen parallel zur Zugkraft, zu den Schraubenabständen und dem zu verwendenden Lochdurchmesser. Es wird die maximal mögliche Anzahl von Schraubenreihen senkrecht zur Zugkraft in Abhängigkeit der minimal zulässigen Schraubenabstände angezeigt. Nach jeder Eingabe wird ein Plausibilitätstest folgender Art durchgeführt: - Die minimal zulässigen Schraubenabstände müssen eingehalten werden. e1 >= 1,2 dl e >= 2,2 dl e2 >= 1,2 dl e3 >= 2,4 dl - Die Summe der Schraubenabstände senkrecht zur Zugkraft muss mit der Zugbandbzw. Laschenhöhe identisch sein. 2 e 2 + (Anzahl Schraubenreihen - 1) e 3 = h Hinweis: Bei Eingabe von e 2 (e 3 ) wird diese Bedingung geprüft und im abweichenden Falle der Wert von e 3 (e 2 ) automatisch angepasst. Bei nachträglicher Veränderung der Höhe h wird die entstandene Differenz anteilmäßig in den Abständen e 2 und e 3 korrigiert. Ist nur eine Schraubenreihe vorhanden, so muss für e 2 die halbe Höhe h gesetzt werden, e 3 wird dann auf den max.-wert gesetzt. - Die Summe der Schraubenabstände in Richtung der Zugkraft muss mit der Länge der Lasche in einem Anschluss L identisch sein. 2 e 1 + (Anzahl Schrauben je Reihe - 1) e = L Diese Bedingung wird nur nach erfolgreichem Verlassen des Dialoges zum Schraubenbild getestet und die Länge L gegebenenfalls automatisch angepasst. Das Lochleibungsspiel bei Eingabe von d L darf sich für Rohe Schrauben im Bereich von 0,3 bis 2,0 mm, für Passschrauben im Bereich von 0,0 bis 0,3 mm befinden. Als Eingabewerte werden abgefragt: n Anzahl der Schraubenreihen parallel zur Zugkraft e1 Randabstand in Kraftrichtung e Lochabstand in Kraftrichtung e2 Randabstand senkrecht zur Kraftrichtung e3 Lochabstand senkrecht zur Kraftrichtung dl Lochdurchmesser, abhängig von der gewählten Schraubenart und -größe Hinweis: Zwischen den Schraubenabständen e und e 1 bzw. 2 und e 3 bestehen Abhängigkeiten, die vom Programm geprüft werden. 30 Frilo - Statik und Tragwerksplanung

31 Schraubenbild Trägeranschluss In diesem Dialog machen Sie Angaben zur Anzahl der Schraubenreihen parallel zur Kraftrichtung, zu den Schraubenabständen und dem zu verwendenden Lochdurchmesser. Es wird die maximal mögliche Anzahl von Schraubenreihen parallel zur Querkraft in Abhängigkeit der minimal zulässigen Schraubenabstände für den Anschluss Hauptträger - Winkel und Winkel- Nebenträger angezeigt. Beachten Sie, dass bei Verwendung von DIN-Winkelprofilen aus der F+L-Profildatei die Anzahl und Abstände e 2 /e 3 der Löcher sowie der maximal verwendbare Schraubendurchmesser je Schenkel festgelegt sind. Diese Werte können nicht verändert werden. Wollen Sie für diese Winkel andere Werte verwenden, so geben Sie den Winkel über seine Abmessungen ein. Nach jeder Eingabe wird ein Plausibilitätstest folgender Art durchgeführt: - Die minimal zulässigen Schraubenabstände müssen eingehalten werden. e 1 >= 1,2 d L e >= 2,2 d L e 2 >= 1,2 d L e 3 >= 2,4 d L - Die Summe der Schraubenabstände senkrecht zur Kraft muss mit der entsprechenden Winkelbreite identisch sein. e 2 + (Anzahl Schraubenreihen - 1) e 3 + e 2,Rest = B mit e 2 Randabstand vom Scheitel des Winkels B Breite des entsprechenden Schenkels e 2,Rest Randabstand vom freien Ende des Schenkels mit e 2 >= 1,2 d L - Die Summe der Schraubenabstände in Richtung der Kraft muss mit der Länge der Winkel in einem Anschluss L 2 identisch sein. 2 e 1 + (Anzahl Schrauben je Reihe - 1) e = L 2 Hinweis: Bei Eingabe von e 1 (e) wird diese Bedingung geprüft und im abweichenden Falle der Wert von e (e 1 ) automatisch angepasst. Bei nachträglicher Veränderung der Länge L 2 wird die entstandene Differenz anteilmäßig in den Abständen e 1 und e korrigiert. Ist nur eine Schraube je Reihe vorhanden, so muss für e 2 die halbe Länge L 2 gesetzt werden, e wird dann auf den max.-wert gesetzt. - Das Lochleibungsspiel bei Eingabe von d L darf sich für Rohe Schrauben im Bereich von 0,3 bis 2,0 mm, für Passschrauben im Bereich von 0,0 bis 0,3 mm befinden. Als Eingabewerte werden je Anschluss Hauptträger - Winkel und Winkel - Nebenträger abgefragt: n Anzahl der Schraubenreihen parallel zur Querkraft e1 Randabstand in Kraftrichtung e Lochabstand in Kraftrichtung e2 Randabstand senkrecht zur Kraftrichtung ausgehend vom Scheitel des Winkels e3 Lochabstand senkrecht zur Kraftrichtung dl Lochdurchmesser, abhängig von der gewählten Schraubenart und -größe ST9 - Schraubverbindungen Stahl 31

32 Schraubenbild Biegesteifer Stoß In diesem Dialog machen Sie Angaben zur Anzahl der Schraubenreihen parallel zur Kraftrichtung N, zu den Schraubenabständen und dem zu verwendenden Lochdurchmesser. Es wird die maximal mögliche Anzahl von Schraubenreihen in Abhängigkeit der minimal zulässigen Schraubenabstände angezeigt. Nach jeder Eingabe wird ein Plausibilitätstest folgender Art durchgeführt: - die minimal zulässigen Schraubenabstände müssen eingehalten werden e 1 >= 1,2 d L e >= 2,2 d L e 2 >= 1,2 d L e 3 >= 2,4 d L - die Summe der Schraubenabstände senkrecht zur Kraft muss mit der entsprechenden Laschenhöhe h identisch sein e 2 + ( Anzahl Schraubenreihen - 1 ) e 3 + e 2,Rest = h mit e 2 Randabstand e 2,Rest = e 2 bei Steglaschen e 2,Rest >= 1,2 d L bei Gurtlaschen - die Summe der Schraubenabstände in Richtung der Kraft muss mit der Länge der Laschen in einem Anschluss L 2 identisch sein 2 e 1 + ( Anzahl Schrauben je Reihe - 1 ) e = L 2 Hinweis: Bei Eingabe von e 1 (e) wird diese Bedingung geprüft und im abweichenden Falle der Wert von e (e 1 ) automatisch angepasst. Bei nachträglicher Veränderung der Länge L 2 wird die entstandene Differenz anteilmäßig in den Abständen e 1 und e korrigiert. Ist nur eine Schraube je Reihe vorhanden, so muss für e 2 die halbe Länge L 2 gesetzt werden. - das Lochleibungsspiel bei Eingabe von d L darf sich für Rohe Schrauben im Bereich von 0,3 bis 2,0 mm, für Passschrauben im Bereich von 0,0 bis 0,3 mm befinden Eingabewerte je Laschenart n Anzahl der Schraubenreihen parallel zur Kraftrichtung N (bei den Gurtlaschen bezieht sich die Eingabe auf eine Gurthälfte des Trägers). e1 Randabstand in Kraftrichtung N. e Lochabstand in Kraftrichtung N. e2 Randabstand senkrecht zur Kraftrichtung N (bei den Gurtlaschen bezieht sich die Eingabe auf eine Gurthälfte des Trägers, Randabstand von Laschenaußenkante). e3 Lochabstand senkrecht zur Kraftrichtung (bei den Gurtlaschen bezieht sich die Eingabe auf eine Gurthälfte des Trägers). dl Lochdurchmesser, abhängig von der gewählten Schraubenart und -größe. 32 Frilo - Statik und Tragwerksplanung

33 Schraubenbild Stirnplattenstoß In diesem Dialog machen Sie Angaben zu den Schraubenabständen und dem zu verwendenden Lochdurchmesser. Nach jeder Eingabe wird ein Plausibilitätstest folgender Art durchgeführt: - Die minimal zulässigen Schraubenabstände müssen eingehalten werden. - Die Summe der Schraubenabstände muss mit dem entsprechenden Plattenabmaß identisch sein. - Das Lochleibungsspiel bei Eingabe von d L darf sich für Rohe Schrauben im Bereich von 0,3 bis 2,0 mm, für Passschrauben im Bereich von 0,0 bis 0,3 mm befinden. Eingabewerte in Richtung des Trägersteges: a1 Abstand Schraube im Überstand zu OK Träger. Ist das Eingabefeld inaktiv, so ermittelt sich a 1 aus: (a 2 - Flanschdicke) gerundet auf 5mm. a2 Abstand Schraube innen zu OK Träger. a3 Abstand Schraube innen zu UK Träger. Eingabewerte in Richtung der Trägergurte: w3 Randabstand Schraube. w2 Innenabstand Schraube bei vierreihiger Stirnplatte. dl Lochdurchmesser, abhängig von der gewählten Schraubenart und -größe. ST9 - Schraubverbindungen Stahl 33

34 Optimierung Optimierung Zugstoß Über den Button Optimum erhalten Sie die Optionen für die Optimierung. Grenzlast der Verbindung Ermittlung der maximal aufnehmbaren Einwirkung N d ohne Berücksichtigung der Zugspannung. Grenzlast für Zugspannung Ermittlung der maximal aufnehmbaren Einwirkung N d mit ausschließlicher Berücksichtigung der Zugspannung. Parameter Optimierung der Schraubenabstände e und e 1 bzw. e 2 und e 3 nach der geringsten Auslastung der gegebenen Schraubverbindung ohne Berücksichtigung der Zugspannung (es wird dabei versucht, die Schraubenabstände anteilsmäßig, bezogen auf ihr Maximum, auszugleichen). Optimierung Trägeranschluss Über den Button Optimum erhalten Sie die Optionen für die Optimierung. Grenzlast der Verbindung Ermittlung der maximal aufnehmbaren Einwirkung V d ohne Berücksichtigung der Ausklinkung. Grenzlast mit Ausklinkung Ermittlung der maximal aufnehmbaren Einwirkung V d unter ausschließlicher Berücksichtigung der Ausklinkung. Parameter Für Winkel als DIN-Profil: noch nicht implementiert Auswahl des kleinsten zulässigen Winkelprofils für die vorgegebene Verbindung aus Haupt- und Nebenträger sowie Schraubengröße. Für Winkel als "nutzerdefiniertes Profil": Optimierung der Schraubenabstände e und e 1 bzw. e 2 und e 3 nach der geringsten Auslastung der gegebenen Schraubverbindung ohne Berücksichtigung der Ausklinkung (es wird dabei versucht, die Schraubenabstände anteilsmäßig, bezogen auf ihr Maximum, auszugleichen). 34 Frilo - Statik und Tragwerksplanung

35 Bemessung Bemessung Zugstoß Wurde über Optionen die automatische Bemessung zum Zugstoß aktiviert, so erfolgt diese nach der Eingabe des Zugbandes (Anzahl n1) innerhalb des Dialoges zur Systemeingabe. Der Dialog ist analog der Schraubenauswahl aufgebaut. Zusätzlich können die Optimierungsart gewählt und das vorgeschlagene Schraubenbild verändert werden. Jede Eingabe hat die Neuberechnung der aktuellen Konstellation mit Angabe des Beanspruchungsgrades der Verbindung und aus Zugspannung, sowie der Anzahl benötigter Schrauben zur Folge. Als Bemessungsregeln gelten: t 2,ges = t1,ges n2 = n1 + 1 L = e 1,bem + (gew.n - 1) e bem + e 1,bem (gew.n n Reihe ) bem >= erf. Anzahl Schrauben aus Abscheren Für das Kriterium minimale Abmaße gilt: e 1,bem = max.zul.e 1 e bem = min.zul.e Für das Kriterium minimale Schraubenanzahl gilt: e 1,bem = max.zul.e 1 e bem = max.zul.e Durch Kombination von Schraubenreihen und gewählter Anzahl Schrauben je Reihe wird die minimal notwendige Anzahl Schauben je Anschluss gesucht. Hinweis: Die Verbindung kann durch Veränderung der vorgeschlagenen Werte angepasst werden. Hierbei erfolgt eine automatische Optimierung der Schraubenabstände (außer bei direkter Vorgabe im Dialog SCHRAUBENBILD) siehe hierzu Eingabewerte Zugstoß. Bemessung Trägeranschluss Wurde über Optionen die automatische Bemessung zum Trägeranschluss aktiviert, so erfolgt diese nach Eingabe von Querkraft, Haupt- und Nebenträger innerhalb des Dialoges zur Systemeingabe. Es werden 21 übliche und in der Praxis bewährte Winkelprofile bemessen und die Ergebnisse in einer Tabelle übersichtlich dargestellt. Eta_V: Beanspruchungsgrad der Verbindung Eta_eT: Beanspruchungsgrad der Ausklinkung Die Verbindungen sind jeweils deckengleich und mit den erforderlichen Werten für e T1, e T2 und a (aufgerundet auf ganze 10er - Stelle) ausgeführt. Der Wert Üw wird immer als 0,0 angenommen. Die Schraubenabstände richten sich jedoch nach den gebräuchlichen, nicht nach den optimierten Werten. Der Auswahlbalken wird automatisch auf das Winkelprofil gesetzt, welches im Auslastungsgrad von allen berechneten Profilen am nächsten zu 1,0 liegt. Gibt es kein solches, so können Sie z.b. das am "nächsten" liegende Profil wählen und die Verbindung durch Änderung von Winkellänge oder Schraubenabständen optimieren bzw. anpassen. ST9 - Schraubverbindungen Stahl 35

36 Bemessung Biegesteifer Stoß Wurde über Optionen die automatische Vorbemessung der Laschen aktiviert, so erfolgt diese nach der Eingabe (Änderung) des Trägerquerschnittes innerhalb der Systemeingabe. Dabei werden die erforderliche Dicke und Höhe für die Steg- und Gurtlaschen außen anhand des gewählten Trägerquerschnittes ermittelt. Gurtlaschen innenliegend werden nicht angeordnet. Die Querschnittsflächen der Laschen entsprechen den zugehörigen Querschnittsflächen des Trägers: t lasche = t träger / n lasche aufgerundet auf die nächste Standarddicke für Bleche h lasche = A träger / t lasche auf ganzes Maß aufgerundet Bemessung Stirnplattenstoß Wurde über Optionen die automatische Bemessung aktiviert, so wird diese nach der Eingabe (Änderung) des Trägerquerschnittes innerhalb der Systemeingabe durchgeführt. Die Bemessung erfolgt für die Profiltypen: IPE, IPEa, IPEo, IPEv, IPEr, HEA, HEAA, HEB, HEM. Diese müssen zuvor aus der F+L-Profildatei gewählt werden. Es werden übliche und in der Praxis bewährte Stirnplattenstöße entsprechend des gewählten Trägers bemessen und die Ergebnisse in einer Tabelle übersichtlich dargestellt. Eta_V: Beanspruchungsgrad der Schrauben Eta_SP: Beanspruchungsgrad der Stirnplatte Eta_SW: Beanspruchungsgrad der Schweißnaht Der Auswahlbalken wird automatisch auf diejenige Verbindung gesetzt, welche im Auslastungsgrad Eta_V und Eta_SP am nächsten zu 1,0 liegt. Gibt es keine solche, so können Sie z.b. die am "nächsten" liegende Verbindung wählen und diese in ihren Abmaßen anpassen. Achtung: Die Datei "ST9.DB" muss sich im selben Verzeichnis wie "ST9.EXE" befinden. Eine Bemessung ist nur möglich, wenn die Datei der Walzprofile im Stahlbau "STDAT.DB" zur Verfügung steht. 36 Frilo - Statik und Tragwerksplanung