Äquivalenter T-Stummel mit Zugbeanspruchung
6.2.4.1 Allgemeines
(1) Zur Berechnung der Tragfähigkeit der folgenden Grundkomponenten geschraubter Anschlüsse kann das Modell des äquivalenten T-Stummels mit Zugbeanspruchung verwendet werden :
– Stützenflansch mit Biegebeanspruchung;
– Stirnblech mit Biegebeanspruchung;
– Flanschwinkel mit Biegebeanspruchung;
– Fußplatte mit Biegebeanspruchung infolge Zugbeanspruchung.
(2) Verfahren zur Berechnung dieser Grundkomponenten als äquivalente T-Stummel einschließlich der notwendigen Werte für emin, ℓeff und m sind in 6.2.6 angegeben.
(3) Es kann davon ausgegangen werden, dass die Versagensarten des Flansches eines äquivalenten T-Stummels die gleichen sind wie die der verschiedenen Grundkomponenten, für welche der T-Stummel als Modell gilt.
(4) Die wirksame Länge Σℓeff eines äquivalenten T-Stummels, siehe Bild 6.2, ist so anzusetzen, dass die Tragfähigkeiten der Grundkomponente des Anschlusses und des äquivalenten T-Stummelflansches gleich groß sind.
Anmerkung : Die wirksame Länge eines äquivalenten T-Stummels ist eine Ersatzlänge und stimmt nicht unbedingt mit der wirklichen Länge der Grundkomponente des Anschlusses überein.
(5) Der Bemessungswert der Zugtragfähigkeit eines T-Stummelflansches ist in der Regel nach Tabelle 6.2 zu bestimmen.
Anmerkung : In den Werten der Zugtragfähigkeit in Tabelle 6.2 sind Abstützkräfte bereits enthalten.
(6) Wenn Abstützkräfte auftreten können, siehe Tabelle 6.2, ist die Zugtragfähigkeit FT,Rd eines T-Stummelflansches als der kleinste der Werte für die drei möglichen Versagensarten Modus 1, Modus 2 und Modus 3 anzusetzen.
(7) Treten keine Abstützkräfte auf, siehe Tabelle 6.2, ist die Zugtragfähigkeit FT,Rd eines T-Stummelflansches als der kleinste der Werte für die beiden möglichen Versagensarten nach Tabelle 6.2 festzulegen.
Zu 6.2.3(4) und (5)
Schweißnähte müssen aufgrund des geringen Verformungsvermögens als nicht duktile Grundkomponenten eingestuft werden und sollten grundsätzlich so ausgelegt sein, dass sie selbst bei Überfestigkeit im Grundmaterial nicht bemessungsmaßgebend werden. Insbesondere wenn eine ausreichende Rotationskapazität bei der Ausnutzung plastischer Systemreserven gefordert wird und ein plastisches Gelenk im Anschluss entstehen kann, muss sichergestellt werden, dass Grundkomponenten mit einem ausreichenden Verformungsvermögen (z. B. Stirnplatte auf Biegung) maßgebend werden. In (5) wird daher über den α-Wert eine Auslegung der Schweißnähte für die 1,4 bis 1,7-fache Anschlusstragfähigkeit gefordert. Bei der plastischen Biegetragfähigkeit der angeschlossenen Bauteile darf nach (5) ohne Materialüberfestigkeiten gerechnet werden. Hier empfiehlt es sich aber gerade bei Anschlüssen mit S235 aus den oben aufgeführten Gründen mindestens eine Überfestigkeit von 20 % zu berücksichtigen.
Zu 6.2.4
Im nachfolgenden Abschnitt sind die Grundgleichungen für das Modell des äquivalenten T-Stummels zusammengestellt, mit dem in der Komponentenmethode die Beanspruchbarkeiten der biegebeanspruchten Grundkomponenten nach 6.2.4.1(1) bestimmt werden. Bild K7 illustriert das Prinzip des T-Stummels anhand der Grundkomponente Stützenflansch auf Biegung :
Der T-Stummel besteht aus einem lasteinleitenden Steg und einem biegebeanspruchten Flansch, der in den Schraubenachsen auf Zug und an den Außenrändern unter Annahme einer unendlich starren Unterlage auf Druck gelagert ist. Die Länge des T-Stummels folgt aus der wirksamen Länge leff der Schraubenreihe in der Zugzone. Die Parameter m und e ergeben sich aus der Geometrie des Stützenprofils, wobei die Ausführung des Stützenprofils (geschweißt oder gewalzt) nach Bild 6.2 zu berücksichtigen ist. Die Beanspruchbarkeit des T-Stummels hängt von dem maßgebenden Versagensmodus ab. Die drei möglichen Versagensmodi sind (Bild K8) :
Bild K7. Äquivalenter T-Stummel
Modus 3 :
Schraubenversagen, in der Regel bei dicken Stützenflanschen/Stirnplatten. Die Beanspruchbarkeit des T-Stummels wird ausschließlich von der Zugtragfähigkeit der Schrauben bestimmt.
Modus 1 :
Vollständiges Fließen der Flansche, es stellen sich vier plastische Gelenke ein. In der Regel bei dünnen Stützenflanschen/Stirnplatten maßgebend. Die Zugkräfte in den Schrauben sind geringer als die Zugtragfähigkeit Ft,Rd; die Beanspruchbarkeit des T-Stummels wird von der Momententragfähigkeit des Stützenflansches/der Stirnplatte bestimmt, wobei aus den möglichen Fließlinienmustern die maßgebende Länge des T-Stummels ℓeff abgeleitet wird.
Modus 2 :
Kombiniertes Versagen aus dem Fließen der Flansche (zwei Fließgelenke) und dem Versagen der Schrauben. In der Regel bei Stützenflanschen/Stirnplatten mittlerer Dicke. Die Beanspruchbarkeit des T-Stummels wird von der Schraubentragfähigkeit und der Momententragfähigkeit des Stützenflansches/der Stirnplatte unter Berücksichtigung des maßgebenden Fließlinienmusters bestimmt.
Bei den Versagensmodi 1 und 2 können Abstützkräfte auftreten, die die Beanspruchungen in den Schrauben vergrößern. Diese Abstützkräfte sind implizit in den in Tabelle 6.2 aufgeführten Gleichungen berücksichtigt. Die Ermittlung der Fließlinienlängen ist für die biegebeanspruchten Komponenten, die über das T-Stummel-Modell beschrieben werden, in den Abschnitten 6.2.6.4 und 6.2.6.5 geregelt.
Bild K8. Versagensarten des T-Stummels mit zwei Schrauben in einer Reihe
In [K1] ist das T-Stummel-Modell auf Konfigurationen mit vier Schrauben in einer Reihe erweitert und experimentell verifiziert worden. Bild K9 zeigt die verschiedenen Versagensmodi für das erweiterte T-Stummel-Modell.
Im Versagensmodus 2 ohne Abstützkräfte und Versagensmodus 3 wird in dem erweiterten Modell wie auch schon in [K27] eine Beschränkung der Zugkräfte in den äußeren Schrauben auf 80 % von Ft,Rd vorgenommen. Die Gleichungen für die Ermittlung der Beanspruchbarkeiten und auch die möglichen Fließlinienmuster zur Bestimmung der effektiven Länge des äquivalenten T-Stummels können [K1] entnommen werden.
