Stahlbau-Kalender 2022. Ulrike Kuhlmann
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ist an jedem Querschnitt folgender Nachweis zu erfüllen:
wobei Vc,Rd der Bemessungswert der Querkraftbeanspruchbarkeit ist. Für eine plastische Bemessung ist der Bemessungswert der plastischen Querkraftbeanspruchbarkeit Vc,Rd in (2) angegeben. Für eine elastische Bemessung ist der Bemessungswert der elastischen Querkraftbeanspruchbarkeit in (4) und (5) angegeben.
Zu 6.2.3(4)
Bei den Schraubverbindungen der Kategorie C nach EN 1993-1-8, 3.4.1(1) handelt es sich um schubbeanspruchte Schraubverbindungen mit hochfesten vorgespannten Schrauben der Festigkeitsklassen 8.8 und 10.9, bei denen im Grenzzustand der Tragfähigkeit kein Gleiten auftreten darf. Für diese Verbindungen ist zusätzlich gefordert, dass unter Zugbeanspruchung im Querschnitt der Bemessungswert des plastischen Widerstands des Nettoquerschnitts im kritischen Schnitt durch die Schraubenlöcher Nnet,Rd (vgl. Gleichung (6.8)) nicht überschritten werden.
(2) Liegt keine Torsion vor, so lautet der Bemessungswert der plastischen Querkraftbeanspruchbarkeit:
(6.18)
wobei Av die wirksame Schubfläche ist.
(3) Die wirksame Schubfläche darf wie folgt ermittelt werden:
a) gewalzte Profile mit I- und H-Querschnitten, Lastrichtung parallel zum Steg: A − 2b tf + (tw + 2r) tf aber mindestens η hw tw
b) gewalzte Profile mit U-Querschnitten, Lastrichtung parallel zum Steg: A − 2b tf + (tw + r) tf
c) gewalzte Profile mit T-Querschnitten, Lastrichtung parallel zum Steg– für gewalzte Profile mit T-Querschnitten:– für geschweißte Profile mit T-Querschnitten:
d) geschweißte Profile mit I-, H- und Kastenquerschnitten, Lastrichtung parallel zum Steg:
e) geschweißte Profile mit I-, H-, U- und Kastenquerschnitten, Lastrichtung parallel zum Flansch:
f) gewalzte Rechteckhohlquerschnitte mit gleichförmiger Blechdicke:Belastung parallel zur Trägerhöhe: Ah/(b + h)Belastung parallel zur Trägerbreite: Ab/(b + h)
g) Rundhohlquerschnitte und Rohre mit gleichförmiger Blechdicke: 2A/π
Dabei ist
| A | die Querschnittsfläche; |
| b | die Gesamtbreite; |
| h | die Gesamthöhe; |
| h w | die Stegblechhöhe; |
| r | der Ausrundungsradius; |
| t f | die Flanschdicke; |
| t w | die Stegdicke (Bei veränderlicher Stegdicke sollte die kleinste Dicke für tw verwendet werden.); |
| η | siehe EN 1993-1-5. |
Anmerkung: η darf auf der sicheren Seite mit 1,0 angenommen werden.
(4) Für die Bestimmung des Bemessungswertes der elastischen Querkraftbeanspruchbarkeit Vc,Rd darf die folgende Grenzbedingung für den kritischen Querschnittspunkt verwendet werden, wenn nicht der Beulnachweis nach EN 1993-1-5, Abschnitt 5 maßgebend wird:
(6.19)
Dabei darf τEd wie folgt ermittelt werden:
(6.20)
Dabei ist
| V Ed | der Bemessungswert der Querkraft; |
| S | das statische Flächenmoment; |
| I | das Flächenträgheitsmoment des Gesamtquerschnitts; |
| t | die Blechdicke am Nachweispunkt. |
Zu 6.2.6(3) d), 6.2.6(6) und Anmerkung
Im genehmigten Änderungsvorschlag für die Neufassung von EN 1993-1-1 wird die Schubfläche Av für gewalzte I- und H-Querschnitte, Lastrichtung parallel zu den Flanschen mit 2btf angegeben.
Nach EN 1993-1-5, 5.1 und 5.2 darf die plastische Grenztragfähigkeit der Querkraft bei Beanspruchung parallel zum Steg von Blechträgern um den Faktor η erhöht werden. Unter Berücksichtigung des deutschen Nationalen Anhangs darf η im Hochbau für Stahlsorten bis S460 mit 1,20 angenommen werden. Für Stahlsorten höher als S460 bzw. für den Brückenbau und vergleichbare Anwendungsbereiche ist η = 1,0.
Der Wert η wurde eingeführt, da festgestellt worden war, dass für gedrungene Bleche die Schubbeanspruchbarkeit den 0,7- bis 0,8-fachen Wert der in Zugversuchen ermittelten Streckgrenze erreichen kann. Diese liegt ca. 20 % über der Schubfließspannung. Die größere Ausnutzbarkeit ist hauptsächlich auf die Stahlverfestigung und eine gewisse Verankerung in den beiden Flanschen zurückzuführen. Diese höhere Ausnutzung kann zugelassen werden, da sie nicht zu übermäßig großen Verformungen führt. Experimentell abgesicherte Werte liegen für Stahlsorten bis S460 vor, vgl. [K13].
Die Anmerkung in 6.2.6 (3) η = 1,0 auf der sicheren Seite für die Tragfähigkeit anzunehmen, war nur als Vereinfachung gedacht, sollte dem Anwender den Blick in EN 1993-1-5 ersparen. Die gleiche Anmerkung in 6.2.6 (6) in Bezug auf das Abgrenzungskriterium in Gleichung (6.22) führt aber zu nicht immer konservativen Schlussfolgerungen. Man sollte also an dieser Stelle besser direkt in EN 1993-1-5 nachsehen. Theoretisch könnte auf der sicheren Seite η = 1,0 für die Ermittlung der Tragfähigkeit nach 6.2.6 (3) und η = 1,2 für das Abgrenzungskriterium nach 6.2.6 (6) eingesetzt werden.
Zu beachten ist dabei auch, dass in EN 1993-1-5 mit hw die lichte Höhe zwischen den Flanschen bezeichnet wird. Diese Klarstellung fehlt in der Liste der Parameter unter 6.2.6 (3).
Anmerkung: Die Nachweisführung (4) ist konservativ, da sie eine teilweise plastische Querkraftumlagerung, welche in der elastischen Bemessung erlaubt ist, siehe (5), nicht berücksichtigt. Deshalb sollte sie nur angewendet werden, wenn der Nachweis nicht auf der Grundlage von Vc,Rd nach Gleichung (6.17) geführt werden kann.