Verbindungstyp: Doppelwinkel-Anschlussverbindung
Einheitensystem: Metrisch
Bemessen nach: AS 4100
Untersucht: Schrauben, Grundwerkstoff
Plattenwerkstoff: Grade 300
Schrauben: M20 Grade 8.8
Beispiel entnommen aus: B. Kirke, I.H. Al-Jamel. Steel Structures: Design Manual To AS 4100, 2004 – Kapitel 9.4.1.2
Geometrie
Träger UB 406×178×60 ist mit Stütze UC 254×254×89 verbunden. Der Träger liegt auf einem Auflager aus Winkel L150×90×12. Der Steg des Trägers ist mit dem Stützenflansch durch einen weiteren Winkel L100×75×6 verbunden. M20-Schrauben der Festigkeitsklasse 8.8 werden verwendet.
Einwirkende Last
Eine Querkraft von 160 kN wird am Träger im Schwerpunkt der Schraubengruppe am Trägersteg aufgebracht.
Ergebnisse der Handrechnung
Als Handrechnung werden die Ergebnisse von B. Kirke, I.H. Al-Jamel. Steel Structures: Design Manual To AS 4100, 2004 – Kapitel 9.4.1.1 verwendet. Die maximale Tragfähigkeit der Verbindung für das gestützte Bauteil beträgt Vcap = 186,2 kN; die Beultraglast des Stegs des gestützten Bauteils Vb = 179,2 kN; der Schraubenwiderstand des Winkelauflagers am Stützenflansch V = 370,4 kN. Der maßgebende Schraubenwiderstand ist der Abscherwiderstand – 92,6 kN, weitere Widerstände sind die Lochleibungstragfähigkeit des Winkelauflagers an den Schraubenlöchern – 304,1 kN, die Ausreißtragfähigkeit des Winkelauflagers an den Schraubenlöchern – 228,1 kN.
Normnachweis in IDEA StatiCa
IDEA StatiCa verwendet die von-Mises-Spannung zur Bestimmung des Widerstands von Platten. Das Werkstoffdiagramm des Stahls ist bilinear, und die Streckgrenze wird mit dem Kapazitätsfaktor ϕ = 0,9 multipliziert. Die Streckgrenze des Stahls hängt von seinem Werkstoff und seiner Dicke ab. Die von-Mises-Spannung auf der verformten Gestalt ist in der folgenden Abbildung zu sehen. Beide Winkel und der Trägersteg fließen.
Das Beulen des Stegs wurde von B. Kirke, I.H. Al-Jamel erkannt und so berechnet, als wäre der Steg vollständig ungehalten. Der Steg wird jedoch durch die Schrauben am zweiten Winkel gehalten. Die Beulform und die Beulfaktoren sind in der folgenden Abbildung dargestellt. Der Faktor 6,46 ist für diese Art von Beulform ausreichend hoch.
Die Schrauben sind gemäß Handrechnung nicht stark beansprucht. Dasselbe gilt in IDEA. Die Schrauben am Stützenflansch zum Auflagerwinkel sind B7–B10. Die Lochleibungs- und Abschertragfähigkeit werden nach AS 4100 berechnet, sodass die Widerstände nahezu identisch mit denen nach B. Kirke, I.H. Al-Jamel sind.
Rotationssteifigkeit
Die Rotationssteifigkeit dieses Knotens ist sehr gering und wird als gelenkig eingestuft.
Schlussfolgerung
Die Handrechnung erkennt die Beultragfähigkeit des Trägerstegs als maßgebenden Versagensmodus mit Vb = 179,2 kN. IDEA StatiCa erlaubt eine etwas höhere Lasttragfähigkeit von 192 kN, bevor die Platten die Grenzdehnung von 5 % erreichen. Die Abweichung beträgt 7 % und ist darauf zurückzuführen, dass der stabilisierende Einfluss des oberen Winkels auf das Beulen des Stegs in der manuellen Bewertung vernachlässigt wird.