View
217
Download
2
Category
Preview:
Citation preview
Titel: Anschluss Blatt: Seite 1 von 12
Verfasser: Prof. Dr.-Ing. U. Dorka / Dipl.-Ing. A. Paul Erstelldatum: 26.05.10
Beispiel 6: Anschlusskonstruktion unter Zug- und Schubkraft
Es soll der Anschluss des Zugstabes für die Bemessungslast FEd = 300 kN
nachgewiesen werden.
Zur Anwendung kommen Schrauben M 20 der Festigkeitsklasse 8.8,
Stahlsorte S 235.
Die Konstruktion ist dem Wetter ausgesetzt.
Titel: Anschluss Blatt: Seite 2 von 12
Verfasser: Prof. Dr.-Ing. U. Dorka / Dipl.-Ing. A. Paul Erstelldatum: 26.05.10
1. Kontrolle der Rand- und Lochabstände der Schrauben nach
DIN EN 1993-1-8, nach Abschnitt 3.5 Tabelle 3.3
d� � 20 � 2 � 22 mm
1.1. Randabstände:
→ kleinster Randabstand in Kraftrichtung e1 = 35 mm
1,2 · d� � 1,2 · 22 mm � 26,4 mm � 35 ��
→ größter Randabstand in Kraftrichtung e2 = 35 mm
35 mm � 4 · � � 40 �� � 4 · 15 � 40 �� � 100 ��
→ kleinster Randabstand senkrecht zur Kraftrichtung e2 = 30 mm
1,2 · d� � 1,2 · 22 mm � 26,4 mm � 30 ��
→ größter Randabstand senkrecht zur Kraftrichtung
30 mm � 4 · � � 40 �� � 4 · 15 � 40 �� � 100 ��
1.2. Lochabstände:
→ kleinster Lochabstand in Kraftrichtung p1 = 180 mm
2,2 · d� � 2,2 · 48,4 � 180 ��
→ größter Lochabstand in Kraftrichtung p1 = 180 mm, der kleinste Wert von
14t oder 200 mm
180 mm � 200 ��
→ kleinster Lochabstand senkrecht zur Kraftrichtung p2 = 70 mm
2,4 · d� � 2,4 · 52,8 � 70 ��
→ größter Lochabstand senkrecht zur Kraftrichtung p2 = 70 mm, der kleinste
Wert von 14t oder 200 mm
70 mm � 200 ��
Titel: Anschluss Blatt: Seite 3 von 12
Verfasser: Prof. Dr.-Ing. U. Dorka / Dipl.-Ing. A. Paul Erstelldatum: 26.05.10
2. Anschlussnachweise
Einwirkende Kraft:
FEd = 300 kN
Diese Kraft wird in zwei Komponenten zerlegt, eine Zugkraft und eine
Scherkraft, deren Werte gleich sind mit:
FEd = VEd = NEd = 300 kN
Also wird jede Schraube durch eine Zugkraft
Ft,Ed = 300 kN/4 = 75 kN
und eine Schubkraft
FV,Ed = 300 kN/4 = 75 kN
beansprucht.
Titel: Anschluss Blatt: Seite 4 von 12
Verfasser: Prof. Dr.-Ing. U. Dorka / Dipl.-Ing. A. Paul Erstelldatum: 26.05.10
2.1. Grenzabscherkraft der Schrauben nach DIN EN 1993-1-8, Abschnitt 3.6
Tab. 3.4
F�,�� � F�,�� � α� · f�� · Aγ !
mit:
α� � 0,6 Schaft in der Scherfuge
f�� � 80 kN/cm² Abschnitt 3.1.1, Tab. 3.1
γ ! � 1,25 Abschnitt 2.2, Tab. 2.1
A � 'π · 2!4 ) � πcm²
Nachweis Abscheren:
F�,�� � 75 kN � F�,�� � 0,6 · 80 kNcm! · π cm²1,25 � 121 kN
Nachweis erfüllt!
Titel: Anschluss Blatt: Seite 5 von 12
Verfasser: Prof. Dr.-Ing. U. Dorka / Dipl.-Ing. A. Paul Erstelldatum: 26.05.10
2.2. Grenzlochleibungskraft nach DIN EN 1993-1-8, Abschnitt 3.6 Tab. 3.4
F�,�� � F�,�� � k* · α� · f� · d · tγ !
mit:
k* � min .2,8 · e!d� 0 1,7; 2,52 � min .2,8 · 3022 0 1,7; 2,52 � min32,12; 2,54
k* � 2,12
α� � min . e!3 · d� ; f��f� ; 1,02 � min . 353 · 22 ; 80
36 ; 1,02 � min30,53; 2,22; 1,04
α� � 0,53 f� � 36 kN/cm² Zugfestigkeit S 235
γ ! � 1,25 Abschnitt 2.2, Tab. 2.1
Nachweis der Lochleibung:
F�,�� � 75 kN � F�,�� � 2,12 · 0,53 · 36 kNcm! · 2 cm · 1,5 cm1,25
F�,�� � 75 kN � F�,�� � 97,08 kN
Nachweis erfüllt!
Titel: Anschluss Blatt: Seite 6 von 12
Verfasser: Prof. Dr.-Ing. U. Dorka / Dipl.-Ing. A. Paul Erstelldatum: 26.05.10
2.3. Grenzzugkraft der Schrauben DIN EN 1993-1-8, Abschnitt 3.6 Tab. 3.4
F6,�� � F6,�� � k! · f�� · A7γ !
mit:
k! � 0,9 A7 � 2,45 Spannungsquerschnittsfläche aus Schneider 16. Auflage
Nachweis auf Zug:
F6,�� � 75 kN � F6,�� � 0,9 · 80 kNcm! · 2,45cm²1,25
F6,�� � 75 kN � F6,�� � 141,12 kN
Nachweis erfüllt!
2.4. Nachweis auf Durchstanzen DIN EN 1993-1-8, Abschnitt 3.6 Tab. 3.4
B9,�� � 0,6 π d:t9f� γ !⁄
mit:
d: � 3,0 cm t9 � 0,8 cm
f� � 36 kN/cm²
F6,�� � 75 kN � B9,�� � 0,6 · π · 3 cm · 0,8 cm · 36 kN/cm²1,25 � 130,29 kN
Nachweis erfüllt!
Titel: Anschluss Blatt: Seite 7 von 12
Verfasser: Prof. Dr.-Ing. U. Dorka / Dipl.-Ing. A. Paul Erstelldatum: 26.05.10
2.5. Nachweis für die kombinierte Beanspruchung durch Scher-/ Lochleibung
und Zug DIN EN 1993-1-8, Abschnitt 3.6 Tab. 3.4
F<,��F<,�� � F6,��1,4 · F6,�� = 1,0
75 kN137,41 kN � 75 kN
1,4 · 141,2 kN � 0,93 = 1,0
Nachweis erfüllt!
Titel: Anschluss Blatt: Seite 8 von 12
Verfasser: Prof. Dr.-Ing. U. Dorka / Dipl.-Ing. A. Paul Erstelldatum: 26.05.10
2.6. Nachweis des Anschlussblechs nach DIN EN 1993-1-8
Die hier zu führenden Nachweise können nach Tab. 6.1 bestimmt werden. Für
den vorliegenden Anschluss gibt die Tabelle folgendes aus:
2.6.1. Tragfähigkeit nach 6.2.6.5
Abmessungen:
bp = 130 mm
w = 70 mm
ex = 35 mm
e = 30 mm
mx = 10 mm
Titel: Anschluss Blatt: Seite 9 von 12
Verfasser: Prof. Dr.-Ing. U. Dorka / Dipl.-Ing. A. Paul Erstelldatum: 26.05.10
Ermittlung der wirksamen Länge für ausgesteifte Stützenflansche nach Tab. 6.6:
Lage der Schraubenreihe: Äußere Schraubenreihe neben Trägerzugflansch
Schraubenreihe einzeln betrachtet
Kreisförmiges
Muster leff,cp
der kleinste Wert von: 2πm> � 2π · 10 � 62,83 ? maßgeblich πm> � w � π · 10 � 70 � 101 πm> � 2e � π · 10 � 2 · 30 � 91
Nicht
kreisförmiges
Muster leff,nc
der kleinste Wert von: 4m> � 1,25e> � 4 · 10 � 1,25 · 35 � 84 e � 2m> � 0,625e> � 30 � 2 · 10 � 0,625 · 35 � 71,875 0,5 · b9 � 0,5 · 130 � 65 ? maßgeblich
0,5 · w � 2m> � 0,625e> � 0,5 · 70 � 2 · 10 � 0,625 · 35 � 76,88
Modus 1:
lGHH,* � lGHH,IJ jedoch lGHH,* = lGHH,J9
lGHH,* � 65 mm aber lGHH,* � 65 mm K lGHH,J9 � 62,83
somit: lGHH,* � 62,83 mm
Modus 2: lGHH,! � lGHH,IJ � 65 mm
→ Kreisförmiges Muster (siehe Vortrag!) stellt sich ein!
Ermittlung der Tragfähigkeit FT,Rd eines äquivalenten T-Stummelflansches bei
Zugbeanspruchungen nach Tabelle 6.2:
Auftreten von Abstützkräften:
Lb < Lb*
mit:
L� � t � tM � max m2 � k
2 � 15 mm � 8,5 mm � 6,5 mm � 8 mm � 39 mm
Dicke Fußplatte t 15 mm Halbe Mutterhöhe m/2 9,5 mm
Halbe Kopfhöhe k/2 6,5 mm Unterlegscheibe tP 8 mm
L�O � 8,8 · m³ · AQ∑ lGHH,* · tHS� 8,8 · T10 mmU³ · 245 mm²
62,83 mm · T8,5 mmU³ � 55,88 mm
Titel: Anschluss Blatt: Seite 10 von 12
Verfasser: Prof. Dr.-Ing. U. Dorka / Dipl.-Ing. A. Paul Erstelldatum: 26.05.10
somit ist: L� � 39 mm = L�O � 55,88 mm
→ es treten Abstützkräfte auf!
M9W,*,�� � 0,25 X lGHH,* · tH! · fY γ:�⁄
M9W,*,�� � 0,25 · 62,83 mm · T15 mmU² · 235 N/mm² 1,0⁄ � 0,83 kNm
M9W,!,�� � 0,25 X lGHH,! · tH! · fY γ:�⁄
M9W,!,�� � 0,25 · 65 mm · T15 mmU² · 235 N/mm² 1,0⁄ � 0,859 kNm
Verfahren 1
Modus 1 *
ohne Futterplatten FZ,*,�� � 4 · M9W,*,��m � 4 · 0,83 kNm
0,01 m � 332,2 kN
Modus 2 ** FZ,!,�� � 2 · M9W,!,�� � n ∑ F6,��m � n � 2 · 0,859 � 0,035 · 4 · 1430,01 m � 0,035 m
FZ,!,�� � 483,07 kN
Modus 3 *** FZ,S,�� � X F6,�� � 4 · 143 kN � 572 kN
Modus 1 wird maßgebend
Modus 1 * Vollständiges Fließen des Flansches
Modus 2 ** Schraubenversagen gleichzeitig mit Fließen des Flansches
Modus 3 *** Schraubenversagen (bereits nachgewiesen)
Nachweis:
F6,��min FZ,�� � 300 kN332,2 kN � 0,903
Nachweis erfüllt!
Titel: Anschluss Blatt: Seite 11 von 12
Verfasser: Prof. Dr.-Ing. U. Dorka / Dipl.-Ing. A. Paul Erstelldatum: 26.05.10
(4.4)
3. Schweißnahtnachweis
3.1. Schweißnahtnachweis nach DIN EN 1993-1-8
gew. Nahtdicke: 5 mm
nach 4.5.2 (2) ist bei Kehlnähten eine Mindestnahtdicke von 3 mm einzuhalten!
Vereinfacht werden die Kräfte den Nähten zugewiesen, die in ihrer Richtung
wirken, d.h.
Gurtkräfte -> Zugkraft
Stegnähte -> Schubkraft
Gurt:
Scherfestigkeit der Schweißnaht nach 4.5.3.3 (3):
f<[,� � f�√3 · β[ · γ !
� 36 kN/mm²√3 · 0,8 · 1,25 � 20,79 kN/cm²
mit:
f� � 36 kN/cm² β[ � 0,8 Tab. 4.1 γ ! � 1,25
Grenzkraft der Kehlnaht am Zuggurt pro Längeneinheit:
F[,�� � f<[,� · a � 20,79 kNcm! · 0,5 � 10,39 kN/cm
Titel: Anschluss Blatt: Seite 12 von 12
Verfasser: Prof. Dr.-Ing. U. Dorka / Dipl.-Ing. A. Paul Erstelldatum: 26.05.10
Wirksame Länge der Kehlnaht an den Zuggurten für IPE 200, wegen
Umschweißung auch an den Enden voll ausgeführt:
lGHH � Tb � b 0 2 · r 0 t[U · 2 � tH · 2 lGHH � T8,2 cm � 8,2 cm 0 2 · 0,9 cm 0 0,5 cmU · 2 � 0,74 cm · 2 � 29,7 cm
Nachweis:
N��F[,�� · lGHH � 300 kN10,39 kNcm · 29,7cm � 0,97
Steg:
Grenzkraft der Kehlnaht am Steg pro Längeneinheit:
F[,�� � f<[,� · a � 20,79 kNcm! · 0,5 � 10,39 kN/cm
Wirksame Länge der Kehlnaht am Steg:
lGHH � 2 · Th 0 2 · tH 0 2a 0 2rU · 1,41 lGHH � 2 · T16 cm 0 2 · 0,74 cm 0 2 · 0,5 cm 0 2 · 0,9U · 1,41 � 33,1 cm
Nachweis:
V��F[,�� · lGHH � 300 kN10,39 kNcm · 33,1cm � 0,87
Recommended