Allgemein
Im kaltgeformten Stahlrahmenbau werden zwei Arten von Fachwerken verwendet. Eines davon ist das in AISI S240 definierte Fachwerk. Diese Fachwerkträger werden über die Stege des Abschnitts verbunden. Die zweite Möglichkeit ist die Verbindung über ihre Flansche. Der erste Fachwerktyp wird bei AISI definiert und geführt. Der andere Fachwerktyp (in Abbildung 1) ist jedoch in keiner Norm direkt definiert. Trotz weniger Anleitung werden Flanschbinder in der Wirtschaft häufig verwendet.
Abbildung 1. Flanschtyp-Fachwerk
Strukturmodelle
Aufgrund von Fertigungstechniken und engen Fugenräumen kommt es zu Exzentrizitäten, die zusätzliche Biegemomente und Effekte zweiter Ordnung erzeugen. AISI S240 spezifiziert nicht die Verwendung eines Strukturanalysemodells mit mehreren oder einzelnen Knoten, um die Auswirkungen der Exzentrizität in Verbindungen zu berücksichtigen. Die Fachwerksteifigkeit hängt davon ab, ob eine Analyse mit mehreren oder einem einzelnen Knoten durchgeführt wird. Zwei verschiedene Analysemodelle sind in Abbildung 2 dargestellt.
Abbildung 2. Fachwerk mit einem Knoten und Fachwerk mit zwei Knoten
Basierend auf einer aktuellen Studie von E. Baran und C. Dizdar zu Flanschfachwerken zeigt sich, dass diese Exzentrizität die Fachwerksteifigkeit verringert. Wenn jedoch vier oder mehr Schrauben in den Verbindungen verwendet werden, ist kein signifikanter Unterschied in der Steifigkeit bei geringer Belastung zu beobachten. Beispielsweise kann das Strukturmodell mit einem einzigen Knoten erstellt werden, es kann jedoch auch für Bodenbalken mit einer lichten Spannweite von bis zu 5 oder 6 Metern in Wohngebäuden verwendet werden. Bei komplizierten Fachwerkformen oder großen Spannweiten (6 m oder mehr) sollte die Auswertung mit mehreren Knotenmodellen erfolgen.
Abbildung 3. Testergebnisse für Flansch-Fachwerk mit C-Form. Die Dicke beträgt 1,2 mm
Darüber hinaus kommt es zu einer weiteren Verformung der Gelenke. Akkordelemente werden an den Verbindungsstellen einem Lippenschnitt unterzogen, wodurch der Lippenteil des Abschnitts entfernt wird und Diagonalen in die Akkorde passen. Dieser Vorgang führt natürlich zu einer Verringerung der Festigkeit der Akkordglieder. Dieser Vorgang wird jedoch lokal angewendet und führt zu einem komplizierteren Mechanismus bei Verbindungen. Die Festigkeitsprüfung kann mit der Formel AISI S100 H1-2-1 mit Gurtelement mit Lippen unter Verwendung von mindestens 4 Schrauben durchgeführt werden. Durch die Verwendung zusätzlicher Schrauben an Gurten ohne Lippen wird die Verformung des Gurtflansches aus der Ebene begrenzt.
Abbildung 4. Zusätzlicher Schraubeneffekt auf die Endstärke der Sehne
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