Stützensenkblech nach EN 1993-1-8

Abbildung: Kraftfluss — Zug in oberen Schrauben, Druckstab an Unterseite, Momenten-Kraftpaar über Senkblech übertragen.

Einsatzbereich dieser Verbindung

Stützensenkbleche übertragen Axialkraft und Moment vom Stahlstütze auf den Betonfundament. Verwenden Sie eine gelenkige Fußplatte, wenn Axialdruck dominiert — die Stütze ist am Fundament gelenkig gelagert und das Moment wird vom Rahmen selbst aufgenommen. Verwenden Sie eine Momenten-Fußplatte (Ankerbolzen auf Zug), wenn die Stütze signifikante Biegung am Boden trägt — Portalrahmenstützen, mehrgeschossige Rahmen und Kranbahnstützen.

Berechnungsbeispiel

Konfiguration: HE300A Stütze (b = 300 mm, h = 290 mm, tf = 14 mm, tw = 8,5 mm); S355 Stahl (fy = 355 MPa, fu = 510 MPa); Betonfundament C30/37 (fck = 30 MPa); Fußplatte 400 × 400 × 25 mm S355; 4 × M24 8.8 einbetonierte Ankerbolzen; Schubnock 80 × 80 × 10 mm; NEd = 1.200 kN; MEd = 180 kNm; VEd = 95 kN.

Bemessungsmoment: NE,d = 1.200 kN; ME,d = 180 kNm; VE,d = 95 kN

(a) Wirksame Fußplattenfläche EN 1993-1-8 §6.2.5

fjd = α · fck / γc

α = 0,85 für Streifenfundament (EN 1993-1-8 Tabelle 6.2); fjd = 0,85 × 30 / 1,5 = 17,0 MPa. Platte 400 × 400 mm: Überstand c = (400 − 300)/2 = 50 mm. Erforderliche Fläche: Aeff ≥ NE,d / fjd = 1.200 × 10³ / 17,0 = 70.588 mm². Tatsächlich: 400 × 400 = 160.000 mm² > 70.588 ✓

(b) Fußplattendicke (T-Stummel-Modell) EN 1993-1-8 §6.2.4

t_req = √(6 · M / (β · fy / γM0))

Flanschüberstand c = 50 mm; ℓeff = 2c = 100 mm (konservative T-Stummel-Methode). M_strip = fjd · c² / 2 = 17,0 × 50² / 2 × 10⁻⁶ = 0,02125 kNm/mm. t_req = √(6 × 0,02125 × 10⁶ / (1,0 × 355/1,0)) = √(358,4) = 18,9 mm. Verwende t = 25 mm S355. Mit t = 25 mm: Auslastung = 18,9²/25² = 57,2% ✓

(c) Ankerbolzen-Zugbeanspruchung EN 1993-1-8 §6.2.3

T_bolt = (ME,d − NE,d · z) / (n · z)

Mit 2 Bolzen auf Zug, Hebelarm z ≈ 350 mm vom Platten-Schwerpunkt. T_Schraube = (180 × 10⁶ − 1,2 × 10⁶ × 100) / (2 × 350 × 10³) = 60 × 10⁶ / 700 × 10³ = 85,7 kN pro Bolzen. M24 8.8: Ft,Rd = 0,9 × fu,b × As / γM2 = 0,9 × 800 × 353 / 1,25 = 203 kN pro Bolzen. Auslastung: 85,7 / 203 = 42,2% ✓

(d) Verguss-Druckprüfung EN 1992-1-1 §6.7

σc = NE,d / Aeff

σc = 1.200 × 10³ / (400 × 400) = 7,5 MPa. fjd = 17,0 MPa. Auslastung: 7,5 / 17,0 = 44,1% ✓. Vergussmasse: 20–50 mm schrumpffreier Mörtel nach EN 1090-2.

(e) Schubnock-Bemessung EN 1993-1-8 §6.2.6

Vw,Rd = fvw,d · a · Lw

Schubnock 80 × 80 × 10 mm, a = 6 mm Kehlnaht beide Seiten, Lw = 2 × 80 = 160 mm. fvw,d = fu/(√3 · βw · γM2) = 510/(1,732 × 0,85 × 1,25) = 277 N/mm². Vw,Rd = 277 × 6 × 160 × 10⁻³ = 158 kN > VE,d = 95 kN. Auslastung: 95/158 = 60,1% ✓

Normative Grundlage & Bemessungs-Entscheidungsbaum

§6.2.5 — Stützenfußplatten unter Axialdruck und Moment werden nach der wirksamen Flächenmethode bemessen. Die Fußplatte kann als T-Stummel unter Biegung nach §6.2.4 modelliert werden.

§6.2.3 — Ankerbolzen unter Zug werden nach EN 1993-1-8 §3.4 bemessen (Bolzen-Zugtragfähigkeit). Schub wird über Betondruck, Schubnock (§6.2.6) oder eine Kombination übertragen.

EN 1992-1-1 §6.7 — Betondruckspannung: fjd = α · fck / (γc · γM0), wobei α = 0,85 für Streifenfundamente.

EN 1090-2 — Vergussmasse: 20–50 mm schrumpffreier zementöser Verguss. Sand-Zement nicht zulässig.

1.

Fußplattentyp: Ist ME,d / NE,d > B/6? Wenn ja → Momenten-Fußplatte (Ankerbolzen auf Zug). Wenn nein → gelenkige Fußplatte (nur Betondruck).

2.

Wirksame Fläche: Überstand c = (B − b)/2. Prüfe fjd = α · fck / γc. Erforderlich Aeff ≥ NE,d / fjd.

3.

Ankerbolzen (Momenten-Fußplatte): T_Schraube = (ME,d − NE,d · z) / (n · z). M24 8.8 Minimum. Prüfe Verankerungslänge nach EN 1992-1-1.

4.

Schubnock: Verwende Schubnock (nicht Reibung) für Momenten-Fußplatten. Bemesse Schweißnaht: Vw,Rd = fvw,d · a · Lw.

5.

Vergussmasse: 20–50 mm schrumpffreier Verguss. Auf 1/500 vor dem Verguss nivellieren. Prüfe σc ≤ fjd.

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Bemessungsübersicht — HE300A / S355 / C30/37

Konfiguration: HE300A (b=300, h=290, tf=14); Fußplatte 400×400×25 S355; 4× M24 8.8 Ankerbolzen; NE,d=1.200 kN; ME,d=180 kNm; VE,d=95 kN; C30/37 Beton.

Betondruck (σc / fjd)

7,5 / 17,0 MPa 44,1% ✓

Fußplattendicke (T-Stummel)

t_req=18,9 / t=25mm 57,2% ✓

Ankerbolzen-Zug (M24 8.8)

85,7 / 203 kN 42,2% ✓

Schubnock-Schweißnaht (a=6mm, Lw=160mm)

95 / 158 kN 60,1% ✓

Schrauben-Tragfähigkeitsreferenz

γM2 = 1,25; fub nach EN ISO 4014/4017; Ft,Rd nach EN 1993-1-8 3.4.1; Fv,Rd bei doppeltem Scherenschnitt

Bolt	Grade	d (mm)	As (mm²)	Ft,Rd (kN)	Fv,Rd (kN)
M16	8.8	16	157	113.0	88.9
M16	10.9	16	157	141.3	88.9
M20	8.8	20	245	176.4	138.2
M20	10.9	20	245	220.5	138.2
M24	8.8	24	353	254.2	199.0
M24	10.9	24	353	317.7	199.0

Häufige Versagensarten

Betondruckversagen

Maßgebende Grenze für große Axialkraft. Vergrößere Fußplattenfläche vor Ankerbolzen-Durchmesser. Mindestens 20 mm Plattenüberstand pro Seite für wirksame Fläche.

Ankerbolzen-Auszug / Ausbruch

Erforderliche Verankerungslänge nach EN 1992-1-1 bestimmt oft die Ankerbolzen-Spezifikation über die Bolzentragfähigkeit selbst. Prüfe Betonkegelversagen und Verbundspannung gleichzeitig.

Fußplatte Biegung — dünne Platte

T-Stummel-Modell: wenn Fußplattendicke unzureichend ist, plastifiziert die Platte bevor der Beton versagt. Für 400×400 Fußplatte unter HE300A, Minimum 20 mm S355. Verwende Aussteifungsbleche unter dem Stützensteg wenn >25 mm benötigt würden.

Schweißnahtversagen an Stütze-Fußplatte

Vollpenetrationsschweißung am Stützenfußring nach EN 1993-1-8 erforderlich. Mindestens 8 mm Kehlnaht als Fertigungstoleranz. Verwende Gegenschweißplatte wenn Vollpenetration im Feld nicht erreichbar.

Konstruktionshinweise

Vergussmasse muss schrumpffreier Verguss sein (kein Sand-Zement) — Schwindrisse erzeugen Spannungskonzentrationen unter Belastung (EN 1090-2)
Ankerschrauben-Überstand über Platte: mindestens 100 mm um Mutter, Unterlegscheibe und eventuelle Nivellierplatte aufzunehmen
Aussteifungsbleche (dreieckig oder trapezförmig) unter Stützensteg: erforderlich wenn t_Fußplatte > 25 mm für Wirtschaftlichkeit benötigt würde
Nivelliertoleranz: Fußplatte muss auf 1/500 vor dem Verguss nivelliert werden — nicht waagerecht verursacht exzentrische Belastung und Zug auf einer Seite
Schubnock-Dimensionierung: verwende Schubnock (nicht Reibung) für Momenten-Fußplatten — Reibungskoeffizient ist unzuverlässig für Robustheit und wird unter zyklischer Belastung möglicherweise nicht mobilisiert

Häufig gestellte Fragen

Wann ist eine Stützenfußplatte momentenfest (Ankerbolzen auf Zug)?

Eine Stützenfußplatte erfordert Ankerbolzen auf Zug, wenn die Stütze signifikante Biegung am Boden trägt. Das klarste Signal ist ein Moment ME,d, das eine Exzentrizität e = ME,d / NE,d erzeugt, die größer als etwa ein Drittel der Fußplattenabmessung in Biegerichtung ist. In der Praxis umfasst dies: alle Stützen in Momentenrahmen, alle Stützen in kreuzausgesteiften Rahmen und Stützen, die signifikante Lateralbelastungen tragen.

Wie wird das T-Stummel-Modell für Fußplattenbiegung nach EN 1993-1-8 §6.2.4 verwendet?

Das T-Stummel-Modell behandelt die Fußplatte als äquivalentes T-Profil-Kragarm vom Stützenquerschnitt. Die wirksame Länge ℓeff wird durch die Geometrie des Überstands über die Stütze bestimmt — typisch ℓeff = 2c wobei c der Überstand über den Stützenflansch ist. Das Bemessungsmoment pro Breiteneinheit ist M = fjd · c² / 2. Die erforderliche Dicke ist t_req = √(6M / (β · fy / γM0)). Für das Berechnungsbeispiel: c = 50 mm, fjd = 17 MPa → t_req = 18,9 mm.

Gelenkig oder Momenten-Fußplatte — wie entscheide ich?

Die Entscheidung hängt vom Strukturmodell ab. Wenn der Rahmen oben als gelenkig an der Basis analysiert wird, verwende eine gelenkige Fußplatte — nur Betondruck, keine Ankerbolzen-Zugauslegung erforderlich. Wenn der Rahmen als momentenfest an der Basis analysiert wird, verwende eine Momenten-Fußplatte — Ankerbolzen tragen Zug. Der schlimmste Fehler ist, einen Rahmen als gelenkig-basiert zu analysieren aber dann Momentenkontinuität am Stützenfuß einzubauen.

Welche Vergussmasse-Dicke ist unter einer Fußplatte erforderlich?

EN 1993-1-8 §6.2.5 spezifiziert eine Mindest-Vergussmasse-Dicke von 20 mm und eine Höchstdicke von 50 mm für einen Mörtel- oder Vergussunterlage unter einer Fußplatte. Der Verguss muss schrumpffrei sein (sonst erzeugt Schwinden einen Spalt und Hohlräume unter Last). Sand-Zement-Mörtel ist nicht akzeptabel: er schwindet während der Aushärtung.

Wann sollte ein Schubnock statt Reibung für Schubübertragung verwendet werden?

Für gelenkige Fußplatten mit mäßiger Scherung (VE,d < 0,4 · NE,d) kann Reibung verwendet werden. Für Momenten-Fußplatten, verwende immer einen Schubnock — Reibung ist unter zyklischer Belastung unzuverlässig. Für das Berechnungsbeispiel: a = 6 mm, Lw = 160 mm → Vw,Rd = 158 kN gegen VE,d = 95 kN (60% Auslastung).