Stahl-Schubfeld. Leistungsbeschreibung des BauStatik-Moduls S065 Stahl-Schubfeld, DIN (06/87) mit Anpassungsrichtlinie (12/01)

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1 32 Stahl-Schubfeld Dipl.-Ing. Petra Licht Stahl-Schubfeld Leistungsbeschreibung des BauStatik-Moduls S065 Stahl-Schubfeld, DIN (06/87) Anpassungsrichtlinie (12/01) Neben der Abtragung von Querlasten eignen sich Trapezbleche auch zur Abtragung von Lasten in der Trapezblechebene, wenn eine allseitige Lagerung der Trapezbleche vorhanden ist. Diese Lasten sind in der Regel horizontale Wind lasten und Abtriebskräfte aus Stabilitätsbetrachtungen. System Als statisches System ist wahlweise ein Einfeld- oder Mehrfeldträger möglich. Die Einleitung der Horizontallasten ist in Spannrichtung oder senkrecht zur Trapezblechspannrichtung möglich. Bild 1 zeigt die Ausgabe des Systems. Einwirkungen Als Einwirkungen können projektweite Einwirkungen aus dem Modul S026 übernommen werden. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit Einwirkungstypen nach DIN , Tab. A.2, [6] manuell zu definieren.

2 33 Anhand der definierten Einwirkungstypen werden programmseitig die Kombina tionsbeiwerte zugewiesen. Die Kombinationsbildung erfolgt automatisch auf der Grundlage der DIN [6]. S065 ermöglicht auch die Vorgabe von Bemessungslasten. Hierzu ist die Kombinationszuordnung (Grundkombination, außergewöhnliche Kombination) durch den Anwender vorzunehmen. Wind Die wesentliche Beanspruchung, für die das Schubfeld bemessen werden muss, bildet die Windlast. Diese wird programmseitig in Abhängigkeit der Windzone und des Gebäude standortes nach DIN , Abschnitt 9.1, [5] ertelt (Bild 2). Bild 1. Ausgabe des Systems Als Möglichkeiten für die Ertlung des Windgeschwindigkeitsdruckes stehen zur Auswahl: Vereinfachte Ertlung nach DIN [5], Abschnitt 10.2 (Tabelle 2) Regelfall, Ertlung nach DIN [5], Abschnitt 10.3 Ertlung unter Berücksichtigung der Geländekategorie nach DIN [5], Anhang B Manuelle Eingabe des Geschwindigkeitsdruckes durch den Anwender Belastung Zusätzlich zu den Windlasten können vom Anwender weitere Horizontallasten, die auf das Schubfeld wirken, manuell eingetragen werden. Als Lastarten stehen Einzellasten und Gleichlasten zur Verfügung. Material/Querschnitt Bild 2. Eingabe zur Windlastertlung Die Trapezprofilbleche verschiedener Hersteller sind in einer Bibliothek hinterlegt, aus der das gewünschte Profilblech über die Angabe des Herstellers, der Profilbezeichnung, der Blechdicke und der Profillage (Positivlage/Negativlage) ausgewählt werden kann (Bild 3). Nachweise Bild 3. Eingabe Trapezblech S065 führt den Nachweis des Schubflusses und den Nachweis der Stegbelastung. Die Eingabe ist im Bild 4 dargestellt. Erfolgt die Lasteinleitung in Spannrichtung des Trapez bleches wird zusätzlich die Erfordernis von Lasteinleitungs trägern untersucht. Sind Lasteinleitungsträger notwendig, wird die erforderliche Anzahl der Verbindungstel vom Programm ertelt. Bild 4. Eingabe Nachweise

3 35 Nachweis des Schubflusses T T k zul T (1) T k zul T charakteristischer Wert der Schubfeldbeanspruchung zulässiger Schubfluss Für die Ertlung des Schubflusses T im Trapezprofil fasst man das Schubfeld als Biegeträger auf. Die Querkraft V k ergibt den konstanten Schubfluss. T k = V k /L s (2) V k L s charakteristischer Wert der Querkraft Schubfeldlänge Der zulässige Schubfluss zul T ergibt sich aus der Begrenzung der Spannungen aus Querbiegemomenten am Querrand der Profiltafel (zul T 1 ), aus der Begrenzung der Relativverschiebung des nicht anliegenden Gurtes (zul T 2 ) und aus der Begrenzung der Winkeländerung des Gesamtschubfeldes (zul T 3 ). Für die Bestimmung von zul T 3 (siehe Gl. 3) wird ein ideeller Schubmodul G s (siehe Gl. 4) verwendet. (3) K 1,2 L s (4) Schubfeldwerte Schubfeldlänge Zul T 1 und zul T 2 sowie die Schubfeldwerte werden den typen geprüften Datenblättern entnommen (hierzu beispielhaft das Typenblatt in Bild 5) und gelten für Schubfeld längen L s min L s. Für L s < min L s ergeben sich die zulässigen Schubflüsse wie folgt: zul T 1,neu = a 1 zul T 1 (5) zul T 2,neu = a 1 zul T 2 (6) (7) (8) a 1 = 2 L s /min L s - (L s /min L s ) 2 (9) a 2 = min L s /L s (10) Die Ausführung nach DIN , Bild 6, [2] entspricht der Normalbefestigung und die nach Bild 7 der Sonderbefestigung (Bild 4). Im ersten Fall ist jeder anliegende Gurt in dessen Mitte befestigt. Im zweiten Fall erfolgt die Befestigung in der Nähe der Stege. Bild 5. Typenblatt: Schubfeldwerte [9] Nachweis der Stegbelastung R A,q,d + R A,S,d R A,k / γ M (11) R A,q,d Bemessungswert der Auflagerkraft aus Querlasten R A,s,d Bemessungswert der zusätzlichen Stegbeanspruchungen aus Schubfeldwirkung R A,k charakteristische Auflagerkraft, als Druckkraft je nach Nachweisverfahren R AT,k oder R A,G,k und als Zugkraft R A,k der Befestigung in jedem anliegendem Gurt Durch die Einleitung der Schubkräfte aus der Unterkonstruktion quer zu den Profilrippen in die anliegenden Gurte werden die Stege der Trapezprofile an den Auflagern zusätzlich beansprucht. Die zusätzliche Auflagerkraft aus Schubfeldwirkung R A,S,d nach Gleichung (12) und (13), muss sowohl als Zugkraft als auch als Druckkraft den Auflagerkräften aus der Biegebeanspruchung R A,q,d überlagert werden. R A,S,d = K 3 T d für L s min L s (12) R A,S,d = a 1 K 3 T d für L s < min L s (13) K 3 Schubfeldwert Bemessungswert der Schubfeldbeanspruchung T d Da die zusätzlichen Stegbelastungen in Bezug auf das Auflager Gleichgewichtsgruppen bilden, stellen sie keine Belastung für die Unterkonstruktion dar.

4 36 Stahl-Schubfeld Verbindungen Bei den Nachweisen der Verbindungstel wird unterschieden zwischen der Befestigung den Querträgern und der Befestigung den Längsträgern. Beide Nachweise sind durch den Anwender steuerbar (Bild 6). Verbindung den Längsträgern V d V R,d (14) V d V R,d Bemessungswert der Scherkraft je Verbindungstel Bemessungswert der Querkrafttragfähigkeit je Verbindungstel Für die Verbindung den Längsträgern entsteht pro Verbindung folgende Scherkraft: V d = T d e (15) T d Bemessungswert der Schubfeldbeanspruchung e Abstand der Verbindungen in den Schranken nach DIN [2]: 50 mm e 666 mm Der Bemessungswert der Querkrafttragfähigkeit ertelt sich nach Gleichung (16): (16) V R,k charakteristischer Wert der Querkrafttragfähigkeit γ M Teilsicherheitsbeiwert: γ M = 1,33 Bild 6. Eingabe Verbindungstel Der charakteristische Wert der Querkrafttragfähigkeit V R,k wird der allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung [7] entnommen. Der Fachbereich Bauwesen der Fachhochschule Gießen-Friedberg veranstaltet an der Fachhochschule in Gießen ein Fortbildungsseminar unter dem Titel: 7. GIESSENER BAUFORUM 2010 Neue Entwicklungen im Bauwesen Freitag, 10. September 2010 Wie auch in den vergangenen Jahren werden im Rahmen des Fachseminars neue Entwicklungen im Bauwesen angesprochen. Die diesjährigen Schwerpunkte sind: Neue europäische Vorschriften im konstruktiven Ingenieurbau Innovative Bauteile und deren Einsatzmöglichkeiten in der Praxis Baudynamik Nachhaltigkeit im Bauwesen Mit dem Fortbildungsseminar werden Mitarbeiter von Ingenieur- und Architekturbüros, Unternehmen, Verwaltungen und Prüfstellen angesprochen, die sich Themen des Bauingenieurwesens bzw. der Architektur befassen. Die Veranstaltung wird von der Ingenieurkammer Hessen 8 Unterrichtseinheiten für die Nachweisberechtigten der Fachliste Standsicherheit sowie von der Architektenkammer 8 Fortbildungspunkten im Themenbereich Konstruktionsplanung, Technik und Ausführung anerkannt. Veranstalter: Fachhochschule Gießen-Friedberg Fachbereich Bauwesen Prof. Dr.-Ing. Jens Minnert Telefon: Jens.Minnert@bau.fh-giessen.de Internet: veranstaltungen/bauforum5/ Tagungsgebühr: Ingenieure: 120,00 EUR (inkl. MwSt) Mitglieder im Förderverein: 100,00 EUR (inkl. MwSt) Studenten: 30,00 EUR (inkl. MwSt) Darin sind der Seminarband, Mittagessen sowie Tagungsgetränke enthalten. Tagungsort: Fachhochschule Gießen-Friedberg Wiesenstraße 14, Gießen Haus I, Hörsaal 136 (Audimax)

5 37 Verbindung den Querträgern V d V R,d (17) N d N R,d (18) (19) V d Bemessungswert der Scherkraft je Verbindungstel N d Bemessungswert der Zugkraft je Verbindungstel V R,d Bemessungswert der Querkrafttragfähigkeit je Verbindungstel N R,d Bemessungswert der Zugtragfähigkeit je Verbindungstel Für die Verbindung den Querträgern ist die Scherkraft pro Verbindung: V d = F x,d b R /n (20) (21) F x,2,d = T d + R x,d (22) F x,e,d = q d (23) T d Bemessungswert der Schubfeldbeanspruchung R x,d Bemessungswert der Auflagerlast in x-richtung infolge vertikaler Lasten, nur bei geneigten Trapezblechprofilen q,d Bemessungswert der Gleichstreckenlast Werden an einem Querrand Lasten ohne Lasteinleitungsträger in ein Schubfeld eingeleitet, die eine Schubkraft F x,e,d je Verbindung hervorrufen, ergibt sich durch geometrische Addition die resultierende Scherkraft F x,d (siehe Gl. 21). Die Zugkraft je Verbindungstel berechnet sich nach Gleichung (24). N d = F z,d b R /n (24) F z,d =R A,S,d +R z,d (25) R A,s,d Bemessungswert der zusätzlichen Stegbeanspruchungen aus Schubfeldwirkung R z,d Bemessungswert der abhebenden Auflagerlast infolge Windbeanspruchung Als Zugkräfte kommen an den Querrändern zwei Anteile zusammen. Dies sind die abhebende Auflagerkraft aus der Schubfeldwirkung und die abhebende Auflagerkraft infolge der Windbeanspruchung. Ausgabe Es wird eine vollständige, übersichtliche und prüffähige Ausgabe der Nachweise zur Verfügung gestellt. Der Ausgabeumfang kann in gewohnter Weise gesteuert werden. Neben der grafischen Darstellung des Schubfeldes im Schnitt und der Draufsicht, siehe auch Bild 1, werden die Belastungen, Schnittgrößen und Nachweise unter Berücksichtigung der Einstellungen des Anwenders sowohl grafisch als auch tabellarisch ausgegeben. Die tabellarische Ausgabe des Schubfeldnachweises ist beispielhaft in Bild 7 zu sehen. Bild 7. Ausgabe Schubfeldnachweis Dipl.-Ing. Petra Licht mb AEC Software GmbH mb-news@mbaec.de Literatur [1] Deutsches Institut für Normung e.v. (DIN): DIN : Trapezprofile im Hochbau, Stahltrapezprofile, - Teil 1: Allgemeine Anforderungen, Ertlung der Tragfähigkeitswerte durch Berechnung. Ausgabe 06/1987 [2] Deutsches Institut für Normung e.v. (DIN): DIN : Trapezprofile im Hochbau, Stahltrapezprofile, - Teil 3: Festigkeitsnachweis und konstruktive Ausbildung. Ausgabe 06/1987 [3] Deutsches Institut für Bautechnik, Berlin: Mitteilungen Sonderheft 11/2: Anpassungsrichtlinie Stahlbau, 3. Auflage. Ausgabe 12/1998 [4] Deutsches Institut für Bautechnik, Berlin: Mitteilungen Sonderheft 11/2: Anpassungsrichtlinie Stahlbau, Teilnachdruck der 3. Auflage, inklusive Ergänzungen Dezember Ausgabe 11/2002 [5] Deutsches Institut für Normung e.v. (DIN): DIN : Einwirkungen auf Tragwerke Teil 4: Windlasten. Ausgabe 03/2005 [6] Deutsches Institut für Normung e.v. (DIN): DIN : Einwirkungen auf Tragwerke Teil 100: Grundlagen der Tragwerksplanung, Sicherheitskonzept und Bemessungsregeln. Ausgabe 03/2001 [7] Deutsches Institut für Bautechnik, Berlin: Zulassungsbescheid Nr. Z für Verbindungselemente zur Verbindung von Bauteilen im Metallleichtbau, 6. September 2005 [8] Schwarze, K., Kech, J.: Bemessung von Stahltrapezprofilen nach DIN Schubfeldbeanspruchung. Stahlbau 60 (1991), S [9] ThyssenKrupp Bausysteme Prüfbescheid II B : Querschnittund Tragfähigkeitswerte Hoesch Trapezprofil, Info D S065 Stahl-Schubfeld, DIN (06/87) Anpassungsrichtlinie (12/01) Leistungsbeschreibung siehe nebenstehenden Fachartikel BauStatik 5-er Paket bestehend aus: 5 BauStatik-Module deutscher Norm nach freier Wahl (ausgenommen: S018, S408, S409, S755, S756, S928) Angebote BauStatik ,- EUR 890,- EUR Es gelten unsere Allg. Geschäftsbedingungen. Änderungen und Irrtümer vor be halten. Alle Preise zzgl. Versandkosten (7,50 EUR) und ges. MwSt. Hardlock für Einzel platz lizenz, je Arbeitsplatz erforderlich (95,- EUR). Handbücher auf DVD. Betriebssystem Windows XP (32) / Windows Vista (32/64) / Windows 7 (32/64) Stand: August 2010 Kurzpreisliste siehe