EN 1993-1-8 Anschlussauslegung
Vouten- & Stegsteifen Design — EN 1993-1-8 §6.2.6
Auslegung von Vouten- und Stegsteifen für Portalrahmen-Dachpfettenanschlüsse. EN 1993-1-8 §6.2.6 Berechnungsbeispiel: IPE500/HEA340, 420 kNm, M24 10.9. Einschließlich Zug- und Drucksteifen, Schweißnahtdimensionierung, Stielsteg-Scherfeldberechnung.
Wann sind Vouten und Steifen Erforderlich?
Vouten- und Stegsteifen sind zwingend erforderlich, wenn der Portalrahmen-Dachpfettenanschluss das Stielsteg-Scherfeldtragfähigkeit überschreitet (VEd > Vpl,Rd nach EN 1993-1-8 §6.2.6.1). Eine Voute verlängert den Trägerunterflansch über die Stütze; Rippensteifen versteifen den Stielsteg selbst. Erforderlich bei den meisten 24m+ Portalrahmen-Anschlüssen.
§6.2.6(1) — Stielsteg-Scherfeldberechnung nach §6.2.6.1 muss zuerst durchgeführt werden.
Wenn VEd > Vpl,Rd für den unversteiften Steg, sind Steifen an beiden Flanschen zwingend erforderlich.
§6.2.7(1) — Vouten bis 0,6× Trägertiefe dürfen als Teil des Rasters für die Schnittkraftberechnung behandelt werden. Über 0,6d ist formale Vierendeel-Analyse erforderlich.
§6.2.7(1) — Vouten bis 0,6× Trägertiefe dürfen als Teil des Rasters für die Schnittkraftberechnung behandelt werden. Über 0,6d ist formale Vierendeel-Analyse erforderlich.
Abbildung 1 — Schnitt des gehausten Anschlusses: IPE500 Rafter gehaust über HEA340 Stütze. Zugsteife (orange, oben) und Drucksteife (grün, unten) versteifen den Stielsteg nach EN 1993-1-8 §6.2.6. MEd = 420 kNm, VEd = 180 kN, M24 10.9 Endplatte.
Berechnungsbeispiel — 24 m Portalrahmen, IPE500 / HEA340
24 m Portalrahmen; IPE500 Rafter (S355); HEA340 Stütze (S355); MEd = 420 kNm; VEd = 180 kN; M24 10.9 Endplatte, 8 Schrauben. Paneelauslastung 1.85 ohne Steifen → PL-120×20 S355 Zug- + Drucksteifen.
Bemessungsmoment: MEd = 420 kNm; VEd = 180 kN; IPE500 / HEA340
(a) Unversteiftes Stielsteg-Paneel Auslastung
EN 1993-1-8 §6.2.6.1
VEd,panel = MEd / (dc − 2tf,c)
VEd,Paneel = 420.000.000 / 291 = 1.443 kN/m. Vpl,Rd = Av·fy/(√3·γM0) = 778 kN. Auslastung = 1.443/778 = 1,85 → Steifen zwingend.
(b) Warum Zug- + Drucksteifen benötigt werden
EN 1993-1-8 §6.2.6.3
Stiffener carries diagonal panel shear
Die 1,85× Beanspruchung bedeutet, dass der Stielsteg allein versagt. Zugsteife am oberen Flansch trägt Diagonalzug. Drucksteife am unteren Flansch trägt Diagonaldruck und verhindert Stegknicken. Beide wirken als Druckglieder nach EN 1993-1-1 §6.2.4, L = 0,75·dc = 247,5 mm.
(c) Steifengröße und Schweißnahtbemessung nach §4.5.3
EN 1993-1-8 §4.5.3
a = 8 mm fillet; fvw,d = 277 N/mm²
PL-120×20 S355 pro Seite. Knicken: λ = Le/i = 247,5/5,77 = 42,9 ≤ 50 ✓. Naht: a = 8 mm Kehlnaht beide Seiten, Lw,eff = 275 mm. FRd = 8×277 = 2.216 N/mm > Beanspruchung 1.828 N/mm. Nahtauslastung 82,5%.
(d) Endauslastung — versteiftes Paneel
EN 1993-1-8 §6.2.6
Vpl,Rd,stiffened = 1,762 kN
Mit PL-120×20 S355 auf beiden Seiten: Vpl,Rd,versteift = 778×(1 + 4.800/3.795) = 1.762 kN. Paneelauslastung = 1.443/1.762 = 0,82. Kombiniert (Paneel 0,82, Steife 0,79, Naht 0,825): Endauslastung = 0,91.
Abbildung 2 — Grundriss des HEA340 Stielsteg-Paneels. Diagonaler Zug (rot) und Druck (grün) Scherfeld nach §6.2.6.1. Versteifte Zonen orange/grün schraffiert. Paneel: 291 mm tief × 230 mm breit.
Entwurfsübersicht
| Prüfung | Wert | Grenze | Ergebnis |
|---|---|---|---|
| Unversteiftes Paneel Auslastung | 1,85 | 1,0 | VERSAGT → Steifen erforderlich |
| Versteiftes Paneel Auslastung | 0,82 | 1,0 | BESTANDEN |
| Steifenknicken (λ) | 42,9 | 50 | BESTANDEN (Klasse 2) |
| Nahtauslastung (a = 8 mm) | 82,5% | 100% | BESTANDEN |
| Endauslastung (kombiniert) | 0,91 | 1,0 | BESTANDEN |
Häufige Versagensarten
Stielsteg-Paneel Plastifizierung ohne Steifen
Wenn VEd > Vpl,Rd, plastifiziert der Stielsteg unter Paneelscherung. Ohne Zug- + Drucksteifen versagt die Verbindung. Dies ist die maßgebende Bedingung, die den gesamten Voute/Steifen-Designprozess auslöst.
Steifenknicken — unzureichende Dicke
PL-100×15 Steife versagte den Schlankheitsnachweis (λ = 57,1 > 50 für Klasse 2). Upgrade auf PL-120×20 bringt λ = 42,9 ≤ 50 ✓. Schlankheit immer vor Spezifikation prüfen.
Schweißnahtversagen — unterdimensionierte Kehlnaht
a = 6 mm Kehlnaht ergab FRd = 1.662 N/mm < Beanspruchung 1.828 N/mm → versagt. Mindest-a = 8 mm ist für diese Anschlussgeometrie erforderlich. Nahtwiderstand immer vor Spezifikation prüfen.
Vierendeel-Versagen jenseits der Vouten-Grenze
EN 1993-1-8 §6.2.7(1): Voutentiefe > 0,6×Trägertiefe erfordert formale Vierendeel-Analyse. Voutentiefe ≤ 0,6d einhalten oder vollständigen Nachweis führen.
Detailierungshinweise
- Voutentiefen-Grenze: ≤ 0,6×Trägertiefe ohne Vierendeel-Analyse (EN 1993-1-8 §6.2.7)
- Steifenschweißnahtqualität: vollflächige Kehlnaht beidseitig erforderlich, Mindest-a = 8 mm für S355 ≥ 15 mm Blech
- Steifenmaterial: gleiche Güte wie Stütze verwenden (S355 hier). Charpy-Anforderungen matchen wenn T < −20°C.
- Beide Steifen gleichzeitig erforderlich — Zug UND Druck. Eine Steife allein stellt die Paneelkapazität nicht wieder her.
Steifen automatisch bemessen mit FrameAI
FrameAI erkennt automatisch, wann eine Steife erforderlich ist, und bemisst sie — einschließlich Schweißnahtdicke a und wirksamer Länge Lw,eff — nach EN 1993-1-8 §4.5.3.
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Laden Sie eine Portalrahmen-Zeichnung hoch. FrameAI extrahiert Geometrie, führt §6.2.6.1-Paneelprüfungen durch und gibt PL-Abmessungen + Schweißnahtdimensionierung aus.
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Studio enthält unbegrenzte PDF-Uploads, alle Eurocode-Anschlussprüfungen, DSTV NC1-Export und AutoDiff bei Revision.
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