RF-/JOINTS Stahl - Gelenkig | Bemessung

Mit RF-/RAHMECK Pro lassen sich Rahmenecken nach DIN 18800 oder Eurocode 3 bemessen. Wenn es um nicht genormte Anschlüsse oder einen tieferen Einblick in den Anschluss und dessen Verhalten geht, bietet sich eine Modellierung als Flächenmodell an. Der folgende Artikel soll zeigen, wie man ein solches Modell prinzipiell aufbauen kann.

Fahnenblechanschlüsse sind eine beliebte Form der gelenkigen Stahlbauverbindungen und werden häufig für Nebenträger in Stahlkonstruktionen verwendet. Sie können problemlos in oberkantenbündigen Trägerkonstruktionen wie beispielsweise Arbeitsbühnen verwendet werden. Der Herstellungsaufwand in der Werkstatt sowie der Montageaufwand auf der Baustelle sind in der Regel überschaubar. Die Bemessung erscheint recht einfach und schnell erledigt, was aber im Nachfolgenden ein Stück weit wieder relativiert werden muss. Außerdem ist diese Anschlussform grundsätzlich als gelenkige Träger-Träger- und gelenkige Träger-Stützen-Verbindung möglich, wobei der erste Fall der wohl weit häufigere in der Bemessungspraxis ist.

Zur Nachweisführung einer gelenkigen Stirnplattenverbindung bietet RFEM folgende Möglichkeiten. Zunächst besteht in RF-JOINTS Stahl - Gelenkig die Möglichkeit einer schnellen und simplen Eingabe der entsprechenden Parameter, um anschließend einen dokumentierten Nachweis inklusive Grafik zu erhalten. Alternativ kann man in RFEM einen solchen Anschluss individuell modellieren und die Ergebnisse entsprechend beurteilen beziehungsweise manuell nachweisen. Im folgenden Beispiel werden die Besonderheiten dieser Modellierung erklärt und exemplarisch die Scherkräfte der Schrauben mit den entsprechenden Ergebnissen aus RF-JOINTS Stahl - Gelenkig verglichen.

Nach dem Start des Moduls wählt man zunächst die Anschlussgruppe (Gelenkige Anschlüsse) und danach die Anschlusskategorie und den Anschlusstyp (Stegwinkel, Fahnenblech, Stirnplatte, Knagge und Stirnplatte) aus. Nun werden die nachzuweisenden Knoten aus dem RFEM/RSTAB-Modell gewählt. RF-/JOINTS Stahl - Gelenkig erkennt automatisch die anschließenden Stäbe und stellt anhand ihrer Lage fest, ob es sich um Stützen oder Träger handelt. 

Sollen bestimmte Stäbe von der Berechnung ausgeschlossen werden, können diese deaktiviert werden. Konstruktiv gleichartige Anschlüsse können gleichzeitig für mehrere Knoten nachgewiesen werden. Für die Belastung sind die maßgebenden Lastfälle, Lastkombinationen oder Ergebniskombinationen auszuwählen. Alternativ ist eine manuelle Profil- und Lasteingabe möglich. In der letzten Eingabemaske wird die Verbindung Schritt für Schritt konfiguriert.

Allgemein

• Anschluss Stütze-Träger: Anschluss sowohl am Stützenflansch als auch am Stützensteg möglich
• Anschluss Träger-Träger: Optionale Anordnung von Rippen auf der Gegenseite
• Schraubengrößen von M12 bis M36 mit den Festigkeitsklassen 4.6, 5.6, 8.8 und 10.9
• Beliebige Loch- und Randabstände
• Träger kann ausgeklinkt werden
• Anschluss mit reiner Querkraftbeanspruchung, reiner Normalkraftbeanspruchung (Zugstoß), oder Kombination von Normalkraft und Querkraft möglich
• Überprüfung, ob Anforderungen an gelenkige Verbindung eingehalten sind
• Prüfen der minimalen und maximalen Loch- und Randabstände

Anschluss mit Stegwinkeln

• An jedem Schenkel ein oder zwei vertikale Schraubenreihen und bis zu 10 horizontale Schraubenreihen möglich
• Große Auswahl an gleich- und ungleichschenkligen Winkeln
• Höhenlage der Winkel veränderbar
• Nachweise:
  • Schrauben auf Abscheren, Lochleibung und Zug
  • Winkel auf Schub, Biegung und Zug mit Berücksichtigung des Lochabzuges
  • Trägersteg auf Schub und Zug mit Berücksichtigung des Lochabzuges
  • Zugkraftübertragung in die Stütze mit dem T-Stummel-Modell
  • Ausklinkung am kritischen Schnitt

Anschluss mit Fahnenblech

• Ein oder zwei vertikale Schraubenreihen und bis zu 10 horizontale Schraubenreihen möglich
• Flexible Größe des Fahnenblechs
• Höhenlage des Fahnenblechs veränderbar
• Nachweise:
  • Schrauben auf Abscheren und Lochleibung
  • Fahnenblech auf Schub, Biegung und Zug mit Berücksichtigung des Lochabzuges
  • Stabilität von langen, schlanken Fahnenblechen
  • Trägersteg auf Schub und Zug mit Berücksichtigung des Lochabzuges
  • Schweißnaht als Kehlnaht
  • Ausklinkung am kritischen Schnitt

Anschluss mit Stirnplatte

• Zwei oder vier vertikale Schraubenreihen und bis zu 10 horizontale Schraubenreihen möglich
• Flexible Größe der Stirnplatte
• Höhenlage der Stirnplatte veränderbar
• Nachweise:
  • Schrauben auf Abscheren, Lochleibung und Zug
  • Stirnplatte auf Schub und Biegung mit Berücksichtigung des Lochabzuges
  • Trägersteg auf Schub und Zug
  • Zugkraftübertragung in die Stütze mit dem T-Stummel-Modell
  • Schweißnaht als Kehlnaht
  • Ausklinkung am kritischen Schnitt

Anschluss mit Knagge und Stirnplatte

• Lagesicherung des Trägers durch Stirnplatte mit zwei Schrauben
• Flexible Größe von Knagge und Stirnplatte
• Nachweise:
  • Lasteinleitung in den Träger nach EN 1993-1-5, Kapitel 6
  • Aufnahme des Stabilisierungsmomentes durch die Schrauben und die Schweißnähte an der Stirnplatte
  • Knagge
  • Knaggenschweißnähte als Kehlnähte
  • Zugkraftübertragung in die Stütze mit dem T-Stummel-Modell

Bei allen Anschlusstypen wird davon ausgegangen, dass sich das Momentengelenk am Stützenflansch befindet bzw. bei gedrehter Stütze am Stützensteg. Für den Stegwinkel- und Fahnenblechanschluss wird deshalb ein Exzentrizitätsmoment ermittelt, das zusätzlich auf die Schraubengruppe am Trägerflansch wirkt.

Weitere Exzentrizitätsmomente können sich aus der Höhenlage der Winkel und Bleche ergeben. Beim Knaggenanschluss werden die Kräfte getrennt abgeleitet. Die Querkräfte belasten die Knagge, Zugkräfte und Stabilisierungsmoment werden den Schrauben zugewiesen. Vor der eigentlichen Bemessung wird der Anschluss auf geometrische Plausibilität überprüft, zum Beispiel die Loch- und Randabstände der Schrauben.