Die Kräfte in den Schrauben werden durch die Methode der finiten Elemente bestimmt. Die Zugkräfte beinhalten Abhebekräfte. Die Schraubentragfähigkeiten werden gemäß AISC 360 - Kapitel J3 nachgewiesen.
Schrauben
Zug- und Schertragfähigkeit von Schrauben
Die Bemessungszug- oder Schertragfähigkeit, ϕRn, und die zulässige Zug- oder Schertragfähigkeit, Rn/Ω, einer handfest angezogenen Schraube wird gemäß den Grenzzuständen des Zugbruchs und Scherbruchs wie folgt bestimmt:
Rn = FnAb
ϕ = 0.75 (LRFD, editierbar in den Normeinstellungen)
Ω = 2.00 (ASD, editierbar in den Normeinstellungen)
wobei:
Ab – Nennquerschnittsfläche des ungewindeten Schraubenschafts oder Gewindeteils
Fn – Nennzugspannung, Fnt, oder Scherspannung, Fnv, aus Tabelle J3.2
Die erforderliche Zugkraft umfasst jede Zugkraft, die aus der Abhebekraft infolge der Verformung der verbundenen Teile resultiert.
Kombinierte Zug- und Scherbeanspruchung bei Lochleibungsverbindungen
Die verfügbare Zugtragfähigkeit einer Schraube unter kombinierter Zug- und Scherbeanspruchung wird gemäß den Grenzzuständen des Zug- und Scherbruchs wie folgt bestimmt:
Rn = F'nt Ab (AISC 360-16 J3-2)
ϕ = 0.75 (LRFD, editierbar in den Normeinstellungen)
Ω = 2.00 (ASD, editierbar in den Normeinstellungen)
(AISC 360-16 J3-3a LRFD)
(AISC 360-16 J3-3b ASD)
wobei:
- F'nt – Nennzugspannung, modifiziert zur Berücksichtigung der Auswirkungen der Scherspannung
- Fnt – Nennzugspannung aus AISC 360-16 Tabelle J3.2
- Fnv – Nennscherspannung aus AISC 360-16 Tabelle J3.2
- frv – erforderliche Scherspannung unter Verwendung von LRFD- oder ASD-Lastkombinationen. Die verfügbare Scherspannung des Befestigungselements muss gleich oder größer als die erforderliche Scherspannung frv sein
Lochleibungstragfähigkeit in Schraubenlöchern
Die verfügbaren Lochleibungstragfähigkeiten, ϕRn und Rn/Ω, an Schraubenlöchern werden für den Grenzzustand der Lochleibung wie folgt bestimmt:
ϕ = 0.75 (LRFD, editierbar in den Normeinstellungen)
Ω = 2.00 (ASD, editierbar in den Normeinstellungen)
Die Nenn-Lochleibungstragfähigkeit des verbundenen Materials, Rn, wird wie folgt bestimmt:
Für eine Schraube in einer Verbindung mit Regelbohrungen:
Rn = 1.2 lc t Fu ≤ 2.4 d t Fu (AISC 360-16 J3-6a, J3-6a, c)
Für eine Schraube in einer Verbindung mit Langlöchern:
Rn = 1.0 lc t Fu ≤ 2.0 d t Fu (AISC 360-16 J3-6a, J3-6e, f)
wobei:
- Fu – angegebene Mindestzugfestigkeit des verbundenen Materials
- d – Nennschraubendurchmesser
- lc – lichter Abstand in Kraftrichtung zwischen dem Rand des Lochs und dem Rand des benachbarten Lochs oder dem Materialrand
- t – Dicke des verbundenen Materials
Vorgespannte Schrauben
Die Bemessungsgleitwiderstand der vorgespannten Schraube der Klasse A325 oder A490 unter Berücksichtigung der Zugkraft Ft
Vorspannkraft gemäß AISC 360-10 Tab. J3.1.
Tb = 0.7 fub As
Bemessungsgleitwiderstand je Schraube gemäß AISC 360-10 Abs. J3.8
Rn = kSC μ Du hf Tb ns
Ausnutzung in Schub [%]:
Uts = V / ϕRn (LRFD)
Uts = Ω V / Rn (ASD)
wobei:
- As – Spannungsquerschnittsfläche der Schraube
- fub – Zugfestigkeit
- – Faktor für kombinierte Zug- und Scherbeanspruchung (LRFD) (J3-5a)
- – Faktor für kombinierte Zug- und Scherbeanspruchung (ASD) (J3-5b)
- μ – mittlerer Gleitbeiwert, editierbar in den Normeinstellungen
- Du = 1.13 – Multiplikator, der das Verhältnis der mittleren eingebauten Schraubenvorspannung zur angegebenen Mindestschraubenvorspannung widerspiegelt
- hf = 1.0 – Faktor für Futterbleche
- ns – Anzahl der Gleitflächen; der Nachweis wird für jede Gleitfläche separat berechnet
- V – auf die Schraube wirkende Querkraft
- ϕ = 1.0 – Widerstandsbeiwert für Regelbohrungen (LRFD), editierbar in den Normeinstellungen
- ϕ = 0.7 – Widerstandsbeiwert für Langlöcher (LRFD)
- Ω = 1.5 – Widerstandsbeiwert für Regelbohrungen (ASD), editierbar in den Normeinstellungen
- Ω = 2.14 – Widerstandsbeiwert für Langlöcher (ASD)
