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.
Mit Hilfe des Geschosstyps "Nur Lastübertragung" können Sie im Add-On Gebäudemodell Decken ohne Steifigkeitseffekt in und aus der Ebene berücksichtigen. Dieser Elementtyp sammelt die Lasten auf der Decke und gibt diese an die Stützelemente des 3D-Modells weiter. Somit haben Sie die Möglichkeit, Sekundärbauteile wie z. B. Gitterroste und ähnliche Lastverteilungselemente ohne weiteren Effekt im 3D-Modell simulieren.
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,iniSie wissen sicher bereits, dass Knoten-, Linien- und Flächenfreigaben der Definition von Übertragungsbedingungen zwischen Objekten dienen. Somit können Sie beispielsweise Stäbe, Flächen und Volumenköper von einer Linie freigeben. Außerdem ist es problemlos möglich, dass die Freigaben auch nichtlineare Eigenschaften wie 'Fest, falls n positiv', 'Fest, falls n negativ' usw. aufweisen.
Behalten Sie alle Flächen im Blick. Die Fläche mit dem Steifigkeitstyp 'Lastübertragung' hat keine statische Wirkung. Mit ihr können Sie Lasten aus Flächen berücksichtigen, die nicht mit modelliert wurden, zum Beispiel Fassadenkonstruktionen, Glasflächen, Dachtrapezprofile usw.
Zum ErklärvideoAllgemein
- 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
DUENQ enthält eine umfangreiche Bibliothek von Walzprofilen und parametrisierten Profilarten. Diese können zusammengesetzt oder mit neuen Elementen ergänzt werden. Der Aufbau eines Profils aus unterschiedlichen Materialien gelingt problemlos.
Grafische Tools und Funktionen erlauben die Modellierung komplexer Querschnittsformen in CAD-Arbeitsweise. Die grafische Eingabe unterstützt u. a. das Setzen von Punktelementen, Kehlnähten, Bögen, parametrisierten Rechteck- und Rohrquerschnitte, Ellipsen, elliptische Bögen, Parabeln, Hyperbeln, Splines und NURBS. Alternativ wird eine DXF-Datei eingelesen und als Basis für die weitere Modellierung genutzt. Auch können Hilfslinien für die Modellierung genutzt werden.
Des Weiteren ermöglicht eine parametrisierte Eingabe, Modell- und Belastungsdaten so einzugeben, dass sie von bestimmten Variablen abhängig sind.
Elemente können grafisch geteilt oder an ein anderes Objekt angefügt werden. DUENQ nimmt die Teilungen automatisch vor und stellt mit Nullelementen sicher, dass der Schubfluss nicht unterbrochen wird. Für Nullelemente kann eine spezifische Dicke zur Schubübertragung festgelegt werden.
Bei gelenkigen Stützenfüßen kann zwischen vier verschiedenen Fußplattenverbindungen gewählt werden:
- Einfacher Stützenfuß
- Konischer Stützenfuß
- Stützenfuß für rechteckige Hohlprofile
- Stützenfuß für Rohre
Bei den eingespannten Stützenfüßen stehen fünf verschiedene Ausführungsvarianten für I-Profile zur Verfügung:
- Fußplatte ohne Steifen
- Fußplatte mit Steifen in der Mitte der Flansche
- Fußplatte mit Steifen an beiden Seiten der Stütze
- Fußplatte mit U-Profil
- Köcherfundament
Bei allen Verbindungen ist die Fußplatte umlaufend mit der Stahlstütze verschweißt. Bei Verbindungen mit Ankern sind diese im Fundament einbetoniert. Es stehen Anker M12 – M42 mit Stahlgüten 4.6 – 10.9 zur Auswahl. An der Ober- und Unterseite der Anker lassen sich runde oder eckige Bleche zur besseren Lastverteilung bzw. Verankerung vorsehen. Zudem kann gewählt werden, ob Gewindestangen oder Rundstäbe mit an den Enden aufgerolltem Gewinde verwendet werden.
Material und Dicke der Verpressfuge sowie Fundamentabmessungen und –material sind frei wählbar. Weiterhin ist wählbar, ob im Fundament Randbewehrung vorhanden ist. An der Unterseite der Fußplatte kann zur besseren Schubkraftübertragung ein Schubdübel (Knagge) angeordnet werden.
Die Einleitung der Schubkräfte erfolgt wahlweise durch die Knagge, die Anker oder Reibung. Die einzelnen Komponenten lassen sich auch kombinieren.