Verbindungen im Stahl- und Verbundbau E-Book

Rolf Kindmann

• Herausgeber: Wiley-VCH
• Kategorie: Wissenschaft und neue Technologien
• Serie: Bauingenieur-Praxis
• Sprache: Deutsch
• Veröffentlichungsjahr: 2011

Seitenzahl: 417

Beschreibung

Zentrale Themen des Buches sind geschweißte und geschraubte Verbindungen im Stahl- und Verbundbau. Darüber hinaus werden auch andere Verbindungstechniken bzw. Verbindungsmittel behandelt, wie z. B. Kontakt, Kopfbolzendübel, Setzbolzen, Niete, Augenstäbe, Bolzen, Hammerschrauben, Zuganker, Dübel und Ankerschienen.
Auf die Methoden und Vorgehensweisen zur Bemessung und konstruktiven Durchbildung der Verbindungen wird ausführlich eingegangen. Neben den allgemeingültigen Grundlagen werden die Regelungen der DIN 18800 und der Eurocodes behandelt und Erläuterungen zum Verständnis gegeben. Zahlreiche Konstruktions- und Berechnungsbeispiele zeigen die konkrete Anwendung und Durchführung der Tragsicherheitsnachweise.

Leseprobe

Inhaltsverzeichnis

Vorwort

1 Übersicht

1.1 Einleitung

1.2 Thematische Gliederung des Buches

1.3 Bezeichnungen

1.4 Internetadressen für weitere Informationen

2 Ermittlung von Beanspruchungen in Verbindungen

2.1 Prinzipielle Vorgehensweise

2.2 Schnittgrößen und Spannungen in Stäben

2.3 Gleichgewicht zwischen Schnittgrößen und Teilschnittgroßen

2.4 Ermittlung der Teilschnittgrößen mit der Spannungsverteilung

3 Konstruktion und Bemessung von Bauteilen und Verbindungen

3.1 Vorbemerkungen

3.2 Herstellen und Verstärken von Querschnitten

3.3 Krafteinleitung und Aussteifung

3.4 Stumpfstöße von Blechen, Zug- und Druckstäben

3.5 Gelenkige Trägerstöße

3.6 Biegesteife Trägerstöße

3.7 Trägerkreuzungen und -anschltisse

3.8 Gelenkige Träger-Stützen-Verbindungen

3.9 Rahmenecken und Stöße im Hallenbau

3.10 Biegemomententragfahige Träger- Stützen-Verbindungen

3.11 Verbindungen in Fachwerkkonstruktionen

3.12 Anschlüsse an Stahlbetonkonstruktionen

4 Geschraubte Verbindungen

4.1 Einleitung

4.2 Schrauben für den Stahlbau

4.3 Einteilung von Schraubenverbindungen und Ausführungsformen

4.4 Kraftübertragung und Tragverhalten

4.5 Zeichnerische Darstellung

4.6 Typisierte Verbindungen

4.7 Bemessung und Konstruktion nach DIN 18800

4.8 Bemessung und Konstruktion nach Eurocode 3

4.9 Bemessung von geschraubten Verbindungen

4.10 Verbindungen mit Stirnplatten und zugbeanspruchten Schrauben

4.11 Querschnitte, Anreißmaße und Klemmlängen

4.12 Fertigung

4.13 Prüfungen

4.14 Korrosionsschutz

5 Geschweißte Verbindungen

5.1 Einleitung

5.2 Zeichnerische Darstellung

5.3 Bemessung und Konstruktion nach DEN 18800

5.4 Bemessung und Konstruktion nach Eurocode 3

5.5 Schweißverfahren

5.6 Verformungen und Schweißeigenspannungen

5.7 Versagen geschweißter Verbindungen

5.8 Fertigung

5.9 Herstellerqualifikationen

5.10 Prüfungen

6 Weitere Verbindungsmittel und -techniken

6.1 Vorbemerkungen

6.2 Halbrundniete und Senkniete

6.3 Druckübertragung durch Kontakt

6.4 Augenstäbe und Bolzen

6.5 Zugstäbe/Zuganker aus Rundstählen

6.6 Spannschlösser und Verbindungsmuffen

6.7 Hammerschrauben

6.8 Ankerschrauben

6.9 Dübel zur Verankerung im Beton

6.10 Kopfbolzendübel für Verbundträger

6.11 Einbetonierte Ankerplatten mit Kopfbolzendübeln

6.12 Setzbolzen und gewindefurchende Schrauben

6.13 Blindniete und selbstbohrende Schrauben

6.14 Verankerung hochfester Zugglieder

6.15 Ankerschienen

6.16 Befestigung von Glasscheiben

7 Verbindungen in ermüdungsgefährdeten Konstruktionen

7.1 Einleitung

7.2 Ermüdungsgefährdete Bauwerke

7.3 Ermüdungsbeanspruchungen

7.4 Ermüdungsfestigkeit und Nutzungsdauer

7.5 Ermüdungsnachweis

7.6 Beurteilung der Kerbwirkung

7.7 Beanspruchbarkeit von Bauteilen und Verbindungen

7.8 Grundsätze für die konstruktive Durchbildung

7.9 Kranbahnträger

7.10 Brücken

Literaturverzeichnis

Sachverzeichnis

Univ.-Prof. Dr.-Ing. Rolf Kindmann

Prüfingenieur für Baustatik

Ruhr-Universität Bochum

Lehrstuhl für Stahl- und Verbundbau

Universitätsstraße 150

44801 Bochum

Prof. Dr.-Ing. Michael Stracke

Fachhochschule Dortmund

Sonnenstraße 96

44139 Dortmund

Bibliografische Information der Deutschen Nationalbibliothek Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über http://dnb.d-nb.de abrufbar.

ISBN: 978-3-433-02916-9

© 2009 Ernst & Sohn

Verlag für Architektur und technische Wissenschaften GmbH & Co. KG, Berlin

Alle Rechte, insbesondere die der übersetzung in andere Sprachen, vorbehalten. Kein Teil dieses Buches darf ohne schriftliche Genehmigung des Verlages in irgendeiner Form–durch Fotokopie, Mikrofilm oder irgendein anderes Verfahren–reproduziert oder in eine von Maschinen, insbesondere von Datenverarbeitungsmaschinen, verwendbare Sprache übertragen oder übersetzt werden.

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Die Wiedergabe von Warenbezeichnungen, Handelsnamen oder sonstigen Kennzeichen in diesem Buch berechtigt nicht zu der Annahme, dass diese von jedermann frei benutzt werden dürfen. Vielmehr kann es sich auch dann um eingetragene Warenzeichen oder sonstige gesetzlich geschützte Kennzeichen handeln, wenn sie nicht eigens als solche markiert sind.

Vorwort zur 2. Auflage

Aufgrund der regen Nachfrage war die 1. Auflage bereits nach fünf Jahren vergriffen. Im Hinblick auf die Weiterentwicklung der Verbindungstechniken und die Neuaus-gabe bzw. Anpassung zahlreicher Normen konnte daher eine zeitnahe Aktualisierung vorgenommen werden. Sie betrifft insbesondere die beiden Basisnormen für Verbin-dungen im Stahlbau: DIN 18800 Ausgabe 2008 und DIN EN 1993-1-8 (Eurocode 3) Ausgabe 2005 in Verbindung mit dem Entwurf eines nationalen Anhangs aus dem Jahre 2007. Darüber hinaus wurden bereichsweise Korrekturen vorgenommen und die Abschnitte 3.11 „Verbindungen in Fachwerkkonstruktionen” sowie 3.12 „Anschlüsse an Stahlbetonkonstruktionen” erweitert.

Das Manuskript des Buches wurde in bewährter Weise am Bochumer Stahlbaulehrstuhl erstellt. Die Verfasser danken alien beteiligten Mitarbeitern des Lehrstuhls.

Bochum, Mai 2009

R. Kindmann, M. Stracke

Vorwort

Tragwerke des Stahl- und Verbundbaus bestehen hauptsachlich aus Profilen, Blechen und Stahlbetonkonstruktionen. In der Regel werden daraus in der Werkstatt Bauteile hergestellt, die auf der Baustelle zum Tragwerk zusammengefügt werden. Im Hinblick auf die Funktionalitat, Dauerhaftigkeit und Wirtschaftlichkeit sind dabei geeignete Verbindungstechniken von großer Bedeutung.

In dem vorliegenden Buch wird detailliert auf die Konstruktion und Bemessung von Verbindungen, Stößen, Anschlüssen und Befestigungen eingegangen. Den Schwer-punkt bilden geschraubte und geschweißte Verbindungen. Darüber hinaus werden auch andere Verbindungsmittel und -techniken behandelt, wie z.B. Niete, Bolzen, Zuganker, Hammerschrauben, Spannschlösser, Verankerungskorper, Dübel und Setzbolzen.

Das vorliegende Buch wendet sich an folgende Zielgruppen:

Studierende an Universitäten, Technischen Hochschulen und FachhochschulenIngenieure in der Baupraxis, die mit dem Entwurf und der Bemessung von Stahl- und Verbundtragwerken befasst sind

Da das Buch für Studierende und Praktiker konzipiert ist, steht die Vermittlung der Grundlagen, Methoden und Berechnungsverfahren sowie die Erlauterung wichtiger

Einflüsse und Effekte auf das Trag- und Verformungsverhalten im Vordergrund. Zahlreiche Konstruktions- und Bemessungsbeispiele mit ausgeprägtem Praxisbezug runden die Thematik ab. Die Tragsicherheitsnachweise werden nach DIN 18800 und teilweise nach dem Eurocode 3 bzw. 4 geführt. Die Behandlung vieler Anwendungs-fälle mit unterschiedlichen Konstruktionsvarianten soil den Leser in die Lage ver-setzen, eigene Aufgabenstellungen schnell und sicher lösen zu können.

Die Verfasser danken

Frau K. Habel för die druckfertige Herstellung des Manuskriptes,Herrn P. Steinbach ftir die Anfertigung der Zeichnungen undHerrn Dipl.-Ing. M. Kraus für die sorgfaltigen Kontrollen, hilfreichen Hinweise und Aktualisierung im Hinblick auf die derzeit gtiltigen Normen.

Darüber hinaus danken die Verfasser den Herren Dipl.-Ing. Becker, Haddick, Hohage, Reckermann und Wienke von der Ingenieursozietät Schürmann-Kindmann und Partner in Dortmund und den Herren Dipl.-Ing. Laumann, Wolf und Wollhardt vom Bochumer Lehrstuhl für die wertvollen Anregungen und Hinweise, die zum Gelingen des Buches beigetragen haben.

Bochum, Januar 2003

R. Kindmann, M. Stracke

1

Übersicht

1.1 Einleitung

Tragwerke des Bauwesens werden in der Regel aus vielen einzelnen Bauteilen herge-stellt. Häufig bestehen auch die Bauteile aus mehreren Einzelteilen, sodass hinsichtlich Konstruktion und Bemessung zahlreiche unterschiedliche Aufgaben zu lösen sind. Die Verbindungstechnik hat daher im Bauwesen große Bedeutung.

Zur Kennzeichnung der unterschiedlichen Aufgabenstellungen verwendet man die Begriffe:

Verbindung, Stoß, Anschluss, Befestigung

Der Begriff „Verbindung“ dient zur allgemeinen Beschreibung. Er schließt StöBe, An-schlüsse und Befestigungen als Sonderfälle mit ein. Zur Erläuterung enthält Bild 1.1 vier Beispiele:

Verbindung von Blechen zur Herstellung von QuerschnittenStumpfstoß eines BiegeträgersAnschluss eines Trägers an eine StützeBefestigung eines Auflagerwinkels an eine Stütze

Bild 1.1 Beispiele für verschiedene Verbindungsarten

Die Verbindung von Blechen untereinander oder mit gewalzten Profilen dient zum Herstellen, Verstärken und Aussteifen von Bauteilen und Querschnitten. Stöße von Bauteilen können aus unterschiedlichen Gründen erforderlich sein:

Bleche und Walzprofile sind nicht in den erforderlichen Abmessungen verfügbarAbstufung von QuerschnittenBegrenzung der Abmessungen und Gewichte im Hinblick auf Transport und Montage

Anschlüsse sind stets erforderlich, wenn einzelne Bauteile mit anderen Bauteilen verbunden werden müssen. Der Begriff „Befestigung” wird im Stahl- und Verbundbau selten verwendet. In der Regel soll damit gekennzeichnet werden, dass ein kleines Einzelteil an einem großen Bauteil befestigt wird. Teilweise wird auch der Begriff „Verankerung“ verwendet. Damit wird u.a. ausgedrückt, dass Tragwerke mit Fundamenten verbunden oder Zugglieder an Konstruktionen angeschlossen werden.

Verbindungen dienen zur Übertragung von Kräften, Schnittgrößen oder Spannungen, siehe auch Bild 1.2. Prinzipiell können folgende Verbindungstechniken unterschieden werden:

SchweißenSchraubenKontakt (nur Druck)Reibung (nur Schub)NietenDübelnNageln (Holzbau)Kleben

Die Zusammenstellung enthält im Sinne einer Übersicht die wichtigsten Verbindungs-techniken. Darüber hinaus gibt es weitere spezielle Techniken und Verbindungsmittel für besondere Anwendungsfälle, wie z. B. Bolzen oder Anker.

Bild 1.2 Zur Verbindung von zwei Einzelteilen

Im Stahl- und Verbundbau haben das Schweißen und Schrauben die bei weitem größ-te Bedeutung. Aus diesem Grunde werden diese Verbindungstechniken in dem vorliegenden Buch ausführlich behandelt. Neben Erläuterungen zur Wirkungsweise und zum Tragverhalten wird detailliert auf die entsprechenden Konstruktionsmethoden und Bemessungsverfahren eingegangen. Damit, und mit zahlreichen Beispielen, wird der Leser in die Lage versetzt, geschweißte und geschraubte Verbindungen sicher be-urteilen und auslegen zu können. Da die Prinzipien, Methoden und Verfahren in wesentlichen Teilen allgemeine Gültigkeit haben, ist die Übertragbarkeit auf andere Ver-bindungstechniken möglich, sodass breite Anwendungsbereiche abgedeckt werden. Neben der Kraftübertragung durch Schweißnähte und Schrauben werden im Stahlund Verbundbau auch Druckkräfte durch Kontakt und Schubkräfte durch Reibung übertragen. Dübel werden in der Regel zur Verbindung von Stahl- und Betonteilen eingesetzt. Sie kommen in verschiedenen Ausführungsformen, wie z. B. als Kopfbolzendübel oder Verbundanker, vor.

Ein Beispiel für die Niettechnik ist in Bild 1.3 dargestellt, wobei die Niete verschiedene Funktionen haben. Einerseits wird der Stabquerschnitt des Obergurtes aus vier Winkeln und dem Stegblech hergestellt, andererseits werden das Knotenblech an den Obergurt und zwei Diagonalen an das Knotenblech angeschlossen. Nietverbindungen wie in Bild 1.3 sind heutzutage nicht mehr üblich. Sie wurden in den letzten Jahrzehnten durch geschweißte und geschraubte Verbindungen ersetzt. Aktuell ist dagegen nach wie vor die Verwendung von Blindnieten, die zur Verbindung von Stahltrapezprofilen eingesetzt werden (Verbindung der Profiltafeln untereinander).

Bild 1.3 Beispiel für ein Konstruktionsdetail mit Halbrundnieten

Die Anwendung der Klebetechnik im Bauwesen befindet sich zur Zeit noch in der Entwicklung. Erste Anwendungsgebiete, wie z. B. das Aufkleben von Stahllamellen auf Stahlbetonkonstruktionen (Verstärkung, Sanierung), sind bereits für die Baupraxis erschlossen worden.

Voraussetzung für die Anwendung einer Verbindungstechnik im Bauwesen ist, dass

sie den allgemein anerkannten Regeln der Technik entspricht, d. h. in bauauf-sichtlich eingeführten DIN-Normen oder Richtlinien geregelt ist,eine allgemeine bauaufsichtliche bzw. europäische technische Zulassung vorliegt odereine Zustimmung im Einzelfall durch die Oberste Baubehörde (Landesministerium) erteilt wird.

1.2 Thematische Gliederung des Buches

Die folgende Zusammenstellung soll dem Leser eine schnelle Orientierung bei der Verwendung des Buches ermöglichen. Dazu wird jeweils kurz der Inhalt der Kapitel angesprochen und Wissenswertes hervorgehoben.

Kapitel 1 Übersicht

In der Einleitung wird eine Übersicht über die verschiedenen Verbindungstechniken (Schweißen, Schrauben, Dübeln.....) und Aufgabenstellungen (Verbindung, Stoß, Anschluss, Befestigung) gegeben. Darüber hinaus werden die Gliederung des Buches erläutert und die Bezeichnungen angegeben.

Kapitel 2 Ermittlung der Beanspruchungen in den Verbindungsmitteln

In diesem Kapitel werden Prinzipien und allgemeine Vorgehensweisen zur Ermittlung von Beanspruchungen in Verbindungen und Verbindungsmitteln erläutert. Mit den Schnittgrößen als Ausgangspunkt wird auf die Verwendung der Gleichgewichtsbedin-gungen und der Spannungsverteilungen eingegangen sowie entsprechende Berech-nungsformeln für ausgewählte Anwendungsfälle bereitgestellt.

Kapitel 3 Konstruktion und Bemessung von Bauteilen und Verbindungen

Kapitel 3 bildet den Schwerpunkt des Buches. Es enthält zahlreiche Berechnungs-beispiele, wobei die Nachweise nach DIN 18800 und Eurocode 3 geführt werden. Jedem Themenschwerpunkt sind Konstruktionsbeispiele und Erläuterungen zu den Konstruktionsprinzipien und Berechnungsmethoden vorangestellt.

Kapitel 4 Geschraubte Verbindungen

Kapitel 4 enthält alles, was für geschraubte Verbindungen von Bedeutung ist. Schwer-punkte sind die Wirkungsweise, die Beanspruchung und die Beanspruchbarkeit von geschraubten Verbindungen. Dabei wird auf DIN 18800 und den Eurocode 3 eingegangen und Bemessungshilfen in Form von Tabellen und Diagrammen zur Verfügung gestellt. Darüber hinaus werden die Grundlagen zur Berechnung von Kräften in Schrauben vermittelt.

Kapitel 5 Geschweißte Verbindungen

Die Konzeption von Kapitel 5 entspricht sinngemäß der von Kapitel 4 „Geschraubte Verbindungen“.

Kapitel 6 Weitere Verbindungsmittel und -techniken

Während die Kapitel 4 und 5 ausführlich das Schrauben und Schweißen behandeln, werden in Kapitel 6 als Ergänzung weitere Verbindungsmittel und -techniken, wie z. B. Niete, Bolzen, Zuganker, Dübel, Verankerungsschienen usw., vorgestellt. Dabei wird insbesondere auf die Ausfuhrungen in den Kapiteln 2 und 4 zurückgegriffen.

Kapitel 7 Konstruktionen mit nicht vorwiegend ruhenden Beanspruchungen

In den Kapiteln 4 und 5 werden die geschraubten und geschweißten Verbindungen ausschließlich unter vorwiegend ruhender Belastung behandelt. Kapitel 7 enthält ent-sprechende Ergänzungen, wenn nicht vorwiegend ruhende Beanspruchungen auftreten, d.h. dort wird auf die Ermüdung und Betriebsfestigkeit eingegangen.

1.3 Bezeichnungen

Grundlage für die Bezeichnungen sind DIN 1080 und DIN 18800. Davon abweichende Bezeichnungen nach dem Eurocode 3 werden am rechten Rand angegeben.

Koordinaten, Ordinaten und Bezugspunkte

xStablängsrichtungy, zHauptachsen in der Querschnittsebeneωnormierte WölbordinatesProfilordinateSSchwerpunktMSchubmittelpunkt

Verschiebungsgrößen

uVerschiebung in x-RichtungvVerschiebung in y-RichtungwVerschiebung in z-Richtungv′Verdrehung um die z-Achsew′Verdrehung um die y-AchseVerdrehung um die x-AchseVerdrillung

Einwirkungen, Lastgrößen

qx, qy, qzStreckenlastenFx, Fy, FzEinzellastenmxStreckentorsionsmomentMxLLasttorsionsmomentMyL, MzLLastbiegemomenteMωLLastwölbbimoment

Schnittgrößen

NLängskraft, NormalkraftVy, VzQuerkräfteMy, MzBiegemomenteMxTorsionsmomentMxp, Mxsprimäres und sekundäres TorsionsmomentMωWölbbimomentIndex el:Grenzschnittgrößen nach der ElastizitätstheorieIndex pl:Grenzschnittgrößen nach der PlastizitätstheorieIndex d:Bemessungswert (design)Index k:charakteristischer Wert

Spannungen

σx, σy, σZNormalspannungenτxy, τxz, τyzSchubspannungenσvVergleichsspannung

Werkstoffkennwerte

EElastizitätsmodulGSchubmodulvQuerkontraktion, Poissonsche ZahlfyStreckgrenzefuZugfestigkeitεuBruchdehnung

Teilsicherheitsbeiwerte

γMBeiwert für die Widerstandsgrößen (material)γFBeiwert für die Einwirkungen (force)

Querschnittskennwerte

AFlächeIy, IzHauptträgheitsmomenteIωWölbwiderstandITTorsionsträgheitsmomentWy, WzWiderstandsmomenteSy, SZstatische Momente

Geschraubte Verbindungen

  EC 3:dLLochdurchmesserdοdschSchaftdurchmesserdΔdNennlochspiel fu,b,kZugfestigkeit des Schraubenwerkstoffs fy,b,kStreckgrenze des Schraubenwerkstoffs VaAbscherkraft in einer SchraubeFv,EdVa,R,dGrenzabscherkraft einer SchraubeFv,RdαaBeiwert zur Ermittlung von Va,R,d τa,R,dGrenzschubspannung V1LochleibungskraftFv,EdVl,R,dGrenzlochleibungskraftFb,Rdα1Beiwert zur Ermittlung von V1,R,d σl,R,dGrenzlochleibungsspannung NZugkraft in einer SchraubeFt,EdNR,dGrenzzugkraft einer SchraubeFt,RdASchSchaftquerschnittAASpSpannungsquerschnittAsKAbstützkraftQe, e3Lochabständep1, p2e1, e2Randabstände VgAbscherkraft beim GebrauchtauglichkeitsnachweisFv,Ed,serVg,R,dGrenzgleitkraftFs,Rd,serμReibungszahl FvVorspannkraftFp,cdIndex b:Schrauben, Niete, Bolzen (bolt)

Geschweißte Verbindungen

σ‖Normalspannung in Richtung der Schweißnahtτ‖Schubspannung in Richtung der Schweißnahtσ⊥Normalspannung senkrecht zur Schweißnahtτ⊥Schubspannung senkrecht zur Schweißnahtσw,vVergleichswertσw,R,dGrenzschweißnahtspannungαwBeiwert zur Ermittlung von σw,R,darechnerische SchweißnahtdickeAwrechnerische SchweißnahtflächeCEVKohlenstoffäquivalentIndex w:Schweißen (welding)

1.4 Internetadressen für weitere Informationen

Verbindungsmittel für den Stahl- und Verbundbau werden häufig von entsprechend spezialisierten Herstellern angeboten. In vielen Fällen stellen sie den Anwendern technische Informationen und Bemessungshilfen zur Verfügung. Als Hilfe für eine Kontaktaufnahme sind in Tabelle 1.1 einige Internetadressen zusammengestellt.

Tabelle 1.1 Zusammenstellung von Internetadressen

InternetadresseFirmaBemerkung/Bezugwww.kindmann.deHinweise zum vorliegenden Buchwww.anker.deAnker Schroeder, DortmundZugankerAbschn. 6.5 und 6.6www.august-friedberg.deFriedberg GmbH, Gelsen-kirchenSchraubenwww.bauen-mit-stahl.deBAUEN MIT STAHLStahlbau allgemeinwww.bauregeln.deBeuth Verlag, Berlin; Verlags-gesellschaft Rudolf Müller, KölnNormenwww.beuth.deBeuth Verlag, BerlinNormenwww.bolzenschweisstechnik.deFa. Köster, EnnepetalKopfbolzendübel Abschn. 6.10 und 6.11www.dibt.deDeutsches Institut für BautechnikBauen allgemeinwww.din.deDeutsches Institut für Normung,Berlin Normenwww.dorma-glas.deDORMA-Glas GmbH, Bad SalzuflenRODAN Zugstäbe, Glasklemmhalterwww.dvs-ev.deDVS – Deutscher Verband für SchweißenSchweißenwww.ejot.deEJOT, Bad LaaspheVerbindungsmittel Abschn. 6.12 und 6.13www.fischerwerke.deA. Fischer GmbH, WaldachtalDübel Abschn. 6.9www.fischerprofile.deFischer Profil GmbH, Netphen-DeuzStahltrapezprofile, Sandwichbauteile, u. ä.www.fuchs-schrauben.deFuchs Schraubenwerk, SiegenSchraubenwww.goldbeck.deGoldbeck Bau GmbH, BielefeldStahlbau/Zugstäbe Abschn. 6.5www.gsi-slv.deGSI-SLV - Gesellschaft für SchweißtechnikSchweißenwww.halfen.deHALFEN-DEHA, LangenfeldAnkerschienen Abschn. 6.15www.hbs-info.deHBS Bolzenschweiß-Systeme, DachauKopfbolzendübel Abschn. 6.11www.hilti.deFa.Hilti, KauferingDübel Abschn. 6.9www.tks-bau.comHoesch Siegerlandwerke, SiegenStahltrapezprofile u.ä. Abschn. 6.12www.ifbs.deIndustrieverband zur Förderung des Bauens mit Stahlblech, DüsseldorfVerbindungsmittel für Stahlbleche Abschn. 6.12 und 6.13www.jordahl.deJORDAHL, BerlinAnkerschienen Abschn. 6.15www.mero.deMero GmbH, WürzburgFachwerkknoten, Glasbauwww.nelson-europe.deNelson Bolzenschweißen, GevelsbergKopfbolzendübel Abschn. 6.11www.peikko.dePEIKKO GmbH, WaldeckAnkerschrauben Abschn. 6.8www.peiner-ut.dePeiner UmformtechnikSchraubenwww.pfeifer.dePfeifer Seil- und Hebetechnik GmbH, MemmingenSeile und Verankerungen Abschn. 6.14www.reyher.deF. Reyher GmbH, HamburgSchraubenwww.sandwichbau.deGALILEO, DeggendorfPolyurethan-Sandwich-bauteilewww.schrauben-normen.dePrandl, SolingenSchraubenwww.slv-duisburg.deSchweißtechnische Lehr-und VersuchsanstaltSchweißenwww.soyer.deSoyer Bolzenschweißtechnik, WörthseeKopfbolzendübel Abschn. 6.11www.stahlbauforum.deLSS, DortmundStahl-und Verbundbau, zahlreiche Linkswww.stahlbau-verband.deDeutscher Stahlbau-VerbandStahlbau allgemeinwww.stahl-info.deStahl-lnformations-ZentrumStahlbau allgemeinwww.stahl-online.deVerschiedene Organisationen zum StahlbauStahlbau allgemeinwww.wuerth.comAdolf Würth GmbH, KünzelsauBefestigungstechnik

2

Ermittlung von Beanspruchungen in Verbindungen

2.1 Prinzipielle Vorgehensweise

In Abschnitt 8.1 der DIN 18800 Teil 1 [15] werden allgemeine Regeln zur Ermittlung der Beanspruchungen und Beanspruchbarkeiten von Verbindungen angegeben. Gemäß Element 801 ist wie folgt vorzugehen:

„Die Beanspruchung der Verbindung eines Querschnittsteils soll aus den Schnittgrößenanteilen dieses Querschnittsteils bestimmt werden.“

Ergänzend dazu sei auch aus Element 504 zitiert:

„Stöße und Anschlüsse sollen gedrungen ausgebildet werden. Unmittelbare und symmetrische Stoßdeckung ist anzustreben. Die einzelnen Querschnittsteile sollen für sich angeschlossen oder gestoßen werden.“

Die genannten Regelungen bedeuten, dass die Teilschnittgrößen der einzelnen Querschnittsteile von den dort vorhandenen Verbindungsmitteln übertragen werden sollen. Diese Vorgehensweise ist sinnvoll, jedoch nicht in allen Fällen selbstverständlich und ohne weiteres eindeutig. Das Prinzip bedarf daher der Erläuterung und Ergänzung.

Bild 2.1 Teilschnittgrößen im geschraubten Stoß eines I-Querschnitts

Als Beispiel wird der Laschenstoß eines doppeltsymmetrischen Walzprofiles in Bild 2.1 betrachtet. Die Schnittgrößen N, M und V sind dort am positiven und negativen Schnittufer eingetragen, sie sollen aber genau im Stoß, also in der Mitte, wirken. Wie man sieht, werden die o. g. Prinzipien unmittelbar erfüllt:

Die einzelnen Querschnittsteile, Gurte und Steg, werdenje für sich gestoßen.Für die Beanspruchung der drei Verbindungen werden die Teilschnittgrößen der Querschnittsteile zugrunde gelegt. Dabei wirken im Steg die Teilschnittgrößen Ns; Ms, und Vs, sowie in den beiden Gurten Nο bzw. Nu.

Bei der Übertragung der Schnittgrößen wird der Stoß gedanklich in zwei Hälften aufgeteilt. Dabei werden die Teilschnittgrößen am positiven Schnittufer vom Walzprofil über die Schrauben in die Laschen eingeleitet (Bild 2.1 unten). Auf der linken Seite (hier nicht dargestellt) werden sie aus den Laschen in das Walzprofil übertragen und ergeben dann die Schnittgrößen am negativen Schnittufer.

In jedem beliebigen Schnitt müssen natürlich die Gleichgewichtsbedingungen, siehe Bild 2.1 unten rechts, erfüllt sein. Wie man sieht, ist es eine Teilaufgabe, die Teilschnittgrößen aus den (Gesamt-) Schnittgrößen zu bestimmen. Darauf wird in Abschnitt 2.2 näher eingegangen. Hier soll ein zweites Beispiel betrachtet werden. Bild 2.2 zeigt einen zu Bild 2.1 ähnlichen Fall: Den Stoß eines Biegeträgers mit I-Querschnitt. Es wirkt jedoch nur ein Biegemoment M und er wird als Stimplattenstoß ausgebildet.