KB 001656 | Bemessung eines K-Hohlprofilknotens aus KHP-Profilen nach EN 1993-1-8

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Beschreibung

Thema:
Bemessung eines K-Hohlprofilknotens aus KHP-Profilen nach EN 1993-1-8

Anmerkung:
Für geschweißte Fachwerkkonstruktionen bieten sich geschlossene runde Querschnitte an. Die Architektur dieser Konstruktionen ist bei der Ausführung transparenter Überdachungen beliebt. Im Beitrag wird auf die Besonderheiten bei der Nachweisführung der Hohlprofilverbindung eingegangen.

Beschreibung:
Allgemeines

Schlanke Fachwerkkonstruktionen aus geschlossenen Profilen sind in der Architektur beliebt. Durch die computergestützte Produktion von Zuschnitten und Anschlussgeometrien sind auch komplizierte, räumliche Knoten möglich. In diesem Fachbeitrag soll die Bemessung eines K-Knotens behandelt werden. Hierbei wird auf die Besonderheiten der Definition und Bemessung eingegangen.

Angaben zum Modell

Material: S355
Gurtquerschnitt: RO 108x6.3 | DIN 2448, DIN 2458
Strebenquerschnitt: RO 60.3x4 | DIN 2448, DIN 2458
Abmessungen: siehe Grafik

Zuordnung des Knotens zu einem Anschlusstyp

Der Anschlusstyp wird bei einem Hohlprofilknoten nicht nur über die Geometrie definiert, sondern auch über die Ausrichtung der Normalkräfte in den Streben. In unserem Beispiel liegt im zu bemessenden Knoten Nr. 28 in Stab Nr. 35 (Strebe 1) eine Zugkraft und im Stab Nr. 36 (Strebe 2) eine Druckkraft vor. Bei dieser Schnittgrößenverteilung ist der Anschlusstyp ein K-Knoten. Würde in beiden Streben Druck oder Zug sein, so wäre der Anschlusstyp ein Y-Knoten.

Prüfung der Gültigkeitsgrenzen

Entscheidend für eine Bemessung ist die Einhaltung der Gültigkeitsgrenzen. Ein sehr wichtiger Punkt ist das Durchmesserverhältnis von Strebe und Gurt. Liegt dies nicht im Bereich von 0,2 ≤ d-i / d-o ≤ 1,0 kann keine Bemessung erfolgen. Das Durchmesserverhältnis d-i / d-o wird auch als β bezeichnet. Die Norm EN 1993-1-8 [1] gibt in Tabelle 7.1 die Gültigkeitsgrenzen für Streben, Gurtstäbe sowie eine Eingrenzung der Überlappung der Streben vor. Soll zwischen den Streben ein Spalt vorhanden sein, so muss auch hier ein Mindestmaß von g ≥ t-1 + t-2 eingehalten werden. t ist hierbei die jeweilige Wandstärke der Streben. Ebenso gilt für druckbeanspruchte Bauteile die Forderung nach der Einstufung in die Querschnittsklasse 1 oder 2. Es erfolgt eine entsprechende Überprüfung nach EN 1993-1-1 [2] Kapitel 5.5.

Nachweisführung

In unserem Beispiel erfüllt der Anschluss die Gültigkeitsgrenzen nach Tabelle 7.1. Daher ist es nach EN 1993-1-8 Kapitel 7.4.1(2) ausreichend, den Gurtstab auf Flanschversagen und Durchstanzen zu untersuchen.

Flanschversagen des Gurtstabes aus Normalkraft nach EN 1993-1-8 Tabelle 7.2 Zeile 3.2:

Ermittlung Durchmesser-Wandverhältnis γ

γ = 8,57

Ermittlung Beiwert k-g

k-g = 1,72

Ermittlung Gurtspannungsbeiwert k-p

f-p ist die Gurtspannung aus anlaufender Normalkraft N-p und dem Zusatzmoment aus Exzentrizität. Da im Gurt Druck und Zug anliegen, wird angenommen, dass N-p = 0 ist. Weiterhin ist die Exzentrizität des Anschlusses so klein, dass ein Zusatzmoment aus einem exzentrischen Anschluss der Streben nicht berücksichtigt werden muss. Der Hilfsbeiwert f-p ergibt sich damit zu Null. Die Vorzeichenkonvention für Druck- und Zugkräfte in RFEM und RSTAB unterscheidet sich von denen der Norm EN 1993-1-8. Daher wurde die Formel für k-p angepasst.

k-p = 1,0

Ermittlung der zulässigen Grenzschnittgröße N-Rd

N-1,Rd = N-2,Rd = 257,36 kN

N-1,Ed / N-1,Rd = 197,56 / 257,36 = 0,77

Schlüsselwörter

Hohlprofil Knoten Anschluss KHP

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  • Aktualisiert 13. Februar 2021

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