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60 cm
30 cm
40 cm
30 cm
MMEdEd
NNEdEd VVEdEd
ZEd
DEd
Vij,Ed
Vij,Ed
Vfr,Ed
VEd, NEd, MEd
dh c
e 1
1
z =
0.9
· d
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1 Bemessungsschnitt 1-1
Abb.: Anschlussbauteil allgemein→ Seite 10 Produktinformation Technik HALFEN HUC Universal Connection
Bemessungsbeispiel für den Anschluss eines Stahlelements an eine Stahlbetonstütze mit dem HALFEN HSC-B Stahlbauanschluss
Verweise:
Die Berechnung erfolgt nach DIN EN 1992-1-1, DIN EN 1993-1-1 undDIN EN 1993-1-8. Formelverweise beziehen sich auf die Produktinformationen Technik HALFEN HUC Universal Connection und HALFEN HSC Stud Connector sowie auf die bauaufsichtlichen Zulassungen Z-21.8-1974 HSC-B Stahlbauanschluss und Z-21.8-1973 HALFEN HSC Stud Connector.
Beton C25/30B500Bbcol = 40 cm, hcol = 60 cmStützenlängsbewehrung: 12 Ø 25 mmBügelbewehrung: dsw = 12 mm, s = 8 cmUmweltklasse XC1Verlegemaß cv = 2,5 cmStirnplatte Anschluss: bc = 30 cm, hc = 30 cm
Einwirkungen: vorwiegend ruhendMEd = 160 kNmNEd = 120 kNVEd = 700 kN(Schnittgrößen in der Fuge zwischen Positionsplatte und Stirnplatte → Bemessungsschnitt 1-1)Positionsplatte wird schalungsbündig eingebaut
Alle Dokumentationen auf die hier verwiesen wird, stehen unter www.halfen.de als PDF zum Down-load zur Verfügung.
Vorgaben
Stirnplatte
Positionsplatte tp = 3 mm
Abb.: Positionsplatte schalungsbündig→ Seite 6 Produktinformation Technik HALFEN HUC Universal Connection
Schwerachse Anschlussbauteil
HALFEN HUC UNIVERSAL CONNECTION Produktinformation
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Bemessungsbeisp ie l
HALFEN HUC UNIVERSAL CONNECTION
2
Reibungsbeiwerte μinf μsup
Reibungsanteil aktivierbar 0,1
0,2Reibungsanteil nicht aktivierbar 0
Reibung Stahl/Stahl für die Nachweise im GZT
Tab.: S. 10 Produktinformation Technik HALFEN HUC Universal Connection (Z-21.8-1974, Tab. 2)
Zugkraft
ZEd = z
MEd + NEd ⋅ (0,5 · hc – 0,1 · d)
z
Annahme: Randabstand der oberen Schrauben e1 = 50 mmd = hc – e1 = 30,0 cm – 5,0 cm = 25,0 cmz = 0,9 ⋅ d = 0,9 ⋅ 25,0 cm = 22,5 cm
ZEd = 16000 kNcm
22,5 cm + 120 kN ·
(0,5 ⋅ 30 cm – 0,1 ⋅ 25 cm)22,5 cm
= 777,8 kN
Druckkraft
DEd = z
MEd – NEd ⋅ z
(d – 0,5 ⋅ hc)
= 22,5 cm
16000 kNcm – 120 kN ⋅
22,5 cm(25 cm – 0,5 ⋅ 30 cm)
= 657,8 kN
ReibungsanteileVfr,Ed,inf = DEd ⋅ μinf
Annahme: Reibungsanteil wird aktiviert
Vfr,Ed,inf = 657,8 kN ⋅ 0,1 = 65,8 kN(für Nachweis von Schrauben, Muffen, lokalem Betonausbruch)
Vfr,Ed,sup = DEd ⋅ μsup = 657,8 kN ⋅ 0,2 = 131,6 kN(für Nachweis auf Betonkantenbruch)
→ Seite 10 Produktinformation Technik HALFEN HUC Universal Connection (Z-21.8-1974, Gl. 4a, 4b)
→ Seite 10 Produktinformation Technik HALFEN HUC Universal Connection (Z-21.8-1974, Gl. 3b)
→ Seite 10 Produktinformation Technik HALFEN HUC Universal Connection (Z-21.8-1974, Anlage 3, S. 3)
0
0
20
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
220
240
40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320
M 27 10.9
M 27 5.6
M 27 4.6
HSC-B 25
Nij,
Rd [
kN]
Vij,Rd [kN]
M 27 8.8
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Bemessungsbeisp ie l
HALFEN HUC UNIVERSAL CONNECTION
Zuggurtschrauben:
Maximale Zugtragfähigkeitmax ZEd = 213,4 kN
ntie,req = Nij,Rd
ZEd = 213,4 kN777,8 kN
= 3,6
gewählt: ntie = 4
Beanspruchung der Zuggurtschrauben:
Nij,Ed = ntie
ZEd = 4
777,8 kN = 194,4 kN
Verbleibende Schubtragfähigkeit:
Vij,Rd ≈ 120 kN
Gesamtanzahl der Schrauben:
ntot,req = Vij,Rd
VEd − Vfr,Ed,inf = 120 kN
700 kN − 65,8 kN = 5,3
gewählt: ntot = 6
Beanspruchung der Schrauben auf Abscheren:
Vij,Ed = ntot
VEd − Vfr,Ed,inf = 6
700 kN − 65,8 kN = 105,7 kN
Druckgurt: nstrut = ntot – ntie = 6 – 4 = 2
→ Seite 12 Produktinformation Technik HALFEN HUC Universal Connection „Hilfen zur Vordimensionierung“
→ Seite 11 Produktinformation Technik HALFEN HUC Universal Connection (Z-21.8-1974, Gl. 5 und 10)
→ Seite 11 Produktinformation Technik HALFEN HUC Universal Connection (Z-21.8-1974, Gl. 6 und 11)
= Fließkraft Bewehrungsstahl Fyd,25, siehe Diagramm
(Ablesen aus Diagramm)
Ermittlung der erforderlichen Muffen- und SchraubenanzahlAnnahmen: HSC-B 25, Schrauben M 27, 8.8
Fyd, 25 = 213,4 kN
90 (> 86)
70 (> 66) 80 (> 66)
220 (> 66)
70 (> 66)40
40
50 5040
50u
200
u = 50 mm (> min u = 36 mm)
40
[mm]
dL
u
aij
aij
aij
aij,edge
aij,edge
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Bemessungsbeisp ie l
HALFEN HUC UNIVERSAL CONNECTION
4
Abmessungen, geometrische Vorgaben
HSC-B Schraube Mindestabstände Loch-∅
ds[mm] [-]
aij,Rand[mm]
aij[mm]
u[mm]
max dL[mm]
12 M12 40 30 21 13
16 M16 50 38 21 17
20 M20 63 48 27 21
25 M27 86 66 36 28,5
Abb.: S. 9 Produktinformation Technik HALFEN HUC Universal Connection„Entwurf des Lochbildes, Mindestab-stände“
Entwurf Lochbild
Hinweis: Abgesehen vom unteren Überstand „u“ sind die stahlbauseitigen Mindest- und Maximalabstände für die Schrauben separat zu untersuchen.
Stirnplatte
Tab.: S. 9 Produktinformation Technik HALFEN HUC Universal Connection (Z-21.8-1974, Anlage 2)
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Bemessungsbeisp ie l
HALFEN HUC UNIVERSAL CONNECTION
Spannungsquerschnitte der Schrauben
Schraubengröße Asp [cm²]
M 12 0,84
M 16 1,57
M 20 2,45
M 27 4,59
Widerstandsparameter für Schrauben
Festigkeitsklasse fu,b,k[kN/cm²]
αv [-]
4.6 40 0,60
5.6 50 0,60
8.8 80 0,60
10.9 100 0,50
Nachweis der Schrauben
Nij,Ed = 194,4 kN (je Schraube)
Vij,Ed = 105,7 kN (je Schraube)
Nij,Rd = k2 ⋅ m2
fub ⋅ ASp = 0,9 ⋅ 1,25
80 kN/cm² ⋅ 4,59 cm² = 264,4 kN
Vij,Rd = v ⋅ m2
fub ⋅ ASp = 0,60 ⋅ 1,25
80 kN/cm² ⋅ 4,59 cm² = 176,3 kN
→ HUC Katalog S. 11 (Z-21.8-1974, Gl. 8)
Nij,Rd
Nij,Ed = 264,4 kN194,4 kN
= 0,74
Vij,Rd
Vij,Ed = 176,3 kN105,7 kN
= 0,60
Nij,Rd
Nij,Ed
2
+ Vij,Rd
Vij,Ed
2
= 0,742 + 0,602 = 0,91
Tab.: S. 11 Produktinformation Technik HALFEN HUC Universal Connection
Tab.: S. 11 Produktinformation Technik HALFEN HUC Universal Connection
→ Seite 11 Produktinformation Technik HALFEN HUC Universal Connection (Z-21.8-1974, Gl. 7)
→ Seite 11 Produktinformation Technik HALFEN HUC Universal Connection (Z-21.8-1974, Gl. 9)
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
220
240
260 280 300 320
Nij,
Rd [
kN]
Vij,Rd [kN]
HSC-B 25
HSC-B 20
HSC-B 16HSC-B 12
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Bemessungsbeisp ie l
HALFEN HUC UNIVERSAL CONNECTION
6
Nachweis der Muffen
Nij,Ed = 194,4 kN (je Muffe)Vij,Ed = 105,7 kN (je Muffe)
Nachweis: Wertepaar (Vij,Ed, Nij,Ed) liegt zwischen durchmesserspezifischer Grenz-kurve (hier HSC-B 25) und Koordinatenachsen, siehe Diagramm
Nachweis Bewehrungsstahl
Nij,Ed = 194,4 kN (Kraft je Stab)
Fyd,25 = γs
fyk ⋅ As = 1,15
50 kN/cm² ⋅
4π
⋅ (2,5 cm)2
= 213,4 kN > 194,4 kN = Nij,Ed
Hinweis: Die Verankerung ist nachzuweisen. → Siehe S.10
→ Seite 11 Produktinformation Technik HALFEN HUC Universal Connection (Z-21.8-1974, Anlage 3, S. 5, 6)
→ Z-21.8-1974, Diagramm 1(105,7 kN, 194,4 kN)
xb
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Bemessungsbeisp ie l
HALFEN HUC UNIVERSAL CONNECTION
Abmessungen HSC-B
LM
Sw
ds
ds [mm] Sw [mm] LM [mm]
12 19 36
16 24 48
20 30 60
25 41 75
Lokaler Betonausbruch
Vij,Ed = 105,7 kN (je Muffe)
Widerstand je Muffe Vij,loc,Rd = c
1,44 ⋅ Sw
2 ⋅ (fck ⋅ Rp,0.2)0,5
Sw = 41 mm (siehe Tabelle)
fck = 25 N/mm² ≤ 50 N/mm²
Rp,0,2 = 440 N/mm²
Vij,c,loc,Rd = 1,5
1,44 ⋅ 412 ⋅ (25 ⋅ 440)0,5 = 169253 N = 169,3 kN
Vij,loc,Rd
Vij,Ed = 169,3105,7
= 0,62 < 1,0
Betonkantenbruch
Einwirkung
Vconc,Ed = 2
VEd + Vfr,Ed,sup = 2
700 kN + 131,6 kN = 415,8 kN
Widerstand
Vconc,Rd = 15 ⋅ cα
⋅ bc ⋅ LM ⋅ fck0,25
bc = 300 mm (Stirnplattenbreite)
LM = 75 mm (siehe Tabelle S. 4)
fck = 25 N/mm² ≤ 50 N/mm²
Vconc,Rd = 15 ⋅ 1,50,85
⋅ 300 ⋅ 75 ⋅ 250,25 = 427648 N = 427,6 kN
Vconc,Rd
Vconc,Ed = 427,6415,8
= 0,97 < 1,0
→ Seite 13 Produktinformation Technik HALFEN HUC Universal Connection (Z-21.8-1974, Gl. 12)
→ Seite 13 Produktinformation Technik HALFEN HUC Universal Connection (Z-21.8-1974, Gl. 14, 15, 16)
Abb.: S. 13 Produktinformation Technik HALFEN HUC Universal Connection
Abb.: S. 13 Produktinformation Technik HALFEN HUC Universal Connection
Tab.: S. 13 Produktinformation Technik HALFEN HUC Universal Connection
55
1010
Asl,bet
Asl,edge
aaijij
bbcolcol
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Bemessungsbeisp ie l
HALFEN HUC UNIVERSAL CONNECTION
8
Primäre Spaltzugbewehrung
Asw,1 = 0,25 ⋅ ntot
VEd ⋅ 1 – aij,max
Sw ⋅ fyk
1,15
VEd = 700,0 kN ntot = 6 (Gesamtanzahl Muffen) Sw = 41 mm (Schlüsselweite, siehe Tabelle S.7) aij,max = maximaler Abstand zweier Muffen in einer Lage Zuggurt: aij,max = 80 mm (obere Lage) Druckgurt: aij,max = 220 mm (untere Lage)
Zuggurt:
Asw,1,tie = 0,25 ⋅ 6
700,0 kN ⋅ 1 –
80 mm41 mm
⋅ 50,0 kN/cm²
1,15 = 0,33 cm²
Druckgurt:
Asw,1,strut = 0,25 ⋅ 6
700,0 kN ⋅ 1 –
220 mm41 mm
⋅ 50,0 kN/cm²
1,15 = 0,55 cm²
Die Wahl der Bewehrung erfolgt gemeinsam mit der sekundären Spaltzugbewehrung.
Sekundäre Spaltzugbewehrung
Zuggurt:
Asw,2,tie = 0,25 ⋅ 2
VEd ⋅ 1 – bcol
∑ aij ⋅ fyk
1,15
VEd = 700,0 kN ∑aij = 2 ⋅ 70 mm + 80 mm = 220 mm bcol = 400 mm fyk = 50 kN/cm²
Asw,2,tie = 0,25 ⋅ 2
700,0 kN ⋅ 1 –
400 mm220 mm
⋅ 50 kN/cm²
1,15 = 0,91 cm²
Druckgurt:
Asw,2,strut = 0,25 ⋅ Vconc,Ed ⋅ 1 – bcol
∑ aij ⋅ fyk
1,15
Vconc,Ed = 415,8 kN ∑aij = 220 mm
Asw,2,strut = 0,25 ⋅ 415,8 kN ⋅ 1 – 400 mm220 mm
⋅ 50 kN/cm²
1,15 = 1,08 cm²
Min
dest
abst
ände
kon
stru
ktiv
[cm
]
→ Seite 14 Produktinformation Technik HALFEN HUC Universal Connection (Z-21.8-1974, Gl. 17, 18)
Abb.: S. 14 Produktinformation Technik HALFEN HUC Universal Connection„Konstruktive Mindestabstände“
→ Seite 14 Produktinformation Technik HALFEN HUC Universal Connection (Z-21.8-1974, Gl. 19, 21)
→ Seite 14 Produktinformation Technik HALFEN HUC Universal Connection (Z-21.8-1974, Gl. 20, 21)
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Bemessungsbeisp ie l
HALFEN HUC UNIVERSAL CONNECTION
Mindestdurchmesser, Bügel und Längsbewehrung
HSC-B [mm]
dsw,2 [mm]
dsl,edge[mm]
dsl,bet[mm]
12 6 12 10
16 6 12 10
20 8 12 12
25 12 20 20
Wahl der SpaltzugbewehrungMindestdurchmesser dsw,2 = 12 mm für HSC-B 25
Zuggurt:
Asw,tie,tot = Asw,1,tie + Asw,2,tie = 0,33 cm² + 0,91 cm² = 1,24 cm²
gewählt: 2 Bügel mit dsw = 12 mm mit Asw,prov = 2,26 cm² > 1,24 cm² = Asw,req
Druckgurt:
Asw,strut,tot = Asw,1,strut + Asw,2,strut = 0,55 cm² + 1,08 cm² = 1,63 cm²
gewählt: 2 Bügel mit dsw = 12 mm mit Asw,prov = 2,26 cm² > 1,63 cm² = Asw,req
Verlegung: Jeweils ein Bügel wird unmittelbar unterhalb der Muffen verlegt, der 2. Bügel im Abstand von 8 cm. Die Bügel umschließen die Stützenbewehrung.
Längsbewehrung
Vorgaben: Die Mindestdurchmesser nach Zulassung betragen dsl,edge = 20 mm und dsl,bet = 20 mm siehe Tabelle.
Die Bewehrung ist oberhalb und unterhalb des Stahlelements zu verankern.
Vorhanden: 5 ∅ 25 mm, durchlaufende Stützenbewehrung
→ siehe Bild Gesamtdarstellung S. 11
Tab.: S. 14 Produktinformation Technik HALFEN HUC Universal Connection
bcolhcol
hbe
am
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10
Mindestabmessungen
Anker-Ø StützeBetonfestigkeits-
klassedHSC [mm]
bcol,min [mm]
hcol,min [mm]
ds,col,min [mm]
12 240 240 12 C20/25 - C70/85
16 240 240 12 C20/25 - C70/85
20300 300
16C20/25 - C35/45
240 240 C40/50 - C70/85
25
300 400
20
C20/25
300 350 C25/30 - C30/37
300 300 C35/45 - C70/85
Büge
l ∅8
s = 1
00
auf
h co
l
Büge
l ∅8
s = 1
00
auf
h be
am
Büge
l ∅8
s = 1
00
auf
h co
l
Bügel ∅8 s =
100
auf hbeam
Verankerung der Zuggurtbewehrung
Auslastung des Bewehrungsstahles (siehe auch Nachweis Bewehrungsstahl S. 6)
213,4 kN194,4 kN
= 0,91
Gewählt: Vollverankerung der Bewehrung mit HSC Anker-köpfen nach Zulassung Z-21.8-1973 (Typ HSC-B SH)
→ vereinfachter Verankerungsnachweis durch Einhalten von Konstruktionsregeln
Forderungen:Mindestabmessungen der Stütze, siehe Tabelle:
bcol,min = 300 mm < bcol,prov = 400 mm hcol,min = 350 mm < hcol,prov = 600 mm
Mindestlängsbewehrungsgrad der Stütze
ρcol,min = bcol ⋅ hcol
As1,col = bcol ⋅ hcol
As2,col ≥ 0,5 %
ρcol,1 = ρcol,2 = 40 cm ⋅ 60 cm
5 ⋅ π/4 ⋅ (2,5 cm)2
= 1,02 % ≥ 0,5 %
Mindestdurchmesser der Stützenlängsbewehrung aus Tabelle
ds,col,min = 20 mm < ds,col,prov = 25 mm
Mindestbügelbewehrung in der Stütze im Anschlussbereich, siehe Abb.:dsw = 8 mm, s = 100 mmvorhanden: dsw = 12 mm, s = 80 mm
Ankerköpfe werden bis hinter die Stützenlängsbewehrung geführt, siehe Abb. rechts oben
Weiterleitung der Kräfte
Die Weiterleitung der Kräfte ist vom Planer nachzuweisen. Dies ist auch dann erforderlich, wenn eine alternative Veran-kerungsvariante für die Zuggurtbewehrung, z.B. abgebogene Bewehrungsstäbe, gewählt wird.
Abb.: S. 6 Produktinformation Technik HALFEN HSC Stud Connector„Geometrie, Mindestbügelbewehrung“(Z-21.8-1973, Anlage 3)
→ Seite 6 Produktinformation Technik HALFEN HSC Stud Connector (Z-21.8-1973, Gl. 1)
→ Seite 6 Produktinformation Technik HALFEN HSC Stud Connector (Z-21.8-1973, Anlage 7 S. 2)
Tab.: S. 7 Produktinformation Technik HALFEN HSC Stud Connector(Z-21.8-1973, Tab. 2)
L
ds
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Bemessungsbeisp ie l
HALFEN HUC UNIVERSAL CONNECTION
Gesamtdarstellung der gewählten Bewehrung
Zuggurtbewehrung:
4 x Typ HSC-B SH, ds = 25 mmL = hcol – tp – cv = 600 mm – 3 mm – 25 mm = 572 mmMuffen galvanisch verzinkt
Druckgurtbewehrung:
2 x Typ HSC-B SH, ds = 25 mmL = 572 mmMuffen galvanisch verzinkt
Abb. Gesamtdarstellung der gewählten Bewehrung (außer der Spaltzugbewehrung sind keine Bügel dargestellt)
Abb.: S. 7 Produktinformation Technik HALFEN HUC Universal Connection„Produktübersicht“ „HSC-B SH Muffenstab mit Ankerkopf“
310
300
310
300
tp = 3 mm
45
4540
40
70
8070
u = 50 mm
u50
5555
Bemessungsbeisp ie l
HALFEN HUC UNIVERSAL CONNECTION
TI-H
UC
13
· ww
w.h
alfe
n.co
m
© 2
02
0
R-0
38
– 0
9/1
3
PD
F 1
0/2
0
Imagine. Model. Make. Leviat.com
Für Informationen über die zertifizierten Managementsysteme und Normen siehe www.halfen.com
ÖsterreichLeviat
Leonard-Bernstein-Str. 10
Saturn Tower, 1220 Wien
Tel.: +43 - 1 - 259 6770
E-Mail: [email protected]
SchweizLeviat
Hertistrasse 25
8304 Wallisellen
Tel.: +41 - 44 - 849 78 78
E-Mail: [email protected]
Deutschland Leviat
Liebigstrasse 14
40764 Langenfeld
Tel.: +49 - 2173 - 970 - 9030
E-Mail: [email protected]
Stirnplatte HSC-B FP:Maße: Dicke tc = ...(Vorgabe Planer), restliche Maße siehe Abb.Material S 460 walzblank(Vorgabe Planer) Schraubengröße M27
Positionsplatte HSC-B P:Maße siehe Abb. (Zur Erleichterung des Einbaus umlaufend 5 mm größer als Stirnplatte)Korrosionsschutz: galvanisch verzinktEinbau schalungsbündigSchraubengröße M27Nagellöcher: d = 3 mm
Bauseits zu stellen:Stützenlängs- und Bügelbewehrung6 Schrauben M 27 8.8 mit Unterlegscheiben
Abb. Stirnplatte und Positionsplatte [mm]
tc
Hinweise zur Bestellung