Detaillierung von Momentrahmen mit vorqualifizierten Verbindungen – AISC

Vorqualifizierte Verbindungen

Gemäß AISC 341 muss die Bemessung von Träger-Stützen-Verbindungen für Intermediate Moment Frames (IMF) und Special Moment Frames (SMF) die Anforderungen einer der folgenden Optionen erfüllen:

1. Verwendung vorqualifizierter Verbindungen aus AISC 358
2. Vorqualifizierung gemäß AISC 341 Abschnitt K1
3. Zyklische Prüfung gemäß AISC 341 Abschnitt K2

In der Praxis wird Option 1 aufgrund ihrer Praktikabilität am häufigsten verwendet.

Vorqualifizierte Verbindungen nach AISC 358

AISC 358 bietet Tragwerksplanern mehrere Optionen für Träger-Stützen-Verbindungen, die bereits für seismische Beanspruchungen vorqualifiziert sind.

Für jeden Verbindungstyp werden spezifische empirische Formeln und geometrische Einschränkungen angegeben, um sicherzustellen, dass die Plastizität an der vorgesehenen Stelle auftritt.

Sehen wir uns nun an, wie geschraubte Stirnplatten bemessen werden.

Geschraubte Stirnplatte (BUEEP oder BSEEP)

Geschraubte Stirnplatten werden in 3 Kategorien unterteilt:

• Vierbolzen, unversteift – BUEEP – 4E
• Vierbolzen, versteift – BSEEP – 4ES
• Achtbolzen, versteift – BSEEP – 8ES

Jede Unterkategorie hat ihre eigenen geometrischen Einschränkungen und empirischen Formeln, um sicherzustellen, dass sich die Plastizität an der vorgesehenen Stelle entwickelt.

Nehmen wir als Beispiel den einfachsten Typ, BUEEP – 4E. Nach der Berechnung in Ihrer Tabellenkalkulation stellen Sie fest, dass die Tragfähigkeit dieser Verbindung nicht ausreicht. Sie müssten Ihre Verbindung auf den nächsten Typ, BSEEP – 4ES, vergrößern. Aufgrund der unterschiedlichen empirischen Formeln und geometrischen Einschränkungen müssten Sie jedoch eine völlig neue Tabellenkalkulation erstellen. Und falls sich herausstellt, dass die Tragfähigkeit dieser Verbindung immer noch nicht ausreicht, müssten Sie erneut auf BSEEP – 8ES hochstufen, was wiederum eine weitere Tabellenkalkulation erfordern würde.

Stellen Sie sich nun vor, dass Sie Ihre Bemessung mit BSEEP-8ES abgeschlossen haben, aber gebeten werden, auf einen anderen Typ (RBS, BFP oder etwas anderes) zu wechseln. Sie müssten ein anderes Kapitel in AISC 358 durcharbeiten, die neuen geometrischen Einschränkungen und neuen empirischen Formeln studieren, um eine völlig andere Tabellenkalkulation zu erstellen. Das bedeutet, dass Sie möglicherweise vier separate Tabellenkalkulationen erstellen müssten, was viel Zeit und Aufwand erfordern würde.

Sehen wir uns an, wie dieser Prozess mit IDEA StatiCa effizient durchgeführt werden kann.

Normnachweise für vorqualifizierte Verbindungen in IDEA StatiCa

Mit IDEA StatiCa können Sie den größten Teil dieser manuellen Arbeit überspringen. IDEA StatiCa stellt Vorlagen für vorqualifizierte Verbindungen bereit. Sie müssen daher nicht alles von Grund auf neu modellieren. 

Sie können beispielsweise mit dieser Vorlage für BSEEP – 4ES beginnen.

Wählen Sie anschließend das verwendete System zur Aufnahme horizontaler Lasten (IMF/SMF) und den Verbindungstyp aus. Auf dieser Grundlage stellt IDEA StatiCa Nachweise der geometrischen Einschränkungen bereit. 

Für geschraubte Stirnplatten werden folgende Nachweise gemäß Kapitel 6 der Norm AISC 358-16 durchgeführt:

• Nachweise der Trägereinschränkungen gemäß Kapitel 6.3.1.
• Nachweise der Stützeneinschränkungen gemäß Kapitel 6.3.2.
• Nachweise der konstruktiven Einschränkungen der Verbindung gemäß Kapitel 6.7 und Tabelle 6.1. Dieser Nachweis umfasst die Überprüfung der Schrauben- und Stirnplattengeometrie. Bei versteiften Ausführungen wird auch die Steife der Stirnplatte überprüft.

Wenn die geometrischen Einschränkungen nicht eingehalten werden, werden Warnungen oben links auf dem 3D-Bildschirm und auch im Bericht angezeigt. Dies hilft Ihnen sicherzustellen, dass Ihre Verbindung innerhalb der AISC 358-Grenzen liegt.

Sobald Sie Ihr Modell eingerichtet und die korrekten Kräfte eingegeben haben, klicken Sie einfach auf Berechnen.

IDEA StatiCa bietet:

• Normnachweise
• Visualisierungen von Spannungen, plastischen Dehnungen und Fließzonen
• Umfassenden Bericht
• Und mehr

Wenn Sie zu einem anderen Typ wechseln möchten, wäre der Prozess ähnlich schnell. Wählen Sie die Vorlage aus, geben Sie die Kräfte ein und klicken Sie dann auf Berechnen.

Fazit

Die Bemessung vorqualifizierter Verbindungen nach AISC 358 erfordert die Berücksichtigung systemspezifischer Formeln und geometrischer Grenzen sowie mehrere Tabellenkalkulationen für verschiedene Verbindungstypen. IDEA StatiCa vereinfacht diesen Prozess durch integrierte Vorlagen, automatisierte Geometrienachweise und visuelle Rückmeldungen – alles auf einer einzigen Plattform. Dies ermöglicht es Tragwerksplanern, schnell zwischen Verbindungstypen zu wechseln und dabei die Einhaltung der Bemessungsnormen sicherzustellen.

Weitere Informationen zu vorqualifizierten Verbindungen in IDEA StatiCa finden Sie in diesem Artikel:

• Qualifikationsnachweise für seismisch vorqualifizierte Verbindungen nach AISC
• AISC 358 Normnachweise für vorqualifizierte Momentenverbindungen
• Verifikation: Stirnplatten-Momentenverbindung (EPM) – vorqualifizierte Verbindung nach AISC

Für ein praktisches Tutorial besuchen Sie bitte diesen Artikel:

• Kapazitätsbemessung von Stahlanschlüssen (AISC)