Verbindungen

Stahlbau Grundlagen

Verbindungen im Stahlbau

Prof. Dr.-Ing. Uwe E. Dorka

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Leitbauwerk Halle: Verbindung in einer Rahmenecke

Prof. Dr.-Ing. Dorka | Fachgebiet Stahl- & Verbundbau

3

Nieten (heute nicht mehr) Schrauben Bild: Georg Slickers Bild: Marcel Kaupmann

Schweien Kleben (mehr in der Zukunft ?) Bild: Marcel Kaupmann Bild: BTU Cottbus

Verbindungen im Stahlbau


4

Nicht vorgespannte Schrauben: Vorgespannte Schrauben: Schrauben: DIN EN ISO 4014 und 4016 DIN EN ISO 7411 Muttern: DIN EN ISO 4032, 4034 und 7413 DIN EN ISO 4775 Unterlegscheiben: DIN EN ISO 7089, 7090 und 7091 DIN EN ISO 7415 und 7416

Schraubverbindungen


Garnituren

5

Tabelle 1 DIN EN ISO 898-1

Schraubverbindungen


Bezeichnungssystem der Festigkeitsklassen

6

Mechanische und physikalische Eigenschaften, Tab. 3 DIN EN ISO 898-1

Schraubverbindungen


7

Scher-/Lochleibungsverbindung Keine Vorspannung erforderlich Festigkeitsklassen: 4.6 bis 10.9 Gleitfeste Verbindung Vorspannung erforderlich Festigkeitsklasse: 8.8 und 10.9 (gem. EC 3)

Schraubverbindungen


aus [3]

8

Abscheren

Versagensarten Scher-/Lochleibungsverbindungen

aus [7]

Schraubverbindungen


( ) ( ) ( )[ ]21323222121

++=

Von Mises Spannung:

9

Lochleibung

Schraubverbindungen



aus [7] ( ) ( ) ( )[ ]21323222121

++=

Von Mises Spannung:

10

Lochleibung: Einfluss der Loch- und Randabstnde


Schraubverbindungen


( ) ( ) ( )[ ]21323222121

++=

Von Mises Spannung:

11

Nettoquerschnitt


Schraubverbindungen


( ) ( ) ( )[ ]21323222121

++=

Von Mises Spannung:

12

Endquerschnitt (Schub)


Schraubverbindungen


( ) ( ) ( )[ ]21323222121

++=

Von Mises Spannung:

13

Kraft-Verformungsbeziehungen

Kraft- Verschiebungsdiagramm fr Scherverbindungen

Schraubverbindungen


aus [3]

14 Prof. Dr.-Ing. Dorka | Fachgebiet Stahl- & Verbundbau

Schraubverbindungen Abscheren je Scherfuge nach DIN EN 1993-1-8, Tab. 3.4

fub: Charakteristischer Wert der Zugfestigkeit des Schraubenwerkstoffes

M2: Teilsicherheitsbeiwert

2M

ubvRd,v

AfF

=


Schraubverbindungen Lochleibung nach DIN EN 1993-1-8, Tab. 3.4

2M

ub1Rd,b

tdfkF

=


Schraubverbindungen Zugversuch

aus [7] aus [3]


Schraubverbindungen Nachweis auf Zug nach DIN EN 1993-1-8, Tab. 3.4

Nachweis auf Durchstanzen nach DIN EN 1993-1-8, Tab. 3.4

2M

sub2Rd,t

AfkF

=

2M

upmRd,p

ftd6,0B

=

0 0.2 0.4 0.6 0.8 10

0.2

0.4

0.6

0.8

1

n v( )

v

18

Stirnplattensto mit mehreren Schraubenreihen 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

n v( )

v


Schraubverbindungen Kombination von Scher-/ Lochleibung und Zug

1F4,1

FFF

Rd,t

Ed,t

Rd,v

Ed,v

+

Vorspannkrfte und Anziehmomente fr Garnituren der Festigkeitsklasse 10.9


Schraubverbindungen Vorgespannte Schrauben

5,0 und 0,1 mit15,1

FN1FV

M

M

vvd,R,g

==

=

20

Vorgespannte Schraube mit gezogenem Schaft und gedrckten Kontaktflchen


Schraubverbindungen Vorgespannte Schrauben

Last

Normalkraft


Anschlusskonstruktion: Riegel-Sttze

aus [7]

22

Momenten Rotations-Charakteristik eines Riegel-Sttzenanschlusses


Teiltragfhigkeit, Verbindungssteifigkeit


aus [1]

23

Klassifizierung nach der Steifigkeit Klassifizierung nach der Tragfhigkeit



aus [4]


Anschlusskonstruktion: Riegel-Sttze Versagensarten

aus [1]

25

Stirnplattensto mit berstehender Stirnplatte und vereinfachtes Modell zur bertragung der Gurtkrfte



aus [5]



Abmessungen

Der quivalente T-Stummel

aus [1]

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Anschlusskonstruktion: Riegel-Sttze Versagensmodelle fr den T-Stummel:

aus [6]

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Flielinien- und Fliekegelmuster

Nicht kreisfrmiges Muster kreisfrmiges Muster aus [5]


Schweiverbindungen

aus [7]


Schweiverbindungen


Schweiverbindungen- Kehlnaht


Schweiverbindungen- Kehlnaht Nachweis an jeder Stelle nach DIN EN 1993-1-8, 4.5.3:

( )[ ] ( )

2Mu

2Mwu5,0 2

II22

f9,0und

f3

=

++


Schweiverbindungen- Kehlnaht Vereinfachter Nachweis fr Kehlnaht nach 4.5.3.3:

a3fF

afFFF

2Mw

uEd,w

Rd,wEd,w

Rd,wEd,w

Fw,Ed: der Bemessungswert ist die Resultierende aller auf die wirksame Kehlnahtflche einwirkenden Krfte je Lngeneinheit

Fw,Rd: der Bemessungswert der Tragfhigkeit der Schweinaht je Lngeneinheit

fw,Rd: der Bemessungswert der Scherfestigkeit der Schweinaht


Schweiverbindungen

wII

www

AF

al2A

=

=


Schweiverbindungen

wII

y

yz

a2T

ISV

T

=

=


Schweiverbindungen

y

y

WM

=

w

z

AV

=

37

[1] DIN EN 1993-1-8: Bemessung von Anschlssen Beuth Verlag [2] DIN EN 1993-1-1: Bemessung und Konstruktion von Stahlbauten Beuth Verlag [3] Petersen Stahlbau Vieweg, 3. Auflage, 2001 [4] Kuhlmann et. al. Anschlsse im Stahl- und Verbundbau Der Prfingenieur, April 2008 [5] Kindmann Verbindungen Der Prfingenieur, April 2003 [6] Khnemund Zum Rotationsnachweis nachgiebiger Knoten im Stahlbau Dissertation 2002 [7] Videos: European Steel Design Education Programme ESDEP Stahl-Informations-Zentrum Dsseldorf

Literatur


Stahlbau GrundlagenFoliennummer 2Foliennummer 3Foliennummer 4Foliennummer 5Foliennummer 6Foliennummer 7Foliennummer 8Foliennummer 9Foliennummer 10Foliennummer 11Foliennummer 12Foliennummer 13Foliennummer 14Foliennummer 15Foliennummer 16Foliennummer 17Foliennummer 18Foliennummer 19Foliennummer 20Foliennummer 21Foliennummer 22Foliennummer 23Foliennummer 24Foliennummer 25Foliennummer 26Foliennummer 27Foliennummer 28Foliennummer 29Foliennummer 30Foliennummer 31Foliennummer 32Foliennummer 33Foliennummer 34Foliennummer 35Foliennummer 36Foliennummer 37

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