Winkelauflagerverbindung

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 V_cap = 186,2 kN; die Beultraglast des Stegs des gestützten Bauteils V_b = 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 V_b = 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.