Im Add-On "Stahlanschlüsse" haben Sie die Möglichkeit, in sämtlichen Komponenten die Vorspannung von Schrauben bei der Berechnung zu berücksichtigen. Die Vorspannung lässt sich einfach bei den Schraubenparametern mittels einer Checkbox aktivieren und hat Auswirkungen sowohl auf die Spannungs-Dehnungsberechnung als auch auf die Steifigkeitsanalyse.
Vorgespannte Schrauben sind spezielle Schrauben, die im Stahlbau verwendet werden, um eine hohe Klemmkraft zwischen den verbundenen Bauteilen zu erzeugen. Diese Klemmkraft bewirkt eine Reibung zwischen den Bauteilen, die die Übertragung von Kräften ermöglicht.
Funktionsweise
Vorgespannte Schrauben werden mit einem bestimmten Drehmoment angezogen, wodurch sie sich dehnen und eine Zugkraft erzeugen. Diese Zugkraft wird auf die verbundenen Bauteile übertragen und führt zu einer hohen Klemmkraft. Die Klemmkraft verhindert ein Lösen der Verbindung und sorgt für eine sichere Kraftübertragung.
Vorteile
- Hohe Tragfähigkeit: Vorgespannte Schrauben können hohe Kräfte übertragen.
- Geringe Verformung: Sie minimieren die Verformung der Verbindung.
- Ermüdungsfestigkeit: Sie sind widerstandsfähig gegen Ermüdung.
- Einfache Montage: Sie sind relativ einfach zu montieren und demontieren.
Berechnung und Bemessung
Die Berechnung von vorgespannten Schrauben erfolgt in RFEM mittels des durch das Add-On "Stahlanschlüsse" generierten Analyse-FE-Modells. Dabei werden Klemmkraft, Reibung zwischen den Bauteilen, Scherfestigkeit der Schrauben und Tragfähigkeit der Bauteile berücksichtigt. Die Bemessung erfolgt nach DIN EN 1993-1-8 (Eurocode 3) oder der US-Norm ANSI/AISC 360-16. Das erstellte Analysemodell inklusive Ergebnisse kann als eigenständiges RFEM-Modell gespeichert und verwendet werden.
Die Anfangssteifigkeit Sj,ini ist ein entscheidender Parameter zur Beurteilung, ob eine Verbindung als starr, verformbar oder gelenkig charakterisiert werden kann.
Im Add-On "Stahlanschlüsse" können Sie die Anfangssteifigkeiten Sj,ini nach Eurocode (EN 1993-1-8 Abschnitt 5.2.2) und AISC (AISC 360-16 Cl. B3.4) ermitteln, bezogen auf die Schnittgrößen N, My und/oder Mz.
Die optionale automatische Übertragung der Anfangssteifigkeiten ermöglicht deren direkte Übermittlung als Stabend-Gelenksteifigkeiten in RFEM. Danach wird die Gesamtstruktur neu berechnet und die resultierenden Schnittgrößen werden automatisch als Lasten in die Berechnung und Bemessung der Verbindungsmodelle übernommen.
Dieser automatisierte Iterationsprozess eliminiert die Notwendigkeit eines manuellen Exports und Imports von Daten, was den Arbeitsaufwand reduziert und potenzielle Fehlerquellen minimiert.
Erklärvideo: Berechnung der Anfangssteifigkeit Sj,ini- Die Bemessung der Anschlussbauteile erfolgt gemäß AISC 360-16 und Eurocode EN 1993-1-8.
- Nach Aktivierung des Add-Ons müssen die Bemessungssituationen für Stahlanschlüsse im Dialog "Lastfälle und Kombinationen" aktiviert werden.
- Zur Nachweisführung der Anschlussstabilität (Beulen) ist das Add-On "Strukturstabilität" erforderlich.
- Die Berechnung kann über die Tabelle oder die Ikone in der oberen Leiste gestartet werden.
Sie arbeiten mit Stahlanschlüssen? Das RFEM-Add-On Stahlanschlüsse unterstützt Sie dabei, Stahlverbindungen mithilfe eines FE-Modells zu analysieren. Dabei läuft die Modellbildung vollständig automatisiert im Hintergrund. Trotzdem können Sie diesen Prozess über die einfache und gewohnte Eingabe von Komponenten steuern. Die am FE-Modell ermittelten Beanspruchungen nutzen Sie anschließend für die Nachweise der Komponenten nach EN 1993-1-8 (inkl. Nationale Anhänge).
Das Programm unterstützt Sie umfassend: Es ermittelt Schraubenkräfte anhand des FE-Analysemodells und wertet diese automatisch aus. Das Add-On führt die Nachweise der Schraubentragfähigkeit für Versagensfälle wie Zug, Abscheren, Lochleibung und Durchstanzen gemäß Norm durch und stellt alle benötigten Beiwerte übersichtlich dar.
Möchten Sie einen Schweißnahtnachweis führen? Die Schweißnähte werden als elastisch-plastische Flächenelemente modelliert, und deren Spannungen werden aus dem FE-Analysemodell ausgelesen. Die Plastizitätskriterien sind so eingestellt, dass sie Versagen gemäß AISC J2-4, J2-5 (Tragfähigkeit von Schweißnähten) und J2-2 (Festigkeit des Grundmetalls) darstellen. Der Nachweis kann mit den Teilsicherheitsbeiwerten des ausgewählten Nationalen Anhangs von EN 1993-1-8 erfolgen.
Der Nachweis der Bleche in der Verbindung wird plastisch durchgeführt, indem die vorhandene plastische Verzerrung mit der zulässigen plastischen Verzerrung verglichen wird. Die Standardeinstellung ist 5 % gemäß EN 1993-1-5, Anhang C, kann jedoch benutzerdefiniert angepasst werden, ebenso 5 % beim AISC 360.
Die Bemessung erfolgt gemäß EN 1993-1-8 und EN 1993-1-1. Die Schnittgrößen werden direkt im vorgegebenen Knoten angenommen. Bei Träger-Stützen-Anschlüssen entstehen somit zusätzliche Exzentrizitäten zur Anschlussebene, welche in der Berechnung berücksichtigt werden. Neben der Bemessung der ausreichenden Tragfähigkeit des Anschlusses erfolgt eine Berechnung und Einstufung der Verbindung hinsichtlich der Steifigkeit.
Allgemein
- Anschluss Träger-Stütze: Anschluss sowohl als Anschluss des Trägers an den Stützenflansch sowie auch als Anschluss der Stütze an den Trägerflansch möglich
- Anschluss Träger-Träger: Bemessung von Trägerstößen sowohl als momententragfähige Stirnplattenverbindungen als auch als starre Laschenverbindung möglich
- Automatische Übernahme der Modell- und Lastdaten aus RFEM bzw. RSTAB möglich
- Schraubengrößen von M12 bis M36 mit den Festigkeitsklassen 4.6, 4.8, 5.6, 5.8, 6.8, 8.8 und 10.9, sofern die Festigkeitsklasse im gewählten nationalen Anhang verfügbar sind
- Nahezu beliebige Loch- und Randabstände (eine Prüfung der zulässigen Abstände erfolgt)
- Trägerverstärkung mit Vouten bzw. Steifen an Ober- oder Unterseite
- Stirnplattenverbindung mit oder ohne Überstand
- Anschluss mit reiner Biegebeanspruchung, reiner Normalkraftbeanspruchung (Zugstoß), oder Kombination von Normalkraft und Biegung möglich
- Berechnung der Anschlusssteifigkeiten und Überprüfung, ob ein gelenkiger, nachgiebiger oder biegesteifer Anschluss vorliegt
Stirnplattenanschluss in einer Träger-Stützen-Konfiguration
- Angeschlossene Träger bzw. Stützen können einseitig mit Vouten oder ein- bzw. zweiseitig mit Steifen verstärkt werden
- Große Auswahl an möglichen Versteifungen der Verbindung (z. B. vollständige oder unvollständige Stegsteifen)
- Bis zu zehn horizontale und vier vertikale Schrauben möglich
- Angeschlossenes Objekt als konstanter oder gevouteter I-Querschnitt möglich
- Nachweise:
- Tragfähigkeit des angeschlossenen Trägers (wie z. B. Querkraft- und Zugbeanspruchbarkeit des Stegbleches)
- Tragfähigkeit der Stirnplatte am Träger (z. B. T-Stummel unter Zugbeanspruchung)
- Tragfähigkeit der Schweißnähte an der Stirnplatte
- Tragfähigkeit der Stütze im Bereich des Anschlusses (z. B. Stützenflansch unter Biegung – T-Stummel)
- Alle Nachweise werden gemäß EN 1993-1-8 bzw. EN 1993-1-1 geführt
Momententragfähiger Stirnplattenstoß
- Zwei oder vier vertikale Schraubenreihen und bis zu 10 horizontale Schraubenreihen möglich
- Gestoßene Träger können einseitig mit Vouten oder ein- bzw. zweiseitig mit Steifen verstärkt werden
- Angeschlossene Objekte als konstante oder gevoutete I-Querschnitte möglich
- Nachweise:
- Tragfähigkeit der angeschlossenen Träger (wie z. B. Querkraft- und Zugbeanspruchbarkeit der Stegbleche)
- Tragfähigkeit der Stirnplatten an den Träger (z. B. T-Stummel unter Zugbeanspruchung)
- Tragfähigkeit der Schweißnähte an den Stirnplatten
- Tragfähigkeit der Schrauben in der Stirnplatte (Kombination aus Zug und Abscheren)
Starrer Laschenstoß
- In der Flanschblechverbindung bis zu zehn Schraubenreihen hintereinander möglich
- In der Stegblechverbindung bis zu zehn Schraubenreihen jeweils in vertikaler und horizontaler Richtung möglich
- Material der Laschen kann sich von dem der Träger unterscheiden
- Nachweise:
- Tragfähigkeit der angeschlossenen Träger (z. B. Nettoquerschnitt im Zugbereich)
- Tragfähigkeit der Laschenbleche (z. B. Nettoquerschnitt unter Zugbeanspruchung)
- Tragfähigkeit der Einzelschrauben und der Schraubengruppen (z. B. Nachweis der Abschertragfähigkeit der Einzelschraube)
- Bemessung von Knie-, T-, Kreuzstößen und Verbindungen mit durchlaufenden Stützen mit I-förmigen Profilen
- Übernahme von Geometrie- und Belastungsangaben von RFEM/RSTAB oder manuelle Vorgabe der Verbindung (z.B. bei Nachrechnung ohne vorhandenes RFEM/RSTAB-Modell)
- Oben bündige Verbindungen oder Verbindungen mit Schraubenreihe im Überstand
- Bemessung für positive und negative Rahmeneckmomente
- Unterschiedliche Neigungen für Riegel rechts und links sowie Anwendbarkeit für Satteldach- oder Pultdachrahmen
- Berücksichtigung von zusätzlichen Flanschen im Riegel z.B. bei gevouteten Profilen
- Symmetrische und unsymmetrische T- oder Kreuzstöße
- Beidseitige Verbindung mit unterschiedlicher Profilhöhe rechts und links
- Automatische Vorauslegung des Schraubenbildes und notwendiger Aussteifungen
- Wahlweiser Nachweismodus mit Vorgabemöglichkeit sämtlicher Schraubenabstände, Schweißnähte und Blechdicken
- Überprüfung der Schraubbarkeit mit anpassbaren Abmessungen der verwendeten Schraubenschlüssel
- Klassifizierung der Verbindung nach der Steifigkeit mit Berechnung der Anschlussfedersteifigkeit für die Berücksichtigung bei der Berechnung der Schnittgrößen
- Überprüfung von bis zu 45 Einzelnachweisen (Komponenten) der Verbindung
- Automatische Ermittlung der maßgebenden Schnittgrößen für jeden Einzelnachweis
- Steuerbare grafische Ausgabe der Verbindung im Rendering-Modus mit Angabe von Material, Blechdicken, Schweißnähten, Schraubenabständen und sämtlichen Abmessungen für die Konstruktion
- Integrierte und flexibel erweiterbare Einstellungen für Nationale Anhänge nach EN 1993-1-8
- Automatische Umrechnung der Schnittgrößen aus der Stabwerksberechnung in die jeweiligen Anschnitte auch bei exzentrischen Stabanschlüssen
- Automatische Ermittlung der Anfangssteifigkeit Sj,ini der Verbindung
- Detaillierte Kontrolle sämtlicher Abmessungen hinsichtlich Plausibilität mit Angabe von Eingabegrenzen (z.B. bei Rand- und Lochabständen)
- Wahlweise Einleitung von Druckkräften in die Stütze über Kontakt
- Möglichkeit der Aktualisierung der Riegelprofilhöhe bei Voutenanschlüssen nach erfolgter Optimierung der Anschlussgeometrie in RF-/RAHMECK Pro
RF-/RAHMECK Pro führt bei der Bemessung folgende Nachweise nach EN 1993-1-8 oder DIN 18800:
- Riegelstirnplatte und Stützenflansch nach Fließlinientheorie
- Schrauben auf Zug (inklusive Abstützkräfte)
- Schrauben auf Abscheren
- Zugkrafteinleitung in Stützen- und Riegelsteg
- Beulnachweis Eckblech
- Schubnachweis Eckblech
- Druckkrafteinleitung Stützensteg und Stegblechknicknachweis
- Falls erforderlich:
- Nachweis Diagonalsteife
- Stegsteife
- Stegblechverstärkung
- Druckkrafteinleitung in den Riegel
- Schweißnahtnachweise
- Bemessung von Stabenden, Stäben, Knotenlagern, Knoten und Flächen
- Berücksichtigung von festgelegten Bemessungsbereichen
- Überprüfung der Querschnittsabmessungen
- Bemessung gemäß EN 1995-1-1 (Europäische Holzbaunorm) mit den jeweiligen Nationalen Anhängen + DIN 1052 + DSTV DIN EN 1993-1-8 + ANSI/AWC - NDS 2015 (US-Norm)
- Bemessung diverser Materialien wie Stahl, Beton usw. möglich
- Keine zwingende Bindung an spezifische Normen
- Erweiterbare Datenbank enthält Verbindungsmittel für Holz (SIHGA, Sherpa, WÜRTH, Simpson StrongTie, KNAPP, PITZL) und Stahl (Typisierte Anschlüsse im Stahlhochbau nach EC 3, M-connect, PFEIFER, TG-Technik)
- Grenztragfähigkeiten für Holzträger der Firmen STEICO und Metsä Wood in Datenbank
- Anbindung an MS Excel
- Optimierung der Verbindungsmittel (hierbei wird das am besten ausgelastete Verbindungsmittel berechnet)