Normative Anforderungen
Die Lochleibungstragfähigkeit Fb,Rd wird in DIN EN 1993-1-8, Kapitel 3.6.1, Tabelle 3.4 geregelt. Die zugehörige Gleichung für den allgemeinen Fall lautet:
Liegt allerdings ein einschnittiger Anschluss mit nur einer Schraubenreihe vor, so ist die Lochleibungstragfähigkeit Fb,Rd zu begrenzen auf:
Das Produkt aus den Beiwerten k1 und αb wird also in Formel 2 auf den Wert von 1,5 begrenzt.
Damit werden pauschal die Effekte aus der Exzentrizität des einschnittigen Anschlusses erfasst, wenn das gegenseitige Abstützen der Schraubenreihe wegen des Fehlens einer weiteren Schraubenreihe nicht möglich ist. Das gegenseitige Abstützen muss also einerseits in der Schraubenreihe, andererseits als Kontaktpressung zwischen den beteiligten Blechen erfolgen. Dies führt dazu, dass neben Abscherkräften Fv,Ed auch Zugkräfte Ft,Ed in den Schrauben entstehen. Die Schrauben unterliegen also einer kombinierten Beanspruchung in Längs- und Querrichtung.
Berücksichtigung im Add-On Stahlanschlüsse
Im Add-On Stahlanschlüsse ist es schwierig, zwischen einreihigen und mehrreihigen Verbindungen zu unterscheiden, da die auf das Stahlverbindungsmodell wirkende Kraft fast nie in eine Richtung wirkt. Technisch gesehen handelt es sich daher nicht um einreihige Verbindungen. Selbst in einem nahezu idealen Fall wirken Kräfte in beide Richtungen auf die Schrauben, hauptsächlich parallel zur Bauteilrichtung, aber auch in geringem Maße senkrecht dazu.
Da im Add-On ein FE-Modell der Verbindung mit nichtlinearen Materialeigenschaften verwendet wird, erfasst dieser Ansatz die lokale Lastverteilung und die potenzielle Spannungskonzentration an den Schraubenpositionen. Das FE-Modell kann das tatsächliche Verhalten der Verbindung besser vorhersagen, welches vom vereinfachten Ansatz mit einem Faktor von 1,5 abweichen kann.
Im Add-On wird außerdem überprüft, ob die beteiligten Platten selbst keine signifikante plastische Verformung (5 %) erfahren.
Der konservative Faktor 1,5 berücksichtigt mögliche plastische Verformungen, falls die Last lokales Fließen verursachen könnte. Indem sicherstellt wird, dass keine signifikanten plastischen Dehnungen auftreten, erhöhen wir die Zuverlässigkeit unseres Ansatzes.
Bei einer analytischen (manuellen) Überprüfung dieser Art von Scherverbindung werden die Zugkräfte in den Schrauben, die durch Hebelwirkung und die exzentrische Plattenverbindung entstehen, nicht direkt berücksichtigt, sondern über den pauschalen Wert von 1,5 berücksichtigt. In der Bemessungsprüfung verwenden wir eine Kombination aus Scher- und Zugkräften in der Schraube, um dieses Verhalten abzudecken.
In der vom Add-On zur Modellierung von Verbindungen verwendeten FE-Methode werden möglichst allgemeine Überprüfungen benötigt. Die Ergebnisse sind dennoch genauer und zuverlässiger als konservative analytische Standardgleichungen.
Aus diesen Gründen wird in den Nachweisdetails der Nachweis nach Formel 1 für den allgemeinen Fall aufgeführt. Der Nachweis nach Gleichung (3.2) bzw. Formel 2 wird nicht geführt.
Im folgenden Bild wird der verfügbare Nachweis aus den Nachweisdetails im Add-On Stahlanschlüsse gezeigt:
Fazit
Der analytische Nachweis nach Gleichung (3.2) der Norm ist entbehrlich. Die FE-Berechnung berücksichtigt sämtliche Effekte, die aus der Exzentrizität enes einschnittigen Anschlusses mit nur einer Schraubenreihe entstehen.
Mit Klick auf das folgende Bild werden Sie zum Download eines Beispielmodells weitergeleitet.
