Stahlbau-Kalender 2021. Ulrike Kuhlmann

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      Bild 3.6. Begrenzung der effektiven Länge von langen Injektionsschrauben

       Zu 3.7

      Für schubbeanspruchte Verbindungen, bei denen die jeweilige Abschertragfähigkeit F_v,Rd größer ist als die Lochleibungstragfähigkeit F_b,Rd, darf nach DIN EN 1993-1-8 im Grenzzustand der Tragfähigkeit von einer plastischen Schraubenkraftverteilung ausgegangen werden, wenn nur Verbindungsmittel der gleichen Größe und Klassifizierung verwendet werden (siehe auch 3.12 (3)). Hierfür ist ein ausreichendes Verformungsvermögen im Anschluss erforderlich, das bei üblichen Baustählen mit Streckgrenzen bis 355 N/mm² durch die Ovalisierung der Löcher infolge der Lochleibungspressungen sowie durch Scherversätze der Schrauben bereitgestellt wird.

      Voraussetzung ist die Verwendung von Verbindungsmitteln gleicher Steifigkeit im Anschluss, ansonsten ist die gesamte Beanspruchung von dem Verbindungsmittel mit der höchsten Steifigkeit abzutragen.

      Für hochfeste Baustähle mit Streckgrenzen bis 700 N/mm² gibt DIN EN 1993-1-12 hierzu keine zusätzlichen Regeln an und erlaubt ebenfalls den Ansatz einer plastischen Schraubenkraftverteilung, obwohl hochfeste Baustähle im Vergleich zu herkömmlichen Baustählen in der Regel eine geringere Duktilität aufweisen.

      Für Anschlüsse mit drei Schrauben in Kraftrichtung hintereinander konnte in [K41] gezeigt werden, dass auch bei Verwendung hochfester Baustähle (S690) und hochfester Schrauben (10.9/12.9) ein ausreichendes Verformungsvermögen gegeben ist und eine plastische Schraubenkraftverteilung im Grenzzustand der Tragfähigkeit erreicht wird. Es zeigte sich in [K41] des Weiteren, dass die Bemessungsregeln der DIN EN 1993-1-8 zur Ermittlung der Lochleibungstragfähigkeit gerade bei kleinen Rand- und Lochabständen konservativ sind. Dies wurde auch schon bei schubbeanspruchten Verbindungen mit nur einer Schraube in [K3] beobachtet. In beiden Arbeiten sind auf Basis der durchgeführten Untersuchungen modifizierte Ansätze für die Lochleibungsbeiwerte entwickelt worden, mit denen unter Beibehaltung des gleichen Sicherheitsniveaus die Tragfähigkeiten hochfester Baustähle mit Streckgrenzen bis 700 N/mm² ausgenutzt werden können.

      In [K41] wurde neben der Lochleibungstragfähigkeit auch die Abschertragfähigkeit sowie in Einzelversuchen die Nettoquerschnittstragfähigkeit von Schraubverbindungen mit hochfestem Baustahl untersucht. Auch hier zeigte sich, dass trotz der geringeren Duktilität der hochfesten Baustähle eine plastische Schraubenkraftverteilung im Grenzzustand der Tragfähigkeit erreicht wird und auch die Nettoquerschnittstragfähigkeit in guter Übereinstimmung nach DIN EN 1993-1-12 ermittelt werden kann. Bei den Versuchen zur Abschertragfähigkeit zeigte sich, dass das erforderliche Verformungsvermögen der Anschlüsse im Wesentlichen nur durch die Scherversätze der hochfesten Schrauben (10.9/12.9) bereitgestellt wurde.

      Nach Auffassung der Autoren können die Regeln für Gruppen von Verbindungsmitteln auch auf hochfeste Baustähle übertragen werden, sofern die Anzahl der Schrauben in Kraftrichtung hintereinander auf drei beschränkt wird. Vorsicht ist jedoch geboten, wenn „unausgewogene“ Schraubenbilder z. B. mit kleinen Randabständen e₁ und großen Lochabständen p₁ geplant werden. Hier besteht die Gefahr, dass die Schraube mit der geringsten Lochleibungstragfähigkeit versagt, ohne dass im Grenzzustand der Tragfähigkeit eine plastische Schraubenkraftverteilung erreicht wird. Die Anschlusstragfähigkeit würde überschätzt.

3.7 Gruppen von Verbindungsmitteln

(1) Die Beanspruchbarkeit von Gruppen von Verbindungsmitteln darf als Summe der Lochleibungstragfähigkeiten F_b,Rd der einzelnen Verbindungsmittel angenommen werden, sofern die jeweilige Abschertragfähigkeit F_v,Rd der einzelnen Verbindungsmittel mindestens so groß ist wie der Bemessungswert der Lochleibungstragfähigkeit F_b,Rd. Andernfalls ist die Beanspruchbarkeit der Gruppe von Verbindungsmitteln in der Regel durch Multiplikation der Anzahl an Verbindungsmitteln mit der kleinsten vorhanden Abschertragfähigkeit bzw. Lochleibungstragfähigkeit zu ermitteln.

3.8 Lange Anschlüsse

(1) Wenn der Abstand L_j zwischen den Achsen des ersten und des letzten Verbindungsmittels in einem langen Anschluss, gemessen in Richtung der Kraftübertragung, siehe Bild 3.7, mehr als 15 d beträgt, so ist in der Regel der Bemessungswert der Abschertragfähigkeit F_v,Rd aller Verbindungsmittel, berechnet nach Tabelle 3.4, mit einem Abminderungsbeiwert β_Lf abzumindern. Dieser Abminderungsbeiwert ergibt sich zu :

(3.5)

      jedoch β_Lf ≤ 1, 0 und β_Lf ≥ 0, 75

      (2) Die Regelung in 3.8(1) gilt nicht, wenn eine gleichmäßige Verteilung der Kraftübertragung über die Länge des Anschlusses erfolgt, z. B. bei der Übertragung der Schubkraft zwischen Stegblech und Flansch eines Querschnitts.

3.9 Gleitfeste Verbindungen mit hochfesten 8.8 oder 10.9 Schrauben

      3.9.1 Gleitwiderstand

      (1) Der Bemessungswert des Gleitwiderstandes vorgespannter hochfester Schrauben der Festigkeitsklasse 8.8 oder 10.9 ist in der Regel wie folgt zu ermitteln :

      (3.6a)

      (3.6b)

      Tabelle 3.6. Zahlenwerte k_s